1.2 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.

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

Объект (элемент, компонент) — 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.

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.