Έννοια του συστήματος

Ζούμε σε έναν κόσμο που αποτελείται από πολλά διαφορετικά αντικείμενα που έχουν ποικιλία διαφορετικές ιδιότητεςκαι αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Για παράδειγμα, τα αντικείμενα του γύρω κόσμου είναι πλανήτες ηλιακό σύστημα, που έχουν διαφορετικές ιδιότητες (μάζα, γεωμετρικές διαστάσεις κ.λπ.) και αλληλεπιδρούν με τον Ήλιο και μεταξύ τους σύμφωνα με το νόμο της παγκόσμιας έλξης.

Κάθε πλανήτης είναι μέρος ενός μεγαλύτερου αντικειμένου - του Ηλιακού Συστήματος, το οποίο με τη σειρά του είναι μέρος του Γαλαξία. Ταυτόχρονα, κάθε πλανήτης αποτελείται από διαφορετικά άτομα χημικά στοιχεία, που αποτελούνται από στοιχειώδη σωματίδια. Έτσι, στην πραγματικότητα, κάθε αντικείμενο μπορεί να αποτελείται από μια συλλογή άλλων αντικειμένων, δηλ. σχηματίζει ένα σύστημα.

Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό του συστήματος είναι η ολιστική λειτουργία του. Ένα σύστημα δεν είναι ένα σύνολο μεμονωμένων στοιχείων, αλλά μια συλλογή διασυνδεδεμένων στοιχείων. Για παράδειγμα, Προσωπικός υπολογιστήςείναι ένα σύστημα που αποτελείται από διάφορες συσκευές, τα οποία είναι διασυνδεδεμένα τόσο hardware (φυσικά συνδεδεμένα μεταξύ τους) όσο και λειτουργικά (ανταλλάσσουν πληροφορίες).

Ορισμός 1

Ένα σύστημα είναι μια συλλογή διασυνδεδεμένων αντικειμένων, τα οποία ονομάζονται στοιχεία συστήματος.

Σημείωση 1

Κάθε σύστημα έχει τη δική του δομή, η οποία χαρακτηρίζεται από τη σύνθεση και τις ιδιότητες των στοιχείων, τις σχέσεις και τις συνδέσεις τους μεταξύ τους. Το σύστημα είναι σε θέση να διατηρήσει την ακεραιότητά του υπό την επίδραση διαφόρων εξωτερικοί παράγοντεςκαι εσωτερικές αλλαγές όσο η δομή του παραμένει αμετάβλητη. Εάν αλλάξει η δομή του συστήματος (για παράδειγμα, όταν αφαιρεθεί ένα από τα στοιχεία του), μπορεί να πάψει να λειτουργεί ως ενιαίο σύνολο. Για παράδειγμα, εάν αφαιρέσετε μία από τις συσκευές του υπολογιστή (για παράδειγμα, τη μητρική πλακέτα), ο υπολογιστής θα σταματήσει να λειτουργεί, δηλαδή θα σταματήσει να λειτουργεί ως σύστημα.

Οι κύριες διατάξεις της θεωρίας συστημάτων εμφανίστηκαν κατά τη διάρκεια της μελέτης δυναμικά συστήματακαι τα λειτουργικά τους στοιχεία. Ένα σύστημα είναι μια ομάδα διασυνδεδεμένων στοιχείων που ενεργούν μαζί για να ολοκληρώσουν μια προκαθορισμένη εργασία. Χρησιμοποιώντας την ανάλυση συστημάτων, μπορείτε να προσδιορίσετε τα περισσότερα πραγματικούς τρόπουςεκπλήρωση του ανατεθέντος έργου, που διασφαλίζουν τη μέγιστη ικανοποίηση των αναφερόμενων απαιτήσεων.

Τα στοιχεία που αποτελούν τη βάση της θεωρίας συστημάτων δεν δημιουργούνται μέσω υποθέσεων, αλλά λαμβάνονται πειραματικά. Για να ξεκινήσετε την κατασκευή ενός συστήματος πρέπει να έχετε γενικά χαρακτηριστικά τεχνολογικές διαδικασίες, τα οποία είναι επίσης απαραίτητα κατά τη δημιουργία μαθηματικά διατυπωμένων κριτηρίων που πρέπει να ικανοποιεί μια διαδικασία ή η θεωρητική περιγραφή της. Η μέθοδος μοντελοποίησης είναι μια από τις σημαντικότερες μεθόδους επιστημονικής έρευνας και πειραματισμού.

