Опорник

По поведінці в часі системи класифікують на:

*стаціонарні (якщо реакція системи на вхідну дію не залежить від того, в якому проміжку часу була ця дія);

*динамічні (якщо система функціонує в часі; змінює під дією зовнішніх або внутрішніх сил свій стан з часом).

За способами управління системи бувають:

*керовані ззовні (без зворотного зв'язку, регульовані, керовані по параметрах або по структурі);

*самокеровані (за допомогою програмного управління, автоматичного регулювання, самоорганізації);

*з комбінованим управлінням (автоматичні, полуавтоматичні, автоматизовані, організаційні).

По ступеню організованості системи ділять на:

*добре організовані;

*погано організовані (дифузні);

*системи, що самоорганізовуються (що розвиваються).

4. Властивості і закономірності систем

Основна межа системи - її цілісність (емерджентность) (від англійського - виникнення з нічого, раптова поява, несподівана випадковість). Властивість цілісності системи полягає у тому, що властивості системи не є простою сумою властивостей елементів, але залежать від цих властивостей. При цьому елементи системи можуть втратити деякі властиві їм раніше властивості, а система в цілому придбаває нові властивості, якими жоден з елементів системи не володіє.

Проте, нічого містичного в тому, що цьому узявся «нізвідки», тут немає. Нові властивості з'являються завдяки новим конкретним зв'язкам між конкретними елементами. Це так званий системоутворюючий чинник.

Для кількісної оцінки ступеня цілісності технологічних систем використовують такі характеристики, як точність функціонування системи, стійкість, стабільність.

Узагальненою оцінкою точності системи є вірогідність виходу годних (заданої якості) виробів Р. Значеніє Р визначають за допомогою

коефіцієнта зсуву Е і коефіцієнта точності Т, а саме:

Е = Х - Х0 / 2 ,

де Х - середнє значення показника якості продукту - результату діяльності системи,

Х0 - його номінальне значення (по НД),- абсолютна величина половини поля допуску на показник якості;

Р = 2 / КS,

де До - коефіцієнт, залежний від закону розподілу погрішностей показника якості виробів ( у технологічних системах використовують к= 6 за законом нормального розподілу);

S - середнє квадратичне відхилення показника якості вибірки.

Вірогідність виходу готових виробів Р визначають як функцію Р = f (Е, Т) ( по спеціальній таблиці)

Необхідно відзначити, що точність характеризує систему статистично. Для того, щоб більш повно оцінити функціонування системи в часі, використовують поняття стійкість, яке характеризує здатність системи зберігати точність показників якості в часі.

Стійкість характеризує якість функціонування системи. Стабільність як чинник цілісності поняття ширше. Вона характеризує рівень організованості, розвитку, цілісності системи. Стабільний процес - це процес, що затвердився на певному рівні стійкості.

Кількісно стабільність системи розраховують за допомогою

ентропійної функції

Можна записати ентропію системи в наступному вигляді:

Н = - Р (хi) log Р(хi)

де Р (хi) - вірогідність попадання випадкової величини в інтервал Х i-1 до Хi. Іноді як синонім цілісності вживають властивість інтегратівності.

Відзначимо, що інтеграційними називають такі чинники, які грають системоутворюючу, системозберігаючу роль. Вони сприяють об'єднанню неоднорідних і суперечливих елементів системи.

Комунікативністю називають складну єдність системи з середовищем за допомогою безлічі комунікацій з системами вищого або нижчого порядку Властивість ієрархічності систем зв'язана ієрархічною

впорядкованістю світу і багаторівневістю усередині самої системи. Уточнимо, що перераховані вище властивості систем -

емерджентность, комунікативність і ієрархічність - взаємозв'язані. Так, вищий ієрархічний рівень системи впливає на нізлежачий рівень, додаючи йому нові властивості, відсутні у нього в ізольованому стані. При цьому формується і нова цілісність (емерджентность) системи в цілому і на кожному рівні ієрархії.

