Тема современные методы системных исследований


НазваниеТема современные методы системных исследований
страница12/26
ТипДокументы
filling-form.ru > Бланки > Документы
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   ...   26

Структурное описание системы: основные понятия



Современные технические, социальные и экономические объекты и их системы управления характеризуются большим числом элементов, множеством связей и взаимосвязей, значительным объемом перерабатываемой информации. Такие системы называют сложными, большими или системами со сложной структурой.

Для систем, состоящих из большого числа взаимосвязанных подсистем, наиболее эффективно вначале наметить основные подсистемы и установить главные взаимосвязи между ними, а затем уже переходить к детальному моделированию механизмов функционирования различных подсистем.

Существует несколько видов описания системы:

Функциональное описание системы – это описание законов функционирования, эволюции системы, алгоритмов ее поведения.

Информационное (информационно-логическое или инфологическое) описание системы – это описание информационных связей как системы с окружающей средой, так и подсистем системы.

Структурное (морфологическое или топологическое) описание системы – это описание строения или структуры системы или описание совокупности элементов этой системы и необходимого для достижения цели набора отношений R между этими элементами системы.

Характерной особенностью начального этапа проектирования является ограниченность информации о свойствах будущей системы, что заставляет в первую очередь обращаться к структуре системы и содержащейся в ней информации. Изучение особенностей этой информации и является предметом структурного (морфологического) анализа систем.

Структурное описание, как и функциональное, строится по иерархическому (многоуровневому) принципу путем последовательной декомпозиции подсистем. Уровни декомпозиции системы, уровни иерархии функционального и морфологического описания должны совпадать. Структурное описание можно выполнить последовательным расчленением системы. Это удобно в том случае, если связи между подсистемами одного уровня иерархии не слишком сложны. Каждый элемент структуры можно, в свою очередь, описать функционально и информационно. Структурное описание системы зависит от учитываемых связей, их глубины (связи между главными подсистемами, между второстепенными подсистемами, между элементами), структуры (линейная, иерархическая, сетевая, матричная, смешанная), типа (прямая связь, обратная связь), характера (позитивная, негативная).

Таким образом, структурное описание должно давать представление о строении системы. Глубина описания, уровень детализации, т.е. определение какие компоненты системы будут рассматриваться в качестве элементарных (элементов), обусловливается назначением описания системы. Морфологическое описание иерархично. Конфигурация морфологии дается на стольких уровнях, сколько их требуется для создания представления об основных свойствах системы.

Целями структурного описания являются:

  • разработка правил символического отображения систем;

  • оценка качества структуры системы;

  • изучение структурных свойств системы в целом и ее подсистем;

  • выработка заключения об оптимальности структуры системы и рекомендаций по дальнейшему ее совершенствованию.

В структурном описании можно выделить два этапа: 1) определение состава системы, т.е. полное перечисление ее подсистем, элементов, и 2) выяснение связей между ними.

Изучение морфологии системы начинается с элементного состава. Он может быть:

  • гомогенным (однотипные элементы);

  • гетерогенным (разнотипные элементы);

  • смешанным.

Однотипность не означает полной идентичности и определяет только близость основных свойств. Гомогенности, как правило, сопутствует избыточность и наличие скрытых (потенциальных) возможностей, дополнительных резервов. Гетерогенные элементы специализированы, они экономичны и могут быть эффективными в узком диапазоне внешних условий, но быстро теряют эффективность вне этого диапазона. Иногда элементный состав определить не удается – неопределенный.

Важным признаком морфологии является назначение (свойства) элементов.

Различают элементы:



  • информационные;

  • энергетические;

  • вещественные.




Следует помнить, что такое деление условно и отражает лишь преобладающие свойства элемента. В общем же случае, передача информации не возможна без энергии, перенос энергии не возможен без информации.

Информационные элементы предназначены для приема, запоминания (хранения), преобразования и передачи информации. Преобразование может состоять в изменении вида энергии, которая несет информацию, в изменении способа кодирования (представления в некоторой знаковой форме) информации, в сжатии информации путем сокращения избыточности, принятия решений и т.д. Различают обратимые и необратимые преобразования информации. Обратимые не связаны с потерей (либо созданием новой) информации. Накопление (запоминание) является обратимым в том случае, если не происходит потерь информации в течение времени хранения.

Преобразование энергии состоит в изменении параметров энергетического потока. Поток входной энергии может поступать извне, либо от других элементов системы. Выходной энергетический поток направлен в другие системы, либо в среду. Процесс преобразования энергии, естественным образом, нуждается в информации.

Процесс преобразования вещества может быть механическим (например, штамповка), химическим, физическим (например, резка), биологическим. В сложных системах преобразование вещества носит смешанный характер.

