시스템의 개념

우리는 다양한 기능을 지닌 다양한 개체로 구성된 세상에 살고 있습니다. 다른 속성그리고 서로 상호작용을 합니다. 예를 들어 주변 세계의 물체는 행성입니다. 태양계, 서로 다른 특성(질량, 기하학적 치수 등)을 가지며 만유 인력의 법칙에 따라 태양 및 서로 상호 작용합니다.

각 행성은 더 큰 물체, 즉 태양계의 일부이며, 태양계는 은하계의 일부입니다. 동시에 각 행성은 서로 다른 원자로 구성됩니다. 화학 원소, 이는 기본 입자로 구성됩니다. 따라서 실제로 각 개체는 다른 개체의 컬렉션으로 구성될 수 있습니다. 시스템을 형성합니다.

시스템의 중요한 특징은 전체적인 기능입니다. 시스템은 개별 요소의 집합이 아니라 상호 연결된 요소의 집합입니다. 예를 들어, 개인용 컴퓨터으로 구성된 시스템이다. 다양한 장치, 이는 하드웨어(물리적으로 서로 연결됨)와 기능적으로(정보 교환) 모두 상호 연결됩니다.

정의 1

시스템은 시스템 요소라고 불리는 상호 연결된 개체의 모음입니다.

참고 1

각 시스템은 요소의 구성과 속성, 요소 간의 관계 및 연결을 특징으로 하는 고유한 구조를 가지고 있습니다. 시스템은 다양한 요인의 영향을 받아도 무결성을 유지할 수 있습니다. 외부 요인구조가 변경되지 않는 한 내부 변경이 가능합니다. 시스템 구조가 변경되면(예: 해당 요소 중 하나가 제거되는 경우) 단일 전체로서의 기능이 중단될 수 있습니다. 예를 들어, 컴퓨터 장치(예: 마더보드) 중 하나를 제거하면 컴퓨터 작동이 중지됩니다. 즉, 시스템 기능이 중지됩니다.

연구 중에 시스템 이론의 주요 조항이 나타났습니다. 동적 시스템그리고 그 기능적 요소. 시스템은 미리 결정된 작업을 수행하기 위해 함께 작동하는 상호 연결된 요소 그룹입니다. 시스템 분석을 사용하면 가장 많은 것을 결정할 수 있습니다. 진짜 방법명시된 요구 사항의 최대 만족을 보장하는 할당된 작업의 이행.

시스템 이론의 기초를 구성하는 요소는 가설을 통해 생성되는 것이 아니라 실험을 통해 얻어집니다. 시스템 구축을 시작하려면 일반적인 특성이 필요합니다. 기술 프로세스이는 프로세스나 프로세스의 이론적 설명이 만족해야 하는 수학적으로 공식화된 기준을 만들 때에도 필요합니다. 모델링 방법은 과학적 연구와 실험의 가장 중요한 방법 중 하나입니다.

시스템 접근

객체 모델을 구축하려면 복잡한 문제를 해결하기 위한 방법론인 시스템 접근 방식이 사용됩니다. 이 방법론은 객체를 특정 환경에서 작동하는 시스템으로 간주하는 데 기반을 두고 있습니다. 시스템 접근물체의 무결성을 드러내고, 내부 구조는 물론 외부 환경과의 연결을 식별하고 연구할 수 있습니다. 이 경우 객체는 현실 세계의 일부이며 모델 구축 시 해결되는 문제와 관련하여 격리되어 연구됩니다. 또한, 시스템 접근 방식을 사용할 때, 디자인 목표를 고려하여 일반적인 것에서 구체적인 것으로 일관된 전환을 가정하고 객체와 관련하여 고려합니다. 환경.

복합 개체는 개체의 일부이며 다음 요구 사항을 충족하는 하위 시스템으로 나눌 수 있습니다.

1. 하위 시스템은 다른 하위 시스템에 연결되어 정보와 에너지를 교환하는 기능적으로 독립적인 개체의 부분입니다.
2. 각 하위 시스템에는 전체 시스템의 속성과 일치하지 않는 기능이나 속성이 있을 수 있습니다.
3. 각 하위 시스템은 요소 수준으로 나눌 수 있습니다.

