Service fédéral des douanes

Établissement d'enseignement public

Formation professionnelle supérieure

"Académie russe des douanes"

Succursale de Vladivostok

Résumé sur le thème « Ordre. Chaos. Entropie croissante"

Réalisé par les étudiants

121 groupes : Ilyin D.,

Tchernozemov A.

Vérifié:

Pugach P.A.

Vladivostok2010

1. Introduction…………………………………………………………….. 3

2. Commande……………………………………………………4

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

4. Augmentation de l'entropie………………………………………………………… 7

5. Conclusion……………………………………………………….. 9

6. Liste des références……………………………………………………………10

Introduction

Tous les processus naturels s'accompagnent d'une augmentation de l'entropie de l'Univers ; Cette affirmation est souvent appelée principe d’entropie. L'entropie caractérise également les conditions dans lesquelles l'énergie est stockée : si l'énergie est stockée à haute température, son entropie est relativement faible, et sa qualité, au contraire, est élevée. D’un autre côté, si la même quantité d’énergie est stockée à basse température, alors l’entropie associée à cette énergie est élevée et sa qualité est faible.

L’augmentation de l’entropie est caractéristique processus naturels et correspond au stockage d’énergie de plus en plus basses températures. De même, on peut dire que la direction naturelle des processus de changement se caractérise par une diminution de la qualité de l'énergie.

Cette interprétation de la relation entre énergie et entropie, dans laquelle l'entropie caractérise les conditions de stockage de l'énergie, est d'une grande importance. importance pratique. La première loi de la thermodynamique stipule que l’énergie d’un système isolé (et peut-être de l’Univers entier) reste constante. Par conséquent, en brûlant des combustibles fossiles – charbon, pétrole, uranium – nous ne réduisons pas les réserves totales d’énergie. En ce sens, une crise énergétique est généralement impossible, puisque l’énergie dans le monde restera toujours inchangée. Or, en brûlant une poignée de charbon et une goutte de pétrole, on augmente l’entropie du monde, puisque tous ces processus se produisent spontanément. Toute action entraîne une diminution de la qualité de l'énergie de l'Univers. Étant donné que dans une société industrialisée, le processus d'utilisation des ressources s'accélère rapidement, l'entropie de l'Univers augmente régulièrement. Nous devons nous efforcer d’orienter le développement de la civilisation sur la voie de la réduction du niveau de production d’entropie et du maintien de la qualité de l’énergie.

Ordre

L'ordre est une caractéristique d'une structure, indiquant le degré de cohérence mutuelle de ses éléments. Par rapport au système socio-cognitif, la caractéristique de l'ordre correspond à un degré élevé de connaissances structurées dans le contexte d'un système historique de rationalité spécifique.

Le concept de développement de la nature inanimée et vivante est considéré comme un changement irréversible et dirigé dans la structure des objets naturels, puisque la structure reflète le niveau d'organisation de la matière.

La structure est l'organisation interne d'un système, qui facilite la connexion des éléments qui composent le système, déterminant son existence dans son ensemble et ses caractéristiques qualitatives. La structure détermine l'ordre des éléments d'un objet. Les éléments sont des phénomènes, des processus, ainsi que des propriétés et des relations qui sont en relation mutuelle et en corrélation les uns avec les autres.

La structure est l'ordre (compositions) d'éléments qui est préservé (invariant) par rapport à certains changements (transformations).

L'ordre est une manière relativement stable de relier des éléments, conférant à leur interaction au sein d'un objet disséqué intérieurement un caractère holistique.

La propriété la plus importante est sa relative stabilité, entendue comme la préservation du changement. Cependant, l'ordre contient un certain dynamisme, des moments temporels séparés et représente un processus de déploiement dans le temps et dans l'espace de nouvelles propriétés des éléments.

L'ordre est un ordre général, qualitativement défini et relativement stable des relations internes entre les sous-systèmes d'un système particulier. La notion de « niveau d'organisation », contrairement à la notion de « structure », inclut également l'idée d'un changement de structures et de sa séquence au cours développement historique système dès sa création. Même si le changement de structure peut être aléatoire et pas toujours dirigé, le changement au niveau de l’organisation se produit de manière nécessaire. Les systèmes qui ont atteint le niveau d'organisation approprié et possèdent une certaine structure acquièrent la capacité d'utiliser l'information afin, grâce à la gestion, de maintenir inchangé (ou d'augmenter) leur niveau d'organisation et de contribuer à la constance (ou à la diminution) de leur entropie.

Chaos

Étymologie du concept « chaos ».

Le chaos, concept qui a finalement pris forme dans la philosophie grecque antique, est une image tragique de l'unité cosmique primordiale, le début et la fin de toute chose, la mort éternelle de tous les êtres vivants et en même temps le principe et la source de tout développement, il est désordonné, omnipotent et sans visage.