Συστημική προσέγγιση

Για την κατασκευή μοντέλων αντικειμένων, χρησιμοποιείται μια συστημική προσέγγιση, η οποία είναι μια μεθοδολογία για την επίλυση πολύπλοκων προβλημάτων. Αυτή η μεθοδολογία βασίζεται στην εξέταση ενός αντικειμένου ως συστήματος που λειτουργεί σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον. Συστημική προσέγγισησας επιτρέπει να αποκαλύψετε την ακεραιότητα ενός αντικειμένου, να αναγνωρίσετε και να μελετήσετε την εσωτερική του δομή, καθώς και τις συνδέσεις με το εξωτερικό περιβάλλον. Στην περίπτωση αυτή, το αντικείμενο είναι ένα μέρος του πραγματικού κόσμου, το οποίο απομονώνεται και μελετάται σε σχέση με το πρόβλημα που επιλύεται κατά την κατασκευή ενός μοντέλου. Επιπλέον, όταν χρησιμοποιείται μια συστημική προσέγγιση, υποτίθεται μια συνεπής μετάβαση από το γενικό στο ειδικό, η οποία βασίζεται στην εξέταση του στόχου σχεδιασμού και το αντικείμενο εξετάζεται σε σχέση με περιβάλλον.

Ένα σύνθετο αντικείμενο μπορεί να χωριστεί σε υποσυστήματα, τα οποία αποτελούν μέρη του αντικειμένου και πληρούν τις ακόλουθες απαιτήσεις:

1. Το υποσύστημα είναι ένα λειτουργικά ανεξάρτητο μέρος ενός αντικειμένου που συνδέεται με άλλα υποσυστήματα και ανταλλάσσει πληροφορίες και ενέργεια με αυτά.
2. κάθε υποσύστημα μπορεί να έχει λειτουργίες ή ιδιότητες που δεν συμπίπτουν με τις ιδιότητες ολόκληρου του συστήματος.
3. καθένα από τα υποσυστήματα μπορεί να χωριστεί σε επίπεδο στοιχείου.

Εδώ, ένα στοιχείο νοείται ως υποσύστημα χαμηλότερου επιπέδου, του οποίου η περαιτέρω διαίρεση δεν φαίνεται κατάλληλη από την άποψη του προβλήματος που επιλύεται.

Σημείωση 2

Έτσι, το σύστημα αναπαρίσταται ως ένα αντικείμενο που αποτελείται από ένα σύνολο υποσυστημάτων, στοιχείων και συνδέσεων για τη δημιουργία, την έρευνα ή τη βελτίωσή του. Στην περίπτωση αυτή, η διευρυμένη αναπαράσταση του συστήματος, η οποία περιλαμβάνει τα κύρια υποσυστήματα και τις μεταξύ τους συνδέσεις, ονομάζεται μακροδομή και λεπτομερής εξέταση εσωτερική δομήσυστήματα μέχρι το επίπεδο των στοιχείων - μικροδομή.

Η έννοια του συστήματος συνήθως συνδέεται με την έννοια του υπερσυστήματος - ενός συστήματος περισσότερων υψηλό επίπεδο, που περιλαμβάνει το εν λόγω αντικείμενο και η λειτουργία οποιουδήποτε συστήματος μπορεί να προσδιοριστεί μόνο μέσω του υπερσυστήματος. Σημαντική είναι επίσης η έννοια του περιβάλλοντος - ένα σύνολο αντικειμένων στον εξωτερικό κόσμο που επηρεάζουν σημαντικά την αποτελεσματικότητα του συστήματος, αλλά δεν αποτελούν μέρος του συστήματος και του υπερσύστημά του.

Σε μια συστημική προσέγγιση μοντέλων κτιρίων, χρησιμοποιείται η έννοια της υποδομής, η οποία περιγράφει τη σχέση του συστήματος με το περιβάλλον του (περιβάλλον).

Η απομόνωση, η περιγραφή και η μελέτη των ιδιοτήτων ενός αντικειμένου που είναι απαραίτητες για μια συγκεκριμένη εργασία ονομάζεται διαστρωμάτωση αντικειμένων.

Με μια συστημική προσέγγιση στη μοντελοποίηση, είναι σημαντικό να προσδιοριστεί η δομή του συστήματος, η οποία ορίζεται ως ένα σύνολο συνδέσεων μεταξύ των στοιχείων του συστήματος που αντικατοπτρίζουν την αλληλεπίδρασή τους.

Υπάρχουν δομικές και λειτουργική προσέγγισηστο μόντελινγκ.

Στο διαρθρωτική προσέγγισηκαθορίζεται η σύνθεση των επιλεγμένων στοιχείων του συστήματος και οι μεταξύ τους συνδέσεις. Το σύνολο των στοιχείων και των συνδέσεων συνθέτει τη δομή του συστήματος. Συνήθως, χρησιμοποιείται μια τοπολογική περιγραφή για την περιγραφή της δομής, η οποία καθιστά δυνατό τον εντοπισμό των συστατικών μερών του συστήματος και τον προσδιορισμό των συνδέσεών τους χρησιμοποιώντας γραφήματα.