В общем случае, следует иметь в виду, что любые процессы, так или иначе, приводят к преобразованию вещества, энергии и информации.

Структурные свойства системы существенно зависят от характера связей между элементами. Понятие связи входит в любое определение системы. Оно одновременно характеризует и строение (статику) и функционирование (динамику) системы. Связи обеспечивают возникновение и сохранение структуры и свойств системы. Выделяют информационные, вещественные и энергетические связи, определяя их в том же смысле, в каком были определены элементы. Характер связи определяется удельным весом соответствующего компонента (или целевой функцией). Связь характеризуется:



  • направлением,

  • силой,

  • видом.




По первым двум признакам связи делят на направленные и ненаправленные, сильные и слабые, а по характеру – подчинения, порождения (генетические), равноправные и связи управления. Некоторые из этих связей можно раздробить еще более детально. Например, связи подчинения на связи «род-вид», «часть-целое»; связи порождения – «причина-следствие». Их можно разделить также по месту приложения (внутренние – внешние), по направленности процессов (прямые, обратные, нейтральные). Прямые связи предназначены для передачи вещества, энергии, информации или их комбинаций от одного элемента другому в соответствии с последовательностью выполняемых функций. Качество связи определяется ее пропускной способностью и надежностью. Очень важную роль, как мы уже знаем, играют обратные связи – они являются основной саморегулирования и развития систем, приспособления их к изменяющимся условиям существования. Они в основном служат для управления процессами и наиболее распространены информационные обратные связи. Нейтральные связи не относятся к функциональной деятельности системы, непредсказуемы и случайны. Однако нейтральные связи могут сыграть определенную роль при адаптации системы, служить исходным ресурсом для формирования прямых и обратных связей, являться резервом. Структурное описание может включать указания на наличие и вид связи, содержать общую характеристику связи либо их качественные и количественные оценки.

Структурные свойства систем определяются характером и устойчивостью отношений между элементами. По характеру отношений между элементами структуры делятся на:



  • многосвязные,

  • иерархические,

  • смешанные.




Наиболее устойчивы детерминированные структуры, в которых отношения либо постоянны, либо изменяются во времени по детерминированным законам. Вероятностные структуры изменяются во времени по вероятностным законам. Хаотические структуры характерны отсутствием ограничений, элементы в них вступают в связь в соответствии с индивидуальными свойствами. Классификация производится по доминирующему признаку.

Структура играет основную роль в формировании новых свойств системы, отличных от свойств ее компонентов, в поддержании целостности и устойчивости ее свойств по отношению к изменению элементов системы в некоторых пределах.

Важными структурными компонентами являются отношения координации и субординации. Координация выражает упорядоченность элементов системы «по горизонтали». Здесь идет речь о взаимодействии компонент одного уровня организации. Субординация – «вертикальная» упорядоченность подчинения и субподчинения компонент. Здесь речь идет о взаимодействии компонент различных уровней иерархии.

Иерархия (hiezosazche – священная власть, греч.) – это расположение частей целого в порядке от высшего к низшему. Термин «иерархия» (многоступенчатость) определяет упорядоченность компонентов системы по степени важности. Между уровнями иерархии структуры могут существовать взаимоотношения строгого подчинения компонент нижележащего уровня одному из компонент вышележащего уровня, т.е. отношения древовидного порядка. Такие иерархии называют сильными или иерархии типа «дерево».

Однако между уровнями иерархической структуры необязательно должны существовать отношения древовидного характера. Могут иметь место связи и в пределах одного уровня иерархии. Нижележащий компонент может подчиняться нескольким компонентами вышележащего уровня – это иерархические структуры со слабыми связями.

Для иерархических структур характерно наличие управляющих и исполнительных компонент. Могут существовать компоненты, являющиеся одновременно и управляющими, и исполнительными. Различают строго и нестрого иерархические структуры. Система строгой иерархической структуры имеют следующие признаки:

  • в системе имеется один главный управляющий компонент, который имеет не менее двух связей;

  • имеются исполнительные компоненты, каждый из которых имеет только одну связь с компонентом вышележащего уровня;

  • связь существует только между компонентами, принадлежащим двум соседним уровням, при этом компоненты низшего уровня связаны только с одним компонентом высшего уровня, а каждый компонент высшего уровня не менее, чем с двумя компонентами низшего.

Как правило, наличие иерархии является признаком высокого уровня организации структуры, хотя могут существовать и не иерархические высокоорганизованные системы. В функциональном отношении иерархические структуры более экономичны. Для неиерархических структур не существует компонент, которые являются только управляющими или только исполнительными. Любой компонент взаимодействует более чем с одним компонентом. Смешанные структуры представляют собой различные комбинации иерархических и неиерархических структур.

