Сновные понятия системотехники

Говоря о системном подходе необходимо кратко рассмотреть основные понятия, применяемые в системном подходе: система, элемент, отношение, связь, структура, иерархия и т.д.

При определении системы нельзя обойтись без понятий: элементы, отношения, единство, целостность, выделение из среды. Поэтому при дальнейшем изложении будем пользоваться следующим определением.

Системой называется некоторая совокупность элементов, находящихся в определённых отношениях между собой и взаимодействующих с окружающей средой как целое.

Это определение позволяет подойти к формулировке основных принципов системного подхода, в процессе которой будут рассмотрены основные понятия, относящиеся к системным исследованиям: элемент, отношение, связь, структура и т.д.

1. Система — целостное образование по отношению к окружающей среде. Объект может быть понят как некоторая целостность, если он выделен из среды. Во взаимодействии со средой проявляется внешнее функционирование системы.

2. Система может быть разбита на части, которые будем рассматривать в качестве элементов системы. Эти элементы в свою очередь могут быть разбиты на части, т.е. можно говорить об элементах разного уровня. Такая разбивка продолжается до тех пор, пока мы не дойдем до элементов нижнего уровня, которые будем считать неделимыми компонентами системы. Элементы верхнего уровня этой системы будем рассматривать в качестве подсистем системы.

Систему мы, таким образом, представляем состоящей из элементов разного уровня, причём элементы верхнего уровня назовём подсистемами, а неделимые элементы — элементами нижнего уровня.

В общем случае, декомпозиция (разбивка) системы неоднозначна, она может быть произведена различным образом в зависимости от цели исследования.

Слово "декомпозиция" на гуманитарном уровне трактуется как разложение некоторого целого на части, предполагающее дальнейшее соединение этих составных частей в единое целое, то есть в исходный объект.

Одним из признаков, по которому можно определить, где следует остановиться при разбивке системы на элементы, можно считать возможность описания элементов нижнего уровня. При этом описании необходимо выявить, от каких параметров эти элементы зависят и какими переменными они могут быть представлены в элементах более высокого уровня.

По своей физической природе элементы могут быть вещественными, энергетическими и информационными.

3. Одним из основных понятий, характеризующих систему, является понятие отношения. Оно является одним из исходных в системных исследованиях и определить его через другие понятия весьма затруднительно.

Понятие "отношение" включает набор родственных понятий: ограничение, информация, организация, сцепление, соединение, структура, связь, взаимосвязь, зависимость, корреляция, образец, порождение и т. д.

Появление отношений между объектами, явлениями приводит к возникновению систем, т. к. мы тогда устанавливаем взаимозависимость между объектами, которые рассматриваются в виде элементов этих систем.

В математических моделях отношения определяют структуру системы.

Математика позволяет непосредственно описать только отдельные, простые виды отношений между элементами системы: тождества, включения, предпочтения. Более сложные виды отношений могут быть описаны с помощью других математических зависимостей, формализующих отношения части и целого, причинно-следственные отношения, отношения функционирования и другие.

4. Особое внимание в системном подходе уделяется понятию связи, которое может рассматриваться как одно из проявлений отношения.

Если отношения могут быть однозначно определены соотносящимися объектами (такие отношения можно назвать внутренними), то связь между объектами обязательно предполагает существование промежуточного звена. Например, если одно тело движется быстрее другого, то между этими телами существует отношение (такое отношение называется незавершённым), но не обязательно существует связь (которая представляет собой завершённое отношение).

Связь — это средство представления взаимодействия элементов системы между собой и системы с окружающей средой.

Можно рассматривать внутренние и внешние связи системы. Внутренние — раскрывают взаимодействия между элементами системы; внешние — взаимодействия системы с окружающей средой.

Определение и изучение связей элементов системы, их описание в ма-тематических моделях является одним из важных этапов исследования си-стемы.

По назначению в системе можно выделить связи взаимодействия, функционирования, управления, порождения (генетические), развития, преобразования. Эти типы связей в той или иной мере присущи и сложным техническим системам.

По своей физической природе связи могут быть вещественными, энергетическими, информационными и комбинированными, а в зависимости от отношений между элементами системы — прямыми, обратными и нейтральными. Так при отношении подчинения между элементами связи могут быть прямыми и обратными, при отношении координации — нейтральными.

По характеру связи могут быть устойчивыми и неустойчивыми. При математическом описании системы связи могут быть представлены в виде физических зависимостей, в виде уравнений, в состав которых входят переменные, характеризующие соответствующие элементы системы, в виде управляющих или информационных сигналов и т. д.

5. Для системы характерна упорядоченность, которая определяется её структурой.

Структура — внутренняя форма системы, определяющая порядок взаимодействия составляющих систему элементов и сохраняющаяся при каких-либо воздействиях на систему. Она придаёт целостность системе, обуславливает при композиции систем возникновение новых свойств, которых нет ни у одного элемента системы. Структура системы определяется составом её элементов, отношениями между ними и связями между элементами.

Установление структуры системы имеет большое значение и при анализе, и при синтезе системы. Одним из первых этапов разработки моделей системы является выбор структуры системы, то есть определение основных подсистем и их состава, установление отношений и главных взаимосвязей между ними. После этого можно рассматривать механизм функционирования отдельных подсистем.

Таким образом, мы рассмотрели основные понятия, применяемые при исследовании сложных технических систем методами системного анализа.