Λιγότερο συχνά χρησιμοποιείται μια λειτουργική περιγραφή, η οποία λαμβάνει υπόψη μεμονωμένες συναρτήσεις - αλγόριθμους για τη συμπεριφορά του συστήματος. Σε αυτή την περίπτωση, εφαρμόζεται μια λειτουργική προσέγγιση, η οποία ορίζει τις λειτουργίες που εκτελεί το σύστημα.

Με μια συστημική προσέγγιση, είναι δυνατές διαφορετικές ακολουθίες ανάπτυξης μοντέλων με βάση δύο κύρια στάδια σχεδιασμού: μακροσχεδιασμό και μικρο-σχεδιασμό. Στο στάδιο του μακροσχεδιασμού, δημιουργείται ένα μοντέλο του εξωτερικού περιβάλλοντος, εντοπίζονται πόροι και περιορισμοί, επιλέγεται ένα μοντέλο συστήματος και κριτήρια για την αξιολόγηση της επάρκειας.

Το στάδιο μικροσχεδίασης εξαρτάται από τον τύπο του επιλεγμένου μοντέλου. Αυτό το στάδιο περιλαμβάνει τη δημιουργία πληροφοριακών, μαθηματικών, τεχνικών ή συστημάτων μοντελοποίησης λογισμικού. Κατά τον μικροσχεδιασμό, το βασικό Προδιαγραφέςδημιουργημένο μοντέλο, υπολογίστε το χρόνο που χρειάζεται για να δουλέψετε με αυτό και το κόστος των πόρων για να αποκτήσετε την απαιτούμενη ποιότητα του μοντέλου.

Κατά την κατασκευή ενός μοντέλου, ανεξάρτητα από τον τύπο του, είναι απαραίτητο να τηρείτε τις αρχές μιας συστηματικής προσέγγισης:

1. κινούνται με συνέπεια στα στάδια δημιουργίας ενός μοντέλου.
2. συντονίζει πληροφορίες, πόρους, αξιοπιστία και άλλα χαρακτηριστικά·
3. συσχετίζουν σωστά τα διαφορετικά επίπεδα κατασκευής του μοντέλου.
4. να τηρούν την ακεραιότητα των επιμέρους σταδίων του σχεδιασμού του μοντέλου.

Στατικά μοντέλα πληροφοριών

Οποιοδήποτε σύστημα συνεχίζει να υπάρχει στο χώρο και στο χρόνο. Σε διαφορετικά χρονικά σημεία, το σύστημα καθορίζεται από την κατάστασή του, η οποία περιγράφει τη σύνθεση των στοιχείων, τις τιμές των ιδιοτήτων τους, το μέγεθος και τη φύση της αλληλεπίδρασης μεταξύ των στοιχείων κ.λπ.

Για παράδειγμα, η κατάσταση του Ηλιακού συστήματος σε ορισμένα χρονικά σημεία περιγράφεται από τη σύνθεση των αντικειμένων που περιλαμβάνονται σε αυτό (Ήλιος, πλανήτες κ.λπ.), τις ιδιότητές τους (μέγεθος, θέση στο διάστημα κ.λπ.), το μέγεθος και η φύση της αλληλεπίδρασής τους (βαρυτική δύναμη, ηλεκτρομαγνητικά κύματα κ.λπ.).

Τα μοντέλα που περιγράφουν την κατάσταση ενός συστήματος σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή ονομάζονται μοντέλα στατικής πληροφορίας.

Για παράδειγμα, στη φυσική, τα στατικά μοντέλα πληροφοριών είναι μοντέλα που περιγράφουν απλούς μηχανισμούς, στη βιολογία - μοντέλα δομής φυτών και ζώων, στη χημεία - μοντέλα δομής μορίων και κρυσταλλικά πλέγματακαι τα λοιπά.

Δυναμικά μοντέλα πληροφοριών

Το σύστημα μπορεί να αλλάξει με την πάροδο του χρόνου, δηλ. υπάρχει μια διαδικασία αλλαγής και ανάπτυξης του συστήματος. Για παράδειγμα, όταν οι πλανήτες κινούνται, η θέση τους σε σχέση με τον Ήλιο και μεταξύ τους αλλάζει. αλλαγές χημική σύνθεσηΉλιος, ακτινοβολία κ.λπ.

Τα μοντέλα που περιγράφουν τις διαδικασίες αλλαγής και ανάπτυξης συστημάτων ονομάζονται δυναμικά μοντέλα πληροφοριών.

Για παράδειγμα, στη φυσική, τα δυναμικά μοντέλα πληροφοριών περιγράφουν την κίνηση των σωμάτων στη χημεία, τις διαδικασίες διέλευσης χημικές αντιδράσεις, στη βιολογία - η ανάπτυξη οργανισμών ή ζωικών ειδών κ.λπ.

Κλασική προσέγγιση στην κατασκευή μοντέλων- η προσέγγιση για τη μελέτη των σχέσεων μεταξύ μεμονωμένων τμημάτων του μοντέλου περιλαμβάνει τη θεώρησή τους ως αντανάκλαση των συνδέσεων μεταξύ μεμονωμένων υποσυστημάτων του αντικειμένου. Αυτή η (κλασική) προσέγγιση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία αρκετά απλά μοντέλα.