여기서 요소는 하위 수준의 하위 시스템으로 이해되며, 해결 중인 문제의 관점에서 볼 때 추가 분할이 적절하지 않은 것으로 보입니다.

노트 2

따라서 시스템은 생성, 연구 또는 개선을 위한 일련의 하위 시스템, 요소 및 연결로 구성된 개체로 표현됩니다. 이 경우 주요 하위 시스템과 이들 사이의 연결을 포함하는 시스템의 확대 표현을 매크로 구조라고 하며, 상세한 고려 내부 구조요소 수준까지 시스템 - 미세 구조.

시스템의 개념은 일반적으로 슈퍼시스템(Supersystem)의 개념과 연관되어 있습니다. 높은 레벨, 이는 해당 객체를 포함하며 모든 시스템의 기능은 슈퍼시스템을 통해서만 결정될 수 있습니다. 또한 시스템의 효율성에 큰 영향을 주지만 시스템 및 해당 상위 시스템의 일부는 아닌 외부 세계의 개체 집합인 환경의 개념도 중요합니다.

모델 구축에 대한 시스템 접근 방식에서는 시스템과 환경(환경)의 관계를 설명하는 인프라 개념이 사용됩니다.

특정 작업에 필수적인 개체의 속성을 분리, 설명 및 연구하는 것을 개체 계층화라고 합니다.

모델링에 대한 시스템 접근 방식에서는 상호 작용을 반영하는 시스템 요소 간의 연결 집합으로 정의되는 시스템의 구조를 결정하는 것이 중요합니다.

구조적이며 기능적 접근모델링에.

~에 구조적 접근시스템에서 선택된 요소의 구성과 이들 요소 간의 연결이 결정됩니다. 요소와 연결의 집합이 시스템의 구조를 구성합니다. 일반적으로 토폴로지 설명은 구조를 설명하는 데 사용되며 이를 통해 시스템의 구성 요소 부분을 식별하고 그래프를 사용하여 연결을 결정할 수 있습니다.

덜 일반적으로 사용되는 것은 개별 기능, 즉 시스템 동작을 위한 알고리즘을 고려하는 기능 설명입니다. 이 경우 시스템에서 수행되는 기능을 정의하는 기능적 접근 방식이 구현됩니다.

시스템 접근 방식을 사용하면 매크로 설계와 마이크로 설계라는 두 가지 주요 설계 단계를 기반으로 다양한 모델 개발 순서가 가능합니다. 거시적 설계 단계에서는 외부 환경 모델이 구축되고, 자원과 한계가 식별되며, 시스템 모델과 적합성 평가 기준이 선택됩니다.

마이크로 설계 단계는 선택한 모델 유형에 따라 다릅니다. 이 단계에는 정보, 수학적, 기술 또는 소프트웨어 모델링 시스템의 생성이 포함됩니다. 마이크로디자인을 할 때 기본은 명세서생성된 모델을 사용하여 작업하는 데 걸리는 시간과 필요한 모델 품질을 얻는 데 필요한 리소스 비용을 추정합니다.

모델을 구축할 때는 유형에 관계없이 체계적인 접근 방식의 원칙을 준수해야 합니다.

1. 모델 생성 단계를 지속적으로 진행합니다.
2. 정보, 자원, 신뢰성 및 기타 특성을 조정합니다.
3. 다양한 수준의 모델 구성을 정확하게 연관시킵니다.
4. 모델 설계의 개별 단계의 무결성을 준수합니다.

정적 정보 모델

모든 시스템은 공간과 시간에 계속 존재합니다. 서로 다른 시점에서 시스템은 요소의 구성, 속성 값, 요소 간 상호 작용의 크기 및 성격 등을 설명하는 상태에 따라 결정됩니다.

예를 들어, 특정 시점의 태양계 상태는 태양계에 포함된 물체(태양, 행성 등)의 구성, 해당 속성(크기, 공간에서의 위치 등)으로 설명됩니다. 상호 작용의 크기와 성격(중력, 전자기파 등).

특정 시점의 시스템 상태를 설명하는 모델을 정적 정보 모델이라고 합니다.

예를 들어, 물리학에서 정적 정보 모델은 다음을 설명하는 모델입니다. 간단한 메커니즘, 생물학 - 식물과 동물의 구조 모델, 화학 - 분자 구조 모델 및 결정 격자등.

