2.2. Способы описания систем и их типы

Каждая система имеет функциональное, морфологическое и информационное описание.

1. Функциональное описание

Функциональное описание системы – это описание системы как совокупности действий, необходимых для достижения определенной цели.

Каждый элемент в системе имеет определенное предназначение, то есть выполняет определенную функцию. Функциональные свойства элементов можно разделить на свойства первого и второго порядка. Свойства первого порядка – это те свойства, которые позволяют элементу включиться в систему для достижения общей цели. Свойства второго порядка – это те нежелательные свойства, которые элемент вносит с собой в систему. Например, больной орган несет на себе свойства второго порядка, которые нежелательны для нормального функционирования организма и могут привести к его заболеванию.

Совокупность свойств первого порядка называется функциональным местом элемента. Между функциональными местами в системе существуют функциональные связи, которые фиксируют факт принадлежности элемента к системе с точки зрения выполнения определенной функции. Совокупность функциональных связей образует функциональную структуру системы. Функциональные места могут наполнены определенными объектами, в результате чего функциональные связи между ними превращаются в реальные связи, а сами объекты превращаются в элементы системы. С точки зрения функционального описания системы безразлично из какого материала выполнен элемент.

Аналогично элементу, каждая система тоже выполняет определенную функцию в системе более высокого иерархического уровня. Система может быть однофункциональной или многофункциональной.

Функциональное описание характеризуется отношением системы к другим системам. В зависимости от степени воздействия на внешнюю среду и характера взаимодействия с другими системами функции систем можно распределить по возрастающим рангам примерно следующим образом:

• пассивное существование, материал для других систем;

• обслуживание систем более высокого порядка;

• противостояние другим системам или среде (выживание);

• поглощение других систем и среды (экспансия);

• преобразование других систем и среды.

Во многих случаях оценка функции системы зависит от того, кто оценивает.

Обычно функция системы выполняется, если параметры системы и её внутренние процессы ограничены определенными пределами, вне которых система либо разрушается, либо радикально изменяет свои свойства.

2. Морфологическое описание

Морфологическое описание дает представление о строении (морфологии) системы. Изучение морфологии начинается с элементного состава. Элементный состав может быть гомогенным (однотипным) и гетерогенным (разнотипным). Однотипность не означает полной идентичности и определяет только близость основных свойств элементов. Гомогенность, как правило, вызывает появление в системе избыточности и неиспользуемых ресурсов.

Гетерогенные системы специализированы и более экономичны, но могут быть эффективными лишь в узком диапазоне внешних условий и быстро теряют эффективность вне этого диапазона.

Все элементы разделяются на информационные, энергетические и вещественные.

Информационные элементы предназначены для приема, передачи, запоминания и преобразования информации. Преобразование информации может состоять

• в изменении вида энергии, которой несет информацию;

• в изменении способа кодирования информации;

• в сжатии информации путем сокращения её избыточности;

• в принятии решений.

Различают обратимые и необратимые преобразования информации. Обратимыми называются преобразования, не связанные с потерей или созданием информации.

Энергетические элементы выполняют преобразование энергии. Их функция заключается в обеспечении системы энергией в той форме, в которой она может потребляться другими элементами. Для энергетических элементов большое значение имеет коэффициент полезного действия, который определяет их эффективность.

Процесс преобразования энергии нуждается в информации. Интенсивность процесса преобразования энергии может изменяться в течение жизни системы. Необходимая для этого информация может поступать от других элементов либо вырабатываться самим энергетическим элементом, который в этом случае выполняет системную информационно-энергетическую функцию.

Вещественные элементы выполняют преобразование вещества. Преобразование вещества может быть механическим, химическим, физическим, биологическим и т.д. Элементы, преобразующие вещество, нуждаются в энергии и информации. Преобразуемое вещество используется как носитель энергии или информации.

Морфологические свойства системы существенно зависят от характера связей между элементами. Можно выделить информационные, энергетические и вещественные связи. При переносе вещества одновременно переносятся энергия и информация, поэтому характер связи определяется удельным весом соответствующего компонента.

Можно выделить прямые и обратные связи. Прямые связи предназначены для передачи вещества, энергии и информации от одного элемента к другому в соответствии с последовательностью выполняемых функций. Обратные связи передают результат преобразования вещества, энергии и информации в направлении, противоположном функциональной последовательности. Обратные связи в основном имеют функцию управления процессами.