Bundeszolldienst

Staatliche Bildungseinrichtung

Höhere Berufsausbildung

„Russische Zollakademie“

Filiale Wladiwostok

Zusammenfassung zum Thema „Ordnung. Chaos. Zunehmende Entropie“

Von Studierenden abgeschlossen

121 Gruppen: Ilyin D.,

Chernozemov A.

Geprüft:

Pugach P. A.

Wladiwostok 2010

1. Einleitung…………………………………………………………….. 3

2. Bestellen……………………………………………………4

3. Chaos................................................. .................................................... .......... ..... 5

4. Entropiezunahme………………………………………………………… 7

5. Fazit……………………………………………………….. 9

6. Referenzliste……………………………………………………………10

Einführung

Alle natürlichen Prozesse gehen mit einer Zunahme der Entropie des Universums einher; Diese Aussage wird oft als Entropieprinzip bezeichnet. Die Entropie charakterisiert auch die Bedingungen, unter denen Energie gespeichert wird: Wird Energie bei hoher Temperatur gespeichert, ist ihre Entropie relativ gering, ihre Qualität hingegen hoch. Wenn andererseits die gleiche Energiemenge bei einer niedrigen Temperatur gespeichert wird, ist die mit dieser Energie verbundene Entropie hoch und ihre Qualität niedrig.

Die Entropiezunahme ist charakteristisches Merkmal natürlichen Prozessen und entspricht zunehmend der Speicherung von Energie niedrige Temperaturen. Ebenso kann man sagen, dass die natürliche Richtung von Veränderungsprozessen durch eine Verschlechterung der Energiequalität gekennzeichnet ist.

Diese Interpretation des Zusammenhangs zwischen Energie und Entropie, bei dem die Entropie die Bedingungen für die Speicherung von Energie charakterisiert, ist von großer Bedeutung praktische Bedeutung. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass die Energie eines isolierten Systems (und vielleicht des gesamten Universums) konstant bleibt. Daher verringern wir durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe – Kohle, Öl, Uran – nicht die gesamten Energiereserven. In diesem Sinne ist eine Energiekrise im Allgemeinen unmöglich, da die Energie in der Welt immer unverändert bleiben wird. Durch die Verbrennung einer Handvoll Kohle und eines Tropfens Öl erhöhen wir jedoch die Entropie der Welt, da alle diese Prozesse spontan ablaufen. Jede Aktion führt zu einer Verschlechterung der Qualität der Energie des Universums. Da sich in einer industrialisierten Gesellschaft der Prozess der Ressourcennutzung rapide beschleunigt, nimmt die Entropie des Universums stetig zu. Wir müssen danach streben, die Entwicklung der Zivilisation auf den Weg der Reduzierung der Entropieproduktion und der Aufrechterhaltung der Energiequalität zu lenken.

Ordentlichkeit

Ordnung ist ein Merkmal einer Struktur und gibt den Grad der gegenseitigen Konsistenz ihrer Elemente an. Bezogen auf das sozio-kognitive System entspricht das Merkmal der Ordnung einem hohen Maß an strukturiertem Wissen im Kontext eines spezifischen historischen Rationalitätssystems.

Das Konzept der Entwicklung der unbelebten und lebenden Natur wird als irreversible, gerichtete Veränderung der Struktur natürlicher Objekte betrachtet, da die Struktur den Organisationsgrad der Materie widerspiegelt.

Struktur ist die interne Organisation eines Systems, die die Verbindung der Elemente, aus denen das System besteht, erleichtert und seine Existenz als Ganzes und seine qualitativen Merkmale bestimmt. Die Struktur bestimmt die Reihenfolge der Elemente eines Objekts. Elemente sind alle Phänomene, Prozesse sowie alle Eigenschaften und Beziehungen, die in irgendeiner gegenseitigen Verbindung und Korrelation zueinander stehen.

Struktur ist die Anordnung (Zusammensetzung) von Elementen, die in Bezug auf bestimmte Änderungen (Transformationen) erhalten bleibt (invariant).

Ordnung ist eine relativ stabile Art, Elemente zu verbinden und ihrer Interaktion innerhalb eines intern zergliederten Objekts einen ganzheitlichen Charakter zu verleihen.

Die wichtigste Eigenschaft ist ihre relative Stabilität, verstanden als Erhaltung im Wandel. Allerdings beinhaltet die Ordnung eine gewisse Dynamik, getrennte Zeitmomente und stellt einen Prozess der Entfaltung neuer Eigenschaften von Elementen in Zeit und Raum dar.

Ordnung ist eine allgemeine, qualitativ definierte und relativ stabile Ordnung interner Beziehungen zwischen den Teilsystemen eines bestimmten Systems. Der Begriff „Organisationsebene“ umfasst im Gegensatz zum Begriff „Struktur“ auch die Vorstellung einer Veränderung von Strukturen und deren Ablauf im Verlauf historische Entwicklung System seit seiner Gründung. Während Veränderungen in der Struktur zufällig und nicht immer zielgerichtet sein können, erfolgen Veränderungen auf der Ebene der Organisation auf notwendige Weise. Systeme, die den entsprechenden Organisationsgrad erreicht haben und über eine bestimmte Struktur verfügen, erwerben die Fähigkeit, Informationen zu nutzen, um durch das Management ihren Organisationsgrad unverändert aufrechtzuerhalten (oder zu erhöhen) und zur Konstanz (oder Verringerung) ihrer Entropie beizutragen.

Chaos

Etymologie des Begriffs „Chaos“.

Chaos, ein Konzept, das schließlich in der antiken griechischen Philosophie Gestalt annahm, ist ein tragisches Bild der kosmischen Ureinheit, des Anfangs und Endes von allem, des ewigen Todes aller Lebewesen und zugleich Prinzip und Quelle aller Entwicklung, es ist ungeordnet, allmächtig und gesichtslos.

Chaos (griech. cháos, von cháino – ich öffne mich, spucke aus), in der antiken griechischen Mythologie die grenzenlose Urmasse, aus der später alles Existierende entstand. Im übertragenen Sinne - Unordnung, Verwirrung.

Physiker, Chemiker, Biologen, Mathematiker, Ingenieure usw. interessieren sich für Chaos. Diese Forscher sind auf Systeme spezialisiert, die Turbulenzen aufweisen, schwer zu beschreiben sind und zufälliger Natur sind, sich also mit Unordnung befassen. Allerdings gibt es hier einige Skeptiker. Einige Mathematiker sagen, dass theoretische Methoden zur Untersuchung des Chaos nicht streng sind, auf unzuverlässigen Modellen beruhen und traditionelle Methoden zum Testen von Lösungen gefährden. Nichtsdestotrotz hat die Chaostheorie Anhänger gewonnen und hat ihre Befürworter in jeder großen Universität oder jedem großen Forschungszentrum. Diese Theorie bietet einen Ansatz zur Untersuchung von Systemen, die mit herkömmlichen Methoden nicht beschrieben werden können. Für viele Theorie der Wissenschaftler Chaos ist eine weitere Möglichkeit, sehr schwierige Probleme zu lösen, die frische Ideen erfordert.

Seit Newton versuchen Wissenschaftler, Verhalten zu erklären Komplexes System Verwendung linearer Gleichungen (die eine einfache direkte Beziehung herstellen), die eine direkte Proportionalität zwischen dem am Eingang des Systems angegebenen Wert und dem am Ausgang des Systems erhaltenen Wert herstellen. Wenn man alle Variablen kennt, glauben sie, und über einen Computer verfügt, der leistungsfähig genug ist, um alle Unsicherheiten zu berücksichtigen, dann kann man jedes System modellieren (d. h. mathematisch beschreiben), egal wie komplex es auch sein mag. Ein Beispiel wäre die langfristige Wettervorhersage. Meteorologen gehörten zu denen, die glaubten, dass neue Supercomputer langfristige Wettervorhersagen völlig zuverlässig machen würden, aber das ist nicht geschehen. Arbeiten an Computermodelle Wetter hat der MIT-Meteorologe Eduard Lorenz gezeigt, dass Muster chaotischer Systeme eindeutig von Anfangsbedingungen und winzigen, aber unvorhersehbaren Variablen abhängen – mit anderen Worten, das Wetter ist von Natur aus chaotisch.

In jedem chaotischen System – vom rauschenden Fluss eines Gebirgsflusses bis zur durchschnittlichen jährlichen Heuschreckenpopulation im Mittleren Westen der USA – kann eine geringfügige Störung des Gleichgewichts zu einer kolossalen Veränderung führen. „Eine sehr kleine Störung zu einem bestimmten Zeitpunkt kann dazu führen, dass sich ein System ganz anders entwickelt, als es ohne die Störung der Fall wäre“, sagt Lorenz. Unter Wissenschaftlern ist es üblich, dieses Phänomen als Schmetterlingseffekt zu bezeichnen. Auf den Namen kam Lorenz, als er 1970 in einem Vortrag seinem Publikum eine spannende Frage stellte: Könnte der leichte Flügelschlag eines Schmetterlings weit entfernt im Amazonas-Dschungel einen verheerenden Tornado in Texas auslösen?

Das Gesetz der Wahrheit im Chaos:

„Jede chaotische (Brownsche) Bewegung führt zur Bildung sinnvoller Paare. Paare neigen dazu, eine Bindung aufzubauen. Oder, je weiter der Prozess voranschreitet, desto sinnvoller und geordneter wird er. Das Chaos ist weit weg (Myriaden und Dimyaden von Lichtjahren), aber wir kennen sein Gesetz. Wir sind also von dort, oder waren dort.“

Diese Worte sind die Bedeutung das wichtigste Problem– Probleme der Wahl.

Entropiezuwachs

Entropie (griechisch en – hinein, innen, trope – Rotation, Transformation) ist eine der Größen, die den thermischen Zustand eines Körpers oder eines Körpersystems charakterisieren; ein Maß für die innere Störung des Systems; Bei allen Prozessen, die in einem geschlossenen System ablaufen, nimmt die Entropie entweder zu (irreversible Prozesse) oder bleibt konstant (reversible Prozesse).

Das zentrale Konzept der Thermodynamik ist die Entropie S. Die Entropie ist eine Funktion des Zustands, deren Differential gleich der reduzierten Wärme dS = dQ/T ist, wobei Q die Wärmemenge und T die Temperatur ist. Entropie galt lange Zeit als Schatten der „Königinenergie“ W, ihrem mysteriösen Zwilling. Ihr Verhalten in einem geschlossenen System ist anders. In einem geschlossenen System wird Energie weder erzeugt noch zerstört. Es wird gespeichert und kann nicht als Indikator für Änderungen im System dienen (W = const). Bei jedem Übergang zum Gleichgewicht entsteht ständig Entropie. Das Verhalten der Entropie wird durch den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik oder das Gesetz der zunehmenden Entropie bestimmt.

Das Wachstum der Entropie ist nicht unbegrenzt. Sein Wert im Gleichgewicht ist maximal. Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik ist das Gesetz und Prinzip der Selektion, das die physikalisch realisierbaren Zustände begrenzt, die beobachtet oder „vorbereitet“ werden können. Das Gesetz verbietet die Schaffung eines „Perpetuum Mobile 2. Art“.

Der berühmte zweite Hauptsatz (Hauptsatz) der Thermodynamik, wie er vom deutschen Physiker R. Clausius formuliert wurde, lautet wie folgt: „Wärme wird nicht spontan von einem kalten Körper auf einen heißeren übertragen.“ Das Gesetz der Energieerhaltung und -umwandlung (erster Hauptsatz der Thermodynamik) verbietet einen solchen Übergang grundsätzlich nicht, solange die Energiemenge im gleichen Volumen erhalten bleibt.

Aber in Wirklichkeit passiert das nie. Diese Einseitigkeit, Unidirektionalität der Energieumverteilung in geschlossenen Systemen wird durch den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik betont. Um diesen Prozess widerzuspiegeln, wurde ein neues Konzept der „Entropie“ in die Thermodynamik eingeführt. Entropie wurde verwendet, um den Grad der Unordnung eines Systems zu verringern. Eine genauere Formulierung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik sah folgendermaßen aus: Bei spontanen Prozessen in Systemen mit konstanter Energie nimmt die Entropie immer zu. Physikalische Bedeutung Die Erhöhung der Entropie beruht auf der Tatsache, dass ein isoliertes (mit konstanter Energie) System, das aus einer bestimmten Anzahl von Teilchen besteht, dazu neigt, in einen Zustand mit der geringsten Ordnungsmäßigkeit der Teilchenbewegung überzugehen. Dies ist der einfachste Zustand des Systems oder thermodynamischen Gleichgewichts, in dem die Bewegung der Teilchen chaotisch ist. Maximale Entropie bedeutet vollständiges thermodynamisches Gleichgewicht, was gleichbedeutend mit Chaos ist.

Basierend auf Prigogines Theorie der Veränderung ist Entropie jedoch nicht einfach ein ununterbrochenes Abgleiten eines Systems in einen Zustand ohne jegliche Organisation. Unter bestimmten Bedingungen Entropie

wird zum Stammvater der Ordnung.

*Der makroskopische Zustand eines bestimmten thermodynamischen Systems, das aus einer endlichen Menge von Elementen (Atome, Moleküle) besteht, wird traditionell mithilfe der Boltzmann-Entropie (E) charakterisiert, die den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik statistisch ausdrückt und die Form hat:

Wo: - Boltzmann-Konstante und W ist die thermodynamische Wahrscheinlichkeit, also die Anzahl möglicher Mikrozustände des Systems, durch die ein gegebener Makrozustand realisiert werden kann.

Abschluss

Das Gesetz der zunehmenden Entropie gilt nur für ausreichend großes Treffen Teilchen, aber für einzelne Moleküle ist es einfach unmöglich, es zu formulieren.

Fragen der Entropie in komplexen Systemen und des Gesetzes der zunehmenden Entropie ermöglichen es, die in der Natur ablaufenden Prozesse objektiv wahrzunehmen und die Möglichkeiten des Eingriffs in diese Prozesse zu bestimmen.

Das Gesetz der zunehmenden Entropie ist Teil des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik, der sich meist auf die experimentell gewonnene Aussage über die Unmöglichkeit der Konstruktion eines Perpetuum Mobile zweiter Art bezieht.

Referenzliste

1. F. Yu. Siegel. Die Unerschöpflichkeit der Unendlichkeit. Moskau, „Wissenschaft“, 1984

2. P. Atkins. Ordnung und Unordnung in der Natur. Übersetzung aus dem Englischen von Yu.G. Rudogo. Moskau, „Mir“, 1987

3. D. Leiser. Ein Bild vom Universum erstellen. Übersetzung aus dem Englischen von S.A. Lamzina. Moskau, „Mir“, 1988

4. J. Narlikar. Wütendes Universum. Übersetzung aus dem Englischen von S.V. Budnik. Moskau, „Mir“, 1985

Diese Gesetzesgruppe charakterisiert auch die Interaktion des Systems mit seiner Umwelt – mit der Umwelt (wesentlich oder wesentlich für das System), dem Übersystem und untergeordneten Systemen.

Kommunikationsfähigkeit.

Dieses Muster bildet die Grundlage für die Definition eines Systems, wobei das System nicht von anderen Systemen isoliert ist, sondern durch viele Kommunikationen mit der Umgebung verbunden ist, die wiederum eine komplexe und heterogene Formation ist, die ein Supersystem (Metasystem – a.) enthält System von mehr hoher Auftrag, das die Anforderungen und Einschränkungen des untersuchten Systems, der Subsysteme (untergeordnete, untergeordnete Systeme) und der Systeme auf derselben Ebene wie das betrachtete System spezifiziert.

Eine solche komplexe Einheit mit der Umwelt nennt man das Kommunikationsmuster, Dies wiederum hilft leicht dabei, zur Hierarchie als Muster für den Aufbau der gesamten Welt und aller davon isolierten Systeme überzugehen.

Hierarchie.

Die Gesetze der Hierarchie oder hierarchischen Ordnung gehörten zu den ersten Gesetzen der Systemtheorie, die von L. von identifiziert und untersucht wurden. Bertalanffy.

Dabei ist nicht nur die äußere Strukturseite der Hierarchie zu berücksichtigen, sondern auch die funktionalen Beziehungen zwischen den Ebenen. Beispielsweise hat in biologischen Organisationen eine höhere Hierarchieebene einen lenkenden Einfluss auf die ihr untergeordnete niedrigere Ebene, und dieser Einfluss äußert sich darin, dass untergeordnete Mitglieder der Hierarchie neue Eigenschaften erwerben, die sie in einem isolierten Zustand nicht hatten ( Bestätigung der oben genannten Position über den Einfluss des Ganzen auf die Elemente) und durch das Auftreten dieser neuen Eigenschaften entsteht ein neues, anderes „Aussehen des Ganzen“ (der Einfluss der Eigenschaften der Elemente). im Großen und Ganzen). Das so entstehende neue Ganze erhält die Fähigkeit, neue Funktionen zu erfüllen, was der Zweck der Hierarchiebildung ist.

Lassen Sie uns die Hauptmerkmale der hierarchischen Ordnung unter dem Gesichtspunkt der Nützlichkeit ihrer Verwendung als Modelle der Systemanalyse hervorheben:

1. Aufgrund des Kommunikationsmusters, das sich nicht nur zwischen dem ausgewählten System und seiner Umgebung, sondern auch zwischen den Ebenen der Hierarchie des untersuchten Systems manifestiert, hat jede Ebene der hierarchischen Ordnung komplexe Beziehungen zu den höheren und niedrigeren Ebenen . Nach der metaphorischen Formulierung hat jede Ebene der Hierarchie die Eigenschaft eines „zweigesichtigen Janus“: Das auf die untere Ebene gerichtete „Gesicht“ hat den Charakter eines autonomen Ganzen (Systems) und das auf die untere Ebene gerichtete „Gesicht“. der Knoten (oben) der höheren Ebene weist die Eigenschaften eines abhängigen Teils (Element des höheren Systems) auf.

Diese Spezifikation des Hierarchiemusters erklärt die Mehrdeutigkeit der Verwendung in komplexen Organisationssysteme ah Konzepte „System“ und „Subsystem“, „Ziel“ und „Mittel“ (ein Element jeder Ebene der hierarchischen Zielstruktur fungiert als Ziel in Bezug auf die zugrunde liegenden Ziele und als „Unterziel“, und ausgehend von a einer bestimmten Ebene, als „Mittel“ in Bezug auf ein höheres Ziel), was häufig unter realen Bedingungen beobachtet wird und zu falschen terminologischen Streitigkeiten führt.