동적 정보 모델

시스템은 시간이 지남에 따라 변경될 수 있습니다. 시스템의 변화와 발전 과정이 있습니다. 예를 들어, 행성이 움직일 때 태양에 대한 상대적인 위치와 그들 사이의 위치가 변경됩니다. 변화 화학적 구성 요소태양, 방사선 등

시스템의 변화와 개발 과정을 설명하는 모델을 동적 정보 모델이라고 합니다.

예를 들어, 물리학에서는 동적 정보 모델이 신체의 움직임을 설명하고, 화학에서는 통과 과정을 설명합니다. 화학 반응, 생물학-유기체 또는 동물 종의 발달 등

모델 구축에 대한 고전적인 접근 방식- 모델의 개별 부분 간의 관계를 연구하는 접근 방식에는 이를 개체의 개별 하위 시스템 간의 연결을 반영하는 것으로 간주하는 것이 포함됩니다. 이 (고전적인) 접근 방식을 사용하여 간단한 모델.

따라서 고전적 접근 방식을 기반으로 모델 M을 개발한다는 것은 개별 구성 요소를 단일 모델로 요약하고 각 구성 요소가 자체 문제를 해결하고 모델의 다른 부분과 격리된다는 것을 의미합니다. 따라서 고전적 접근 방식을 사용하면 실제 개체 기능의 개별 측면을 분리하고 상호 독립적으로 고려할 수 있는 비교적 간단한 모델을 구현할 수 있습니다.

고전적 접근 방식의 두 가지 특징적인 측면을 주목할 수 있습니다.

특수한 것에서 일반적인 것으로의 이동이 있습니다.

생성된 모델은 개별 구성 요소를 합산하여 형성되며 새로운 체계적 효과의 출현을 고려하지 않습니다.

시스템 접근-이것은 자연 발전의 일반 법칙 교리의 요소이자 변증법 교리의 표현 중 하나입니다.

모델링 시스템에 대한 체계적인 접근 방식에서는 우선 모델링의 목적을 명확하게 정의하는 것이 필요합니다. 실제로 작동하는 시스템을 완전히 시뮬레이션하는 것은 불가능하므로 당면한 문제에 대한 모델(모델 시스템 또는 두 번째 시스템)이 생성됩니다. 따라서 모델링 문제와 관련하여 목표는 필수 모델링 작업에서 발생하며 이를 통해 기준 선택에 접근하고 생성된 모델 M에 어떤 요소가 포함될지 평가할 수 있습니다. 따라서 다음에 대한 기준이 필요합니다. 생성된 모델에 개별 요소를 선택합니다.

시스템 접근 방식에서는 시스템의 구조, 즉 시스템 요소 간의 상호 작용을 반영하는 연결 집합을 결정하는 것이 중요합니다.

시스템 접근 방식을 사용하면 시스템 S를 연구하고 모델 M을 구축하는 모든 단계에서 중요성에 비례하여 모든 요소와 가능성을 고려하여 복잡한 시스템 구축 문제를 해결할 수 있습니다.

시스템 접근 방식은 각 시스템 S가 분리된 분리된 하위 시스템으로 구성되어 있더라도 통합된 전체라는 것을 의미합니다. 따라서 시스템 접근 방식의 기본은 시스템을 통합된 전체로 고려하는 것이며, 개발 중 이러한 고려는 가장 중요한 것, 즉 운영 목적의 공식화에서 시작됩니다.

구조적인 접근으로시스템 S의 선택된 요소의 구성과 이들 사이의 연결이 드러납니다. 일련의 요소와 이들 사이의 연결을 통해 우리는 시스템의 구조를 판단할 수 있습니다. 후자는 연구 목적에 따라 다양한 고려 수준으로 설명될 수 있습니다. 최대 일반적인 설명구조는 가장 많은 것을 결정할 수 있는 토폴로지 설명입니다. 일반적인 개념시스템의 구성 요소이며 그래프 이론을 기반으로 잘 공식화되어 있습니다.

기능적 접근 방식으로개별 기능, 즉 시스템 동작에 대한 알고리즘이 고려되고 시스템이 수행하는 기능을 평가하는 기능적 접근 방식이 구현되며 기능은 목표 달성으로 이어지는 속성으로 이해됩니다. 함수는 속성을 반영하고 속성은 시스템 S와 외부 환경 E의 상호 작용을 반영하므로 속성은 요소 Si(j)와 하위 시스템 Si의 일부 특성, 즉 시스템의 형태로 표현될 수 있습니다. 또는 시스템 S 전체.