Особенностью иерархических структур является отсутствие горизонтальных связей между элементами. В этом смысле данные структуры являются абстрактными построениями, поскольку в реальной действительности трудно найти производственную или какую-либо другую действующую систему с отсутствующими горизонтальными связями.

Важное значение при структурном описании системы имеют ее композиционные свойства. Композиционные свойства систем определяются способом объединения элементов в подсистемы. Будем различать подсистемы:

  • эффекторные (способные преобразовывать воздействие и воздействовать веществом или энергией на другие подсистемы и системы, в том числе на среду),

  • рецепторные (способные преобразовывать внешнее воздействие в информационные сигналы, передавать и переносит информацию)

  • рефлексивные (способные воспроизводить внутри себя процессы на информационном уровне, генерировать информацию).

Композиция систем, не содержащих (до элементного уровня) подсистем с выраженными свойствами, называется слабой. Композиция систем, содержащих элементы с выраженными функциями, называется соответственно с эффекторными, рецепторными или рефлексивными подсистемами; возможны комбинации. Композицию систем, включающих подсистемы всех трех видов, будем называть полной Элементы системы (т.е. подсистемы, в глубь которых морфологический анализ не распространяется) могут иметь эффекторные, рецепторные или рефлексивные свойства, а также их комбинации.
Таким образом, на теоретико-множественном языке морфологическое описание есть четверка:
SM = {S, V, δ, K},

где

S={Si}i – множество элементов и их свойств (под элементом в данном случае понимается подсистема, вглубь которой морфологическое описание не проникает);

V ={Vj}j – множество связей;

δ – структура;

К – композиция.
Будем различать в S:


Состав:

  • гомогенный,

  • гетерогенный,

  • смешанный,

  • неопределенный.


Свойства элементов:

  • информационные,

  • энергетические,

  • информационно-энергетические,

  • вещественно-энергетические,

  • неопределенные (нейтральные).




Будем различать в V:


Назначение связей:

  • информационные,

  • вещественные,

  • энергетические.

Характер связей:

  • прямые,

  • обратные,

  • нейтральные.


Будем различать в δ:


Устойчивость структуры:

  • детерминированная,

  • вероятностная,

  • хаотическая.


Построения:

  • иерархические,

  • многосвязные,

  • смешанные,

  • преобразующиеся.




Будем различать во множестве К:

Композиции:


  • слабые,

  • с эффекторными подсистемами,

  • с рецепторными подсистемами,

  • с рефлексивными подсистемами,

  • полные,

  • неопределенные.



1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   ...   26

Похожие:

Тема современные методы системных исследований iconУчебные вопросы: Современные направления в химическом анализе
Материалы для промежуточной аттестации по дисциплине «Современные методы исследований в естествознании» для студентов заочной формы...

Тема современные методы системных исследований iconРабочая программа производственной профессиональной практики по профилю...
«Методы клинических лабораторных исследований», «Основы биохимии с методами биохимических исследований» (Приложение 1)

Тема современные методы системных исследований iconРабочая программа учебной дисциплины организация научно-исследовательской...
Ок-3: готовностью к саморазвитию, самореализации, использованию творческого потенциала

Тема современные методы системных исследований iconСпециальность «Связи с общественностью» тема «Маркетинговые исследования...
Методы исследований, используемые для определения эффективности рекламы

Тема современные методы системных исследований iconИ. М. Хворенкова Современные методы электронного обмена информацией...
Современные методы электронного обмена информацией на примере конфигурации «Бухгалтерский и налоговый учет», редакция 3 (управляемое...

Тема современные методы системных исследований iconМетоды исследования деятельности сердца
Современные методы исследования многообразны – это электрокардиография, в том числе высокого разрешения (экг вр), мониторинг Холтера,...

Тема современные методы системных исследований iconРуководство проектом и научное редактирование текста
Автономная некоммерческая организация “Национальный институт системных исследований проблем предпринимательства”

Тема современные методы системных исследований iconМетодические указания к выполнению расчетно-графической работы по...
Методические указания предназначены для выполнения расчетно-графической работы (ргр) «Проектирование производственно-технологических...

Тема современные методы системных исследований iconКонтрольные вопросы и задания
Составили: Гарифуллин И. Р. (тема 1); Нафикова О. Д. (тема 2); Галимханов А. Б. (тема 3); Сергеев А. Л. (тема 4); Валиуллина А. Р....

Тема современные методы системных исследований iconПрограмма дисциплины «количественные и качественные методы политических...
Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов 1 года обучения направления...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:


Все бланки и формы на filling-form.ru




При копировании материала укажите ссылку © 2019
контакты
filling-form.ru

Поиск