2. Das wichtigste Merkmal der hierarchischen Ordnung als Muster besteht darin, dass das Muster der Integrität/Entstehung (d. h. qualitative Änderungen in den Eigenschaften von Komponenten) größer ist hohes Level im Vergleich zu den kombinierten Komponenten des Basiswerts) manifestiert sich darin auf jeder Ebene der Hierarchie. In diesem Fall führt die Vereinigung von Elementen in jedem Knoten der hierarchischen Struktur nicht nur zum Auftreten neuer Eigenschaften am Knoten und zum Verlust der Freiheit für die kombinierten Komponenten, einige ihrer Eigenschaften zu manifestieren, sondern auch dazu, dass jede Ein untergeordnetes Mitglied der Hierarchie erwirbt neue Eigenschaften, die in seinem isolierten Zustand nicht vorhanden waren.

1. Grundbegriffe der Systemtheorie (Definition eines Systems, einer äußeren Umgebung, eines Objekts, eines Elements; System von Darstellungen)

System - Dies ist ein vollständiger, ganzheitlicher Satz von Elementen (Komponenten), die miteinander verbunden sind und miteinander interagieren, damit die Funktion des Systems realisiert werden kann.

Die Untersuchung eines Objekts als System beinhaltet die Verwendungeine Reihe von Darstellungssystemen (Kategorien), darunter die wichtigsten:

Strukturelle Darstellung ist mit der Identifizierung von Systemelementen und Verbindungen zwischen ihnen verbunden.

Die funktionale Darstellung von Systemen ist die Identifizierung einer Reihe von Funktionen (zielgerichteten Aktionen) eines Systems und seiner Komponenten, die auf die Erreichung eines bestimmten Ziels abzielen.

Makroskopische Sichtweise – Verständnis des Systems als unteilbares Ganzes, das mit der äußeren Umgebung interagiert.

Die mikroskopische Betrachtung basiert auf der Betrachtung des Systems als eine Ansammlung miteinander verbundener Elemente. Dabei geht es darum, die Struktur des Systems offenzulegen.

Die hierarchische Darstellung basiert auf dem Konzept eines Subsystems, das durch Zerlegung (Zerlegung) eines Systems erhalten wird, das Systemeigenschaften aufweist, die von seinem Element unterschieden werden sollten – unteilbar in kleinere Teile (aus der Sicht des zu lösenden Problems). Das System kann als eine Ansammlung von Subsystemen auf verschiedenen Ebenen dargestellt werden, die eine Systemhierarchie bilden, die von unten nur durch Elemente geschlossen wird.

Die Prozessbetrachtung setzt das Verständnis eines Systemobjekts als dynamisches Objekt voraus, das durch eine zeitliche Abfolge seiner Zustände gekennzeichnet ist.

Objekt Erkenntnis ist die Ehre der realen Welt, die hervorsticht und lange Zeit als Ganzes wahrgenommen wird. Ein Objekt kann materiell oder abstrakt, natürlich oder künstlich sein. Ein Objekt hat eine unendliche Menge an Eigenschaften. In der Praxis benötigen wir jedoch eine begrenzte Anzahl von Eigenschaften, die für uns wichtig sind.

Außenumgebung - Der Begriff „System“ entsteht dort, wo und wenn wir materiell oder spekulativ eine geschlossene Grenze zwischen einer unbegrenzten oder einer begrenzten Menge von Elementen ziehen. Die darin enthaltenen Elemente bilden mit ihrer entsprechenden gegenseitigen Bedingtheit ein System.

Die außerhalb der Grenze verbleibenden Elemente bilden eine Menge, die in der Systemtheorie „Systemumgebung“ oder einfach „Umgebung“ oder „äußere Umgebung“ genannt wird.

Aus diesen Überlegungen folgt, dass es undenkbar ist, ein System ohne seine äußere Umgebung zu betrachten. Das System bildet und manifestiert seine Eigenschaften im Prozess der Interaktion mit der Umwelt und ist die führende Komponente dieses Einflusses.

Abhängig von der Auswirkung auf die Umwelt und der Art der Interaktion mit anderen Systemen können die Funktionen von Systemen wie folgt in aufsteigender Reihenfolge angeordnet werden:

passive Existenz;

Material für andere Systeme;

Wartung von Systemen höherer Ordnung;

Widerstand gegen andere Systeme (Überleben);

Absorption anderer Systeme (Expansion);

Transformation anderer Systeme und Umgebungen (aktive Rolle).

Jedes System kann einerseits als Subsystem höherer Ordnung (Supersystem) und andererseits als Supersystem eines Systems niedrigerer Ordnung (Subsystem) betrachtet werden. Beispielsweise ist das System „Produktionswerkstatt“ als Subsystem in ein übergeordnetes System „Unternehmen“ eingebunden. Das Supersystem „Firma“ wiederum kann ein Subsystem „Unternehmen“ sein.

Üblicherweise erscheinen mehr oder weniger unabhängige Teile von Systemen als Subsysteme, die sich nach bestimmten Merkmalen unterscheiden und über relative Unabhängigkeit und einen gewissen Freiheitsgrad verfügen.

Komponente - jeder Teil des Systems, der bestimmte Beziehungen mit anderen Teilen (Subsystemen, Elementen) eingeht.

Element mit Ein System ist ein Teil eines Systems mit eindeutig definierten Eigenschaften, der bestimmte Funktionen erfüllt und im Rahmen des zu lösenden Problems (aus Sicht des Forschers) keiner weiteren Unterteilung unterliegt.

Die Konzepte Element, Subsystem, System sind ineinander übertragbar; ein System kann als Element eines Systems höherer Ordnung (Metasystem) und ein Element bei eingehender Analyse als System betrachtet werden. Die Tatsache, dass jedes Subsystem gleichzeitig ein relativ unabhängiges System ist, führt zu zwei Aspekten der Systemforschung: auf der Makro- und der Mikroebene.

Bei der Untersuchung auf Makroebene wird das Hauptaugenmerk auf die Interaktion des Systems mit der äußeren Umgebung gelegt. Darüber hinaus können übergeordnete Systeme als Teil der externen Umgebung betrachtet werden. Bei diesem Ansatz kommt es vor allem auf die Zielfunktion des Systems (Ziel) und die Bedingungen für sein Funktionieren an. Dabei werden die Elemente des Systems unter dem Gesichtspunkt ihrer Organisation zu einem Ganzen und ihres Einflusses auf die Funktionen des Gesamtsystems untersucht.

Auf der Mikroebene sind die internen Eigenschaften des Systems, die Art der Wechselwirkung der Elemente untereinander, ihre Eigenschaften und Betriebsbedingungen die wichtigsten.

Um das System zu untersuchen, werden beide Komponenten kombiniert.

2. Konzepte der Systemstruktur. Verbindungen und ihre Typen.

Unter der Struktur eines Systems versteht man ein stabiles Beziehungsgefüge, das zumindest im Beobachtungszeitraum über längere Zeit unverändert bleibt. Die Struktur des Systems übertrifft einen bestimmten Grad an Komplexität hinsichtlich der Zusammensetzung der Beziehungen auf der Menge der Elemente des Systems oder, gleichbedeutend, des Grads der Vielfalt der Erscheinungsformen des Objekts.

Verbindungen sind Elemente, die direkt zwischen Elementen (oder Subsystemen) des Systems sowie mit Elementen und Subsystemen der Umgebung interagieren.

Kommunikation ist eines der grundlegenden Konzepte in systematischer Ansatz. Das System als Ganzes existiert gerade aufgrund des Vorhandenseins von Verbindungen zwischen seinen Elementen, d. h. mit anderen Worten, die Verbindungen drücken die Gesetze der Funktionsweise des Systems aus. Verbindungen werden durch die Art der Beziehung als direkt und invers und durch die Art der Manifestation (Beschreibung) als deterministisch und probabilistisch unterschieden.

Direkte Verbindungen sind für eine gegebene funktionale Übertragung von Materie, Energie, Informationen oder deren Kombinationen gedacht – von einem Element zum anderen in Richtung des Hauptprozesses.

Rückmeldungen, Im Wesentlichen erfüllen sie informative Funktionen und spiegeln Änderungen im Systemzustand aufgrund von Steuereingriffen wider. Die Entdeckung des Rückkopplungsprinzips war ein herausragendes Ereignis in der Entwicklung der Technologie und hatte äußerst wichtige Konsequenzen. Die Prozesse des Managements, der Anpassung, der Selbstregulierung, der Selbstorganisation und der Entwicklung sind ohne den Einsatz von Feedback nicht möglich.

Reis. - Feedback-Beispiel

Mit Hilfe der Rückmeldung wird das Signal (Information) vom Ausgang des Systems (Steuerobjekt) an das Steuerelement übermittelt. Dabei wird dieses Signal, das Informationen über die vom Kontrollobjekt geleistete Arbeit enthält, mit einem Signal verglichen, das den Inhalt und Umfang der Arbeit angibt (z. B. einen Plan). Bei Abweichungen zwischen Ist- und Planstand werden Maßnahmen zu deren Beseitigung ergriffen.

Die Hauptfunktionen von Feedback sind:

dem entgegenzuwirken, was das System selbst tut, wenn es über festgelegte Grenzen hinausgeht (z. B. als Reaktion auf einen Qualitätsverlust);

Kompensation von Störungen und Aufrechterhaltung eines stabilen Gleichgewichtszustands des Systems (z. B. Gerätestörungen);

Synthese externer und interner Störungen, die dazu neigen, das System aus einem stabilen Gleichgewichtszustand zu bringen, Reduzierung dieser Störungen auf Abweichungen einer oder mehrerer kontrollierbarer Größen (z. B. Entwicklung von Steuerbefehlen für das gleichzeitige Auftreten eines neuen Konkurrenten und eine Verringerung der Qualität der Produkte);

Entwicklung von Kontrollmaßnahmen am Kontrollobjekt nach einem schlecht formalisierten Gesetz. Beispielsweise führt die Festlegung eines höheren Preises für Energieressourcen zu komplexen Veränderungen in den Aktivitäten verschiedener Organisationen, verändert die Endergebnisse ihrer Funktionsweise und erfordert Änderungen im Produktions- und Wirtschaftsprozess durch Auswirkungen, die nicht mit analytischen Ausdrücken beschrieben werden können.

Eine Verletzung von Rückkopplungsschleifen in sozioökonomischen Systemen aus verschiedenen Gründen hat schwerwiegende Folgen. Einzelne lokale Systeme verlieren die Fähigkeit, sich weiterzuentwickeln und aufkommende neue Trends sensibel wahrzunehmen, die langfristige Entwicklung und wissenschaftlich fundierte Prognose ihrer Aktivitäten über einen langen Zeitraum sowie die wirksame Anpassung an sich ständig ändernde Umweltbedingungen.

Ein Merkmal sozioökonomischer Systeme ist die Tatsache, dass es nicht immer möglich ist, Feedback-Links klar auszudrücken, die in ihnen in der Regel lang sind, eine Reihe von Zwischenlinks durchlaufen und deren klare Sicht schwierig ist. Die kontrollierten Größen selbst sind oft nicht klar definiert und es ist schwierig, viele Einschränkungen für die Parameter der kontrollierten Größen festzulegen. Auch die tatsächlichen Gründe dafür, dass Regelgrößen über die festgelegten Grenzen hinausgehen, sind nicht immer bekannt.

Deterministische (harte) Kopplungdefiniert Ursache und Wirkung in der Regel eindeutig und liefert eine klar definierte Formel für das Zusammenspiel von Elementen.Probabilistische (flexible) Kommunikation -Definiert implizite und indirekte Abhängigkeiten zwischen Elementen. Die Wahrscheinlichkeitstheorie bietet einen speziellen mathematischen Apparat zur Untersuchung dieser Zusammenhänge, die sogenannte Korrelationsanalyse.

Kriterien sind Zeichen, anhand derer die Übereinstimmung der Funktionsweise des Systems mit seinem Zweck unter gegebenen Einschränkungen beurteilt wird.

Die Wirksamkeit des Systems ist das Verhältnis zwischen dem angestrebten Betriebsergebnis und dem tatsächlich erzielten Ergebnis.

Oft gibt es Einschränkungen bei der Eingabe und Ausgabe – stellt die Übereinstimmung zwischen der Ausgabe des Systems und den Eingabeanforderungen des nachfolgenden Systems sicher. Bei Nichterfüllung der Voraussetzungen lässt die Restriktion es nicht durch, d. h. es funktioniert nach dem Prinzip eines Filters.

Der Zustand des Systems ist die Menge der wesentlichen Eigenschaften, die das System zum aktuellen Zeitpunkt besitzt.

3. Grundlegende Eigenschaften von Systemen (6 Eigenschaften).

Unter einer Eigenschaft wird eine Seite eines Objekts (seine Eigenschaft) verstanden, die seinen Unterschied oder seine Ähnlichkeit mit einem anderen Objekt bestimmt oder sich bei der Interaktion manifestiert.

Aus der Definition eines Systems folgt, dass die Haupteigenschaft Integrität oder Einheit ist, die durch die Beziehungen zwischen Komponenten gewährleistet wird und sich in der Entstehung neuer Eigenschaften manifestiert, die einzelne Elemente nicht besitzen.

Diese Eigenschaft wird Emergenzeigenschaft genannt.

Entstehung - eine Eigenschaft von Systemen, die zur Entstehung neuer Eigenschaften und Qualitäten führt, die einzelnen Elementen des Systems nicht innewohnen. Das zugrunde liegende Prinzip ist das Gegenteil des Reduktionismus, der besagt, dass ein Ganzes untersucht werden kann, indem man es in Teile teilt und dann durch Bestimmung der Eigenschaften der Teile die Eigenschaften des Ganzen bestimmt.

Integrität - Jedes Element des Systems trägt zur Verwirklichung des Systemziels bei.

Integrität und Emergenz sind integrative Eigenschaften des Systems.

Integrität liegt darin, dass jede Komponente ihr eigenes Muster an Funktionalität und Zielerreichung bietet.

Das Vorhandensein integrativer Eigenschaften ist eines der wichtigsten Merkmale des Systems. Integrität manifestiert sich darin, dass das System ein eigenes Funktionsmuster und einen eigenen Zweck hat.

Organisation - komplexes Anwesen Systeme, bestehend aus dem Vorhandensein von Struktur und Funktion (Verhalten). Ein unverzichtbarer Bestandteil von Systemen sind ihre Bestandteile, nämlich jene Strukturgebilde, die das Ganze ausmachen und ohne die es nicht möglich ist.

Funktionalität- Dies ist die Manifestation bestimmter Eigenschaften (Funktionen) bei der Interaktion mit der äußeren Umgebung. Hier wird das Ziel (Zweck des Systems) als gewünschtes Endergebnis definiert.

Strukturalität - Dies ist die Ordnung des Systems, eine bestimmte Menge und Anordnung von Elementen mit Verbindungen zwischen ihnen. Es besteht ein Zusammenhang zwischen Funktion und Struktur eines Systems, ebenso wie zwischen den philosophischen Kategorien Inhalt und Form. Eine Änderung des Inhalts (Funktionen) zieht eine Änderung der Form (Struktur) nach sich, aber auch umgekehrt.

Eine wichtige Eigenschaft des Systems ist das Vorhandensein von Verhalten- Aktionen, Änderungen, Funktionsweise usw. Es wird angenommen, dass dieses Verhalten des Systems mit der Umgebung (Umgebung) zusammenhängt, d. h. mit anderen Systemen, mit denen es in Kontakt kommt oder bestimmte Beziehungen eingeht. Der Prozess der gezielten Änderung des Zustands eines Systems im Laufe der Zeit wird als Verhalten bezeichnet. Im Gegensatz zur Kontrolle wird das Verhalten bei einer Zustandsänderung des Systems durch äußere Einflüsse ausschließlich durch das System selbst, basierend auf seinen eigenen Zielen, umgesetzt.

Eine weitere Eigenschaft ist die Eigenschaft des Wachstums (Entwicklung).). Entwicklung kann als integraler (und wichtigster) Bestandteil des Verhaltens angesehen werden.

Die grundlegende Eigenschaft von Systemen ist Stabilität, d.h. die Fähigkeit des Systems, äußeren Störungen standzuhalten. Davon hängt die Lebensdauer des Systems ab. Einfache Systeme verfügen über passive Formen der Stabilität: Kraft, Gleichgewicht, Einstellbarkeit, Homöostase. Und bei komplexen sind aktive Formen entscheidend: Zuverlässigkeit, Überlebensfähigkeit und Anpassungsfähigkeit. Betreffen die aufgeführten Stabilitätsformen einfacher Systeme (mit Ausnahme der Festigkeit) deren Verhalten, so ist die bestimmende Stabilitätsform komplexer Systeme überwiegend struktureller Natur.

Zuverlässigkeit - die Eigenschaft, die Struktur von Systemen trotz des Absterbens ihrer einzelnen Elemente durch deren Ersatz oder Vervielfältigung zu bewahren, und Überlebensfähigkeit - Wie aktive Unterdrückung schädliche Eigenschaften. Somit ist die Zuverlässigkeit höher Passiv als Überlebensfähigkeit.

Anpassungsfähigkeit - die Fähigkeit, Verhalten oder Struktur zu ändern, um unter Bedingungen einer sich verändernden äußeren Umgebung neue Qualitäten zu bewahren, zu verbessern oder zu erwerben. Voraussetzung für die Möglichkeit der Anpassung ist das Vorhandensein von Rückkopplungsverbindungen.

4. Klassifizierung von Systemen nach Inhalt. Geben Kurzbeschreibung jede Klasse.

Einstufung Einteilung in Klassen nach den wesentlichsten Merkmalen genannt. Unter Klasse wird als eine Menge von Objekten verstanden, die bestimmte Gemeinsamkeitsmerkmale aufweisen. Ein Merkmal (oder eine Menge von Merkmalen) ist die Grundlage (Kriterium) der Klassifizierung.

Ein System kann durch ein oder mehrere Merkmale charakterisiert werden und dementsprechend kann es in verschiedenen Klassifikationen seinen Platz finden, von denen jede bei der Auswahl einer Forschungsmethodik nützlich sein kann. Typischerweise besteht der Zweck der Klassifizierung darin, die Auswahl an Ansätzen zur Darstellung von Systemen einzuschränken und eine für die entsprechende Klasse geeignete Beschreibungssprache zu entwickeln.

Echte Systemewerden in natürliche (natürliche Systeme) und künstliche (anthropogene) unterteilt.

