Основные свойства, обязательные для любой системы.

Целенаправленность системы – система выделяется исходя из глобальной цели ее функционирования. Целенаправленность действий компонентов усиливает эффективность функционирования системы.

Приоритет интересов системы более высокого уровня перед интересами её компонентов.

В системе имеется (внутренний или внешний) источник ресурса (материи, энергии, информации) для выполнения цели.

Целостность - определенная независимость системы от внешней среды и от других систем.

Интегративность – свойства системы не являются совокупностью свойств ее составляющих элементов. В системе имеются только теми элементы, которые Интегративные свойства могут и не проявляться, если по связям не идет поток ресурса (материя, энергия, информация) – это статические связи. Для проявления интегративного свойства связь должна быть динамической (от одного компонента к другому идет ресурс - поток материи, энергии, информации), поскольку динамические связи образуют свойства (пока связи статические интегративные свойства не проявляются) необходима актуализация связи (источник ресурса и направления его потоков). Процесс превращения статических связей в динамические – актуализация связей. Обеспечивают выполнение цели (задач, назначения) системы.

Структурность — возможна декомпозиция системы на компоненты, установление связей между ними.

Иерархичность — каждый компонент системы может рассматриваться как система (подсистема) более широкой глобальной системы.

Функции системы - это ее свойства, приводящие к достижению цели.

В системе имеется источник ресурса (материи, энергии, информации) для выполнения цели. Ресурс может быть получен из внешней среды (в системе преобразовывается в необходимый вид энергии).

В системе имеется управление для распределения потока ресурса по связям в соответствии с функциями элементов.

Для более полного представления понятия "система" необходимо дать определения элемента системы, связи, внешней среды системы, выделения системы из внешней среды.

Многообразие определений системы порождает разнообразие определений структуры, элементов, связей.

Ц ифровой автомат – пример интегративного свойства. Имеется некоторый цифровой автомат S, преобразующий целое число n на входе в число на единицу больше (n + 1) на выходе. Если соединить два таких автомата последовательно в кольцо, то в полученной системе обнаружится новое свойство: она генерирует возрастающие последовательности на выходах. Одна из этих последовательностей генерирует только четные, другая – только нечетные числа. Параллельное соединение – ничего не изменяет, но повышает надежность – выход только от исправного автомата.

Взаимодействие и взаимозависимость системы и внешней среды.

Определение понятий элементов, связей, функций, внешней среды системы. Элемент

Элемент системы – целостный объект (материальный, энергетический, информационный), неделимый для данной системы, выполняющий в системе определенные функции.

Это часть системы, выделенная по какому-либо признаку, сформулированному заинтересованным лицом (исследователем системы).Для того чтобы компонент стал элементом системы, обеспечивающим ее интегративные свойства, он должен иметь входы и выходы, совместимые с другими элементами, видоизменять поток ресурса, который обеспечивает выполнение требуемых функций, не разрушаться под действием ресурса.

В элементах системы входы (вещественные, энергетические информационные) преобразуются в выходы - осуществляются связи элементов между собой и с внешней средой, обеспечивающие выполнение функций в соответствии с целями системы.

Элементы, передаваемые системой во внешнюю среду, могут быть конечными продуктами деятельности системы, а передаваемые из среды в систему — ресурсами.

Выбор, какие компоненты в данной системе считаются элементарными, относительно произволен и в большой степени оставляется на усмотрение исследователя. Низший уровень для одного исследователя может оказаться достаточно высоким для другого.

Основной признак, по которому элемент вводится в систему – функциональный. Удаление элемента из системы неизменно влечет за собой изменение ее целей (интегративного свойства). Ответ на вопрос, включать или не включать элемент в систему зависит от его необходимости для функционирования системы.

Целостность системы не может быть нарушена. Система, лишенная какого либо элемента, теряет интегративное свойство, перестает быть системой, поскольку элемент и был включен в систему, чтобы она выполнила это интегративное свойство (автомобиль без бензина или без колеса не поедет – это будет уже другое состояние системы).

Неделимость элемента – это понятие, а не физическое свойство. Членение системы в общем случае не имеет предела, поскольку и элемент может рассматриваться как система.