Існують і інші, можливо - деякі з них невідомі нам кількісні і якісні характеристики систем. І все-таки використовування описаних закономірностей побудови, функціонування і розвитку систем дає можливість уточнити і розширити уявлення про об'єкт, що вивчається, запропонувати рекомендації до його вдосконалення

Лекція “Методологія системних досліджень”

План лекції:

1.Моделювання технологічних систем.

2.Класифікація моделей технологічних систем.

3.Процедури системного аналізу.

4.Методики системних досліджень.

1. Моделювання технологічних систем.

Модель (лат. — міра, зразок) — це якийсь об'єкт, який в певних умовах замінює об'єкт-оригінал, відтворюючи властивості, що цікавлять нас, і характеристики оригіналу, маючи при цьому істотні переваги використовування (наочність, осяжність, доступність випробувань і ін.).

Моделювання — це дослідження яких-небудь процесів, явищ або систем (об'єктів) шляхом побудови і вивчення їх моделей; використовування моделей для визначення або уточнення характеристик раціоналізації способів побудови новостворюваних об'єктів.

Моделювання — одна з основних категорій теорії пізнання. На ідеї моделювання базується будь-який метод наукового дослідження, як теоретичний (при якому використовуються абстрактні моделі), так і експериментальний (використовуючий наочні моделі).

Будь-яка діяльність людини носить цільовий характер.

Мета моделювання визначає, які властивості оригіналу і якою мірою (з якою точністю) повиннібути відображені в моделі.

Моделювання - основний метод дослідження і представлення технологічних систем. Разом з експериментальними методами дослідження широке розповсюдженні одержали абстрактно-теоретичні методи. Вивчення процесів і систем на моделях дозволяє:

подолати складність реальних технологічних процесів,

вирішувати задачі економічнішими способами,

звести до мінімуму ухвалення помилкових рішень проблем реальних технологічних систем.

2. Класифікація моделей технологічних систем

Різноманітність існуючих технологічних систем обумовлює різні види моделей для їх наочного уявлення.

Класифікація моделей технологічних систем представлена на рис.1

моделі

інтуїтивні

 сценарії  операційна гра

 уявний експеримент

Рис.1. Класифікація моделей технологічних систем

Види матеріальних моделей: фізичні, аналогові.

Як фізичні моделі можна розглядати різні лабораторні установки, що моделюють типові технологічні процеси (нагріву, охолоджування, концентрації і т.п.) або виробничі установки (змішувачі, шелушителі, зволожувачі, сушителі і т.д.).

Аналогові моделі ґрунтуються на різних видах подібності моделі оригіналу. Прикладом прямої подібності може служити муляж - хороша копія виробу або блюда (скульптура людини, модель літака, копія картини). Непряма подібність встановлюється найчастіше при вивченні електричних і механічних процесів (вони описуються однаковими рівняннями).

Умовною моделлю устаткування або виробу є точне креслення (паспорт - офіційна модель власника; гроші - модель вартості; результати психологічного тесту - модель людини).

Для наочного представлення систем використовують різні види ідеальних моделей, дозволяючи переводити словесний (вербальне) опис системи у формальний. Існують види ідеальних моделей: математичні, графічні, об'єктні, інтуїтивні, комбіновані.

Під математичними моделями технологічних процесів мають на увазі сукупність математичних рівнянь, нерівностей, логічних умов і т.п., які встановлюють залежність між вхідними і вихідними параметрами процесів (інакше кажучи, між входом і виходом системи, підсистеми, елементу). Використовують їх в тих випадках, коли складові частини системи піддаються кількісному визначенню.

Об'єктні моделі дозволяють представити систему у вигляді машинноапаратурних схем. Графічні моделі показують графічно елементи системи і технологічні зв'язків в ній і включають:

*структурні схеми, на яких спрощено представляють елементи (блоки, що мають вхід і вихід), а також технологічні зв'язки (у вигляді направлених ліній);

*операторні схеми, відмінні від структурних тим, що на них елементи системи зображають у вигляді сукупності декількох типових процесорів або операторів;

*функціональні схеми, на яких у вигляді блоків представляють певні функціональні підсистеми (технологічні операції або стадії виробництва).