Natürliche Systeme: Systeme unbelebter (physikalischer, chemischer) und lebender (biologischer) Natur.

Künstliche Systeme:von der Menschheit für ihre Bedürfnisse geschaffen oder als Ergebnis gezielter Bemühungen entstanden. Künstlichwerden in technische (technisch-wirtschaftliche) und soziale (öffentliche) unterteilt.Ein technisches System wird von einer Person für einen bestimmten Zweck entworfen und hergestellt.

ZU soziale Systemeumfassen verschiedene Systeme der menschlichen Gesellschaft.

Die Identifizierung von Systemen, die nur aus technischen Geräten bestehen, ist fast immer bedingt, da sie nicht in der Lage sind, einen eigenen Zustand zu erzeugen. Diese Systeme fungieren als Teile größerer organisatorischer und technischer Systeme, an denen Menschen beteiligt sind.

Als Organisationssystem wird bezeichnet, für dessen effektives Funktionieren die Art und Weise der Organisation der Interaktion von Menschen mit einem technischen Subsystem ein wesentlicher Faktor istMensch-Maschine-System. Beispiele für Mensch-Maschine-Systeme: Auto – Fahrer; Flugzeugpilot; Computer - Benutzer usw.

Also untertechnische Systemeeinen einzelnen konstruktiven Satz miteinander verbundener und interagierender Objekte verstehen, der für zielgerichtete Handlungen bestimmt ist und die Aufgabe hat, im Funktionsprozess ein bestimmtes Ergebnis zu erzielen. Unterscheidungsmerkmale technischer Systeme im Vergleich zu einer beliebigen Menge von Objekten oder im Vergleich zu einzelnen Elementen sind Konstruktivität (praktische Umsetzbarkeit von Beziehungen zwischen Elementen), Orientierung und Vernetzung der konstituierenden Elemente sowie Zweckmäßigkeit.

Damit ein System gegenüber äußeren Einflüssen resistent ist, muss es eine stabile Struktur aufweisen. Die Wahl der Struktur bestimmt praktisch das technische Erscheinungsbild sowohl des Gesamtsystems als auch seiner Teilsysteme und Elemente. Die Frage der Angemessenheit der Verwendung einer bestimmten Struktur sollte auf der Grundlage des spezifischen Zwecks des Systems entschieden werden. Die Struktur bestimmt auch die Fähigkeit des Systems, Funktionen bei vollständiger oder teilweiser Verschwendung einzelner Elemente neu zu verteilen, und damit die Zuverlässigkeit und Überlebensfähigkeit des Systems für die gegebenen Eigenschaften seiner Elemente.

Abstrakte Systemesind das Ergebnis der Reflexion der Realität (realer Systeme) im menschlichen Gehirn. Ihre Stimmung ist ein notwendiger Schritt, um eine effektive menschliche Interaktion mit der Außenwelt sicherzustellen. Abstrakte (ideale) Systeme sind in ihrer Ursprungsquelle objektiv, da ihre primäre Quelle die objektiv existierende Realität ist.
Abstrakte Systeme teilenzu Direktanzeigesystemen(spiegelt bestimmte Aspekte realer Systeme wider)und Systeme der verallgemeinernden (verallgemeinernden) Darstellung.Das erste umfasst mathematische und heuristische Modelle und das zweite – Konzeptuelle Systeme(Theorien der methodischen Konstruktion) und Sprachen.

5. Einteilung der Systeme in 9 Gruppen. Geben Sie eine kurze Beschreibung jeder Klasse.

Offen bezeichnet ein System, das mit seiner Umgebung interagiert. Alle realen Systeme sind offen. Bei der Beschreibung der Struktur solcher Systeme versuchen sie, externe Kommunikationskanäle in Input und Output zu unterteilen.

Bei einem offenen System ist mindestens ein Element mit der externen Umgebung verbunden.

In einem realen System ist die Anzahl der Verbindungen enorm. Daher ist es eine der Aufgaben des Forschers, nur signifikante Zusammenhänge zu identifizieren und in das System einzubeziehen. Die unwichtigen werden verworfen.

Geschlossenes System- eines, das nicht oder auf genau definierte Weise mit der Umgebung interagiert. Im zweiten Fall sind Eingangskanäle vorhanden, der Einfluss der Umgebung ist jedoch konstant und im Voraus vollständig bekannt. In diesem Fall werden solche Einflüsse direkt dem System zugeschrieben, was es uns ermöglicht, es als geschlossen zu betrachten.

Kombinierte Systemeenthalten offene und geschlossene Subsysteme. Das heißt, in ihnen können ein oder mehrere Subsysteme unterschieden werden, die mit der Umgebung interagieren, und die übrigen Subsysteme sind geschlossen.

Einfache Systeme - keine verzweigten Strukturen aufweisen und aus wenigen Beziehungen und Elementen bestehen. Dient zur Ausführung einfachster Funktionen, hierarchische Ebenen lassen sich bei ihnen nicht unterscheiden. Besonderheit ist der Determinismus (klare Definition) der Nomenklatur, der Anzahl der Elemente sowie interner und externer Verbindungen.

Komplex - enthalten eine Vielzahl von Elementen und inneren Verbindungen und zeichnen sich durch strukturelle Vielfalt aus. Führt eine komplexe Funktion oder eine Reihe von Funktionen aus. Kann leicht in Subsysteme unterteilt werden. Ein System wird als komplex bezeichnet, wenn seine Erkenntnis die Beteiligung mehrerer erfordert wissenschaftliche Disziplinen, Theorien, Modelle sowie die Berücksichtigung von Unsicherheiten.

Ein Modell ist eine bestimmte Beschreibung (mathematisch, verbal usw.) eines Systems oder Subsystems, die die Gruppe und ihre Eigenschaften widerspiegelt.

Ein System wird als komplex bezeichnet, wenn in der Realität folgende Anzeichen von Komplexität deutlich zum Ausdruck kommen:

Strukturelle Komplexität

Grundkonzepte von Verbindungen:

Strukturell

Hierarchisch

Funktional

Kausal (Ursache und Wirkung)

Information

Raumzeitlich

Schwierigkeiten beim Funktionieren (Verhalten)

Die Komplexität der Verhaltenswahl. In Situationen mit mehreren Alternativen wird die Verhaltenswahl durch das Ziel des Systems bestimmt.

Komplexität der Entwicklung.

Bestimmt durch die Merkmale evolutionärer oder stochastischer Prozesse.

Diese Zeichen sollten im Zusammenhang betrachtet werden. Komplexe Systeme zeichnen sich durch geringe Vorhersagbarkeit, Geheimhaltung und eine Vielzahl möglicher Zustände aus.

Großes Systembezeichnet ein System, das nicht gleichzeitig von der Position eines Beobachters in Zeit und Raum beobachtet werden kann. Das heißt, der räumliche Faktor ist dafür von Bedeutung. Die Anzahl seiner Subsysteme ist sehr groß und seine Zusammensetzung heterogen. Bei der Analyse und Synthese großer und komplexer Systeme sind Zerlegungs- und Aggregationsverfahren von grundlegender Bedeutung.

Für spezialisierte SystemeGekennzeichnet durch einen einzigen Zweck und eine enge Spezialisierung des Servicepersonals. Im Universellen Systeme werden viele Aktionen auch an einer einzigen Struktur ausgeführt, allerdings ist die Zusammensetzung der Funktionen in ihrer Art und Anzahl weniger homogen.

Automatisch - reagieren einzigartig auf eine begrenzte Anzahl externer Interaktionen. Die innere Organisation weist mehrere Gleichgewichtszustände auf.

Entscheidend - über konstante Kriterien zur Unterscheidung äußerer Einflüsse und ständige Reaktionen darauf verfügen.

Selbstorganisierend- über flexible Diskriminierungskriterien und flexible Reaktionen auf äußere Einflüsse verfügen. Kann sich an Einflüsse anpassen. Sie weisen Merkmale diffuser Systeme, stochastisches Verhalten und Instabilität von Parametern und Prozessen auf. Kann die Struktur leicht verändern. Zum Beispiel: biologische Organisationen, kollektives Verhalten von Menschen usw. Wenn seine Stabilität äußere Einflüsse übersteigt, dannDas sind Vorhersagesysteme. Das heißt, sie können den zukünftigen Verlauf der Ereignisse vorhersehen.

Systeme transformieren- imaginäre komplexe Systeme auf höchstem Komplexitätsniveau, nicht an die Konstanz bestehender Medien gebunden. Sie können materielle Medien und deren Struktur verändern und dabei ihre Individualität bewahren.

Sie werden deterministisch genanntSysteme, deren Zustand eindeutig durch den Anfangszeitpunkt bestimmt wird und für jeden nachfolgenden Zeitpunkt vorhergesagt werden kann.Stochastische Systeme- Systeme, in denen Änderungen zufällig sind. In diesem Fall reichen die Ausgangsdaten für die Vorhersage nicht aus.

Ein System wird als zentralisiert bezeichnet, wenn einer seiner Teile eine dominante (zentrale) Rolle spielt, die seine Funktionsweise bestimmt.

DezentralSysteme sind solche Systeme, in denen die Komponenten gleich wichtig sind.

Beim Produzieren Systeme implementieren Prozesse zur Beschaffung von Produkten oder Dienstleistungen. Solche Systeme werden in Material-Energie- und Informationssysteme unterteilt.

Kontroll systeme- befassen sich mit der Organisation und dem Management von Stoff-, Energie- und Informationsprozessen.

Servicesysteme- die Leistung von Produktions- und Steuerungssystemen unterstützen.

6. Benennen Sie die Interaktionsmuster zwischen dem Teil und dem Ganzen (2). Geben Sie eine kurze Beschreibung jedes Musters.

Das Muster der Integrität/Entstehung manifestiert sich im System im Auftreten neuer Eigenschaften, die den Elementen fehlen. Um das Muster der Integrität besser zu verstehen, ist es zunächst notwendig, seine beiden Seiten zu berücksichtigen:

Eigenschaften des Systems (Ganzes) Qs ist keine einfache Summe der Eigenschaften seiner konstituierenden Elemente (Teile):

Qs ≠ ∑Qi

Die Eigenschaften des Systems (des Ganzen) hängen von den Eigenschaften seiner Bestandteile (Teile) ab:

Qs = f(qi)

Zusätzlich zu diesen beiden Hauptaspekten ist zu berücksichtigen, dass zu einem System zusammengefasste Elemente in der Regel einige ihrer ihnen innewohnenden Eigenschaften außerhalb des Systems verlieren, d.h. Das System scheint eine Reihe von Eigenschaften von Elementen zu unterdrücken. Andererseits können Elemente, sobald sie im System sind, neue Eigenschaften erwerben.

Wenden wir uns dem Muster zu, das in Bezug auf das Muster der Integrität dual ist. Man nennt es physikalische Additivität, Unabhängigkeit, Summation, Isolation. Die Eigenschaft der physikalischen Additivität manifestiert sich in einem System, das in unabhängige Elemente zerfallen zu sein scheint; dann wird es gerecht

Qs = ∑Qi

In diesem Extremfall ist es nicht mehr möglich, über das System zu sprechen.

Betrachten wir Zwischenoptionen – zwei konjugierte Muster, die als progressive Faktorisierung bezeichnet werden können – der Wunsch des Systems nach einem Zustand mit immer mehr unabhängigen Elementen, und progressive Systematisierung – der Wunsch des Systems, die Unabhängigkeit von Elementen zu reduzieren, also zu vergrößern Integrität.

Integrativ – Dieser Begriff wird oft als Synonym für Integrität verwendet. Einige Forscher heben dieses Muster jedoch als unabhängig hervor und versuchen, das Interesse nicht an den äußeren Faktoren der Manifestation der Integrität zu betonen, sondern an den tieferen Gründen, die die Entstehung dieser Eigenschaft bestimmen, an den Faktoren, die die Erhaltung der Integrität gewährleisten.

Integrativ sind systembildende, systemerhaltende Faktoren, unter denen einerseits die Heterogenität und Inkonsistenz der Elemente (die von den meisten Philosophen untersucht werden) und andererseits ihr Wunsch nach Koalitionen eine wichtige Rolle spielen.

7. Benennen Sie die Muster der hierarchischen Ordnung (2). Geben Sie eine kurze Beschreibung jedes Musters.

Diese Gesetzesgruppe charakterisiert auch die Interaktion des Systems mit seiner Umwelt – mit der Umwelt (wesentlich oder wesentlich für das System), dem Übersystem und untergeordneten Systemen.

Kommunikationsfähigkeit- Dieses Muster bildet die Grundlage für die Definition eines Systems, wobei das System nicht von anderen Systemen isoliert ist, sondern durch vielfältige Kommunikation mit der Umgebung verbunden ist, die wiederum eine komplexe und heterogene Formation ist, die ein Supersystem (Metasystem - ein System höherer Ordnung, das die Anforderungen und Einschränkungen des untersuchten Systems angibt, Subsysteme (untergeordnete, untergeordnete Systeme) und Systeme derselben Ebene wie das betrachtete System.

Eine solch komplexe Einheit mit der Umwelt wird als Kommunikationsmuster bezeichnet, was wiederum leicht dazu beiträgt, zur Hierarchie als Muster für den Aufbau der gesamten Welt und jedes davon isolierten Systems überzugehen.

Hierarchie - Die Gesetze der Hierarchie oder hierarchischen Ordnung gehörten zu den ersten Gesetzen der Systemtheorie, die L. von identifizierte und untersuchte. Bertalanffy. Dabei ist nicht nur die äußere Strukturseite der Hierarchie zu berücksichtigen, sondern auch die funktionalen Beziehungen zwischen den Ebenen. Beispielsweise hat in biologischen Organisationen eine höhere Hierarchieebene einen lenkenden Einfluss auf die ihr untergeordnete niedrigere Ebene, und dieser Einfluss äußert sich darin, dass untergeordnete Mitglieder der Hierarchie neue Eigenschaften erwerben, die sie in einem isolierten Zustand nicht hatten ( Bestätigung der oben genannten Position über den Einfluss des Ganzen auf die Elemente) und durch das Auftreten dieser neuen Eigenschaften entsteht ein neues, anderes „Aussehen des Ganzen“ (der Einfluss der Eigenschaften der Elemente). im Großen und Ganzen). Das so entstehende neue Ganze erhält die Fähigkeit, neue Funktionen zu erfüllen, was der Zweck der Hierarchiebildung ist.

Die Hauptmerkmale der hierarchischen Ordnung sind:

Direkte Interaktion des Systems mit höheren und niedrigeren Ebenen. In diesem Fall taucht das Konzept eines Supersystems und eines Subsystems auf, ein Ziel für die allgemeine Ebene (für hohe Ebenen), ein Unterziel (für niedrige und mittlere Ebenen) und ein Mittel (für niedrigere Ebenen).

Das Muster der Integrität und Emergenz manifestiert sich auf jeder Ebene der Hierarchie.

8. Nennen Sie die Gesetze der Machbarkeit von Systemen. Geben Sie eine kurze Beschreibung jedes Musters.

Das Problem der Machbarkeit des Systems ist am wenigsten erforscht. Betrachten wir einige der Muster, die helfen, dieses Problem zu verstehen und bei der Festlegung der Gestaltungsprinzipien und der Organisation der Funktionsweise von Kontrollsystemen zu berücksichtigen.

Gleichgültigkeit- Dieses Muster charakterisiert sozusagen die maximale Leistungsfähigkeit des Systems. L. von Bertalanffy, der diesen Begriff vorschlug, definierte Äquifinalität als „die Fähigkeit, im Gegensatz zum Gleichgewichtszustand in geschlossenen Systemen, der vollständig durch die Anfangsbedingungen bestimmt wird, ... einen zeitunabhängigen Zustand zu erreichen, der nicht von ihm abhängt.“ Anfangsbedingungen und wird ausschließlich durch die Parameter des Systems bestimmt“ Nach diesem Muster kann das System unabhängig von der Zeit und ausschließlich durch die systemeigenen Eigenschaften unter unterschiedlichen Anfangsbedingungen und auf unterschiedliche Weise den geforderten Endzustand erreichen. Dies ist eine Form der Stabilität gegenüber Anfangs- und Randbedingungen.

Das Gesetz der „notwendigen Vielfalt“ –Zum ersten Mal in der Systemtheorie machte U.R. auf die Notwendigkeit aufmerksam, bei der Erstellung eines Systems die letztendliche Machbarkeit zu berücksichtigen. Ashby. Er formulierte ein Muster, das als Gesetz der „notwendigen Vielfalt“ bekannt ist. Bei Entscheidungsproblemen ist eine der Konsequenzen dieses Musters am wichtigsten, die durch das folgende Beispiel vereinfacht werden kann.

Wenn ein Forscher (DM – Entscheider, Beobachter) N vor einem Problem D steht, dessen Lösung für ihn nicht offensichtlich ist, dann gibt es eine gewisse Vielfalt möglicher Lösungen Vd. Dieser Vielfalt steht die Gedankenvielfalt des Forschers (Beobachters) Vn gegenüber. Die Aufgabe des Forschers besteht darin, die Diversität Vd – Vn auf ein Minimum, idealerweise auf 0, zu reduzieren.

Ashby hat einen Satz bewiesen, auf dessen Grundlage die folgende Schlussfolgerung formuliert wird: „Wenn Vd gegeben ist konstanter Wert, dann kann Vd - Vn nur aufgrund einer entsprechenden Erhöhung von Vn verringert werden. nur Diversität in N kann die in D erzeugte Diversität reduzieren; Nur Vielfalt kann Vielfalt zerstören.“

Bezogen auf Kontrollsysteme lässt sich das Gesetz der „erforderlichen Diversität“ wie folgt formulieren: Die Diversität des Kontrollsystems (Kontrollsystems) Vsu muss größer (oder zumindest gleich) der Diversität des kontrollierten Objekts Vou sein:

Vsu > Vou.

Folgende Möglichkeiten zur Verbesserung des Managements bei komplexer werdenden Produktionsabläufen sind möglich:

eine Erhöhung der Vsu, die durch eine Erhöhung der Zahl der Führungskräfte, eine Verbesserung ihrer Qualifikationen, eine Mechanisierung und Automatisierung der Führungsarbeit erreicht werden kann;

Reduzierung von Vou aufgrund der Festlegung klarerer und spezifischerer Regeln für das Verhalten von Systemkomponenten: Vereinheitlichung, Standardisierung, Typisierung, Einführung einer kontinuierlichen Produktion, Reduzierung des Teilespektrums, der Baugruppen, der technologischen Ausrüstung usw.;

Reduzierung der Managementanforderungen, d. h. Reduzierung der Anzahl ständig überwachter und einstellbarer Parameter des verwalteten Systems;

Selbstorganisation von Kontrollobjekten durch Begrenzung kontrollierter Parameter durch die Schaffung selbstregulierender Einheiten (Werkstätten, Bereiche mit geschlossenem Produktionskreislauf, mit relativer Unabhängigkeit und Begrenzung des Eingriffs zentralisierter Unternehmensleitungsorgane usw.).

