|
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ СИСТЕМ.
В различных литературных источниках используются разные определения основных понятий теории систем. Ниже приведены наиболее распространенные из них.
СИСТЕМА:
«Система - совокупность элементов, объединенная связями между ними и обладающая определенной целостностью». [ГОСТ 34.003-90]
«Совокупность взаимосвязанных элементов, обособленная от среды и взаимодействующая с нею как целое».
[Перегудов, Тарасенко].
«Совокупность конечного множества элементов и отношений между ними» [В.Хубка].
«Любой объект, который характеризуется свойствами и отношениями между его частями» [В.Глазунов].
Свойства являются внешними характеристиками системы, а отношения - внутренними.
ЭЛЕМЕНТ:
Часть системы, представление которой нецелесообразно подвергать дальнейшему членению [Норенков] ; т.е. часть, дальнейшее членение которой не приведет к приращению знаний об объекте в рамках решаемой задачи.
Элемент - часть изделия, выполняющая определенную функцию, которая не может быть разделена на другие части [ГОСТ 2.701-88].
Различают системы пространственного типа (устройства), элементами которых являются материальные объекты, и системы временного типа (процессы, способы), элементами которых являются действия. Подобная классификация используется также в патентоведении.
Процесс:
а) последовательность смены состояний объекта;
б) последовательность действий для достижения некоторого результата. [БСЭ]
Элементами машин могут считаться детали, элементами автоматизированных информационных систем - программные модули (процедурные компоненты) и массивы данных (информационные компоненты), элементами технологического процесса - технологические операции и/или переходы, элементами рабочего процесса машины - физические и химические преобразования (физико-технические эффекты).
ПОДСИСТЕМА:
Часть системы (подмножество элементов и связей между ними), обладающая свойствами системы. Например, для силовой установки подсистемами являются системы топливопитания, регулирования и др.
В зависимости от содержания задачи проектирования тот или иной объект может рассматриваться как система (С), подсистема (Пс) или элемент (Э)
«Мы и только мы окончательно решаем,
что нам признавать за «похожее на машину» и что не признавать. . . Система теперь означает не вещь, а перечень переменных» [Эшби, 1959]
НАДСИСТЕМА:
Система, по отношению к которой рассматриваемая система является подсистемой. Например, для отдельных ЛА надсистемой может служить
транспортный авиационный комплекс, включающий специальные аэропортовые терминалы для быстрой обработки потока унифицированных крупногабаритных контейнеров, систему управления контейнерными авиаперевозками и собственно парк специализированных самолетов-контейнеровозов - проект фирм «Хаски» и «Боинг», 70-е гг.
Системное представление объекта требует рассмотрения его c трех точек зрения:
как некоего целого - системы; как части надсистемы, т.е. более общей системы; как совокупности составных частей - подсистем и элементов.
СРЕДА (ОКРУЖЕНИЕ):
Множество объектов вне системы, изменение свойств которых влияет на систему или свойства которых изменяются под влиянием системы [Холл].
СВОЙСТВА:
Свойства систем могут быть разделены на две группы - 1) свойства, отделяющие данную систему от других - качества; отсутствие любого из них превращает систему в нечто иное; 2) прочие свойства - параметры или показатели [Глазунов]. Часто под показателем понимают значение параметра (параметр - V, м/с; показатель - V=5 м/с).
Параметры, выражающие свойства системы и ее составных частей, могут быть внешними, внутренними и выходными [Норенков].
Виды свойств технических объектов (технических систем)
Функциональные параметры (внешние свойства) характеризуют успешность выполнения изделием своего служебного назначения. Это количественные оценки процесса функционирования. Для самолета это масса полезной нагрузки, дальность, скорость; для двигателя - тяга (мощность), удельный расход топлива и т.д.
Конструктивные (внутренние) свойства служат средством реализации внешних свойств системы [В.Хубка]. К конструктивным свойствам можно отнести КПД, степень сжатия поршневого двигателя, характеристики регулирования, компоновку, форму, прочность, материалы и др. Эти свойства могут быть общими для технических систем различных классов (прочность, жесткость, коррозионная стойкость, износоустойчивость) или специальными, характеризующими ТС определенного класса ... Однако и те, и другие реализуются через элементарные конструктивные свойства, такие как структура, форма, размеры, материал, способ изготовления деталей и др.
