Основы систем управления

Понятия, определяющие структуру системы

Система — множество составляющих единство элементов, связей и взаимодействий между ними и внешней средой, образующее присущую данной системе целостность, качественную определенность и целенаправленность.

" Итак, системой может являться любой объект живой и неживой природы, общества, процессы или совокупность процессов, научная теория и т. д., если в них определены элементы, образующие единство (целостность) со своими связями и взаимосвязями между ними, что создает в итоге совокупность свойств, присущих только данной системе и отличающих ее от других систем (свойство эмерджентности).

Мы будем использовать понятие системы, которое учитывает такие важные составляющие любого материального объекта, как элемент, связи, взаимодействия, целеполагание.

Элементы — части или компоненты системы, условно принятые неделимыми. Элемент — часть системы, обладающая самостоятельностью по отношению ко всей системе и неделимая при данном способе выделения частей. Неделимость элемента рассматривается как нецелесообразность учета в пределах модели данной системы его внутреннего строения.

Сам элемент характеризуется только его внешними проявлениями в виде связей и взаимосвязей с остальными элементами и внешней средой.

Множество, А элементов системы можно описать в виде:

А= {ai}, i= 1,…, n,.

где ai — 1-й элемент системы; n — число элементов в системе.

Рис. 1.1 Понятие системы [1, с. 9]

Каждый ai элемент характеризуется m конкретными свойствами Zil, …, Zim (вес, температура и т. д.), которые определяют его в данной системе однозначно.

Совокупность всех m свойств элемента ai будем называть состоянием элемента Zi:

Zi = (Zil, Zi2, Zi3,…, Zik,…, Zim).

Состояние элемента, в зависимости от различных факторов (времени, пространства, внешней среды и т. д.), может изменяться.

Последовательные изменения состояния элемента будем называть движением элемента.

Свойства — определенные качества, позволяющие описывать систему и выделять ее среди других систем. Свойства характеризуются совокупностью параметров, одни из которых могут иметь количественную меру, другие выражаются лишь качественно.

Связи — то, что соединяет (связывает) элементы и их свойства. Предполагается, что каждый из элементов системы соединен прямо или косвенно с любым другим элементом. Весьма важными для описания системы являются также понятия состояния и структура системы.

Множество Q связей между элементами ai и aj можно представить в виде:

Q={qij}, i, j = l… n.

Зависимость свойств элементов может иметь односторонний и двусторонний характер.

Взаимосвязи — совокупность двухсторонних зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы.

Взаимодействие — совокупность взаимосвязей и взаимоотношений между свойствами элементов, когда они приобретают характер взаимосодействия друг другу.

Структура системы — это широкое понятие, характеризующее способ организации элементов в систему с определенными свойствами путем установления между ними взаимосвязей. Структура и свойства элементов определяют индивидуальные характеристики системы и позволяют рассматривать ее как целостное образование, Целостность системы проявляется в том, что ее свойства могут качественно отличаться от свойств составляющих элементов. Например, радиотелефон можно представить как систему, элементами которой являются детали (транзисторы, конденсаторы, резисторы и т. п.), электрически связанные определенным образом.

Каждую деталь можно описать некоторыми свойствами, однако ни одна из них не обладает свойством радиотелефона — воспринимать и преобразовывать электромагнитные колебания в звуковые.

Таким образом, система — это не сумма составляющих ее частей, а целостное образование с новыми свойствами, которыми не обладают ее элементы.

Внешняя среда — набор существующих в пространстве и во времени объектов (систем), которые, как предполагается, оказывают действие на систему.

Внешняя среда — это совокупность естественных и искусственных систем, для которых данная система не является функциональной подсистемой.

Вход характеризует воздействие внешней среды на систему, выход — воздействие системы на внешнюю среду.

По сути дела, очерчивание или выявление системы есть разделение некоторой области материального мира на две части, одна из которых рассматривается как система — объект анализа (синтеза), а другая — как внешняя среда. [ 1, с. 7−12].

Внешняя среда воспринимается организацией одновременно и как система, содержащая благоприятные для организации параметры, и как система, включающая неблагоприятные факторы. Благоприятные параметры воспринимаются организацией как возможности развития, повышения эффективности и т. д., а неблагоприятные — как угрозы. 5, с.73].

Система не имеющая внешней среды, называется изолированной. В реальном мире не существует изолированных систем, поэтому концепция изолированности в решении конкретных проблем используется редко.

Систему у которой есть внешняя среда, называют открытой. Если объект определен как открытая система, то возникает вопрос: какие элементы можно включить в систему, а какие — отнести к внешней среде.

В самом деле, один и тот же объект, например производственный цех, различными исследователями может быть представлен в виде различных систем. Для экономиста систему «цех» составляют такие элементы, как станки, предметы труда, сырье, связанные между собой материальными, энергетическими и финансовыми потоками. Элементами внешней среды являются смежные цеха, управленческий персонал предприятия, склады материалов и готовой продукции и другие объекты, функционирование которых существенно влияет на экономические показатели работы цеха. При этом экономист, естественно, не учитывает огромное количество связей другого типа вследствие их слабого влияния на экономику цеха. 2, с. 21−22].