복잡한 시스템을 평가하는 주요 단계.

스테이지 1.평가의 목적을 결정합니다. 안에 시스템 분석목표에는 두 가지 유형이 있습니다. 질적 목표는 목표 달성이 명목 규모 또는 주문 규모로 표현되는 목표입니다. 정량적 목표는 그 성취가 정량적 규모로 표현됩니다.

2단계.평가 목적으로 중요하다고 간주되는 시스템의 특성을 측정합니다. 이를 위해 속성을 측정하기 위한 적절한 척도가 선택되고 연구된 시스템의 모든 속성에는 이러한 척도의 특정 값이 할당됩니다.

3단계.선택된 규모로 측정된 특성을 기반으로 시스템에 대한 품질 기준 및 성능 기준에 대한 선호의 정당화.

4단계.실제 평가. 대안으로 고려되는 연구 중인 모든 시스템은 공식화된 기준에 따라 비교되고 평가 목적에 따라 순위가 지정되고 선택되며 최적화됩니다.

시스템을 모델링할 때 역사적으로 먼저 개발된 고전적(귀납적) 접근 방식과 최근에 개발된 체계적 접근 방식의 두 가지 접근 방식이 사용됩니다.

고전적인 접근 방식.역사적으로 객체를 연구하고 시스템을 모델링하는 고전적인 접근 방식이 처음으로 등장했습니다. 시스템 모델(M)을 합성하는 고전적인 접근 방식이 그림 1에 나와 있습니다. 3. 모델링할 실제 객체를 하위 시스템으로 나누고, 모델링 프로세스의 개별 측면을 반영하여 모델링을 위한 초기 데이터(D)를 선택하고 목표(T)를 설정합니다. 별도의 소스 데이터 세트를 기반으로 시스템 기능의 별도 측면을 모델링하려는 목표가 설정되며, 이 목표를 기반으로 특정 구성 요소(K)가 형성됩니다. 미래 모델. 구성요소 세트가 모델로 결합됩니다.

저것. 구성 요소가 요약되고 각 구성 요소는 자체 문제를 해결하며 모델의 다른 부분과 격리됩니다. 우리는 이 접근 방식을 다음과 같은 경우에만 적용합니다. 간단한 시스템, 여기서 구성 요소 간의 관계는 무시될 수 있습니다. 고전적 접근 방식의 두 가지 특징적인 측면을 주목할 수 있습니다.

1. 모델을 만들 때 특정에서 일반으로의 이동이 있습니다.

2. 생성된 모델(시스템)은 개별 구성 요소를 합산하여 형성되며 새로운 시스템 효과의 출현을 고려하지 않습니다.

쌀. 3. 객체 구성 및 모델 연구에 대한 고전적 접근 방식

시스템 접근 – 구축하려는 욕구에 기반한 방법론적 개념 완전한 그림문제 해결에 중요한 개체의 요소, 이들 사이의 연결을 고려하여 연구 중인 개체 대외관계다른 사물과 환경과 함께. 객체 모델링의 복잡성이 증가함에 따라 더 높은 수준에서 객체를 관찰할 필요성이 생겼습니다. 이 경우 개발자는 다음을 고려합니다. 이 시스템더 높은 순위의 일부 하위 시스템으로. 예를 들어, 작업이 별도의 개체에 대한 모니터링 시스템을 설계하는 것이라면 시스템 접근 방식의 관점에서 이 시스템이 다음과 같다는 점을 잊어서는 안 됩니다. 중요한 부분좀 복잡해요. 시스템 접근 방식의 기본은 시스템을 통합된 전체로 고려하는 것이며, 개발 중 이러한 고려는 가장 중요한 것, 즉 운영 목적의 공식화에서 시작됩니다. 그림에서. 4. 시스템 접근법을 기반으로 시스템 모델을 합성하는 과정은 전통적으로 제시되어 있다. 시스템 접근 방식에서는 시스템의 구조, 즉 시스템 요소 간의 상호 작용을 반영하는 연결 집합을 결정하는 것이 중요합니다.

