1.2. Строение и устройство системы

1. Модель "черного ящика".

Для определенной и точной характеристики конструкции системы следует развивать ее модель.

Любую систему в самом общем случае можно представить в виде "непрозрачного" ящика, выделенного из окружающей среды.

Такая модель отражает два важных свойства системы:

• целостность,

• обособленность от среды.

Х отя этот ящик обособлен, но не является полностью изолированным. Система связана со средой и с помощью этих связей воздействует на среду (рис. 2). Эти связи можно изобразить в виде стрелок, направленных от системы в среду.

Рис. 2. Модель "черного ящика"

Эти связи называются выходами системы.

В системе есть связи и другого типа – такие связи со средой, которые направлены в систему извне. Эти связи называются входами системы.

В результате построили модель системы, которая получила название черного ящика (ЧЯ).

Это название образно подчеркивает полное отсутствие сведений о внутреннем содержании ящика: в такой модели задаются, фиксируются, перечисляются только входные и выходные связи системы со средой (даже "стенки ящика", т.е. границы между системой и средой в этой модели не описываются, а лишь подразумеваются, признаются существующими).

Пример 1.

Рассмотрим модель "черного ящика" для бытовой модели телевизора.

Входы – шнур электропитания, антенна, ручки управления и настройки.

Выходы – экран кинескопа, звукодинамики.

Если формализовать модель "черного ящика", получим два множества X и Y входных и выходных переменных, никаких отношений между этими множествами не фиксируется.

Казалось бы, построить модель ЧЯ достаточно легко: нужно перечислить входы и выходы системы – и модель готова.

Но как только это требуется сделать для конкретной реальной системы, мы сталкиваемся с трудностями.

Пример 2.

Составим модель ЧЯ для системы "наручные часы".

Учитывая, что выходы соответствуют конкретизации цели, в качестве выхода зафиксируем:

• показания времени в произвольный момент.

Сформулированная таким образом цель относится ко всем часам, а не только к нашим наручным.

Чтобы различить их внесем еще один выход:

• удобство ношения часов на запястье.

Необходим браслет или ремешок, следовательно еще один выход:

• удовлетворение требований санитарии и гигиены.

Представив себе условия эксплуатации часов можно добавить:

• достаточную в бытовых условиях прочность;

• пылеводонепроницаемость.

Расширив понятие "условия эксплуатации", добавим:

• достаточную для бытовых нужд точность;

• легкость прочтения показаний часов при беглом взгляде на циферблат.

Можно добавить:

• соответствие моде и понятию красоты;

• соответствие цены часов покупательной способности потребителя, и т.д.

А ведь мы в явной форме не говорили о габаритах, весе, многих других аспектах использования часов (физических, химических, экономических, социальных, и т.д.)

Входы – колесико подводки, вход для элемента питания, и др.

Главной причиной множественности входов и выходов в модели "ЧЯ" является то, что всякая реальная система взаимодействует с объектами окружающей среды неограниченным числом способов.

Строя модель системы, мы из этого бесконечного множества связей отбираем конечное их число для включения в список входов и выходов.

Критерием отбора при этом является целевое назначение модели, существенность той или иной связи по отношению к этой цели (то, что важно, существенно – включается в модель, что не важно – не включается)

Именно здесь возможны ошибки!

Проявляется субъективный подход, хотя остальные (исключенные из рассмотрения) связи существуют объективно, независимо от нас. Нередко оказывается, что казавшееся несущественным или независимым для нас на самом деле является важным и должно быть учтено.

Особое значение этот момент имеет при задании цели системы (т.е. при определении её выходов). Это относится и к описанию существующей системы по результатам её обследования, и к проекту пока еще не существующей системы.

Реальная система неизбежно вступает во взаимодействие со всеми объектами окружающей среды, поэтому важно как можно раньше (на стадии построения) учесть всё наиболее важное. В результате главную цель приходится сопровождать заданием дополнительных целей.

При этом выполнение только основной цели недостаточно, невыполнение дополнительных целей может сделать ненужным или даже вредным и опасным достижение основной цели.

Модель "ЧЯ" часто оказывается не только полезной, но в ряде случаев единственно применимой при изучении систем (влияние лекарств на живой организм, электрон).