Інтуїтивні моделі частіше використовують при аналізі системи для висунення різних гіпотез. Це методи активізації пошуку нових ідей. Серед них - мозковий штурм, метод чорного ящика, стратегія Уолта Діснея і т.д.

3. Процедури системного аналізу.

Перш ніж розглянути процедури системного аналізу, необхідно відрізняти поняття «системний підхід» і «системний аналіз».

Системний підхід – це необхідність комплексного дослідження великих і складних об'єктів, вивчення їх як єдиного цілого без узгодження функціонування всіх елементів і частин.

Системне дослідження, в прикладному аспекті, є вивчення кінцевої кількості складних частин (елементів) системи і їх взаємодія з середовищем.

Системний аналіз – це сукупність методів, які дозволяють реалізувати системний підхід при дослідженні великих і складних об'єктів

Аналіз – це процес визначення (дослідження) властивостей, властивих системі. Суть аналізу полягає в розділенні цілого на частини, складного на сукупність простіших компонентів.

Суть синтезу полягає в об'єднанні (з'єднанні) частин в ціле. Аналіз і синтез відносяться до числа операцій системного аналізу, що найчастіше вживаються. Аналіз і синтез виступають як рівноправні компоненти дослідження систем.

Мета аналізу – знання. Мета синтезу – розуміння.

Задача

Дослідження

Аналіз

Попередня думка (рішення) Підтвердження рішенняРеалізація рішення

Рис.3.3 - Методика системного аналізу в управлінні по Голубкову Е.П.

У інших методиках наголошується детальніша структуризація цілей

(рис.3.4).

Аналіз проблеми

Визначення системи

Аналіз системи

Формування мети і критеріюДекомпозиція метиВиявлення ресурсівКомпозиція мети

Прогноз майбутніх умов Оцінка цілей Відбір варіантів

Діагноз системи Програма розвитку

Проект організації для досягнення мети

Рис.3.4 - Етапи системного аналізу в управлінні економікою по Черняку Ю.І.

Відомі також методики, що дозволяють при структуризації цілей застосовувати кількісні оцінки, наприклад, методика ПАТЕРН (рис.3.5).

«Сценарій» (прогноз розвитку політики, науки і техніка)

«Дерево цілей»

Оцінка «дерева цілей»

коефіцієнт відносної важливості коефіцієнт стану розробки коефіцієнт взаємної корисності

Обробка результатів оцінки

Вибір мети

Рис.3.5 - Елементи методики ПАТЕРН

При рішенні конкретної системної задачі за допомогою абстрагування можна представити таку задачу у вигляді загальносистемної і застосувати для її вирішення відомий алгоритм із загального пакету УРСЗ.

Для опису ширшого круга систем, що включають будь-які комбінації засобів апаратного і програмного забезпечення, а також людей, використовують SADT - методологію, в рамках якої систему представляють у вигляді SADT – моделі.

SADT є однією з найвідоміших і широко використовуваних систем моделювання. SADT - абревіатура слів Structured Analysis and Design Technique (Технологія структурного аналізу і проектування) - це графічні позначення і метод опису процесів. SADT може застосовуватися на всіх

стадіях життєвого циклу системи. Визнання корисності SADT привело до стандартизації і публікації її частини, призначеної для функціонального моделювання.

SADT-модель дає повний і точний опис системи, що має конкретне призначення. Це призначення, зване метою моделі, витікає з формального визначення моделі в SADT:

У SADT-моделях використовуються як природна, так і графічна мови. Для передачі інформації про конкретну систему джерелом природної мови служать люди, що описують систему, а джерелом графічної мови - сама методологія SADT. Графічна мова SADT організовує природну мову цілком певним чином, що дозволяє з його допомогою описувати системи, які раніше не піддавалися адекватному уявленню. З погляду SADT модель може бути зосереджена або на функціях системи, або на її об'єктах. SADT-моделі, орієнтовані на функції, прийнято називати функціональними моделями, а орієнтовані на об'єкти системи - моделями даних. Функціональна модель представляє з необхідним ступенем деталізації систему функцій, які відображають свої взаємостосунки через об'єкти системи. Тут розглядаються тільки функціональні моделі SADT.