9. Benennen Sie die Entwicklungsmuster von Systemen (2). Geben Sie eine kurze Beschreibung jedes Musters.

IN In letzter Zeit Die Notwendigkeit, die Prinzipien ihrer Veränderungen im Laufe der Zeit bei der Modellierung von Systemen zu berücksichtigen, wird zunehmend erkannt, zu deren Verständnis die unten diskutierten Muster beitragen können.

Geschichtlichkeit - Obwohl es offensichtlich erscheint, dass jedes System nicht unverändert bleiben kann, dass es nicht nur entsteht, funktioniert, sich entwickelt, sondern auch stirbt, und jeder kann leicht Beispiele für Bildung, Blüte, Niedergang (Alterung) und sogar biologischen Tod (Tod) nennen soziale Systeme, für konkrete Fälle der Entwicklung von Organisationssystemen und komplexen technischen Komplexen ist es jedoch schwierig, diese Zeiträume zu bestimmen. Manager von Organisationen und Designer technischer Systeme berücksichtigen nicht immer, dass Zeit ein unverzichtbares Merkmal des Systems ist, dass jedes System dem Muster der Historizität unterliegt und dass dieses Muster ebenso objektiv ist wie Integrität, hierarchische Ordnung usw. Gleichzeitig kann das Muster der Historizität nicht nur passiv berücksichtigt werden, indem die Alterung aufgezeichnet wird, sondern auch dazu verwendet werden, den „Tod“ des Systems zu verhindern, indem „Mechanismen“ für den Wiederaufbau und die Neuorganisation des Systems entwickelt werden, um es in einem zu erhalten neue Qualität.

Das Muster der Selbstorganisation istZu den Hauptmerkmalen selbstorganisierender Systeme mit aktiven Elementen gehören die Fähigkeit, entropischen Trends (Entropie ist in diesem Fall der Grad der Unsicherheit, Unvorhersehbarkeit des Zustands des Systems und der äußeren Umgebung) zu widerstehen und sich an sich ändernde Bedingungen anzupassen , ggf. seine Struktur umwandeln usw. Diese äußerlich manifestierten Fähigkeiten basieren auf einem tieferen Muster, das auf der Kombination zweier widersprüchlicher Tendenzen in jedem realen sich entwickelnden System basiert: Einerseits gilt für alle Phänomene, einschließlich sich entwickelnder, offener Systeme, der zweite Hauptsatz der Thermodynamik („zweiter Hauptsatz“) ) ist gültig. , d.h. der Wunsch, die Entropie zu erhöhen; und andererseits werden negentropische (im Gegensatz zur entropischen) Tendenzen beobachtet, die der Evolution zugrunde liegen.

Wichtige Ergebnisse zum Verständnis der Gesetze der Selbstorganisation wurden in Studien erzielt, die zur sich entwickelnden Wissenschaft namens Synergetik gehören.

10. Was ist Synergetik? Was wird es verwendet? Beschreiben Sie kurz die 9 Hauptprinzipien des synergetischen Ansatzes.

Synergetik nennt man interdisziplinär wissenschaftliche Ausrichtung, Untersuchung der universellen Muster der Prozesse der Selbstorganisation, Evolution und Zusammenarbeit. Sein Ziel ist es zu bauen allgemeine Theorie komplexe Systeme mit besonderen Eigenschaften. Im Gegensatz zu einfachen weisen komplexe Systeme die folgenden Hauptmerkmale auf:

viele heterogene Komponenten;

Aktivität (Zweckmäßigkeit) von Komponenten;

viele verschiedene, parallele Beziehungen zwischen Komponenten;

semiotischer (schwach formalisierter) Charakter von Beziehungen;

kooperatives Verhalten von Komponenten;

Offenheit;

Verteilung;

Dynamik, Lernfähigkeit, Evolutionspotenzial;

Unsicherheit der Umweltparameter.

Einen besonderen Platz in der Synergetik nehmen die Fragen der spontanen Bildung geordneter Strukturen ein unterschiedlicher Natur in Interaktionsprozessen, wenn sich die ursprünglichen Systeme in instabilen Zuständen befinden. In Anlehnung an den Wissenschaftler I. Prigogine kann es kurz als „ein Komplex von Wissenschaften über neu entstehende Systeme“ beschrieben werden.

Gemäß synergetischen Modellen wird die Entwicklung eines Systems auf eine Folge von Nichtgleichgewichtsphasenübergängen reduziert. Das Entwicklungsprinzip wird als sequentielles Durchlaufen kritischer Bereiche (Bifurkationspunkte (Bifurkation, Verzweigung)) formuliert. In der Nähe der Gabelungspunkte ist ein starker Anstieg der Fluktuation zu beobachten (von lat. fluctuatio – Fluktuation, Abweichung). Die Wahl der Entwicklung nach der Bifurkation wird im Moment der Instabilität bestimmt. Daher ist die Bifurkationszone durch grundsätzliche Unvorhersehbarkeit gekennzeichnet – es ist nicht bekannt, ob dies der Fall sein wird weitere Entwicklung Das System wird chaotisch oder es entsteht eine neue, geordnetere Struktur. Hier nimmt die Rolle der Unsicherheit stark zu: Zufälligkeit am Input in einer Nichtgleichgewichtssituation kann zu katastrophalen Folgen am Output führen. Gleichzeitig ist die Möglichkeit der spontanen Entstehung von Ordnung aus dem Chaos der wichtigste Moment im Prozess der Selbstorganisation in einem komplexen System.

Die Hauptprinzipien des synergetischen Ansatzes in der modernen Wissenschaft sind wie folgt:

N. Bohrs Komplementaritätsprinzip.In komplexen Systemen besteht die Notwendigkeit, verschiedene Modelle und Beschreibungsmethoden zu kombinieren, die zuvor unvereinbar schienen, sich nun aber ergänzen.

Das Prinzip der spontanen Entstehung von I. Prigogine. In komplexen Systemen sind besonders kritische Zustände möglich, bei denen kleinste Schwankungen plötzlich zur Entstehung neuer Strukturen führen können, die sich völlig von den üblichen unterscheiden (insbesondere kann dies zu katastrophalen Folgen führen – „Schneeball“ oder epidemische Auswirkungen).

Das Prinzip der Inkompatibilität L. Zadeh. Mit zunehmender Komplexität eines Systems nimmt die Möglichkeit seiner genauen Beschreibung bis zu einem bestimmten Schwellenwert ab, ab dem die Genauigkeit und Relevanz (semantische Kohärenz) von Informationen zu inkompatiblen, sich gegenseitig ausschließenden Merkmalen werden.

Das Prinzip des Unsicherheitsmanagements.Komplexe Systeme erfordern einen Übergang vom Umgang mit Unsicherheit zum Umgang mit Unsicherheit. Verschiedene Arten von Unsicherheit müssen bewusst in das Modell des untersuchten Systems eingeführt werden, da sie als innovationsbegünstigender Faktor (Systemmutationen) dienen.

Das Prinzip der Unwissenheit. Wissen über komplexe Systeme ist grundsätzlich unvollständig, ungenau und widersprüchlich: Es entsteht meist nicht auf der Grundlage logisch strenger Konzepte und Urteile, sondern auf der Grundlage individueller Meinungen und kollektiver Vorstellungen. Daher spielt in solchen Systemen die Modellierung von Teilwissen und Unwissenheit eine wichtige Rolle.

Prinzip der Korrespondenz. Die zur Beschreibung eines komplexen Systems verwendete Sprache muss der Art der darüber verfügbaren Informationen (Wissensstand oder Unsicherheit) entsprechen. Exakte logisch-mathematische und syntaktische Modelle sind keine universelle Sprache; auch lose, ungefähre, semiotische Modelle und informelle Methoden sind wichtig. Dasselbe Objekt kann durch eine Familie von Sprachen unterschiedlicher Starrheit beschrieben werden.

Das Prinzip der Vielfalt der Entwicklungspfade. Die Entwicklung eines komplexen Systems ist multivariat und alternativ; es gibt ein „Spektrum“ von Pfaden für seine Entwicklung. Der kritische Wendepunkt der Unsicherheit über die zukünftige Entwicklung eines komplexen Systems ist mit dem Vorhandensein von Bifurkationszonen verbunden – „Verzweigungen“ möglicher Entwicklungspfade des Systems.

Das Prinzip der Einheit und der gegenseitigen Übergänge von Ordnung und Chaos. Die Entwicklung eines komplexen Systems verläuft durch Instabilität; Chaos ist nicht nur destruktiv, sondern auch konstruktiv. Die organisatorische Entwicklung komplexer Systeme setzt eine Art Verbindung von Ordnung und Chaos voraus.

Oszillationsprinzip(pulsierende) Evolution. Der Entwicklungsprozess eines komplexen Systems ist nicht progressiv, sondern zyklischer oder wellenförmiger Natur: Er kombiniert divergente (zunehmende Vielfalt) und konvergente (Zusammenbruch der Vielfalt) Trends, Phasen der Ordnungsentstehung und der Aufrechterhaltung der Ordnung. Offene komplexe Systeme pulsieren: Differenzierung wird durch Integration ersetzt, Divergenz durch Annäherung, Schwächung von Verbindungen durch deren Stärkung usw.

Es ist leicht zu verstehen, dass die aufgeführten Prinzipien der synergetischen Methodik in drei Gruppen unterteilt werden können: Prinzipien der Komplexität (1-3), Prinzipien der Unsicherheit (3-6) und Prinzipien der Evolution (7-9).

11. Nennen Sie die Muster der Zielentstehung und -formulierung (4). Geben Sie eine kurze Beschreibung jedes Musters.

Die Verallgemeinerung der Ergebnisse der von Philosophen, Psychologen und Kybernetikern durchgeführten Studien zu Zielbildungsprozessen und die Beobachtung der Prozesse der Begründung und Strukturierung von Zielen unter bestimmten Bedingungen ermöglichten die Formulierung einiger allgemeine Grundsätze, Muster, die in der Praxis nützlich sind.

Die Abhängigkeit der Zielidee und der Zielformulierung vom Erkenntnisstadium des Objekts (Prozesses) und von der Zeit -Eine Analyse der Definitionen des Begriffs „Ziel“ lässt den Schluss zu, dass man bei der Formulierung eines Ziels danach streben muss, in der Formulierung oder Darstellung des Ziels den Hauptwiderspruch widerzuspiegeln: seine aktive Rolle in der Erkenntnis, im Management und bei Gleichzeitig besteht die Notwendigkeit, es realistisch zu gestalten und mit seiner Hilfe Aktivitäten zu leiten, um ein bestimmtes nützliches Ergebnis zu erzielen. Gleichzeitig hängen die Zielformulierung und die Zielidee vom Erkenntnisstadium des Objekts ab, und mit der Entwicklung der Zielidee kann das Ziel neu formuliert werden.

Abhängigkeit des Ziels von externen und internen Faktoren- Bei der Analyse der Gründe für die Entstehung und Formulierung von Zielen ist zu berücksichtigen, dass das Ziel sowohl von systemexternen Faktoren (externe Anforderungen, Bedürfnisse, Motive, Programme) als auch von internen Faktoren (Bedürfnisse, Motive, Programme des Systems selbst und seiner Elemente, Ziele der Darsteller); Darüber hinaus handelt es sich bei letzteren um dieselben Faktoren, die den Zielsetzungsprozess objektiv beeinflussen wie externe (insbesondere bei der Verwendung des Zielbegriffs in Managementsystemen als Mittel zur Handlungsanweisung).

Manifestation des Integritätsmusters in der Zielstruktur -In einer hierarchischen Struktur manifestiert sich das Muster der Integrität (Entstehung) auf jeder Ebene der Hierarchie. Bezogen auf die Struktur von Zielen bedeutet dies, dass einerseits die Erreichung eines übergeordneten Ziels nicht vollständig durch die Erreichung nachgeordneter Unterziele gewährleistet werden kann, obwohl es von diesen abhängt, und andererseits , Bedürfnisse, Programme (sowohl extern als auch intern) müssen auf jeder Strukturierungsebene untersucht werden, und die Aufteilung der Teilziele, die verschiedene Entscheidungsträger aufgrund unterschiedlicher Offenlegungen von Unsicherheit erhalten, kann sich als unterschiedlich herausstellen, d. h. Verschiedene Entscheidungsträger können unterschiedliche hierarchische Strukturen von Zielen und Funktionen vorschlagen, selbst wenn sie dieselben Strukturierungsprinzipien und -techniken verwenden.

Muster der Bildung hierarchischer Zielstrukturen -In Anbetracht der Tatsache, dass die häufigste Art der Darstellung von Zielen in Organisationsmanagementsystemen baumartige hierarchische Strukturen („Zielbäume“) sind, betrachten wir die wichtigsten Empfehlungen für deren Bildung:

Die bei der Bildung baumartiger Zielhierarchien verwendeten Techniken lassen sich auf zwei Ansätze reduzieren: a) die Bildung von Strukturen „von oben“ – Methoden der Strukturierung, Zerlegung, Ziel- oder Zielorientierung, b) die Zielbildung Strukturen „von unten“ – morphologischer, sprachlicher, thesaurusischer, terminaler Ansatz; in der Praxis werden diese Ansätze meist kombiniert;

die Ziele einer niedrigeren Hierarchieebene können als Mittel zur Erreichung der Ziele einer höheren Hierarchieebene betrachtet werden, während sie gleichzeitig Ziele der darunter liegenden Ebene sind;

Wenn wir uns in einer hierarchischen Struktur von der obersten zur untersten Ebene bewegen, verschiebt sich die oben besprochene „Skala“ von der Zielrichtung (Zielideal, Zieltraum) hin zu spezifischen Zielen und Funktionen, die jeweils Auf den unteren Ebenen der Struktur kann die Angabe der Kriterien für die Bewertung ihrer Umsetzung in Form erwarteter Ergebnisse einer bestimmten Arbeit ausgedrückt werden, während auf den oberen Ebenen der Hierarchie die Angabe von Kriterien entweder in ausgedrückt werden kann Allgemeine Anforderungen(z. B. „Effizienz steigern“) oder gar nicht in der Zielaussage enthalten ist;

Damit die Zielstruktur für die Analyse und Organisation des Managements geeignet ist, wird empfohlen, bestimmte Anforderungen an sie zu stellen – die Anzahl der Hierarchieebenen und die Anzahl der Komponenten in jedem Knoten sollten (aufgrund der Miller-Hypothese oder Kolmogorovs) sein Zahl) K = 5 ± 2 (menschliche Wahrnehmungsgrenze) .

Und noch ein paar wichtige Gesetze.

Gesetz der Einfachheit komplexer Systeme- Es wird implementiert, überlebt und die Version des komplexen Systems mit der geringsten Komplexität wird ausgewählt. Das Gesetz der Einfachheit komplexer Systeme wird von der Natur in einer Reihe konstruktiver Prinzipien umgesetzt:

Occam,

hierarchischer modularer Aufbau komplexer Systeme,

Symmetrie,

Symmorphose (gleiche Stärke, Homogenität),

Feldinteraktion (Interaktion durch den Träger),

extreme Unsicherheit (Verteilungsfunktionen von Merkmalen und Parametern mit unsicheren Werten weisen extreme Unsicherheit auf).

Gesetz der endlichen Geschwindigkeit der Wechselwirkungsausbreitung- Alle Arten von Wechselwirkungen zwischen Systemen, ihren Teilen und Elementen haben eine endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit. Auch die Änderungsrate der Zustände von Systemelementen ist begrenzt. Der Autor des Gesetzes ist A. Einstein.

Gödels Unvollständigkeitssatz- In ausreichend umfangreichen Theorien (einschließlich Arithmetik) gibt es immer unbeweisbare wahre Ausdrücke. Da komplexe Systeme elementare Arithmetik beinhalten (implementieren), kann es bei der Durchführung von Berechnungen zu Deadlocks (Einfrierungen) kommen.

Gesetz der Äquivalenz von Optionen zum Aufbau komplexer Systeme- Mit zunehmender Komplexität des Systems steigt der Anteil der Optionen für seinen Aufbau, die der optimalen Option nahe kommen.

Onsagers Gesetz Maximierung der Entropieabnahme – Wenn die Anzahl aller möglichen Formen der Prozessimplementierung im Einklang mit den Gesetzen der Physik nicht eindeutig ist, dann wird die Form realisiert, in der die Entropie des Systems am langsamsten wächst. Mit anderen Worten: Es wird die Form realisiert, in der die Abnahme der Entropie bzw. die Zunahme der im System enthaltenen Informationen maximiert wird.

12. Was versteht man unter funktionaler Beschreibung von Systemen? Warum und wie wird das gemacht? Erklären allgemeine Formel Funktionsbeschreibung eines dynamischen Systems.

Die Untersuchung eines Systems beinhaltet die Erstellung eines Modells des Systems, das es ermöglicht, sein Verhalten unter bestimmten Bedingungen zu analysieren und vorherzusagen und Probleme der Analyse und Synthese eines realen Systems zu lösen. Abhängig von den Zielen und Zielsetzungen der Modellierung kann diese auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen durchgeführt werden.

Ein Modell ist eine Beschreibung eines Systems, das eine bestimmte Gruppe seiner Eigenschaften widerspiegelt.

Es empfiehlt sich, die Beschreibung des Systems unter drei Gesichtspunkten zu beginnen: funktional, morphologisch und informativ.

Jedes Objekt wird durch die Ergebnisse seiner Existenz, den Platz, den es unter anderen Objekten einnimmt, und die Rolle, die es in der Umwelt spielt, charakterisiert. Eine funktionale Beschreibung ist notwendig, um die Bedeutung des Systems zu verstehen, seinen Platz zu bestimmen und Beziehungen zu anderen Systemen zu bewerten.

Eine Funktionsbeschreibung (Funktionsmodell) muss die richtige Orientierung hinsichtlich der äußeren Verbindungen des Systems, seiner Kontakte zur Außenwelt und der Richtungen seiner möglichen Veränderung schaffen.

Die Funktionsbeschreibung geht davon aus, dass jedes System bestimmte Funktionen erfüllt: Es existiert einfach passiv, dient als Lebensraum für andere Systeme, dient Systemen höherer Ordnung und dient als Mittel zur Schaffung fortschrittlicherer Systeme.