Chaos (du grec cháos, de cháino - j'ouvre, crache), dans la mythologie grecque antique, la masse primordiale illimitée à partir de laquelle tout ce qui existe s'est ensuite formé. Au sens figuré - désordre, confusion.

Le chaos intéresse les physiciens, les chimistes, les biologistes, les mathématiciens, les ingénieurs... Ces chercheurs se spécialisent dans les systèmes turbulents, difficiles à décrire et de nature aléatoire, c'est-à-dire qu'ils traitent du désordre. Cependant, il y a ici quelques sceptiques. Certains mathématiciens affirment que les méthodes théoriques d’étude du chaos ne sont pas rigoureuses, reposent sur des modèles peu fiables et menacent les méthodes traditionnelles de test des solutions. Néanmoins, la théorie du chaos a gagné des adeptes et a ses défenseurs dans toutes les grandes universités ou centres de recherche. Cette théorie propose une approche de l’étude des systèmes qui ne peut être décrite par les méthodes traditionnelles. Pour beaucoup théorie des scientifiques Le chaos est une autre façon de résoudre des problèmes très difficiles qui nécessitent de nouvelles idées.

Depuis Newton, les scientifiques cherchent à expliquer le comportement système complexe utiliser des équations linéaires (établissant une relation directe simple) qui établissent une proportionnalité directe entre la valeur spécifiée à l'entrée du système et la valeur obtenue à la sortie du système. Si vous connaissez toutes les variables, croient-ils, et disposez d’un ordinateur suffisamment puissant pour prendre en compte toutes les incertitudes, alors vous pouvez modéliser (c’est-à-dire décrire en termes mathématiques) n’importe quel système, aussi complexe soit-il. Un exemple serait les prévisions météorologiques à long terme. Les météorologues faisaient partie de ceux qui pensaient que les nouveaux supercalculateurs rendraient les prévisions météorologiques à long terme totalement fiables, mais cela n’a pas été le cas. Travaille sur modèles informatiques météorologique, Eduard Lorenz, météorologue au MIT, a montré que les modèles de systèmes chaotiques dépendent clairement des conditions initiales et de variables infimes mais imprévisibles - en d'autres termes, le temps est intrinsèquement chaotique.

Dans tout système chaotique – depuis le débit impétueux d’une rivière de montagne jusqu’à la population annuelle moyenne de criquets dans le Midwest américain – une légère perturbation de l’équilibre peut conduire à un changement colossal. "Une très petite perturbation à un moment donné peut faire évoluer un système d'une manière très différente de ce qu'il aurait été sans cette perturbation", explique Lorenz. Parmi les scientifiques, il est courant d’appeler ce phénomène l’effet papillon. Lorenz a trouvé ce nom lorsque, lors d'une conférence qu'il a donnée en 1970, il a posé une question intrigante à son auditoire : le léger battement d'ailes d'un papillon au loin dans la jungle amazonienne pourrait-il provoquer une tornade dévastatrice au Texas.

La loi de la vérité dans le chaos :

« Tout mouvement chaotique (brownien) conduit à la formation de paires significatives. Les couples ont tendance à créer des liens. Ou alors, à mesure que le processus progresse, il devient significatif et ordonné. Le chaos est loin (des milliers et des dizaines d’années-lumière), mais nous connaissons sa loi. Nous sommes donc de là-bas, ou y étions.

Ces mots sont le sens le problème le plus important– Problèmes de choix.

Augmentation de l'entropie

L'entropie (du grec en - into, inside, trope - rotation, transformation) est l'une des grandeurs caractérisant l'état thermique d'un corps ou d'un système de corps ; une mesure du désordre interne du système ; pour tous les processus se produisant dans un système fermé, l'entropie augmente (processus irréversibles) ou reste constante (processus réversibles).

Le concept central de la thermodynamique est l'entropie S. L'entropie est fonction de l'état dont le différentiel est égal à la chaleur réduite dS = dQ/T, où Q est la quantité de chaleur, T est la température. L’entropie a longtemps été considérée comme l’ombre de la « reine énergie » W, sa mystérieuse jumelle. Leur comportement dans un système fermé est différent. L'énergie dans un système fermé n'est ni créée ni détruite. Il est enregistré et ne peut pas servir d'indicateur des changements dans le système (W = const). L'entropie est constamment créée dans tout processus de transition vers l'équilibre. Le comportement de l'entropie est déterminé par la deuxième loi de la thermodynamique ou la loi de l'entropie croissante.

La croissance de l'entropie n'est pas illimitée. Sa valeur à l'équilibre est maximale. La deuxième loi de la thermodynamique est la loi et le principe de sélection qui limite les états physiquement réalisables qui peuvent être observés ou « préparés ». La loi interdit la création d’une « machine à mouvement perpétuel du 2ème type ».