Έτσι, η ανάπτυξη ενός μοντέλου M με βάση την κλασική προσέγγιση σημαίνει τη σύνοψη μεμονωμένων στοιχείων σε ένα ενιαίο μοντέλο, με κάθε στοιχείο να λύνει τα δικά του προβλήματα και να απομονώνεται από άλλα μέρη του μοντέλου. Ως εκ τούτου, η κλασική προσέγγιση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εφαρμογή σχετικά απλών μοντέλων στα οποία είναι δυνατός ο διαχωρισμός και η αμοιβαία ανεξάρτητη εξέταση μεμονωμένων πτυχών της λειτουργίας ενός πραγματικού αντικειμένου.

Μπορούν να σημειωθούν δύο διακριτές πτυχές της κλασικής προσέγγισης:

Υπάρχει μια κίνηση από το ιδιαίτερο στο γενικό,

Το δημιουργημένο μοντέλο διαμορφώνεται συνοψίζοντας τα επιμέρους συστατικά του και δεν λαμβάνει υπόψη την εμφάνιση ενός νέου συστημικού αποτελέσματος.

Συστημική προσέγγιση- αυτό είναι ένα στοιχείο του δόγματος των γενικών νόμων ανάπτυξης της φύσης και μια από τις εκφράσεις του διαλεκτικού δόγματος.

Με μια συστηματική προσέγγιση στα συστήματα μοντελοποίησης, είναι απαραίτητο πρώτα από όλα να καθοριστεί με σαφήνεια ο σκοπός της μοντελοποίησης. Δεδομένου ότι είναι αδύνατο να προσομοιωθεί πλήρως ένα πραγματικά λειτουργικό σύστημα, δημιουργείται ένα μοντέλο (σύστημα μοντέλου ή δεύτερο σύστημα) για το συγκεκριμένο πρόβλημα. Έτσι, σε σχέση με θέματα μοντελοποίησης, ο στόχος προκύπτει από τις απαιτούμενες εργασίες μοντελοποίησης, οι οποίες επιτρέπουν σε κάποιον να προσεγγίσει την επιλογή ενός κριτηρίου και να αξιολογήσει ποια στοιχεία θα συμπεριληφθούν στο δημιουργημένο μοντέλο Μ. Επομένως, είναι απαραίτητο να υπάρχει ένα κριτήριο για επιλέγοντας μεμονωμένα στοιχεία στο δημιουργημένο μοντέλο.

Είναι σημαντικό για τη συστημική προσέγγιση να καθορίσει τη δομή του συστήματος - το σύνολο των συνδέσεων μεταξύ των στοιχείων του συστήματος, αντανακλώντας την αλληλεπίδρασή τους.

Η συστημική προσέγγιση μας επιτρέπει να λύσουμε το πρόβλημα της κατασκευής ενός σύνθετου συστήματος, λαμβάνοντας υπόψη όλους τους παράγοντες και τις δυνατότητες, ανάλογα με τη σημασία τους, σε όλα τα στάδια της μελέτης του συστήματος S και της κατασκευής του μοντέλου M.

Η προσέγγιση συστημάτων σημαίνει ότι κάθε σύστημα S είναι ένα ολοκληρωμένο σύνολο ακόμη και όταν αποτελείται από ξεχωριστά αποσυνδεδεμένα υποσυστήματα. Έτσι, η βάση της συστημικής προσέγγισης είναι η θεώρηση του συστήματος ως ενοποιημένου συνόλου και αυτή η θεώρηση κατά την ανάπτυξη ξεκινά με το κύριο πράγμα - τη διατύπωση του σκοπού λειτουργίας.

Με δομική προσέγγισηαποκαλύπτεται η σύνθεση των επιλεγμένων στοιχείων του συστήματος S και οι μεταξύ τους συνδέσεις. Το σύνολο των στοιχείων και των συνδέσεων μεταξύ τους μας επιτρέπει να κρίνουμε τη δομή του συστήματος. Το τελευταίο, ανάλογα με το σκοπό της μελέτης, μπορεί να περιγραφεί σε διαφορετικά επίπεδα εξέτασης. Πλέον γενική περιγραφήΗ δομή είναι μια τοπολογική περιγραφή που σας επιτρέπει να προσδιορίσετε το μέγιστο γενικές έννοιεςστοιχεία του συστήματος και καλά επισημοποιημένα με βάση τη θεωρία γραφημάτων.