Wie wir bereits wissen, kann das System einfach und multifunktional sein.

Die Bewertung der Funktionen eines Systems (im absoluten Sinne) hängt in vielerlei Hinsicht von der Sichtweise desjenigen ab, der es bewertet (oder des Systems, das es bewertet).

Die Funktionsweise des Systems kann in Abhängigkeit von den beschreibenden Funktionen durch ein numerisches Funktional beschrieben werden interne Prozesse System oder qualitative Funktionalität (Reihenfolge nach „besser“, „schlechter“, „mehr“, „weniger“ usw.)

Ein Funktional, das die Aktivität eines Systems quantitativ oder qualitativ beschreibt, wird Effizienzfunktional genannt.

Die funktionale Organisation kann wie folgt beschrieben werden:

algorithmisch,

analytisch,

grafisch,

tabellarisch,

durch Betriebszeitdiagramme,

verbal (verbal).

Die Beschreibung muss dem Entwicklungskonzept von Systemen einer bestimmten Klasse entsprechen und bestimmte Anforderungen erfüllen:

muss offen sein und die Möglichkeit bieten, den Funktionsumfang des Systems zu erweitern (einschränken);

die Möglichkeit vorsehen, von einer Betrachtungsebene zur anderen überzugehen, d.h. Gewährleistung der Konstruktion virtueller Modelle von Systemen auf jeder Ebene.

Wenn wir ein System beschreiben, betrachten wir es als eine Struktur, in die zu bestimmten Zeitpunkten etwas (Materie, Energie, Information) eingeführt und aus der zu bestimmten Zeitpunkten etwas entnommen wird.

In der allgemeinsten Form wird die funktionale Beschreibung eines Systems in jedem dynamischen System durch eine Sieben dargestellt:

Sf = (T, x, C, Q, y, φ, η),

wobei T die Menge der Zeitpunkte ist, x die Menge der Momentanwerte der Eingabeeinflüsse ist, C = (c: T → x) die Menge der zulässigen Eingabeeinflüsse ist; Q – Zustandsmenge; y – Satz von Ausgabewerten; Y = (u: T → y) – Menge der Ausgangsgrößen; φ = (T×T×T×c → Q) – Übergangszustandsfunktion; η:T×Q → y – Ausgabezuordnung; c – Segment des Eingabeeinflusses; u ist ein Segment des Ausgabewerts.

Diese Beschreibung des Systems deckt ein breites Spektrum an Eigenschaften ab.

Der Nachteil dieser Beschreibung besteht darin, dass sie nicht konstruktiv ist: Sie ist schwer zu interpretieren und praktische Anwendung. Eine funktionale Beschreibung sollte Merkmale komplexer und wenig verstandener Systeme wie Parameter, Prozesse und Hierarchien widerspiegeln.

Nehmen wir an, dass das System S N Funktionen ψ1, ψ2, ..., ψs, ..., ψN ausführt, abhängig von n Prozessen F1, F2, ..., Fi, ..., Fn. Effizienz Hinrichtung s Funktionen

Es = Es(ψs) = E(F1, F2, ..., Fi, ..., Fn) = Es((Fi)), i = 1...n, s = 1...N.

Der Gesamtwirkungsgrad des Systems ist das Vektorfunktional E = (Es). Die Effizienz des Systems hängt davon ab riesige Menge interne und externe Faktoren. Es ist äußerst schwierig, diese Abhängigkeit in expliziter Form darzustellen, und der praktische Wert einer solchen Darstellung ist aufgrund ihrer Mehrdimensionalität und Vielfältigkeit unbedeutend. Eine rationale Möglichkeit, eine funktionale Beschreibung zu erstellen, besteht darin, eine Beschreibungshierarchie mit mehreren Ebenen zu verwenden, bei der die Beschreibung einer höheren Ebene von verallgemeinerten und faktorisierten Variablen einer niedrigeren Ebene abhängt.

Die Hierarchie entsteht durch Ebenenfaktorisierung von Prozessen (Fi) unter Verwendung verallgemeinerter Parameter (Qi), bei denen es sich um Funktionale (Fi) handelt. Es wird davon ausgegangen, dass die Anzahl der Parameter deutlich geringer ist als die Anzahl der Variablen, von denen die Prozesse abhängen. Diese Beschreibungsmethode ermöglicht es, eine Brücke zwischen den Eigenschaften der mit der Umgebung interagierenden Elemente (untergeordnete Subsysteme) und der Effizienz des Systems zu schlagen.

Am Ausgang des Systems sind Prozesse (Fi(1)) zu finden. Dabei handelt es sich um Prozesse der Interaktion mit der Umwelt. Wir nennen sie Prozesse der ersten Ebene und gehen davon aus, dass sie definiert sind:

Parameter des Systems der ersten Ebene - Q1(1), Q2(1), ..., Qj(1), ..., Qm(1);

aktiv entgegenwirkende Umweltparameter, die direkt gegen das System gerichtet sind, um dessen Effizienz zu verringern – b1, b2, ..., bk, ..., bK;

neutral (zufällige Umgebungsparameter) c1, c2, ..., cl, ..., cL;

günstige Umgebungsparameter d1, d2, ..., dp, ..., dP.

Die Umgebung steht in direktem Kontakt mit Subsystemen niedrigerer Ebenen und beeinflusst durch sie Subsysteme höherer Ebenen der Hierarchie, also Fi* = Fi*((bk), (cl), (dp)). Durch den Aufbau einer Hierarchie (Parameter der β-ten Ebene – Prozesse der (β-1)-Ebene – Parameter der (β-1)-Ebene) ist es möglich, die Eigenschaften der Umgebung mit der Effizienz des Systems zu verknüpfen .

Systemparameter (Qj) können sich ändern, wenn sich die Umgebung ändert; sie hängen von den Prozessen im System ab und werden in Form von Zustandsfunktionalen Qj1(t) geschrieben.

Der eigentliche Funktionsraum des Systems W ist der Raum, dessen Punkte alle möglichen Zustände des Systems sind, die durch eine Reihe von Parametern bis zur Ebene b bestimmt werden:

Q = (Q(1), Q(2), ... Q(β)).

Der Zustand kann für ein bestimmtes Zeitintervall T konstant bleiben.

Prozesse (Fi(2)) können am Systemausgang nicht erkannt werden. Hierbei handelt es sich um Prozesse der zweiten Ebene, die von den Parametern Q(2) der Systemsubsysteme (Parameter der zweiten Ebene) abhängen. Usw.

Es entsteht folgende Beschreibungshierarchie: Effizienz (eine endliche Menge von Funktionalen) – Prozesse der ersten Ebene (Funktionen) – Parameter der ersten Ebene (Funktionale) – Prozesse der zweiten Ebene (Funktionen) – Parameter der zweiten Ebene (Funktionale). ), usw. Irgendwann ist unser Wissen über die funktionalen Eigenschaften des Systems erschöpft und die Hierarchie bricht zusammen. Ein Bruch kann auf verschiedenen Ebenen für verschiedene Parameter (Prozesse) auftreten, sowohl am Prozess als auch am Parameter.

Die äußeren Eigenschaften des Systems werden durch die obere Ebene der Hierarchie bestimmt, daher ist es oft möglich, sich auf eine Beschreibung der Form ((Ei), (ψS), (Fi(1)), (Qj(1) zu beschränken )), (bk), (cl), (dp)). Die Anzahl der Hierarchieebenen richtet sich nach der erforderlichen Genauigkeit der Darstellung der Eingabeprozesse.

13. Grafische Methoden Funktionsbeschreibung von Systemen. Baum der Systemfunktionen.

Die Methode der verallgemeinerten analytischen Funktionsbeschreibung von Systemen wurde oben diskutiert. Sehr oft wird bei der Analyse und Synthese von Systemen eine grafische Beschreibung verwendet, deren Varianten sind:

Systemfunktionsbaum,

IDEF0-Standard für funktionale Modellierung.

Alle von einem komplexen System implementierten Funktionen lassen sich in drei Gruppen einteilen:

Zielfunktion;

Grundfunktionen des Systems;

zusätzliche Systemfunktionen.

Die Zielfunktion des Systems entspricht seinem Hauptfunktionszweck, d. h. Ziel-(Haupt-)Funktion – spiegelt den Zweck, das Wesen und die Daseinsberechtigung des Systems wider.

Die Hauptfunktionen spiegeln die Ausrichtung des Systems wider und stellen eine Reihe von Makrofunktionen dar, die vom System implementiert werden. Diese Funktionen bestimmen die Existenz eines Systems einer bestimmten Klasse. Grundfunktionen – stellen die Voraussetzungen für die Erfüllung der Zielfunktion (Empfang, Übertragung, Erfassung, Speicherung, Ausgabe) bereit.

Zusätzliche (Service-)Funktionen erweitern die Funktionalität des Systems, den Anwendungsbereich und tragen zur Verbesserung der Qualitätsindikatoren des Systems bei. Zusätzliche Funktionen – Bereitstellung von Bedingungen für die Ausführung grundlegender Funktionen (Verbindung (Verteilung, Richtung, Garantie)).

Die Beschreibung eines Objekts in der Sprache der Funktionen wird als Graph dargestellt.

Die Formulierung der Funktion innerhalb der Eckpunkte muss zwei Wörter enthalten: ein Verb und ein Substantiv „Tu was“.

Der Baum der Systemfunktionen stellt eine Zerlegung der Systemfunktionen dar und wird zum Zwecke einer detaillierten Untersuchung der Funktionalität des Systems und der Analyse der auf verschiedenen Ebenen der Systemhierarchie implementierten Funktionen gebildet. Basierend auf dem Systemfunktionsbaum wird die Systemstruktur basierend auf Funktionsmodulen gebildet. Anschließend wird die auf solchen Modulen aufbauende Struktur mit konstruktiven Modulen (für technische Systeme) bzw. Organisationsmodulen (für organisatorische und technische Systeme) abgedeckt. Daher ist die Phase der Bildung eines Funktionsbaums eine der wichtigsten nicht nur bei der Analyse, sondern auch bei der Synthese der Systemstruktur. Fehler in dieser Phase führen zur Entstehung „behinderter Systeme“, die nicht in der Lage sind, sich vollständig funktionsfähig an andere Systeme, den Benutzer und die Umgebung anzupassen.

Die Ausgangsdaten zur Bildung eines Funktionsbaums sind die Haupt- und Zusatzfunktionen des Systems.

Die Bildung eines Funktionsbaums stellt den Prozess der Zerlegung der Zielfunktion und einer Reihe grundlegender und zusätzlicher Funktionen in elementarere Funktionen dar, die auf nachfolgenden Zerlegungsebenen implementiert werden.

Darüber hinaus kann jede der Funktionen einer spezifisch genommenen i-ten Ebene als Makrofunktion in Bezug auf die Funktionen betrachtet werden, die sie auf der (i+1)-ten Ebene implementieren, und zwar als Elementarfunktion in Bezug auf die entsprechende Funktion der oberen (i-1)-ten Ebene.

Die Beschreibung von Systemfunktionen mithilfe der IDEF0-Notation basiert auf denselben Zerlegungsprinzipien, wird jedoch nicht als Baum, sondern als Diagrammsatz dargestellt.

14. Grafische Methoden der Funktionsbeschreibung von Systemen. IDEF0-Methodik. Syntax der Sprache.

Gegenstand der Modellierung sind Systeme.

Die Beschreibung des IDEF0-Modells ist in Form einer hierarchischen Pyramide aufgebaut, an deren Spitze die allgemeinste Beschreibung des Systems dargestellt wird und an deren Basis viele detailliertere Beschreibungen dargestellt werden.

Die IDEF0-Methodik basiert auf den folgenden Prinzipien:

Grafische Beschreibung der simulierten Prozesse. Die grafische Sprache der IDEF0-Diagramme für Blöcke und Bögen zeigt Operationen oder Funktionen als Blöcke und die Interaktion zwischen den Eingaben/Ausgaben von Operationen, die in einen Block eintreten oder ihn verlassen, als Bögen an.

Prägnanz. Durch die Verwendung einer grafischen Sprache zur Beschreibung von Prozessen wird einerseits eine Genauigkeit der Beschreibung und andererseits eine Kürze erreicht.

Die Notwendigkeit, Regeln einzuhalten und die Genauigkeit der Informationsübertragung. Bei der IDEF0-Modellierung müssen Sie die folgenden Regeln beachten:

Das Diagramm muss mindestens 3 und nicht mehr als 6 Funktionsblöcke enthalten.

Diagramme sollten Informationen innerhalb des durch den Zweck und den Standpunkt definierten Kontexts darstellen.

Diagramme müssen über eine zugehörige Schnittstelle verfügen, wenn die Blocknummern, Bögen und ICOM-Codes eine einzige Struktur haben.

Eindeutigkeit von Blockfunktionsnamen und Arc-Namen.

Klare Definition der Rolle von Daten und Trennung von Eingaben und Kontrollen.

Hinweise zu Funktionsnamen von Bögen und Blöcken sollten kurz und prägnant sein.

Für jeden Funktionsblock ist mindestens ein Kontrollbogen erforderlich.

Ein Modell wird immer mit einem bestimmten Zweck und aus einem bestimmten Blickwinkel gebaut.

Im Modellierungsprozess ist es sehr wichtig, die Entwicklungsrichtung des Modells – seinen Kontext, seine Sichtweise und seinen Zweck – klar zu definieren.

Der Modellkontext beschreibt die Grenzen des modellierten Systems und beschreibt seine Beziehungen zur externen Umgebung.

Es muss daran erinnert werden, dass ein Modell einen Standpunkt repräsentiert. Mehrere Modelle werden verwendet, um ein System aus mehreren Perspektiven zu modellieren.

Der Zweck spiegelt den Grund für die Erstellung des Modells wider und bestimmt seinen Zweck. Darüber hinaus werden alle Interaktionen im Modell genau unter dem Gesichtspunkt der Erreichung des gesetzten Ziels betrachtet.

Im Rahmen der IDEF0-Methodik wird das Systemmodell mithilfe grafischer IDEF0-Diagramme beschrieben und durch die Verwendung von FEO-, Text- und Glossardiagrammen verfeinert. Darüber hinaus umfasst das Modell eine Reihe miteinander verbundener Diagramme, die ein komplexes System in seine Bestandteile unterteilen. Diagramme höherer Ebenen (A-0, A0) sind am häufigsten allgemeine Beschreibung Systeme, dargestellt in Form separater Blöcke. Durch die Zerlegung dieser Blöcke können wir den erforderlichen Detaillierungsgrad in der Systembeschreibung erreichen.

Die Entwicklung von IDEF0-Diagrammen beginnt mit der Konstruktion der höchsten Ebene der Hierarchie (A-0) – eines Blocks und Schnittstellenbögen, die die externen Verbindungen des betrachteten Systems beschreiben. Der in Block 0 geschriebene Name der Funktion ist die Zielfunktion des Systems aus akzeptierter Sicht und dem Zweck der Modellerstellung.

Bei der weiteren Modellierung wird Block 0 in Diagramm A0 zerlegt, wo die Zielfunktion mithilfe mehrerer Blöcke verfeinert wird, deren Interaktion zwischen ihnen mithilfe von Bögen beschrieben wird. Die Funktionsblöcke in Diagramm A0 können wiederum für eine detailliertere Darstellung auch zerlegt werden.

Dadurch bilden die Namen der Funktionsblöcke und Schnittstellenbögen, die die Interaktion aller in den Diagrammen dargestellten Blöcke beschreiben, ein hierarchisches, untereinander konsistentes Modell.

Obwohl die Oberseite des Modells das A-0-Ebenendiagramm ist, ist die eigentliche „Arbeitsoberseite oder Struktur“ das A0-Diagramm, da es einen verfeinerten Ausdruck des Standpunkts des Modells darstellt. Sein Inhalt zeigt, was als nächstes betrachtet wird, und grenzt die nachfolgenden Ebenen im Rahmen des Projektziels ein. Die unteren Ebenen verdeutlichen den Inhalt der Funktionsblöcke, indem sie diese detailliert beschreiben, ohne jedoch die Grenzen des Modells zu erweitern.

15. IDEF0-Methodik. Doug-Konzept. Fünf Arten von Beziehungen zwischen Blöcken. Blockzerlegungsprinzip.

Blöcke repräsentieren Funktionen oder Aktionen des Systems. Ihre Handlungen werden als Verb + Handlungsgegenstand + Gegenstand geschrieben

zum Beispiel „Entwickeln Sie einen Arbeitsplan.“

Bögen stellen Informationen oder materielle Objekte dar, die zur Ausführung einer Funktion erforderlich sind oder als Ergebnis der Ausführung erscheinen. Das Objekt kann sein: Dokumente, physische Materialien, Werkzeuge, Maschinen, Informationen, Organisationen und sogar Subsysteme. Die Stelle, an der der Bogen mit dem Block verbunden ist, bestimmt die Art der Schnittstelle. Kommentare zum Bogen werden in Form einer Nominalphrase formuliert, die die Frage „Was“ beantwortet. Je nach Grad des Autors sind die Blöcke im Diagramm entsprechend dem Grad des Autors angeordnet. Ein dominanter Block ist der Block, dessen Ausführung die Steuerung der maximalen Anzahl von Blöcken beeinflusst. Der dominante Block befindet sich in der oberen linken Ecke, der unwichtigste - in der unteren rechten Ecke.

Wichtig!

Die Anordnung der Blöcke bestimmt nicht die Zeitabhängigkeit der Operation!

Siehe Abb. 1

Managementbeziehung.

Eingabebeziehung. (Förderer)

Management-Feedback. Der Ausgang der ersten Funktion steuert den Eingang der zweiten, was wiederum den Betrieb der ersten Funktion beeinflusst.

Login-Feedback.

Die Beziehung zwischen Ausgabe und Mechanismus. Eine seltene Art der Kommunikation, die bei vorbereitenden Operationen verwendet wird.

Beispiel: Erstellen Sie ein IDEF-Modell für die Kontrollabteilung, um die Wirksamkeit der Verwaltung und des Funktionierens der Bibliothek zu bewerten. siehe Abbildung 2. Block A0, der die Zielfunktion widerspiegelt. Anschließend wird in Abbildung 3 das A0-Diagramm zerlegt. Bei Bedarf muss jeder der Blöcke zerlegt werden.

Zersetzung - wissenschaftliche Methode, das eine Problemstruktur verwendet und es Ihnen ermöglicht, die Lösung eines großen Problems durch eine Lösung einer Reihe kleinerer Probleme zu ersetzen.