Элемент является лишь условно неделимой частью. Условность состоит в том, что, при изменении задач исследований элемент может быть также разделен, или, наоборот, объединен с другими элементами в один.

Элементы в системе могут быть разнородными, отличаться по принципу действия, функциям. Состав компонентов системы может быть гомогенным (содержать однотипные элементы), гетерогенным (содержать разнотипные элементы) и смешанным. Система может включать вещественные, энергетические, информационные элементы.

Сами по себе элементы не представляют никакого интереса: только в процессе взаимодействия элементов реализуется система – в этом случае они выступают как элементы системы.

Связи

Связи системы определяют порядок обмена между элементами системы веществом, энергией, информацией.

Связи объединяют элементы в целостную систему (внутренние связи) и обеспечивают взаимодействие системы с внешней средой (внешние связи).

Упорядоченность отношений между элементами системы – внутренних устойчивых связей, которые, преобразуя выходы одних компонентов во входы других, обеспечивают ее функционирование, предполагает наличие структуры системы.

В зависимости от задачи исследований один и тот же компонент можно представлять как связь или как элемент (например, провода).

Связи характеризуются физическим наполнением (вещественные, энергетические, информационные, смешанные), направленностью (прямые, обратные), мощностью (мощность связей между элементами системы больше мощности связи этих же элементов с внешней средой).

Связи управления обеспечивают распределение ресурса между элементами для выполнения интегративного свойства.

Реальные связи между компонентами системы являются очень сложными и различной природы, имеют различный характер влияния на ход процессов в системе. В искусственных системах существенную роль играют экономические и социальные связи. При оценке информационных связей необходимо учитывать качественные характеристики информации – ценность, достоверность и др.

Внутренние связи формируют структуру системы и преобразует выходы одних компонентов во входы других.

Связь выступает в виде воздействия – ее можно определить как физический канал, по которому обеспечивается обмен веществом, энергией, информацией. Основная особенность связи – преобразование некоторой величины вещества, энергии, информации без изменения их физической природы. Под влиянием внешних воздействий система может перейти в одно из своих возможных состояний или разрушиться.

Чтобы совокупность элементов стала системой, их нужно структурировать и заложить в систему интегративное свойство - необходимо определенным образом структурировать связи (обеспечивающие потоки ресурсов) и нанести на них информацию (направления потоков).

Различаются прямые и косвенные связи – непосредственное взаимодействие между элементами и взаимодействие между элементами через систему.

Физические системы не просто находятся в окружении, они существуют благодаря окружению, и успех функционирования системы определяется ее совместимостью с окружающей средой. Изменение свойств внешней среды влияет на выполнение системой своих функций, функционирование системы влияет на внешнюю среду.

Мощность экономических связей может быть оценена финансовыми обязательствами, объемами поставок и т.д.

Мощность информационных связей оценивается величиной потока информации. Потенциальная мощность системы – ее пропускная способность. При оценке мощности информационных связей необходимо учитывать качественные характеристики передаваемой информации – достоверность, полезность, ценность и т.п.

Мощности функциональных связей можно оценить через коэффициент чувствительности изменения функций системы в зависимости от мощности воздействий.

Задание связей

При моделировании для определения отношений между элементами системы, между системой и окружающей средой необходимо точно установить причинно-следственные связи. Причинно-следственные связи могут быть детерминированными и вероятностными.

Входные воздействия (входы) - воздействия на элемент (вещества, энергии, информации) со стороны внешней среды (других элементов).

К входам относятся функционально обусловленные воздействия, необходимые для реализации цели системы (например, управляющие воздействия), и возмущающие воздействия.

Выходные воздействия (выходы) - воздействия со стороны элемента на другие элементы системы или внешнюю среду.

К выходам относятся результаты работы системы (обеспечивают реализацию цели системы), и вынужденные (вредные выбросы) воздействия.

Выходы элемента определяются входами и внутренним строением элемента: выход есть функция от входа и самого элемента.

Понятия входа и выхода переносится на любую совокупность элементов: группа элементов может характеризоваться только входами и выходами всей группы, не описывая, как связаны между собой ее элементы.

Построение математической модели предполагает установление зависимостей между внешними, внутренними и выходными параметрами. Модели систем, как правило, многоуровневы.