Με λειτουργική προσέγγισηθεωρούνται μεμονωμένες συναρτήσεις, δηλαδή αλγόριθμοι για τη συμπεριφορά του συστήματος και εφαρμόζεται μια λειτουργική προσέγγιση που αξιολογεί τις λειτουργίες που εκτελεί το σύστημα και μια συνάρτηση νοείται ως μια ιδιότητα που οδηγεί στην επίτευξη ενός στόχου. Εφόσον μια συνάρτηση αντανακλά μια ιδιότητα και μια ιδιότητα αντανακλά την αλληλεπίδραση ενός συστήματος S με το εξωτερικό περιβάλλον Ε, οι ιδιότητες μπορούν να εκφραστούν είτε με τη μορφή κάποιων χαρακτηριστικών των στοιχείων Si(j) και των υποσυστημάτων Si, - το σύστημα, ή το σύστημα S στο σύνολό του.

Τα κύρια στάδια αξιολόγησης πολύπλοκων συστημάτων.

Στάδιο 1.Καθορισμός του σκοπού της αξιολόγησης. ΣΕ ανάλυση συστήματοςΥπάρχουν δύο είδη στόχων. Ποιοτικός στόχος είναι ένας στόχος του οποίου η επίτευξη εκφράζεται σε ονομαστική κλίμακα ή σε κλίμακα τάξης. Ο ποσοτικός είναι ένας στόχος, η επίτευξη του οποίου εκφράζεται σε ποσοτικές κλίμακες.

Στάδιο 2.Μέτρηση ιδιοτήτων ενός συστήματος που θεωρούνται σημαντικές για σκοπούς αξιολόγησης. Για να γίνει αυτό, επιλέγονται οι κατάλληλες κλίμακες για τη μέτρηση των ιδιοτήτων και σε όλες τις μελετημένες ιδιότητες των συστημάτων αποδίδεται μια συγκεκριμένη τιμή σε αυτές τις κλίμακες.

Στάδιο 3.Αιτιολόγηση προτιμήσεων για κριτήρια ποιότητας και κριτήρια απόδοσης για συστήματα που βασίζονται σε ιδιότητες που μετρώνται σε επιλεγμένες κλίμακες.

Στάδιο 4.Η πραγματική αξιολόγηση. Όλα τα υπό μελέτη συστήματα, που θεωρούνται εναλλακτικά, συγκρίνονται σύμφωνα με διατυπωμένα κριτήρια και, ανάλογα με τους σκοπούς της αξιολόγησης, ταξινομούνται, επιλέγονται και βελτιστοποιούνται.

Κατά τη μοντελοποίηση συστημάτων, χρησιμοποιούνται δύο προσεγγίσεις: η κλασική (επαγωγική), η οποία αναπτύχθηκε πρώτα ιστορικά και η συστημική, η οποία αναπτύχθηκε πρόσφατα.

Κλασική προσέγγιση.Ιστορικά, η κλασική προσέγγιση για τη μελέτη ενός αντικειμένου και τη μοντελοποίηση ενός συστήματος ήταν η πρώτη που εμφανίστηκε. Η κλασική προσέγγιση για τη σύνθεση ενός μοντέλου συστήματος (M) παρουσιάζεται στο Σχήμα. 3. Το πραγματικό αντικείμενο που πρόκειται να μοντελοποιηθεί χωρίζεται σε υποσυστήματα, επιλέγονται αρχικά δεδομένα (D) για μοντελοποίηση και ορίζονται στόχοι (T), που αντικατοπτρίζουν μεμονωμένες πτυχές της διαδικασίας μοντελοποίησης. Με βάση ένα ξεχωριστό σύνολο δεδομένων πηγής, ο στόχος της μοντελοποίησης μιας ξεχωριστής πτυχής της λειτουργίας του συστήματος τίθεται βάσει αυτού του στόχου, διαμορφώνεται ένα συγκεκριμένο στοιχείο (K). μελλοντικό μοντέλο. Ένα σύνολο εξαρτημάτων συνδυάζεται σε ένα μοντέλο.

Οτι. τα στοιχεία συνοψίζονται, κάθε στοιχείο λύνει τα δικά του προβλήματα και απομονώνεται από άλλα μέρη του μοντέλου. Εφαρμόζουμε την προσέγγιση μόνο για απλά συστήματα, όπου οι σχέσεις μεταξύ των στοιχείων μπορούν να αγνοηθούν. Μπορούν να σημειωθούν δύο διακριτές πτυχές της κλασικής προσέγγισης:

1. Υπάρχει μια κίνηση από το συγκεκριμένο στο γενικό κατά τη δημιουργία ενός μοντέλου.

2. το δημιουργημένο μοντέλο (σύστημα) διαμορφώνεται συνοψίζοντας τα επιμέρους συστατικά του και δεν λαμβάνει υπόψη την εμφάνιση ενός νέου συστημικού αποτελέσματος.