16. Morphologische Beschreibung und Modellierung von Systemen. Beschreibung der Struktur des Systems und der Beziehungen zwischen Elementen.

Eine morphologische Beschreibung sollte eine Vorstellung von der Struktur des Systems geben (Morphologie ist die Wissenschaft von Form, Struktur). Beschreibungstiefe, Detaillierungsgrad, d.h. Die Festlegung, welche Systemkomponenten als elementar (Elemente) betrachtet werden, richtet sich nach dem Zweck der Systembeschreibung. Die morphologische Beschreibung ist hierarchisch. Die Konfiguration der Morphologie wird auf so vielen Ebenen angegeben, wie erforderlich sind, um eine Vorstellung von den Grundeigenschaften des Systems zu erhalten.

Ziele Strukturanalyse Sind:

Entwicklung von Regeln zur symbolischen Darstellung von Systemen;

Einschätzung der Qualität der Systemstruktur;

Untersuchung der strukturellen Eigenschaften des Systems als Ganzes und seiner Teilsysteme;

Entwicklung einer Schlussfolgerung über die optimale Struktur des Systems und Empfehlungen für seine weitere Verbesserung.

Beim strukturellen Ansatz lassen sich zwei Phasen unterscheiden: die Bestimmung der Zusammensetzung des Systems, d.h. eine vollständige Auflistung seiner Subsysteme, Elemente und Erläuterung der Verbindungen zwischen ihnen.

Das Studium der Morphologie eines Systems beginnt mit der Elementzusammensetzung. Er kann sein:

homogen (Elemente des gleichen Typs);

heterogen (verschiedene Arten von Elementen);

gemischt.

Gleichheit bedeutet nicht vollständige Identität und bestimmt nur die Nähe grundlegender Eigenschaften.

Homogenität geht in der Regel mit Redundanz und dem Vorhandensein versteckter (potenzieller) Chancen und zusätzlicher Reserven einher.

Heterogene Elemente sind spezialisiert, wirtschaftlich und können in einem engen Bereich äußerer Bedingungen wirksam sein, verlieren jedoch außerhalb dieses Bereichs schnell an Wirksamkeit.

Manchmal kann die Elementzusammensetzung nicht bestimmt werden – sie ist unsicher.

Ein wichtiges Merkmal der Morphologie ist der Zweck (die Eigenschaften) der Elemente. Die Elemente werden unterschieden:

informativ;

Energie;

real

Es ist zu beachten, dass eine solche Aufteilung willkürlich ist und nur die vorherrschenden Eigenschaften des Elements widerspiegelt. Im Allgemeinen ist die Übertragung von Informationen ohne Energie nicht möglich, und die Übertragung von Energie ist ohne Information nicht möglich.

Informationselemente dienen dazu, Informationen zu empfangen, zu speichern (zu speichern), umzuwandeln und zu übertragen. Die Transformation kann darin bestehen, die Art der Energie zu ändern, die Informationen transportiert, die Methode zur Kodierung (Darstellung in einer symbolischen Form) von Informationen zu ändern, Informationen durch Reduzierung der Redundanz zu komprimieren, Entscheidungen zu treffen usw.

Es gibt reversible und irreversible Transformationen von Informationen.

Reversible sind nicht mit dem Verlust (oder der Schaffung neuer) Informationen verbunden. Die Akkumulation (Speicherung) ist reversibel, wenn während der Speicherung kein Informationsverlust auftritt.

Bei der Energieumwandlung handelt es sich um die Veränderung der Parameter des Energieflusses. Der zugeführte Energiefluss kann von außen oder von anderen Elementen des Systems kommen. Der abgegebene Energiefluss wird an andere Systeme oder an die Umgebung geleitet. Der Prozess der Energieumwandlung erfordert natürlich Informationen.

Der Prozess der Umwandlung eines Stoffes kann mechanisch (z. B. Stanzen), chemisch, physikalisch (z. B. Schneiden) oder biologisch sein. In komplexen Systemen ist die Umwandlung von Materie gemischter Natur.

IN Allgemeiner Fall Dabei ist zu bedenken, dass alle Prozesse auf die eine oder andere Weise zur Umwandlung von Materie, Energie und Information führen.

Die morphologischen Eigenschaften des Systems hängen maßgeblich von der Art der Verbindungen zwischen den Elementen ab. Der Begriff der Kommunikation ist in jeder Definition eines Systems enthalten. Es charakterisiert gleichzeitig die Struktur (Statik) und die Funktionsweise (Dynamik) des Systems. Verbindungen sorgen für die Entstehung und Erhaltung der Struktur und Eigenschaften des Systems. Es werden Informations-, Stoff- und Energieverbindungen unterschieden und im gleichen Sinne definiert, in dem die Elemente definiert wurden.

Die Art der Verbindung wird durch das spezifische Gewicht der entsprechenden Komponente (bzw. Zielfunktion) bestimmt.

Die Verbindung zeichnet sich aus durch:

Richtung,

gewaltsam,

Sicht.

Basierend auf den ersten beiden Merkmalen werden Verbindungen in gerichtete und ungerichtete, starke und schwache Verbindungen sowie ihrer Natur nach in Unterordnungs-, Erzeugungs- (genetische), Gleichheits- und Kontrollverbindungen unterteilt.

Einige dieser Zusammenhänge lassen sich noch detaillierter aufschlüsseln. Zum Beispiel Verbindungen der Unterordnung nach „Gattungs-Art“, „Teil-Ganze“-Verbindungen; Entstehungszusammenhänge – „Ursache-Wirkung“.

Sie können auch nach dem Ort der Anwendung (intern – extern), nach der Richtung der Prozesse (direkt, umgekehrt, neutral) unterteilt werden.

Direkte Verbindungen sollen Materie, Energie, Informationen oder deren Kombinationen entsprechend der Reihenfolge der ausgeführten Funktionen von einem Element auf ein anderes übertragen.

Die Qualität der Kommunikation wird dadurch bestimmt Durchsatz und Zuverlässigkeit.

Wie wir bereits wissen, spielen Rückkopplungsverbindungen eine sehr wichtige Rolle – sie sind die Grundlage für die Selbstregulierung und Entwicklung von Systemen und deren Anpassung an sich ändernde Existenzbedingungen. Sie dienen hauptsächlich der Steuerung von Prozessen und sind am häufigsten Informationsrückmeldungen.

Neutrale Verbindungen beziehen sich nicht auf die funktionale Aktivität des Systems; sie sind unvorhersehbar und zufällig. Neutrale Verbindungen können jedoch eine gewisse Rolle bei der Anpassung des Systems spielen, als Ausgangsressource für die Bildung von Direkt- und Rückkopplungsverbindungen dienen und als Reserve dienen.

Eine morphologische Beschreibung kann Hinweise auf das Vorhandensein und die Art der Verbindung enthalten allgemeine Charakteristiken Zusammenhänge bzw. deren qualitative und quantitative Bewertungen.

Die strukturellen Eigenschaften von Systemen werden durch die Art und Stabilität der Beziehungen zwischen Elementen bestimmt. Entsprechend der Art der Beziehungen zwischen den Elementen der Struktur werden sie unterteilt in:

multiplizieren zusammenhängend,

hierarchisch,

gemischt.

Am stabilsten sind deterministische Strukturen, in denen Beziehungen entweder konstant sind oder sich im Laufe der Zeit gemäß deterministischen Gesetzen ändern. Wahrscheinlichkeitsstrukturen ändern sich im Laufe der Zeit gemäß Wahrscheinlichkeitsgesetzen. Charakteristisch für chaotische Strukturen ist die Abwesenheit von Beschränkungen; die darin enthaltenen Elemente berühren sich entsprechend den individuellen Eigenschaften. Die Einteilung erfolgt nach dem dominanten Merkmal.

Die Struktur spielt eine wichtige Rolle bei der Bildung neuer Eigenschaften des Systems, die sich von den Eigenschaften seiner Komponenten unterscheiden, und bei der Aufrechterhaltung der Integrität und Stabilität seiner Eigenschaften in Bezug auf Änderungen der Elemente des Systems innerhalb bestimmter Grenzen.

Wichtig strukurelle Komponenten sind die Beziehungen der Koordination und Unterordnung.

Koordination drückt die Anordnung von Systemelementen „horizontal“ aus. Hier geht es um das Zusammenspiel von Komponenten einer Organisationsebene.

Unterordnung ist eine „vertikale“ Anordnung der Unterordnung und Unterordnung von Komponenten. Hier wir reden überüber das Zusammenspiel von Komponenten unterschiedlicher Hierarchieebenen.

Hierarchie (hiezosazche – heilige Macht, griechisch) ist die Anordnung der Teile des Ganzen in der Reihenfolge vom höchsten zum niedrigsten. Der Begriff „Hierarchie“ (mehrstufig) definiert die Reihenfolge von Systemkomponenten nach Wichtigkeitsgrad. Zwischen den Ebenen der Strukturhierarchie kann ein Verhältnis der strikten Unterordnung der Komponenten der zugrunde liegenden Ebene unter eine der Komponenten der höheren Ebene bestehen, d.h. Baumordnungsbeziehungen. Solche Hierarchien werden als starke Hierarchien oder Baumhierarchien bezeichnet.

Zwischen den Ebenen einer hierarchischen Struktur müssen jedoch nicht unbedingt baumartige Beziehungen bestehen. Verbindungen können auch innerhalb derselben Hierarchieebene erfolgen. Einer zugrunde liegenden Komponente können mehrere Komponenten einer höheren Ebene untergeordnet sein – es handelt sich dabei um hierarchische Strukturen mit schwachen Verbindungen.

Hierarchische Strukturen zeichnen sich durch das Vorhandensein von Führungs- und Führungskomponenten aus. Es kann Komponenten geben, die sowohl Kontroll- als auch Exekutivfunktionen haben.

Es gibt streng und nicht streng hierarchische Strukturen.

Ein System mit strenger hierarchischer Struktur weist folgende Merkmale auf:

das System verfügt über eine Hauptsteuerkomponente, die über mindestens zwei Anschlüsse verfügt;

es gibt ausführende Komponenten, von denen jede nur eine Verbindung mit einer Komponente auf einer höheren Ebene hat;

Die Verbindung besteht nur zwischen Komponenten, die zu zwei benachbarten Ebenen gehören, wobei Komponenten niedrigerer Ebene nur mit einer Komponente höherer Ebene und jede Komponente höherer Ebene mit mindestens zwei Komponenten niedrigerer Ebene verbunden sind. Abb.1

Reis. 2.

Abbildung 1 zeigt ein Diagramm einer streng hierarchischen Struktur und Abbildung 2 zeigt ein Diagramm einer nicht streng hierarchischen Struktur. Beide Strukturen sind dreistöckig.

In Abb. 1 kann also ein Element der 1. Ebene der Hierarchie den Rektor der Universität darstellen, Elemente der 2. Ebene – Prorektoren, 3. Ebene – Dekane, die übrigen Elemente (4. Ebene, nicht in der Abbildung dargestellt). ) wird die Abteilungsleiter vertreten. Es ist klar, dass nicht alle Elemente und Verbindungen der dargestellten Struktur gleich sind.

In der Regel ist das Vorhandensein einer Hierarchie ein Zeichen für einen hohen Organisationsgrad der Struktur, obwohl auch nichthierarchisch hochorganisierte Systeme existieren können.

Funktionell sind hierarchische Strukturen wirtschaftlicher.

Bei nicht-hierarchischen Strukturen gibt es keine Komponenten, die nur leitende oder nur exekutive Funktion haben. Jede Komponente interagiert mit mehr als einer Komponente.

Reis. 3 – Diagramm der mehrfach zusammenhängenden Struktur des Systems

Reis. 4 – Diagramm der Zellstruktur des Systems

Mischstrukturen sind verschiedene Kombinationen hierarchischer und nicht hierarchischer Strukturen.

Lassen Sie uns das Konzept der Führung vorstellen.

Ein führendes Subsystem ist eines, das die folgenden Anforderungen erfüllt:

das Subsystem hat keine deterministische Interaktion mit irgendeinem Subsystem;

das Subsystem ist das Kontrollsubsystem (mit direkter oder indirekter Interaktion) im Verhältnis zum Teil (der größten Anzahl von Subsystemen);

Das Subsystem wird entweder nicht kontrolliert (untergeordnet) oder von der (im Vergleich zu anderen) kleinsten Anzahl von Subsystemen kontrolliert.

Es kann mehr als ein führendes Subsystem geben; bei mehreren führenden Subsystemen ist ein Haupt-führendes Subsystem möglich. Das Subsystem der höchsten Ebene der hierarchischen Struktur muss gleichzeitig das führende Subsystem sein; ist dies nicht der Fall, ist die vermeintliche hierarchische Struktur entweder instabil oder entspricht nicht der wahren Struktur des Systems.

Mischstrukturen sind verschiedene Kombinationen hierarchischer und nicht hierarchischer Strukturen. Die Stabilität der Struktur wird durch den Zeitpunkt ihrer Veränderung geprägt. Die Struktur kann sich ändern, ohne eine Klasse zu konvertieren oder indem eine Klasse in eine andere konvertiert wird. Insbesondere kann die Entstehung eines Führers in einer nicht hierarchischen Struktur zu seiner Umwandlung in eine hierarchische Struktur führen, und die Entstehung eines Führers in einer hierarchischen Struktur kann zur Herstellung einer begrenzenden und dann deterministischen Verbindung zwischen dem führenden Subsystem führen und ein übergeordnetes Subsystem. Dadurch wird das übergeordnete Subsystem durch das führende Subsystem ersetzt bzw. verschmilzt mit diesem bzw. die hierarchische Struktur wird in eine nichthierarchische (gemischte) umgewandelt.

Nichthierarchische Strukturen ohne Führer werden als Gleichgewicht bezeichnet. Am häufigsten befinden sich mehrfach verbundene Strukturen im Gleichgewicht. Mit Gleichgewicht ist nicht die komponentenweise Identität des Stoffwechsels gemeint; es geht lediglich um den Grad des Einflusses auf die Entscheidungsfindung.

Ein Merkmal hierarchischer Strukturen ist das Fehlen horizontaler Verbindungen zwischen Elementen. In diesem Sinne handelt es sich bei diesen Strukturen um abstrakte Konstruktionen, da es in der Realität schwierig ist, ein Produktions- oder ein anderes Betriebssystem mit fehlenden horizontalen Verbindungen zu finden.

Bei der morphologischen Beschreibung eines Systems sind seine Zusammensetzungseigenschaften wichtig. Die Zusammensetzungseigenschaften von Systemen werden durch die Art und Weise bestimmt, wie Elemente zu Subsystemen kombiniert werden. Wir werden Subsysteme unterscheiden:

Effektor (fähig, die Wirkung umzuwandeln und andere Subsysteme und Systeme, einschließlich der Umwelt, mit Materie oder Energie zu beeinflussen),

Rezeptor (fähig, äußere Einflüsse in Informationssignale umzuwandeln, Informationen zu übertragen und zu transportieren)

reflexiv (fähig, Prozesse in sich selbst auf der Informationsebene zu reproduzieren und Informationen zu generieren).

Die Zusammensetzung von Systemen, die keine Subsysteme mit ausgeprägten Eigenschaften (bis auf die elementare Ebene) enthalten, wird als schwach bezeichnet. Die Zusammensetzung von Systemen, die Elemente mit ausgeprägten Funktionen enthalten, wird als Effektor-, Rezeptor- bzw. Reflex-Subsystem bezeichnet; Kombinationen sind möglich. Wir nennen die Zusammensetzung von Systemen, die Subsysteme aller drei Typen umfassen, vollständig. Elemente des Systems (d. h. Subsysteme, in deren Tiefen sich die morphologische Analyse nicht erstreckt) können Effektor-, Rezeptor- oder Reflexeigenschaften sowie deren Kombinationen haben.

In der mengentheoretischen Sprache ist die morphologische Beschreibung ein Vierfach:

SM = (S, V, d, K),

wobei S=(Si)i die Menge der Elemente und ihrer Eigenschaften ist (in diesem Fall wird ein Element als ein Subsystem verstanden, in dessen Tiefe die morphologische Beschreibung nicht eindringt); V =(Vj)j – Satz von Verbindungen; δ - Struktur; K - Zusammensetzung.

Wir betrachten alle Mengen als endlich.

Wir werden in S unterscheiden:

Verbindung:

homogen,

heterogen,

gemischt ( große Menge homogene Elemente mit einer gewissen Menge heterogener Elemente),

unsicher.

Elementeigenschaften:

informativ,

Energie,

Information und Energie,

Materielle Energie,

unsicher (neutral).

Wir werden in der Menge V unterscheiden:

Zweck der Verbindungen:

informativ,

real,

Energie.

Art der Verbindungen:

gerade,

umkehren,

neutral.

Wir unterscheiden in d:

Strukturstabilität:

deterministisch,

probabilistisch,

chaotisch.

Formationen:

hierarchisch,

multiplizieren zusammenhängend,

gemischt,

transformieren.

Wir werden in der Menge K unterscheiden:

Lieder:

schwach,

mit Effektor-Subsystemen,

mit Rezeptor-Subsystemen,

mit reflexiven Subsystemen,

voll,

nicht definiert.

Die morphologische Beschreibung basiert ebenso wie die funktionale auf einem hierarchischen (mehrstufigen) Prinzip durch sequentielle Zerlegung von Subsystemen. Die Ebenen der Systemzerlegung, die Ebenen der Hierarchie funktionaler und morphologischer Beschreibungen müssen übereinstimmen. Eine morphologische Beschreibung kann durch sequentielle Aufteilung des Systems erfolgen. Dies ist praktisch, wenn die Verbindungen zwischen Subsystemen derselben Hierarchieebene nicht zu komplex sind. Am produktivsten (für praktische Probleme) sind Beschreibungen mit einer einzigen Unterteilung oder einer kleinen Anzahl von Unterteilungen. Jedes Element der Struktur kann wiederum funktional und informativ beschrieben werden. Die morphologischen Eigenschaften der Struktur werden durch die Zeit, die benötigt wird, um eine Kommunikation zwischen Elementen herzustellen, und die Kommunikationskapazität charakterisiert. Es kann bewiesen werden, dass die Menge der Elemente der Struktur einen normalen metrischen Raum bildet. Daher ist es möglich, darin eine Metrik (das Konzept der Distanz) zu definieren. Um einige Probleme zu lösen, empfiehlt es sich, eine Metrik im Strukturraum einzuführen.

