2. Определение понятия «система», предмет теории систем.

Система - множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определенную целостность, единство.

Все определения можно разделить на три группы.

Три группы определений:

• комплекс процессов и явлений, а также связей между ними, существующий объективно, независимо от наблюдателя;

• инструмент, способ исследования процессов и явлений;

• компромисс между двумя первыми, искусственно создаваемый комплекс элементов для решения сложной задачи.

• Первая группа

Задача наблюдателя - выделить систему из окружающей среды, выяснить механизм функционирования и, исходя из этого, воздействовать на нее в нужном направлении. Здесь система - объект исследования и управления.

• Вторая группа

Наблюдатель, имея некоторую цель, синтезирует систему, как абстрактное отображение реальных объектов. Система - совокупность взаимосвязанных переменных, представляющих характеристики объектов данной системы (совпадает с понятием модели).

• Третья группа

Наблюдатель не только выделяет систему из среды, но и синтезирует ее. Система - реальный объект и одновременно абстрактное отображение связей действительности (системотехника).

Предмет теории систем

Берталанфи: «Общая теория систем - это логико - математическая область, задачей которой является формулирование и вывод таких общих принципов, которые применимы ко всем системам»

Боулдинг: «некий уровень теоретического построения моделей, лежащий где-то между высоко обобщенными конструкциями чистой математики и конкретными теориями специальных дисциплин»

60-е годы. Попытки сформулировать и развить математические теории систем высокого уровня общности.

Месарович предполагал, что любую систему можно представить в виде отношения, определенного на системе множеств.

Обобщая различных авторов, можно сказать, что объектом исследования теории систем является «система» как формальная взаимосвязь между признаками и свойствами, характеризующими структуру и поведение выделенной из внешнего мира совокупности компонентов.

Теория систем интересуется самыми фундаментальными понятиями и аспектами систем, разрабатывает методологические принципы исследования систем.

Задачи

• Определение общей структуры системы;

• Организация взаимодействия между подсистемами и элементами;

• Учет влияния внешней среды;

• Выбор оптимальной структуры системы;

• Выбор оптимальных алгоритмов функционирования системы;

• Изучение систем в условиях неопределенности;

• Изучение сложных систем;

• Междисциплинарный обмен научной информацией.

3. Основные понятия теории систем

• цель,

• входы,

• выходы,

• элемент,

• внешняя среда,

• структура,

• время,

• состояние,

• функционирование и др.

• Цель

Цель – ситуация или область ситуаций, которая должна быть достигнута при функционировании системы за определенный промежуток времени.

Проблемная ситуация - цель не достижима за счет возможностей или внешних средств, имеющихся в данный момент.

Цель сформулировать трудно даже для существующей системы.

Следует осторожно формулировать цели вновь создаваемых систем.

Система есть средство достижения цели.

Входы

Входы - связи со средой, которые направлены извне в систему.

Входы - средства воздействия на систему.

Два типа:

• результат предшествующего последовательного с данным процесса и

• результат предшествующего процесса, случайным образом связанным с данным

• Выходы

Выходы - реакции системы на входное воздействие.

Выход одной системы неминуемо будет входом какой-то другой системы.

• Элемент

Элементом системы является часть системы с однозначно определёнными свойствами, выполняющие определённые функции и не подлежащие дальнейшему разбиению в рамках решаемой задачи (с точки зрения исследователя).

При определении этого понятия нет такого большого количества мнений, как в случае с понятием 'система'. Все авторы дают сходные определения, но при этом часто говорят, что элементы могут в свою очередь представлять собой системы, т. е. быть подсистемами.

• Внешняя среда

Понятие «система» возникает там и тогда, где и когда мы материально или умозрительно проводим замкнутую границу между неограниченным или некоторым ограниченным множеством элементов.

Те элементы, которые остались за пределами границы, образуют множество, называемое в теории систем «системным окружением» или просто «окружением», или «внешней средой».

Структура

Структура - организация связей и отношений между подсистемами и элементами.

Под структурой системы понимается устойчивое множество отношений, которое сохраняется длительное время неизменным, по крайней мере в течение интервала наблюдения.

Связи — это элементы, осуществляющие непосредственное взаимодействие между элементами (или подсистемами) системы, а также с элементами и подсистемами окружения.

• Структуризация системы - этап системного анализа, смысл которого в том, что вся совокупность объектов и процессов, имеющих отношение к поставленной цели, прежде всего разделяется на собственно изучаемую систему и внешнюю среду. Затем выделяют отдельные составные части -подсистемы и элементы

• Состояние

Состояние - характеристика системы на данный момент ее функционирования.

Система описывается комплексом переменных и параметров.

Чтобы выразить состояние системы в данный момент, нужно определить значения переменных и параметров в данный момент.

• Состояние системы не является непосредственно наблюдаемой величиной

• Состояние влияет на выходы системы

• Множество возможных состояний системы (пространство состояний)

• Начальное состояние

• Конечное состояние

• Для предсказания влияния прошлого системы на ее будущее необходимо полное описание множества состояний

• Процесс изменения состояний описывается переходной функцией состояния системы

• Функционирование

Функционирование любой произвольно выбранной системы состоит в переработке входных (известных) параметров и известных параметров воздействия окружающей среды в значения выходных (неизвестных) параметров с учетом факторов обратной связи.

• Процесс функционирования системы иногда называют преобразованием входа в выход.

• Режим функционирования системы показывает изменение состояний системы

• Закон функционирования - это правила, по которым производятся изменения.

Время

• Система функционирует во времени

• входы осуществляются в какие-то моменты времени

• выходная реакция также связана с временем

• Время может быть дискретным и непрерывным