Ρύζι. 3. Κλασική προσέγγιση για την κατασκευή ενός αντικειμένου και τη μελέτη του μοντέλου

Συστημική προσέγγιση – μια μεθοδολογική έννοια που βασίζεται στην επιθυμία για οικοδόμηση πλήρης εικόνατο αντικείμενο υπό μελέτη, λαμβάνοντας υπόψη τα στοιχεία του αντικειμένου που είναι σημαντικά για το πρόβλημα που επιλύεται, τις μεταξύ τους συνδέσεις και εξωτερικές σχέσειςμε άλλα αντικείμενα και το περιβάλλον. Με την αυξανόμενη πολυπλοκότητα της μοντελοποίησης αντικειμένων, προέκυψε η ανάγκη παρατήρησής τους από υψηλότερο επίπεδο. Σε αυτήν την περίπτωση, ο προγραμματιστής εξετάζει αυτό το σύστημαως κάποιο υποσύστημα υψηλότερης βαθμίδας. Για παράδειγμα, εάν ο στόχος είναι να σχεδιάσουμε ένα σύστημα παρακολούθησης για ένα ξεχωριστό αντικείμενο, τότε από την προοπτική μιας προσέγγισης συστημάτων δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι αυτό το σύστημα είναι αναπόσπαστο μέροςκάποιο σύνθετο. Η βάση της συστημικής προσέγγισης είναι η θεώρηση του συστήματος ως ολοκληρωμένου συνόλου και αυτή η θεώρηση κατά την ανάπτυξη ξεκινά με το κύριο πράγμα - τη διατύπωση του σκοπού λειτουργίας. Στο Σχ. 4. Η διαδικασία σύνθεσης ενός μοντέλου συστήματος που βασίζεται σε συστημική προσέγγιση παρουσιάζεται συμβατικά. Είναι σημαντικό για τη συστημική προσέγγιση να καθορίσει τη δομή του συστήματος - το σύνολο των συνδέσεων μεταξύ των στοιχείων του συστήματος, αντανακλώντας την αλληλεπίδρασή τους.

Ρύζι. 4. Συστηματική προσέγγιση για την κατασκευή ενός αντικειμένου και τη μελέτη του μοντέλου

Υπάρχουν δομικές και λειτουργικές προσεγγίσεις για τη μελέτη της δομής ενός συστήματος και των ιδιοτήτων του. Με μια δομική προσέγγιση αποκαλύπτεται η σύνθεση των επιλεγμένων στοιχείων του συστήματος και οι μεταξύ τους συνδέσεις. Στη λειτουργική προσέγγιση εξετάζονται αλγόριθμοι για τη συμπεριφορά του συστήματος (οι συναρτήσεις είναι ιδιότητες που οδηγούν στην επίτευξη ενός στόχου).

Ερωτήσεις ελέγχουστην ενότητα 2

1. Τι καθορίζεται κατά τη διαδικασία ανάλυσης συστήματος;

2. Τι καθορίζεται στη διαδικασία σύνθεσης συστήματος;

3. Πώς αξιολογείται η αποτελεσματικότητα του συστήματος;

4. Τι σημαίνει βέλτιστο σύστημα?

5. Ιδιότητες που ενυπάρχουν σε ένα πολύπλοκο σύστημα και σύντομη περιγραφή τους.

6. Ποιο είναι το πρόβλημα της επιλογής του επιπέδου λεπτομέρειας των μοντέλων;

7. Καταγράψτε τα κύρια στάδια της μοντελοποίησης του συστήματος.

Επί του παρόντος, στην ανάλυση και σύνθεση πολύπλοκων (μεγάλων) συστημάτων, έχει αναπτυχθεί μια συστημική προσέγγιση, η οποία διαφέρει από την κλασική (ή επαγωγική) προσέγγιση. Κλασική προσέγγισηεξετάζει το σύστημα μεταβαίνοντας από το ειδικό στο γενικό και συνθέτει (κατασκευάζει) το σύστημα συγχωνεύοντας τα συστατικά του, που αναπτύσσονται χωριστά. Σε αντίθεση με αυτό συστημική προσέγγισηπεριλαμβάνει μια συνεπή μετάβαση από το γενικό στο ειδικό, όταν η βάση της εξέτασης είναι ο στόχος και το αντικείμενο που μελετάται διακρίνεται από το περιβάλλον.

Αντικείμενο προσομοίωσης. Οι ειδικοί στο σχεδιασμό και τη λειτουργία πολύπλοκων συστημάτων ασχολούνται με συστήματα ελέγχου σε διάφορα επίπεδα που έχουν κοινή περιουσία- η επιθυμία να επιτευχθεί κάποιος στόχος. Θα λάβουμε αυτό το χαρακτηριστικό υπόψη στους παρακάτω ορισμούς του συστήματος.

Σύστημα ή αντικείμενο S- ένα στοχευμένο σύνολο διασυνδεδεμένων στοιχείων οποιασδήποτε φύσης.

Εξωτερικό περιβάλλον Ε- ένα σύνολο στοιχείων οποιασδήποτε φύσης που υπάρχουν εκτός του συστήματος που επηρεάζουν το σύστημα ή βρίσκονται υπό την επιρροή του.