17. Methoden zur Beschreibung von Strukturen in der morphologischen Beschreibung. Strukturdiagramme.

Strukturdiagramme- Die Bildung der Struktur ist Teil der Lösung des allgemeinen Problems der Systembeschreibung. Die Struktur offenbart die Gesamtkonfiguration des Systems und definiert nicht das System als Ganzes.

Wenn wir das System als eine Menge von Blöcken darstellen, die bestimmte funktionale Transformationen und Verbindungen zwischen ihnen durchführen, erhalten wir ein Blockdiagramm, das die Struktur des Systems in verallgemeinerter Form beschreibt. Unter einem Block versteht man insbesondere in technischen Systemen üblicherweise ein funktionell vollständiges, als eigenständiges Ganzes konzipiertes Gerät. Die Einteilung in Blöcke kann auf der Grundlage des erforderlichen Detaillierungsgrades in der Beschreibung der Struktur und der Klarheit der darin enthaltenen Darstellung der Merkmale der systemimmanenten Funktionsprozesse erfolgen. Zusätzlich zu den funktionalen Blöcken kann das Blockdiagramm logische Blöcke enthalten, die es ermöglichen, die Art der Operation zu ändern, je nachdem, ob bestimmte vorgegebene Bedingungen erfüllt sind oder nicht.

Strukturdiagramme sind visuell und enthalten Informationen über eine Vielzahl struktureller Eigenschaften des Systems. Sie können leicht geklärt und spezifiziert werden, wobei nicht das gesamte Diagramm geändert werden muss, sondern seine einzelnen Elemente durch Strukturdiagramme ersetzt werden müssen, die nicht wie bisher einen, sondern mehrere interagierende Blöcke umfassen.

Ein Strukturdiagramm ist jedoch noch kein Strukturmodell. Es ist schwer zu formalisieren und eher eine natürliche Brücke, die den Übergang von einer sinnvollen Beschreibung eines Systems zu einer mathematischen erleichtert, als ein echtes Werkzeug zur Analyse und Synthese von Strukturen. Reis. - Beispiel eines Blockdiagramms

Grafiken - Die Beziehungen zwischen den Elementen der Struktur können durch einen entsprechenden Graphen dargestellt werden, der es ermöglicht, den Prozess der Untersuchung zeitinvarianter Eigenschaften von Systemen zu formalisieren und den gut entwickelten mathematischen Apparat der Graphentheorie zu nutzen.

Definition. Ein Graph ist ein Tripel G=(M, R, P), wobei M die Menge der Eckpunkte, R die Menge der Kanten (oder Bögen des Graphen) und P das Inzidenzprädikat der Eckpunkte und Kanten des Graphen ist. P(x, y, r) = 1 bedeutet das Eckpunkte x,y ∈ M sind inzident (zusammenhängend, liegen auf) einer Kante des Graphen r∈ R.
Um die Arbeit mit einem Diagramm zu erleichtern, werden seine Eckpunkte normalerweise nummeriert. Ein Graph mit nummerierten Eckpunkten wird als markiert bezeichnet.

Jede Kante des Diagramms verbindet zwei Scheitelpunkte, in diesem Fall als benachbart bezeichnet. Wenn der Graph markiert ist, wird die Kante durch das Paar (i,j) angegeben, wobei i und j die Anzahl benachbarter Eckpunkte sind. Offensichtlich ist die Kante (i,j) inzident zu den Eckpunkten i und j und umgekehrt.

Wenn alle Kanten eines Graphen durch geordnete Paare (i, j) gegeben sind, bei denen die Reihenfolge benachbarter Eckpunkte von Bedeutung ist, dann heißt der Graph gerichtet. Ein ungerichteter Graph enthält keine gerichteten Kanten. In einem teilweise gerichteten Graphen sind nicht alle Kanten gerichtet.

Geometrisch werden Graphen in Form von Diagrammen dargestellt, in denen Scheitelpunkte als Punkte (Kreise, Rechtecke) und Kanten als Segmente dargestellt werden, die benachbarte Scheitelpunkte verbinden. Eine orientierte Kante wird durch ein Segment mit einem Pfeil angegeben.

Die Verwendung von Diagrammen ist so weit verbreitet, dass wir, wenn wir über einen Graphen sprechen, normalerweise an ein Diagramm eines Graphen denken.

Wenn die Kanten des Diagramms welche haben numerische Merkmale Verbindungen, dann werden solche Diagramme als gewichtet bezeichnet. In diesem Fall enthält die Inzidenzmatrix die Gewichte der entsprechenden Verbindungen, das Vorzeichen vor der Zahl bestimmt die Richtung der Kante.

Ein wichtiges Merkmal eines Strukturgraphen ist die Anzahl möglicher Pfade, die von einem Scheitelpunkt zum anderen genommen werden können. Je mehr solcher Pfade es gibt, desto perfekter ist die Struktur, aber desto redundanter ist sie. Redundanz gewährleistet die Zuverlässigkeit der Struktur. Beispielsweise ist die Zerstörung von 90 % der neuronalen Verbindungen des Gehirns nicht spürbar und hat keinen Einfluss auf das Verhalten. Es kann auch zu unnötiger Redundanz kommen, die im Strukturdiagramm als Schleifen dargestellt wird.

18. Struktur der Systemanalyse. Grundlegender Lösungszyklus. Funktionsbaum.

Der allgemeine Ansatz zur Problemlösung kann als Zyklus dargestellt werden.

Gleichzeitig wird im Funktionsprozess eines realen Systems ein Problem der Praxis als Diskrepanz zwischen dem Ist-Zustand und dem Geforderten identifiziert. Um das Problem zu lösen, wird eine systemische Untersuchung (Zerlegung, Analyse und Synthese) des Systems durchgeführt, um das Problem zu beseitigen. Während der Synthese werden die analysierten und synthetisierten Systeme bewertet. Implementierung des synthetisierten Systems in der vorgeschlagenen Form physikalisches System ermöglicht es Ihnen, den Lösungsgrad des Praxisproblems einzuschätzen und eine Entscheidung über die Funktionsweise des modernisierten (neuen) realen Systems zu treffen.

Aus dieser Sicht wird ein weiterer Aspekt der Definition eines Systems deutlich: Ein System ist ein Mittel zur Lösung von Problemen.

Die Hauptaufgaben der Systemanalyse lassen sich als dreistufiger Funktionsbaum darstellen.

In der Zerlegungsphase, die eine allgemeine Darstellung des Systems liefert, wird Folgendes durchgeführt:

Definition und Zerlegung des allgemeinen Ziels der Studie und der Hauptfunktion des Systems als Begrenzung der Flugbahn im Zustandsraum des Systems bzw. im Bereich zulässiger Situationen. Am häufigsten wird die Zerlegung durch die Konstruktion eines Zielbaums und eines Funktionsbaums durchgeführt.

Isolierung eines Systems von der Umgebung (Aufteilung in System/Nicht-System) nach dem Kriterium der Beteiligung jedes betrachteten Elements am Prozess, der zu einem Ergebnis führt, das auf der Betrachtung des Systems als integraler Bestandteil des Supersystems basiert.

Beschreibung der Einflussfaktoren.

Beschreibung von Entwicklungstendenzen, Unsicherheiten verschiedener Art.

Beschreibung des Systems als „Black Box“.

Funktionale (nach Funktionen), Komponenten (nach Art der Elemente) und strukturelle (nach Art der Beziehungen zwischen Elementen) Zerlegung des Systems.

Die Zersetzungstiefe ist begrenzt. Die Zerlegung muss gestoppt werden, wenn die Abstraktionsebene geändert werden muss, um das Element als Subsystem darzustellen. Wenn sich bei der Zerlegung herausstellt, dass das Modell beginnt, den internen Algorithmus der Funktionsweise des Elements anstelle des Gesetzes seiner Funktionsweise in Form einer „Black Box“ zu beschreiben, dann hat in diesem Fall eine Änderung des Abstraktionsniveaus stattgefunden. Dies bedeutet, dass man über das Ziel hinausgeht, das System zu untersuchen, und damit den Zerfall stoppt.

Bei automatisierten Methoden ist eine Modellzerlegung bis zu einer Tiefe von 5–6 Ebenen typisch. Normalerweise wird eines der Subsysteme bis zu dieser Tiefe zerlegt. Funktionen, die diesen Detaillierungsgrad erfordern, sind oft sehr wichtig und sollten es auch sein detaillierte Beschreibung gibt den Schlüssel zu den Geheimnissen des gesamten Systems.

Die allgemeine Systemtheorie hat bewiesen, dass die meisten Systeme in grundlegende Subsystemdarstellungen zerlegt werden können. Dazu gehören: serielle (Kaskaden-)Verbindung von Elementen, parallele Verbindung von Elementen, Verbindung über Rückkopplung.
Das Problem der Zerlegung besteht darin, dass in komplexen Systemen keine eindeutige Übereinstimmung zwischen dem Funktionsgesetz der Subsysteme und dem Algorithmus und seiner Implementierung besteht. Daher werden mehrere Optionen (oder eine Option, wenn das System in Form einer hierarchischen Struktur dargestellt wird) der Systemzerlegung gebildet.

Schauen wir uns einige der am häufigsten verwendeten Zerlegungsstrategien an.

Funktionale Zersetzung. Die Zerlegung basiert auf der Analyse von Systemfunktionen. Dies wirft die Frage auf, was das System tut, unabhängig davon, wie es funktioniert. Grundlage für die Aufteilung in funktionale Teilsysteme ist die Gemeinsamkeit der von Elementgruppen ausgeführten Funktionen.

Zerlegung des Lebenszyklus. Ein Zeichen für die Identifizierung von Subsystemen ist eine Änderung des Funktionsgesetzes von Subsystemen in verschiedenen Phasen des Lebenszyklus des Systems „von der Geburt bis zum Tod“. Es wird empfohlen, diese Strategie zu verwenden, wenn das Ziel des Systems die Optimierung von Prozessen ist und wenn aufeinanderfolgende Stufen der Umwandlung von Eingaben in Ausgaben definiert werden können.

Zersetzung durch physikalischen Prozess. Ein Zeichen für die Identifizierung von Subsystemen sind die Schritte zur Ausführung des Algorithmus für das Funktionieren des Subsystems, die Phasen der Zustandsänderung. Obwohl diese Strategie bei der Beschreibung bestehender Prozesse nützlich ist, kann sie häufig zu einer übermäßig kohärenten Beschreibung des Systems führen, die die durch die Funktionen einander auferlegten Einschränkungen nicht vollständig berücksichtigt. In diesem Fall kann die Steuersequenz ausgeblendet sein. Diese Strategie sollte nur verwendet werden, wenn der Zweck des Modells darin besteht, den physikalischen Prozess selbst zu beschreiben.

Zerlegung nach Subsystemen (strukturelle Zerlegung). Ein Zeichen für die Identifizierung von Subsystemen ist eine starke Verbindung zwischen Elementen gemäß einer der im System vorhandenen Arten von Beziehungen (Verbindungen) (informativ, logisch, hierarchisch, energetisch usw.). Die Stärke der Verbindung, beispielsweise basierend auf Informationen, kann anhand des Koeffizienten der Informationsverbindung von Subsystemen k = N / N0 beurteilt werden, wobei N die Anzahl der gemeinsam genutzten Informationsarrays in den Subsystemen und N0 die Gesamtzahl der Informationen ist Arrays. Um das Gesamtsystem zu beschreiben, muss ein zusammengesetztes Modell erstellt werden, das alle Einzelmodelle kombiniert. Es wird empfohlen, die Subsystemzerlegung nur dann zu verwenden, wenn sich diese Aufteilung in die Hauptteile des Systems nicht ändert. Die Instabilität der Grenzen von Subsystemen wird sowohl einzelne Modelle als auch ihre Kombination schnell an Wert verlieren.

In der Analysephase, die die Erstellung einer detaillierten Darstellung des Systems gewährleistet, wird Folgendes durchgeführt:

Funktions- und Strukturanalyse des bestehenden Systems, die es uns ermöglicht, die Anforderungen an das zu erstellende System zu formulieren. Es umfasst die Klärung der Zusammensetzung und Funktionsgesetze von Elementen, Algorithmen für die Funktionsweise und gegenseitige Beeinflussung von Subsystemen, die Trennung von kontrollierten und unkontrollierbaren Eigenschaften, die Festlegung des Zustandsraums Z, die Festlegung parametrischer Raum T, das das Verhalten des Systems, die Analyse der Integrität des Systems und die Formulierung von Anforderungen an das zu erstellende System spezifiziert.

Morphologische Analyse – Analyse der Beziehung von Komponenten.

Genetische Analyse – Analyse der Hintergründe, Gründe für die Entwicklung der Situation, bestehende Trends, Erstellung von Prognosen.

Analyse von Analoga.

Analyse der Effizienz (in Bezug auf Effektivität, Ressourcenintensität, Effizienz). Es umfasst die Wahl einer Messskala, die Bildung von Leistungsindikatoren, die Begründung und Bildung von Leistungskriterien, die direkte Auswertung und Analyse der erhaltenen Bewertungen.

Bildung von Anforderungen an das zu erstellende System, einschließlich der Auswahl von Bewertungskriterien und Einschränkungen.

Systemsynthesephase, Probleme lösen ist in der Abbildung als vereinfachtes Funktionsdiagramm dargestellt. In dieser Phase wird Folgendes durchgeführt:

Entwicklung eines Modells des erforderlichen Systems (Auswahl mathematischer Werkzeuge, Modellierung, Bewertung des Modells nach den Kriterien Angemessenheit, Einfachheit, Übereinstimmung zwischen Genauigkeit und Komplexität, Fehlerausgleich, multivariate Implementierungen, Blockkonstruktion).

Synthese alternativer Strukturen eines Systems, das das Problem löst.

Synthese von Systemparametern, die das Problem lösen.

Bewertung von Varianten des synthetisierten Systems (Begründung des Bewertungsschemas, Implementierung des Modells, Durchführung eines Bewertungsexperiments, Verarbeitung der Bewertungsergebnisse, Analyse der Ergebnisse, Auswahl der besten Option).

Reis. - Vereinfachtes Funktionsdiagramm der Synthesephase eines Systems zur Lösung eines Problems

Nach Abschluss der Systemanalyse erfolgt eine Beurteilung, inwieweit das Problem gelöst wurde.

Die am schwierigsten durchzuführenden Phasen sind die Zerlegungs- und Analysephasen. Dies liegt an der hohen Unsicherheit, die während der Studie überwunden werden muss.

19. 9 Phasen der Bildung einer Systemdarstellung.

Stufe 1. Identifizierung der Hauptfunktionen (Eigenschaften, Ziele, Zweck) des Systems. Bildung (Auswahl) grundlegender Fachkonzepte, die im System verwendet werden. In dieser Phase geht es darum, die Hauptausgaben des Systems zu verstehen. Dies ist der beste Ort, um mit der Recherche zu beginnen. Die Art des Outputs muss bestimmt werden: Material, Energie, Information, sie müssen mit bestimmten physikalischen oder anderen Konzepten in Zusammenhang stehen (Produktionsoutput – Produkte (welche?), Steuerungssystemoutput – Befehlsinformationen (für was? in welcher Form?), Ausgabe automatisiert Informationssystem- Informationen (worüber?) usw.).

Stufe 2. Identifizierung der Hauptfunktionen und Teile (Module) im System. Die Einheit dieser Teile innerhalb des Systems verstehen. In dieser Phase erfolgt die erste Bekanntschaft mit dem internen Inhalt des Systems, es wird offenbart, aus welchen großen Teilen es besteht und welche Rolle jeder Teil im System spielt. Dies ist die Phase der Gewinnung primärer Informationen über die Struktur und Art der Hauptverbindungen. Solche Informationen sollten mit strukturellen oder objektorientierten Methoden der Systemanalyse dargestellt und untersucht werden, wobei beispielsweise das Vorhandensein einer überwiegend sequentiellen oder parallelen Art der Verbindung von Teilen, gegenseitige oder überwiegend einseitige Richtung von Einflüssen zwischen Teilen usw. wurde offenbart. Bereits in dieser Phase sollten Sie auf das sogenannte achten systembildende Faktoren, d.h. auf jenen Verbindungen und Interdependenzen, die ein System zu einem System machen.

Stufe 3. Identifizierung der Hauptprozesse im System, ihrer Rolle, Bedingungen für die Umsetzung; Identifizierung von Stufen, Sprüngen, Zustandsänderungen im Funktionieren; in Systemen mit Kontrolle – Identifizierung der wichtigsten Kontrollfaktoren. Dabei werden die Dynamik der wichtigsten Veränderungen im System, der Ablauf untersucht, Zustandsparameter eingeführt, die Einflussfaktoren auf diese Parameter, die Sicherstellung des Prozessablaufs sowie die Bedingungen für den Beginn und das Ende von Prozessen berücksichtigt . Es wird festgestellt, ob die Prozesse kontrollierbar sind und ob sie zur Umsetzung der Hauptfunktionen des Systems beitragen. Für geregelte Systeme werden die wichtigsten Steuereingriffe, deren Art, Quelle und Ausmaß des Einflusses auf das System geklärt.

Stufe 4. Identifizierung der Hauptelemente des „Nicht-Systems“, mit dem das untersuchte System verbunden ist. Identifizieren der Art dieser Verbindungen. In dieser Phase werden eine Reihe individueller Probleme gelöst. Es werden die wesentlichen äußeren Einflüsse auf das System (Inputs) untersucht. Es werden ihre Art (Material, Energie, Information), der Grad der Beeinflussung des Systems und die wesentlichen Eigenschaften bestimmt. Die Grenzen dessen, was als System betrachtet wird, werden festgelegt, die Elemente des „Nicht-Systems“ werden bestimmt, auf die die Hauptwirkungen des Outputs gerichtet sind. Hier ist es nützlich, die Entwicklung des Systems, den Weg seiner Entstehung, zu verfolgen. Oftmals führt dies zum Verständnis der Struktur und Funktionsweise des Systems. Im Allgemeinen ermöglicht uns diese Phase ein besseres Verständnis der Hauptfunktionen des Systems, seiner Abhängigkeit und Verletzlichkeit oder relativen Unabhängigkeit von der externen Umgebung.

Stufe 5. Identifizierung von Unsicherheiten und Unfällen in der Situation ihres bestimmenden Einflusses auf das System (für stochastische Systeme).

Stufe 6. Identifizierung einer verzweigten Struktur, Hierarchie, Bildung von Ideen über das System als eine Reihe von Modulen, die durch Ein- und Ausgänge verbunden sind.