쌀. 4. 객체 구성 및 모델 연구에 대한 체계적인 접근

시스템의 구조와 그 속성을 연구하는 데에는 구조적, 기능적 접근 방식이 있습니다. 구조적 접근 방식을 통해 시스템에서 선택된 요소의 구성과 요소 간의 연결이 드러납니다. 기능적 접근 방식에서는 시스템 동작에 대한 알고리즘이 고려됩니다(기능은 목표 달성으로 이어지는 속성입니다).

통제 질문섹션 2로

1. 시스템 분석 과정에서 무엇이 결정되나요?

2. 시스템 합성 과정에서 무엇이 결정되는가?

3. 시스템의 효율성은 어떻게 평가됩니까?

4. 의 의미 최적의 시스템?

5. 복잡한 시스템에 내재된 속성과 이에 대한 간략한 설명.

6. 모델의 세부 수준을 선택하는 데 어떤 문제가 있습니까?

7. 시스템 모델링의 주요 단계를 나열하십시오.

현재 복잡한(대형) 시스템의 분석 및 합성에서는 고전적(또는 귀납적) 접근 방식과 다른 시스템 접근 방식이 개발되었습니다. 고전적인 접근 방식특정에서 일반으로 이동하여 시스템을 검토하고 별도로 개발된 구성 요소를 병합하여 시스템을 종합(구축)합니다. 이에 반해 시스템 접근 방식고려의 기초가 목표이고 연구 대상이 환경과 구별되는 경우 일반적인 것에서 구체적인 것으로의 일관된 전환이 포함됩니다.

시뮬레이션 객체. 복잡한 시스템의 설계 및 운영 전문가는 다음과 같은 다양한 수준의 제어 시스템을 다룹니다. 공동 재산- 어떤 목표를 달성하려는 욕구. 우리는 시스템의 다음 정의에서 이 기능을 고려할 것입니다.

시스템 또는 객체 S- 모든 성격의 상호 연결된 요소의 의도적인 집합입니다.

외부환경 E- 시스템에 영향을 주거나 영향을 받는 시스템 외부에 존재하는 모든 성격의 요소 집합입니다.

연구 목적에 따라 대상 S 자체와 외부 환경 E 사이의 서로 다른 관계를 고려할 수 있으며, 따라서 관찰자가 위치한 수준에 따라 연구 대상이 다른 방식과 다른 상호 작용으로 구별될 수 있습니다. 이 물체는 외부 환경과 함께 일어날 수 있습니다.

과학기술의 발달로 사물 자체는 점점 더 복잡해지고 있으며, 이제는 다양한 구성요소가 서로 연결된 복잡한 시스템으로 연구의 목적을 이야기하고 있다. 따라서 시스템 접근 방식을 구축의 기초로 고려 대형 시스템그리고 분석과 종합을 위한 방법론을 만들기 위한 기초로서, 우선 시스템 접근 방식의 개념 자체를 정의하는 것이 필요합니다.

시스템 접근-이것은 자연 발전의 일반 법칙 교리의 요소이자 변증법 교리의 표현 중 하나입니다. 모델링 시스템에 대한 체계적인 접근 방식에서는 우선 모델링의 목적을 명확하게 정의하는 것이 필요합니다. 실제로 작동하는 시스템(원래 시스템 또는 첫 번째 시스템)을 완전히 시뮬레이션하는 것은 불가능하므로 당면한 문제에 대한 모델(모델 시스템 또는 두 번째 시스템)이 생성됩니다.

따라서 모델링 문제와 관련하여 목표는 필수 모델링 작업에서 발생하며 이를 통해 기준 선택에 접근하고 생성된 모델 M에 어떤 요소가 포함될지 평가할 수 있습니다. 따라서 다음에 대한 기준이 필요합니다. 생성된 모델에 개별 요소를 선택합니다.

시스템 연구에 대한 접근 방식. 시스템 접근 방식을 결정하는 것이 중요합니다. 시스템 구조- 상호 작용을 반영하는 시스템 요소 간의 연결 집합입니다. 구조시스템을 연구할 수 있다

1. 밖에서개별 하위 시스템의 구성과 이들 사이의 관계의 관점에서

2. 그리고 내부에서, 시스템이 주어진 목표를 달성할 수 있도록 하는 개별 속성을 분석할 때, 즉 시스템의 기능을 연구할 때.