Между параметрами сложного технического объекта и его составных частей существуют сложные взаимозависимости - например, отклонение тяги двигателя на 1% ведет к изменению длины разбега на 1-2% и потолка полета примерно на 250 м; увеличение радиального зазора между концами лопаток турбины и статором на 1 % приводит к снижению КПД ступени турбины на 1.5 .. 2.5 % и к увеличению расхода топлива на 8 .. 10 %.
Т.е. внешние свойства зависят от внутренних.
Важнейшее свойство системы - ее функция.
ФУНКЦИЯ СИСТЕМЫ:
«Совокупность действий системы, направленных на достижение определенной цели» [ГОСТ 34.003-90, ДСТУ 2941-94].
«Свойство, определяемое через действие, оказываемое системой в фиксированных
условиях на внешние по отношению к ней объекты»
[Глазунов].
STEP AP-233:
Function. A function is a task, action or activity that must be performed to achieve a desired outcome
Функционирование системы определяется как процесс выполнения системой своих функций
[ДСТУ 2941-94].
«Функционирование - целенаправленное поведение системы, определяемое множеством ее последовательных состояний» [Хубка].
Состояние - перечень значений параметров системы и ее элементов.
Взаимодействие системы со средой осуществляется через входы (отношения «среда à система») и выходы (отношения «система à среда»); это взаимодействие есть внешнее функционирование системы. Оно является результатом взаимодействия элементов системы между собой - внутреннего функционирования
Входные элементы - рецепторы, выходные - эффекторы.
ОТНОШЕНИЯ:
Для характеристики связей между элементами могут использоваться различные типы и виды отношений. Типы - рефлексивность, транзитивность, симметричность и др. Виды - подобие, аналогия, эквивалентность, причинность, функциональная зависимость, логические отношения (И, ИЛИ, ИЛИ-ИЛИ и др.).
Однако в задачах системотехники более распространены иные разновидности отношений:
-
отношения классификации (класс - подкласс, род - вид, целое - часть);
- отношения принадлежности; признаковые отношения (задают качественные характеристики);
-
количественные отношения (задают количественные характеристики);
-
отношения порядка;
-
отношения сравнения (>, <, =, ...);
-
временные отношения (одновременно, раньше, позже);
-
пространственные отношения (совпадение в пространстве, пересечение, касание);
-
причинно-следственные отношения;
-
инструментальные отношения (быть средством для ...);
-
информационные отношения
(быть отправителем, быть получателем) и другие.
Подробнее будут рассмотрены далее.
СВЯЗИ:
Если объекты относятся друг к другу так, что наличие или изменение одного из них обусловливает наличие или изменение другого, то между такими объектами существует связь [Глазунов].
Состав элементов системы и характер отношений (связей) между ними определяет структуру системы.
СТРУКТУРА:
«Совокупность устойчивых связей объекта, обеспечивающих его целостность и сохранение основных свойств при внешних и внутренних изменениях» ... [БСЭ, 1976, т.24]
«Внутренняя форма организации и упорядоченности системы, характеризуемая составом элементов системы и устойчивыми взаимосвязями между ними». [Балашов]
«Характеристика внутренней организации, порядка и построения системы, определяемая множеством элементов E и множеством
отношений между ними R» [Хубка] :
Str = < E, R >
При описании структуры, в отличие от описания самой системы, принимают во внимание лишь типы элементов и связей без уточнения значений их параметров [Норенков].
Структура определяется постоянными характеристиками системы, а поведение (функционирование) - переменными.
Функция и структура соотносятся как содержание и форма. Между ними нет взаимно-однозначного соответствия. Структура задает функционирование, но функционирование не определяет структуру однозначно.
Универсальная форма представления элементов структуры и их функций - типовой функциональный блок стандарта
IDEF0 (Integrated Definition).
Компоненты блока - вход, выход, управление, механизм. Отсюда одно из названий «ICOM-блок» - Input, Control, Output, Mechanism.
Входы и выходы - потоки вещества, энергии или информации;
управление - условия (ограничения), налагаемые средой;
механизм - способ и/или средство реализации функции (преобразования входов в выходы).
Если структура системы (а значит, и механизм) неизвестны - это модель «черного ящика», если известны - модель «прозрачного ящика». | 
