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.