이에 따라 시스템의 속성을 연구하는 데 필요한 여러 가지 접근 방식이 설명되었으며, 여기에는 우선 다음이 포함되어야 합니다. 구조적 접근그리고 기능적 접근.

~에 구조적 접근시스템 S의 선택된 요소의 구성과 이들 사이의 연결이 드러납니다. 일련의 요소와 이들 사이의 연결을 통해 우리는 시스템의 구조를 판단할 수 있습니다. 후자는 연구 목적에 따라 다양한 고려 수준으로 설명될 수 있습니다. 구조에 대한 가장 일반적인 설명은 위상적 설명으로, 시스템의 구성 부분을 가장 일반적인 용어로 정의할 수 있으며 그래프 이론을 기반으로 잘 형식화됩니다.

덜 일반적인 것은 기능 설명, 개별 기능, 즉 시스템 동작 알고리즘을 고려하고 구현하는 경우 기능적 접근, 시스템이 수행하는 기능을 평가하며, 여기서 기능은 목표 달성으로 이어지는 속성으로 이해됩니다. 함수는 속성을 표시하고 속성은 시스템 S와 외부 환경 E의 상호 작용을 반영하므로 속성은 시스템의 요소 및 하위 시스템의 일부 특성 또는 시스템 S의 형태로 표현될 수 있습니다. 전체. 비교 기준이 있는 경우 입력할 수 있습니다. 시스템의 양적, 질적 특성. 정량적 특성의 경우 이 특성과 표준 간의 관계를 표현하는 숫자가 입력됩니다. 질적 특성예를 들어 전문가 평가 방법을 사용하여 시스템을 찾습니다.

시간 S(t)에서 시스템 기능의 발현, 즉 시스템 기능은 시스템이 한 상태에서 다른 상태로 전환되는 것을 의미합니다. 즉, 상태 공간 Z에서의 이동입니다.

시스템 접근 방식은 특정 결정을 내리는 데 있어 불충분함과 때로는 오류가 영향을 받을 때 대규모 실제 시스템을 연구해야 할 필요성 때문에 시스템 엔지니어링에 사용되었습니다. 시스템 접근 방식의 출현은 개발 중 초기 데이터 양의 증가, 시스템의 복잡한 확률적 관계 및 외부 환경 E의 영향을 고려해야 하는 필요성에 의해 영향을 받았습니다. 이 모든 것이 연구자들로 하여금 복잡한 개체를 연구하도록 강요했습니다. 격리되어 있지만 외부 환경과 상호 작용할 뿐만 아니라 일종의 다른 시스템과도 상호 작용합니다. 시스템 접근 방식을 사용하면 시스템 S를 연구하고 모델 M을 구축하는 모든 단계에서 중요성에 비례하여 모든 요소와 가능성을 고려하여 복잡한 시스템 구축 문제를 해결할 수 있습니다.

시스템 접근 방식은 각 시스템 S가 분리된 분리된 하위 시스템으로 구성되어 있더라도 통합된 전체라는 것을 의미합니다. 따라서 시스템 접근 방식의 기본은 시스템을 통합된 전체로 고려하는 것이며, 개발 중 이러한 고려는 가장 중요한 것, 즉 운영 목적의 공식화에서 시작됩니다.

시스템 접근 방식을 기반으로 한 M 모델의 합성 과정은 일반적으로 제시됩니다. 그림에서 비.분석을 통해 알려진 초기 데이터 D를 기반으로 외부 시스템, 위에서 또는 구현 가능성에 따라 시스템에 부과되는 제한 사항 및 운영 목적에 따라 초기 요구 사항이 공식화됩니다. 티시스템 모델 S에. 이러한 요구 사항을 기반으로 대략 일부 하위 시스템이 형성됩니다. 피, 요소 이자형그리고 가장 어려운 합성 단계가 수행됩니다 - 선택 안에 HF 선택을 위한 특별한 기준이 사용되는 시스템 구성 요소입니다. 모델링할 때 다음 사항을 보장해야 합니다. 최대 효율성시스템 모델.

능률일반적으로 모델 운영의 결과로 얻은 결과의 가치와 모델 개발 및 생성에 투자된 비용에 대한 일부 지표 간의 특정 차이로 정의됩니다.