Тема 2 (Лекции 2 – 5) Основные закономерности развития технических систем
ЛЕКЦИЯ 2.
Общие сведения о технических системах
«Система» (греч.) – целое, составленное из частей.
Система – это некоторая совокупность подсистем и элементов, взаимодействующих на основе некоторых связей и отношениями, которые образует определенную целостность, единство.
Подсистема – подмножество элементов, имеющих некоторые связи и реализующих цели, согласованные с целями системы часть системы, состоящая из элементов. Подсистема любой системы может быть сама рассмотрена как система.
Элемент – простейшая неделимая часть системы (предел членения системы с точки зрения решения конкретной задачи и поставленной цели). Систему можно расчленить на элементы различными способами в зависимости от формулировки цели и ее уточнения в процессе исследования.
Система существует во внешней среде (множество элементов, которые не входят в систему, но изменение их состояния вызывает изменение поведения системы) и обменивается с ней веществом, энергией, информацией и сигналами.
Система может быть подсистемой для другой системы более высокого уровня, которая называется надсистема. В этом случае внешняя среда системы исчезает и становится надсистемой.
Надсистема – окружающая систему среда, в которой функционирует система.
Надсистема выполняет следующие функции:
ставит цели системам;
обеспечивает системы всем необходимым;
корректирует состояние и поведение систем согласно поставленным целям.
Минимальной совокупностью системы являются две подсистемы (элемента). В реальных системах элементов значительно больше. Границы системы определяются доступными ресурсами и окружением.
Элементарная система
Рис. 1
Система имеет определенную структуру (совокупность элементов и связей между ними). Структура может быть представлена графически, в виде теоретико-множественных описаний, матриц и графов.
Связи обеспечивает возникновение и сохранение структуры и целостных свойств системы. Понятие «связь» одновременно характеризует строение (статику) и функционирование (динамику) системы.
Связь характеризуется направлением, силой и характером (или видом).
Связи и отношения в системах бывают:
прямыми;
обратными.
Если рассматривать подсистему «А», то для стрелка от А к В – это прямая связь, а стрелка от В к А – обратная связь.
Связи в системе обеспечивать достаточно полное взаимодействие подсистем.
Структура системных связей вызывает значительные затруднения при анализе систем.
Взаимодействие в системе заключается в обмене веществом (материальные взаимодействия), энергией (энергетические или полевые взаимодействия), информацией (информационные взаимодействия) и сигналами.
Недостаточно полный или чрезмерный обмен по любой из составляющих нарушают функционирование подсистем и системы в целом. В связи с этим важно, чтобы пропускная способность и качественные характеристики связей обеспечивали обмен в системе с достаточной полнотой и допустимыми искажениями (потерями).
Взаимодействия в системе можно представить следующим образом:
в систему из надсистемы поступают ресурсы (вещество, энергия, информация и сигналы), необходимые для функционирования системы, подсистем и элементов;
в надсистему отсылаются материальные, энергетические и информационные результаты функционирования системы.
С системными взаимодействиями связано понятие управления.
Воздействие подсистемы «А» на подсистему «В» можно рассматривать как управление функционированием подсистемы «В», которое осуществляет «А» в интересах целой системы, а обратную связь от «В» к «А» – как реакцию на управление.
Управление системой – выполнение внешних функций управления, обеспечивающих необходимые условия функционирования системы.
Схема управления системой
Рис. 2
Управление системой подкрепляется следующими ресурсами:
материальными (людские, организационно-административные, экономические, правовые, гуманитарные, социально-психологические);
энергетическими;
информационными.
Управляемой системе легче достичь цели, поставленной перед системой (например, некоторого состояния).
Чтобы понять поведение системы необходимо выйти из системы в надсистему.
Системы могут моделировать практически все в реальном мире, где взаимодействуют (функционируют и развиваются) какие-нибудь реальные процессы. Поэтому употребление слова «система» предполагает выделение какой-то совокупности взаимодействующих реалий с необходимыми и достаточными для анализа связями.
ЛЕКЦИЯ 3
Системные принципы
Существуют определенные закономерности, называемые «системными принципами», определяющие процессы возникновения, функционирования, развития и разрушения ТС.