La célèbre deuxième loi (loi) de la thermodynamique telle que formulée par le physicien allemand R. Clausius ressemble à ceci : « La chaleur ne se transfère pas spontanément d'un corps froid à un corps plus chaud. » La loi de conservation et de transformation de l'énergie (la première loi de la thermodynamique), en principe, n'interdit pas une telle transition, tant que la quantité d'énergie est maintenue dans le même volume.

Mais en réalité, cela n’arrive jamais. Ce caractère unilatéral et unidirectionnel de la redistribution de l'énergie dans les systèmes fermés est souligné par la deuxième loi de la thermodynamique. Pour refléter ce processus, un nouveau concept d’« entropie » a été introduit en thermodynamique. L'entropie était utilisée pour réduire le degré de désordre d'un système. Une formulation plus précise de la deuxième loi de la thermodynamique a pris la forme suivante : lors de processus spontanés dans des systèmes à énergie constante, l'entropie augmente toujours. Signification physique l'augmentation de l'entropie se résume au fait qu'un système isolé (à énergie constante) constitué d'un certain nombre de particules a tendance à passer à un état où le mouvement des particules est le moins ordonné. Il s’agit de l’état le plus simple du système, ou équilibre thermodynamique, dans lequel le mouvement des particules est chaotique. L'entropie maximale signifie un équilibre thermodynamique complet, ce qui équivaut au chaos.

Cependant, selon la théorie du changement de Prigogine, l'entropie n'est pas simplement un glissement incessant d'un système vers un État dépourvu de toute organisation. Sous certaines conditions, l'entropie

devient l'ancêtre de l'ordre.

*L'état macroscopique d'un système thermodynamique particulier constitué d'un ensemble fini d'éléments (atomes, molécules) est traditionnellement caractérisé à l'aide de l'entropie de Boltzmann (E), qui exprime statistiquement la deuxième loi de la thermodynamique et a la forme :

Où: - Constante de Boltzmann, et W est la probabilité thermodynamique, qui est le nombre de micro-états possibles du système à travers lesquels un macro-état donné peut être réalisé.

Conclusion

La loi de l'entropie croissante ne s'applique qu'à suffisamment grande réunion particules, mais pour des molécules individuelles, il est tout simplement impossible de le formuler.

Les problématiques liées à l'entropie dans les systèmes complexes et à la loi de l'entropie croissante permettent de percevoir objectivement les processus se déroulant dans la nature et de déterminer les possibilités d'intervention dans ces processus.

La loi de l'entropie croissante fait partie de la deuxième loi de la thermodynamique, qui fait généralement référence à la déclaration obtenue expérimentalement sur l'impossibilité de construire une machine à mouvement perpétuel du deuxième type.

Bibliographie

1. F.Yu. Siegel. L'inépuisabilité de l'infini. Moscou, "Science", 1984

2. P. Atkins. Ordre et désordre dans la nature. Traduction de l'anglais par Yu.G. Roudogo. Moscou, "Mir", 1987

3. D. Leiser. Créer une image de l'Univers. Traduction de l’anglais par S.A. Lamzina. Moscou, "Mir", 1988

4. J. Narlikar. Univers furieux. Traduction de l'anglais par S.V. Boudnik. Moscou, "Mir", 1985

Ce groupe de lois caractérise également l'interaction du système avec son environnement - avec l'environnement (significatif ou essentiel pour le système), le supersystème et les systèmes subordonnés.

Compétences en communication.

Ce modèle constitue la base de la définition d'un système, où le système n'est pas isolé des autres systèmes, il est relié par de nombreuses communications avec l'environnement, qui, à son tour, est une formation complexe et hétérogène contenant un supersystème (métasystème - un système de plus ordre élevé, qui précise les exigences et les limites du système étudié), des sous-systèmes (systèmes inférieurs et subordonnés) et des systèmes du même niveau que celui considéré.

Une telle unité complexe avec l'environnement s'appelle le modèle de communication, ce qui, à son tour, aide facilement à passer à la hiérarchie en tant que modèle de construction du monde entier et de tout système isolé de celui-ci.

Hiérarchie.

Les lois de la hiérarchie ou de l'ordre hiérarchique ont été parmi les premières lois de la théorie des systèmes identifiées et étudiées par L. von. Bertalanffy.

Il est nécessaire de prendre en compte non seulement le côté structurel externe de la hiérarchie, mais aussi les relations fonctionnelles entre les niveaux. Par exemple, dans les organisations biologiques, un niveau hiérarchique supérieur a une influence directrice sur le niveau inférieur qui lui est subordonné, et cette influence se manifeste dans le fait que les membres subordonnés de la hiérarchie acquièrent de nouvelles propriétés qu'ils n'avaient pas dans un état isolé ( confirmation de la position donnée ci-dessus sur l'influence de l'ensemble sur les éléments), et à la suite de l'apparition de ces nouvelles propriétés, un nouveau « aspect de l'ensemble » différent se forme (l'influence des propriétés des éléments dans l'ensemble). Le nouvel ensemble ainsi créé acquiert la capacité de remplir de nouvelles fonctions, ce qui est le but de la formation des hiérarchies.