Stufe 6 endet mit der Bildung allgemeiner Vorstellungen über das System. Dies reicht in der Regel aus, wenn es sich um ein Objekt handelt, mit dem wir nicht direkt arbeiten. Wenn wir über ein System sprechen, das untersucht werden muss, um es gründlich zu untersuchen, zu verbessern und zu verwalten, müssen wir den spiralförmigen Weg der eingehenden Untersuchung des Systems weiter beschreiten.

Bildung einer detaillierten Darstellung des Systems

Stufe 7. Identifizierung aller für die Betrachtung wichtigen Elemente und Verbindungen. Ihre Zuordnung zur Hierarchiestruktur im System. Rangfolge der Elemente und Verbindungen nach ihrer Bedeutung.

Die Phasen 6 und 7 hängen eng miteinander zusammen, daher ist es sinnvoll, sie gemeinsam zu besprechen. Stufe 6 ist die Wissensgrenze „innerhalb“ eines ausreichend komplexen Systems für eine Person, die es vollständig bedienen kann. Nur der für die einzelnen Teile verantwortliche Fachmann verfügt über tiefergehende Kenntnisse über das System (Stufe 7). Für ein nicht allzu komplexes Objekt ist das Niveau der Stufe 7 – Kenntnis des gesamten Systems – für eine Person erreichbar. Obwohl also die Phasen 6 und 7 im Wesentlichen gleich sind, sind wir in der ersten Phase auf die angemessene Menge an Informationen beschränkt, die einem Forscher zur Verfügung steht.

Bei der Detaillierung ist es wichtig, die Elemente (Module) und Zusammenhänge hervorzuheben, die für die Betrachtung wesentlich sind, und alles zu verwerfen, was für die Zwecke der Studie nicht von Interesse ist. Ein System zu erkennen bedeutet nicht immer nur, das Wesentliche vom Unwichtigen zu trennen, sondern sich auch auf das Wesentlichere zu konzentrieren. Die Detaillierung sollte sich auch auf den bereits in Stufe 4 besprochenen Zusammenhang zwischen System und „Nicht-System“ auswirken. Auf Stufe 7 gilt die Menge der externen Zusammenhänge als so klar, dass wir von einer gründlichen Kenntnis des Systems sprechen können.

Die Stufen 6 und 7 fassen die umfassende, ganzheitliche Untersuchung des Systems zusammen. Weitere Stufen berücksichtigen nur die einzelnen Aspekte. Deshalb ist es wichtig, noch einmal auf die systembildenden Faktoren zu achten, auf die Rolle jedes Elements und jeder Verbindung, auf ein Verständnis dafür, warum sie im Hinblick auf die Einheit genau so sind oder sein sollten das System.

Stufe 8. Berücksichtigung von Änderungen und Unsicherheiten im System. Hier untersuchen wir eine langsame, meist unerwünschte Veränderung der Eigenschaften eines Systems, die allgemein als „Alterung“ bezeichnet wird, sowie die Möglichkeit, einzelne Teile (Module) durch neue zu ersetzen, die es ermöglichen, der Alterung nicht nur zu widerstehen, sondern auch die Qualität des Systems im Vergleich zum Originalzustand zu verbessern. Eine solche Verbesserung eines künstlichen Systems wird üblicherweise als Entwicklung bezeichnet. Dazu gehört auch die Verbesserung der Eigenschaften von Modulen, die Verbindung neuer Module, die Sammlung von Informationen zur besseren Nutzung und manchmal auch die Umstrukturierung der Struktur und Hierarchie der Verbindungen.

Es wird davon ausgegangen, dass die Hauptunsicherheiten in einem stochastischen System in Stufe 5 untersucht werden. Allerdings ist Indeterminismus immer in einem System vorhanden, das nicht für den Betrieb unter Bedingungen zufälliger Natur von Eingaben und Verbindungen vorgesehen ist. Fügen wir hinzu, dass die Berücksichtigung von Unsicherheiten in diesem Fall normalerweise zu einer Untersuchung der Empfindlichkeit der wichtigsten Eigenschaften (Ausgänge) des Systems führt. Die Sensitivität bezieht sich auf das Ausmaß, in dem Änderungen der Eingaben Änderungen der Ausgaben beeinflussen.

Stufe 9. Untersuchung der Funktionen und Prozesse im System, um diese zu verwalten. Einführung von Management- und Entscheidungsverfahren. Kontrollaktionen als Kontrollsysteme. Für zielgerichtete und andere kontrollierte Systeme gilt diese Stufe sehr wichtig. Die wichtigsten steuernden Faktoren wurden bei der Betrachtung von Stufe 3 geklärt, aber da lag es an der Natur allgemeine Informationenüber das System. Um Kontrollen effektiv einzuführen oder deren Auswirkungen auf Systemfunktionen und -prozesse zu untersuchen, sind umfassende Kenntnisse des Systems erforderlich. Deshalb sprechen wir erst jetzt über die Kontrollanalyse, nach einer umfassenden Überprüfung des Systems. Erinnern wir uns daran, dass die Kontrolle inhaltlich äußerst vielfältig sein kann – von Befehlen einer spezialisierten Computersteuerung bis hin zu ministeriellen Anordnungen.

Die Möglichkeit einer einheitlichen Betrachtung aller gezielten Eingriffe in das Verhalten des Systems erlaubt es jedoch, nicht von einzelnen Managementakten zu sprechen, sondern von einem Managementsystem, das eng mit dem Hauptsystem verflochten ist, sich aber funktional klar abgrenzt.

In dieser Phase wird klar, wo, wann und wie (an welchen Punkten des Systems, zu welchen Zeitpunkten, in welchen Prozessen, Sprüngen, Auswahlen aus der Grundgesamtheit, logischen Übergängen usw.) das Kontrollsystem das Hauptsystem wie beeinflusst wirksam und akzeptabel ist und bequem umsetzbar ist. Bei der Einführung von Kontrollen in das System müssen Möglichkeiten zur Umwandlung von Eingaben und konstanten Parametern in kontrollierte untersucht, akzeptable Kontrollgrenzen und Methoden für deren Umsetzung festgelegt werden.

Nach Abschluss der Stufen 6-9 geht die Systemforschung auf einem qualitativ neuen Niveau weiter – es folgt eine spezifische Modellierungsstufe. Wir können erst nach einer vollständigen Untersuchung des Systems über die Erstellung eines Modells sprechen.

Ziel

Basic Funktion 2

Basic Funktion 1

Vsp. Funktion 2

Vsp. Funktion 1

Vsp. Funktion 3

Vsp. Funktion 1

Vsp. Funktion 2

Systemmethoden und -verfahren. Welche Arten von mathematischen Modellen entsprechend der Konstruktionsmethode ...

Die hierarchische Ordnung der Welt wurde bereits realisiert Antikes Griechenland. Eine solche Ordnung wird auf jeder Entwicklungsebene des Universums beobachtet: chemisch, physikalisch, biologisch, sozial.

Hierarchie ist Unterordnung, jede durch Unterordnung vereinbarte Reihenfolge von Objekten.

Der Begriff entstand ursprünglich als Bezeichnung für die „Karriereleiter“ in der Religion, dann wurde er häufig zur Beschreibung von Beziehungen im Regierungsapparat, in der Armee usw. verwendet. Wenn wir derzeit von Hierarchie sprechen, meinen wir jede Reihenfolge von Objekten vereinbart durch Unterordnung, Anordnung der Unterordnung von Personen mit niedrigerer Position und Rang unter Personen mit höherem Rang soziale Organisationen, bei der Verwaltung eines Unternehmens, einer Region, eines Staates usw.

Das Muster der hierarchischen Ordnung von Systemen (Hierarchie) bedeutet, dass jedes System aus anderen Systemen besteht und theoretisch immer ein System einer höheren Ebene gefunden werden kann, das Systeme niedrigerer Ebenen enthält (L. von Bertalanffy).

Van Gigh charakterisiert Hierarchie mit folgenden Merkmalen:

• - ein System besteht immer aus anderen Systemen;
• - Für jedes bestimmte System kann ein System gefunden werden, das es abdeckt.
• - Von diesen beiden Systemen wird das System, das das andere einschließt, als übergeordnetes System bezeichnet.
• - ein untergeordnetes System wiederum besteht aus anderen Systemen und kann in dieser Hinsicht als übergeordnetes System betrachtet werden;
• - Die Systemhierarchie existiert aufgrund der Tatsache, dass es mehr Systeme gibt niedriges Niveau Sind Komponentenübergeordnete Systeme.

Die Gesetze der Hierarchie oder hierarchischen Ordnung gehörten zu den ersten Gesetzen der Systemtheorie, die L. von Bertalanffy identifizierte und untersuchte.

Das Muster der Kommunikationsfähigkeit bedeutet, dass jedes System durch mehrfache Kommunikation mit der Umgebung verbunden ist, die wiederum ein komplexes und heterogenes Gebilde ist, das ein Supersystem (ein System höherer Ordnung, das die Anforderungen und Einschränkungen des untersuchten Systems spezifiziert) und Subsysteme enthält (Systeme niedrigerer Ordnung) und Systeme auf der gleichen Ebene wie das betrachtete.

Zur Gruppe der Muster gehören also Kommunikation und Hierarchie.

Kommunikationsfähigkeit.

Jedes System ist nicht von anderen Systemen isoliert, sondern durch zahlreiche Kommunikationen mit der Umwelt verbunden, die ein komplexes und heterogenes Gebilde darstellt, das Folgendes enthält:

• Ш Supersystem (ein System höherer Ordnung, das die Anforderungen und Einschränkungen des betrachteten Systems spezifiziert);
• Ш Elemente oder Subsysteme (zugrunde liegende, untergeordnete Systeme);
• Ш Systeme auf dem gleichen Niveau wie das betrachtete.

Eine solch komplexe Einheit des Systems mit der Umgebung wird als Kommunikationsmuster bezeichnet.

Aufgrund der Kommunikationsgesetze hat jede Ebene der hierarchischen Ordnung komplexe Beziehungen zu den höheren und niedrigeren Ebenen. Daraus folgt, dass jede Ebene der Hierarchie die Eigenschaft eines „zweigesichtigen Janus“ zu haben scheint:

• Das auf die darunter liegende Ebene gerichtete „Gesicht“ hat den Charakter eines autonomen Ganzen – eines Systems;
• Das auf eine höhere Ebene gerichtete Gesicht weist die Eigenschaften eines abhängigen Teils auf – eines Elements eines höheren Systems.

Hierarchie

Das Prinzip der Hierarchie besteht darin, dass jedes System als hierarchische Formation dargestellt werden kann. Gleichzeitig wirkt das Muster der Integrität auf allen Ebenen der Hierarchie. Eine höhere Hierarchieebene vereint die Elemente der niedrigeren und wirkt lenkend auf diese. Dadurch erwerben untergeordnete Mitglieder der Hierarchie neue Eigenschaften, die sie im isolierten Zustand nicht hatten. Und das neue Ganze, das durch die Kombination niederer Elemente entstanden ist, erhält die Fähigkeit, neue Funktionen auszuführen (das Entstehungsmuster erscheint), was der Zweck der Hierarchiebildung ist. Diese Merkmale hierarchischer Systeme werden sowohl auf der biologischen Entwicklungsebene des Universums als auch in sozialen Organisationen, bei der Führung eines Unternehmens, einer Vereinigung oder eines Staates sowie bei der Präsentation des Entwurfs von Projekten für komplexe technische Komplexe usw. beobachtet.

Die Verwendung hierarchischer Darstellungen erweist sich bei der Untersuchung von Systemen und Problemsituationen mit großer Unsicherheit als nützlich. In diesem Fall ist es so, als ob die „große“ Unsicherheit in kleinere aufgeteilt wird, die der Forschung besser zugänglich sind. Auch wenn diese kleinen Unsicherheiten nicht vollständig aufgedeckt und erklärt werden können, beseitigt die hierarchische Ordnung die Gesamtunsicherheit teilweise und bietet zumindest eine effektivere Kontrolllösung.

Beispiel. Ein Spezialist erhält die Aufgabe, den Bedarf an Computern im nächsten Jahr in der Stadt N abzuschätzen. Auf den ersten Blick erscheint die Aufgabe sehr schwierig – es gibt zu viele Unsicherheiten. Teilen wir die Aufgabe jedoch in Teilaufgaben auf: Ermitteln Sie den Bedarf an Computern in verschiedenen Verbrauchersektoren (kommerzielle Organisationen, Regierungsbehörden, Studenten, Schüler und andere Einzelpersonen). Bezogen auf die einzelnen Sektoren scheint die Aufgabe nicht mehr so ​​​​aussichtslos zu sein – auch ohne vollständige Informationen ist es möglich, den Bedarf an Computern abzuschätzen. Darüber hinaus kann jeder Sektor in Untersektoren usw. unterteilt werden.

Integrität. Dieser Begriff wird oft als Synonym für Integrität verwendet. Sie betonen jedoch ihr Interesse nicht an den äußeren Faktoren der Manifestation der Integrität, sondern an den tieferen Gründen für die Entstehung dieses Eigentums und vor allem an seiner Erhaltung. Als integrativ werden systembildende, systemschützende Faktoren bezeichnet, unter denen die Heterogenität und Inkonsistenz seiner Elemente wichtig sind.

Kommunikationsfähigkeit

Kommunikationsfähigkeit. Dieses Muster bildet die Grundlage für die Definition eines Systems, die von V. N. Sadovsky und E. G. Yudin im Buch „Research on the General Theory of Systems“ vorgeschlagen wurde.

Jedes System ist nicht von anderen Systemen isoliert und durch viele Kommunikationen mit der Umgebung verbunden, die ein komplexes und heterogenes Gebilde darstellt (Abb. 4.1):

Supersystem(ein System höherer Ordnung, das die Anforderungen und Einschränkungen des betrachteten Systems spezifiziert);

Elemente oder Subsysteme(zugrunde liegende, untergeordnete Systeme);

Systeme auf dem gleichen Niveau wie das betrachtete;

Reis. 4.1. Verbindungen zwischen System und Supersystem, Subsystemen und Systemen

verschiedene Ebenen

Hierarchie

Betrachten wir Hierarchie als ein Muster im Aufbau der gesamten Welt und jedes davon isolierten Systems. Hierarchische Ordnung durchdringt alles, von der atomar-molekularen Ebene bis hin zur menschlichen Gesellschaft. Hierarchie als Muster liegt darin, dass sich das Muster der Integrität auf jeder Ebene der Hierarchie manifestiert. Dadurch entstehen auf jeder Ebene neue Eigenschaften, die nicht als Summe der Eigenschaften der Elemente abgeleitet werden können. Es ist wichtig, dass nicht nur die Vereinigung von Elementen in jedem Knoten zum Auftreten neuer Eigenschaften führt, die sie nicht hatten, und zum Verlust einiger Eigenschaften der Elemente, sondern auch, dass jedes Mitglied der Hierarchie neue Eigenschaften erhält, die es nicht hatte in einem isolierten Zustand haben.

Somit kommt es auf jeder Hierarchieebene zu komplexen qualitativen Veränderungen, die nicht immer dargestellt und erklärt werden können. Aber gerade dank dieser Eigenschaft führt das betrachtete Muster zu interessanten Konsequenzen. Erstens, hierarchische Darstellungen können verwendet werden, um Systeme mit Unsicherheit darzustellen.

Zweitens Der Aufbau einer hierarchischen Struktur hängt vom Zweck ab: Für Mehrzwecksituationen können mehrere hierarchische Strukturen entsprechend unterschiedlichen Bedingungen erstellt werden, und dieselben Komponenten können an unterschiedlichen Strukturen beteiligt sein. Drittens Wenn man die Bildung einer hierarchischen Struktur auch bei gleichem Ziel verschiedenen Forschern anvertraut, können diese je nach Vorerfahrung, Qualifikation und Kenntnis des Systems unterschiedliche hierarchische Strukturen erhalten, d. h. qualitative Veränderungen auf jeder Ebene unterschiedlich auflösen der Hierarchie.

Gleichgültigkeit

Dies ist eines der am wenigsten untersuchten Muster. Es charakterisiert die maximale Leistungsfähigkeit von Systemen einer bestimmten Komplexitätsklasse. L. von Bertalanffy, der diesen Begriff vorgeschlagen hat, definiert Äquifinalität in Bezug auf ein „offenes“ System als die Fähigkeit (im Gegensatz zu Gleichgewichtszuständen in geschlossenen Systemen) von Systemen, die vollständig durch Anfangsbedingungen bestimmt sind, einen zeitunabhängigen Zustand zu erreichen (was auch der Fall ist). hängt nicht von seinen Anfangsbedingungen ab und wird ausschließlich durch Systemparameter bestimmt. Die Notwendigkeit zur Einführung dieses Konzepts entsteht ab einem bestimmten Komplexitätsgrad, beispielsweise biologischen Systemen.

Derzeit wurden eine Reihe von Fragen zu diesem Muster nicht untersucht: Welche Parameter in bestimmten Systemen gewährleisten die Äquivalenzeigenschaft? Wie wird diese Eigenschaft erreicht? Wie manifestiert sich das Äquivalenzmuster in Organisationssystemen?

Geschichtlichkeit

Zeit ist ein unverzichtbares Merkmal eines Systems, daher ist jedes System historisch, und dies ist das gleiche Muster wie Integrität, Integrativität usw. Es ist leicht, Beispiele für die Entstehung, das Aufblühen, den Niedergang und sogar den Tod biologischer und sozialer Systeme zu nennen. Für technische und organisatorische Systeme reicht es jedoch aus, Entwicklungsperioden schwierig zu bestimmen.

Grundlage des Geschichtsmusters sind die inneren Widersprüche zwischen den Komponenten des Systems. Aber wie man die Entwicklung steuert oder zumindest den Ansatz der entsprechenden Entwicklungsperiode des Systems versteht – diese Fragen sind noch nicht ausreichend untersucht.

In letzter Zeit wird der Notwendigkeit, die Gesetze der Historizität zu berücksichtigen, mehr Aufmerksamkeit geschenkt. Insbesondere in der Systemtechnik ist es bei der Erstellung komplexer technischer Komplexe erforderlich, in der Systementwurfsphase nicht nur die Fragen der Entwicklung und Sicherstellung der Entwicklung des Systems zu berücksichtigen, sondern auch die Frage, wie und wann es zerstört werden muss . Zum Beispiel die Stilllegung von Ausrüstung, insbesondere von komplexen Flugzeugen, „Bestattung“ von Nuklearanlagen usw.