Ανάλογα με το σκοπό της μελέτης, μπορούν να εξεταστούν διαφορετικές σχέσεις μεταξύ του ίδιου του αντικειμένου S και του εξωτερικού περιβάλλοντος Ε. Έτσι, ανάλογα με το επίπεδο στο οποίο βρίσκεται ο παρατηρητής, το αντικείμενο μελέτης μπορεί να διακριθεί με διαφορετικούς τρόπους και διαφορετικές αλληλεπιδράσεις. αυτού του αντικειμένου με το εξωτερικό περιβάλλον μπορεί να λάβει χώρα.

Με την ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας, το ίδιο το αντικείμενο γίνεται συνεχώς πιο πολύπλοκο, και τώρα μιλούν για το αντικείμενο της έρευνας ως κάποιο σύνθετο σύστημα που αποτελείται από διάφορα στοιχεία διασυνδεδεμένα μεταξύ τους. Επομένως, θεωρώντας τη συστημική προσέγγιση ως βάση για την κατασκευή μεγάλα συστήματακαι ως βάση για τη δημιουργία μιας μεθοδολογίας για την ανάλυση και τη σύνθεσή τους, είναι πρώτα απ 'όλα απαραίτητο να οριστεί η ίδια η έννοια της συστημικής προσέγγισης.

Συστημική προσέγγιση- αυτό είναι ένα στοιχείο του δόγματος των γενικών νόμων ανάπτυξης της φύσης και μια από τις εκφράσεις του διαλεκτικού δόγματος. Με μια συστηματική προσέγγιση στα συστήματα μοντελοποίησης, είναι απαραίτητο πρώτα από όλα να καθοριστεί με σαφήνεια ο σκοπός της μοντελοποίησης. Δεδομένου ότι είναι αδύνατο να προσομοιωθεί πλήρως ένα πραγματικά λειτουργικό σύστημα (το αρχικό σύστημα ή το πρώτο σύστημα), δημιουργείται ένα μοντέλο (το σύστημα μοντέλου ή το δεύτερο σύστημα) για το πρόβλημα.

Έτσι, σε σχέση με θέματα μοντελοποίησης, ο στόχος προκύπτει από τις απαιτούμενες εργασίες μοντελοποίησης, οι οποίες επιτρέπουν σε κάποιον να προσεγγίσει την επιλογή ενός κριτηρίου και να αξιολογήσει ποια στοιχεία θα συμπεριληφθούν στο δημιουργημένο μοντέλο Μ. Επομένως, είναι απαραίτητο να υπάρχει ένα κριτήριο για επιλέγοντας μεμονωμένα στοιχεία στο δημιουργημένο μοντέλο.

Προσεγγίσεις στην έρευνα συστημάτων. Είναι σημαντικό να καθοριστεί η συστημική προσέγγιση δομή του συστήματος- ένα σύνολο συνδέσεων μεταξύ στοιχείων του συστήματος, που αντικατοπτρίζουν την αλληλεπίδρασή τους. Δομήσυστήματα μπορούν να μελετηθούν

1. από έξωαπό την άποψη της σύνθεσης των επιμέρους υποσυστημάτων και των σχέσεων μεταξύ τους,

2. και από μέσα, όταν αναλύονται μεμονωμένες ιδιότητες που επιτρέπουν στο σύστημα να επιτύχει έναν δεδομένο στόχο, δηλαδή όταν μελετώνται οι λειτουργίες του συστήματος.

Σύμφωνα με αυτό, έχουν περιγραφεί μια σειρά από προσεγγίσεις για τη μελέτη της δομής ενός συστήματος με τις ιδιότητές του, οι οποίες πρέπει πρώτα από όλα να περιλαμβάνουν διαρθρωτική προσέγγισηΚαι λειτουργική προσέγγιση.

Στο διαρθρωτική προσέγγισηαποκαλύπτεται η σύνθεση των επιλεγμένων στοιχείων του συστήματος S και οι μεταξύ τους συνδέσεις. Το σύνολο των στοιχείων και των συνδέσεων μεταξύ τους μας επιτρέπει να κρίνουμε τη δομή του συστήματος. Το τελευταίο, ανάλογα με το σκοπό της μελέτης, μπορεί να περιγραφεί σε διαφορετικά επίπεδα εξέτασης. Η πιο γενική περιγραφή της δομής είναι μια τοπολογική περιγραφή, η οποία επιτρέπει σε κάποιον να ορίσει τα συστατικά μέρη του συστήματος με τους πιο γενικούς όρους και είναι καλά επισημοποιημένη με βάση τη θεωρία γραφημάτων.

Λιγότερο κοινό είναι λειτουργική περιγραφή, όταν λαμβάνονται υπόψη μεμονωμένες συναρτήσεις, π.χ. αλγόριθμοι συμπεριφοράς συστήματος και εφαρμόζονται λειτουργική προσέγγιση, το οποίο αξιολογεί τις λειτουργίες που εκτελεί το σύστημα, όπου μια συνάρτηση νοείται ως μια ιδιότητα που οδηγεί στην επίτευξη ενός στόχου. Εφόσον μια συνάρτηση εμφανίζει μια ιδιότητα και μια ιδιότητα αντανακλά την αλληλεπίδραση του συστήματος S με το εξωτερικό περιβάλλον Ε, οι ιδιότητες μπορούν να εκφραστούν είτε με τη μορφή ορισμένων χαρακτηριστικών των στοιχείων και των υποσυστημάτων του συστήματος είτε με το σύστημα S ως ολόκληρος. Εάν υπάρχει κάποιο πρότυπο σύγκρισης, μπορείτε να εισαγάγετε ποσοτικά και ποιοτικά χαρακτηριστικά συστημάτων. Για ένα ποσοτικό χαρακτηριστικό, εισάγονται αριθμοί που εκφράζουν τη σχέση μεταξύ αυτού του χαρακτηριστικού και του προτύπου. Ποιοτικά χαρακτηριστικάτα συστήματα εντοπίζονται, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο των αξιολογήσεων εμπειρογνωμόνων.

Η εκδήλωση των λειτουργιών του συστήματος στο χρόνο S(t), δηλαδή η λειτουργία του συστήματος, σημαίνει τη μετάβαση του συστήματος από τη μια κατάσταση στην άλλη, δηλαδή κίνηση στο χώρο καταστάσεων Z.

Η προσέγγιση συστημάτων χρησιμοποιήθηκε στη μηχανική συστημάτων λόγω της ανάγκης μελέτης μεγάλων πραγματικών συστημάτων, όταν επηρεάζεται η ανεπάρκεια και μερικές φορές η εσφαλμένη λήψη οποιωνδήποτε συγκεκριμένων αποφάσεων. Η εμφάνιση μιας συστημικής προσέγγισης επηρεάστηκε από τον αυξανόμενο όγκο των αρχικών δεδομένων κατά την ανάπτυξη, την ανάγκη να ληφθούν υπόψη πολύπλοκες στοχαστικές σχέσεις στο σύστημα και οι επιρροές του εξωτερικού περιβάλλοντος Ε. Όλα αυτά ανάγκασαν τους ερευνητές να μελετήσουν ένα σύνθετο αντικείμενο που δεν απομόνωση, αλλά σε αλληλεπίδραση με το εξωτερικό περιβάλλον, καθώς και σε συνδυασμό με άλλα μετασυστήματα. Η συστημική προσέγγιση μας επιτρέπει να λύσουμε το πρόβλημα της κατασκευής ενός σύνθετου συστήματος, λαμβάνοντας υπόψη όλους τους παράγοντες και τις δυνατότητες, ανάλογα με τη σημασία τους, σε όλα τα στάδια της μελέτης του συστήματος S και της κατασκευής του μοντέλου M.

Η προσέγγιση συστημάτων σημαίνει ότι κάθε σύστημα S είναι ένα ολοκληρωμένο σύνολο ακόμη και όταν αποτελείται από ξεχωριστά αποσυνδεδεμένα υποσυστήματα. Έτσι, η βάση της προσέγγισης συστημάτων είναι η θεώρηση του συστήματος ως ολοκληρωμένου συνόλου, και αυτή η θεώρηση κατά την ανάπτυξη ξεκινά με το κύριο πράγμα - τη διατύπωση του σκοπού λειτουργίας.

Παρουσιάζεται συμβατικά η διαδικασία σύνθεσης του μοντέλου Μ με βάση τη συστημική προσέγγιση στο Σχ. σι.Με βάση τα αρχικά δεδομένα Δ, που είναι γνωστό από την ανάλυση εξωτερικό σύστημα, όσοι περιορισμοί επιβάλλονται στο σύστημα άνωθεν ή με βάση τις δυνατότητες εφαρμογής του και με βάση τον σκοπό λειτουργίας διαμορφώνονται οι αρχικές απαιτήσεις Τστο μοντέλο συστήματος S. Με βάση αυτές τις απαιτήσεις σχηματίζονται περίπου κάποια υποσυστήματα Π, στοιχεία μικαι πραγματοποιείται το πιο δύσκολο στάδιο σύνθεσης - η επιλογή ΣΕεξαρτήματα του συστήματος, για τα οποία χρησιμοποιούνται ειδικά κριτήρια επιλογής HF. Κατά τη μοντελοποίηση είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί μέγιστη αποτελεσματικότηταμοντέλα συστημάτων.

Αποδοτικότηταορίζεται συνήθως ως μια ορισμένη διαφορά μεταξύ ορισμένων δεικτών της αξίας των αποτελεσμάτων που προέκυψαν ως αποτέλεσμα της λειτουργίας του μοντέλου και των δαπανών που επενδύθηκαν στην ανάπτυξη και δημιουργία του.