Soulignons les principales caractéristiques de l'ordonnancement hiérarchique du point de vue de l'utilité de leur utilisation comme modèles d'analyse de système :

1. En raison du modèle de communication qui se manifeste non seulement entre le système sélectionné et son environnement, mais également entre les niveaux de la hiérarchie du système étudié, chaque niveau d'ordre hiérarchique entretient des relations complexes avec les niveaux supérieurs et inférieurs. . Selon la formulation métaphorique, chaque niveau de la hiérarchie a la propriété d'un « Janus à deux faces » : la « face » dirigée vers le niveau inférieur a le caractère d'un tout (système) autonome, et la « face » dirigée vers le niveau inférieur a le caractère d'un tout (système) autonome, et la « face » dirigée vers le nœud (supérieur) du niveau supérieur présente les propriétés d'une partie dépendante (élément du système supérieur).

Cette spécification du modèle de hiérarchie explique l'ambiguïté de l'utilisation dans des contextes complexes. systèmes organisationnels ah les concepts « système » et « sous-système », « but » et « moyens » (un élément de chaque niveau de la structure hiérarchique des buts agit comme un but par rapport aux buts sous-jacents et comme un « sous-but », et à partir d'un certain niveau, comme « moyen » par rapport à un objectif supérieur), ce qui est souvent observé dans des conditions réelles et conduit à des controverses terminologiques incorrectes.

2. La caractéristique la plus importante de l'ordre hiérarchique en tant que modèle est que le modèle d'intégrité/émergence (c'est-à-dire les changements qualitatifs dans les propriétés des composants est plus important). haut niveau par rapport aux composantes combinées du sous-jacent) s'y manifeste à chaque niveau de la hiérarchie. Dans ce cas, l'unification des éléments dans chaque nœud de la structure hiérarchique conduit non seulement à l'apparition de nouvelles propriétés au niveau du nœud et à la perte de liberté pour les composants combinés de manifester certaines de leurs propriétés, mais aussi au fait que chacun le membre subordonné de la hiérarchie acquiert de nouvelles propriétés qui étaient absentes dans son état isolé.

1. Concepts de base de la théorie des systèmes (définition d'un système, environnement extérieur, objet, élément ; système de représentations)

Système - il s'agit d'un ensemble complet et holistique d'éléments (composants), interconnectés et interagissant les uns avec les autres afin que la fonction du système puisse être réalisée.

L'étude d'un objet en tant que système implique l'utilisationun certain nombre de systèmes de représentations (catégories), parmi lesquels les principaux sont :

La représentation structurelle est associée à l'identification des éléments du système et des connexions entre eux.

La représentation fonctionnelle des systèmes est l'identification d'un ensemble de fonctions (actions ciblées) d'un système et de ses composants visant à atteindre un objectif spécifique.

Vue macroscopique - comprendre le système comme un tout indivisible interagissant avec l'environnement extérieur.

La vue microscopique est basée sur la visualisation du système comme un ensemble d’éléments interconnectés. Il s’agit de révéler la structure du système.

La représentation hiérarchique est basée sur le concept de sous-système, obtenu par décomposition (décomposition) d'un système qui possède des propriétés système qui doivent être distinguées de son élément - indivisible en parties plus petites (du point de vue du problème à résoudre). Le système peut être représenté comme un ensemble de sous-systèmes à différents niveaux, constituant une hiérarchie système fermée par le bas uniquement par des éléments.

La vue processus présuppose une compréhension d'un objet système en tant qu'objet dynamique, caractérisé par une séquence de ses états dans le temps.

Objet la cognition est l'honneur du monde réel, qui se démarque et est longtemps perçu comme un tout. Un objet peut être matériel ou abstrait, naturel ou artificiel. Un objet possède un ensemble infini de propriétés. Mais en pratique, nous avons besoin d’un ensemble limité de propriétés qui sont importantes pour nous.

Environnement externe - Le concept de « système » apparaît là où et quand nous traçons matériellement ou spéculativement une frontière fermée entre un ensemble illimité ou limité d'éléments. Les éléments avec leur conditionnalité mutuelle correspondante qui entrent dans le cadre forment un système.

Les éléments qui restent en dehors de la frontière forment un ensemble appelé dans la théorie des systèmes « environnement système » ou simplement « environnement » ou « environnement externe ».

De ces considérations il résulte qu’il est impensable de considérer un système sans son environnement externe. Le système forme et manifeste ses propriétés dans le processus d'interaction avec l'environnement, étant la principale composante de cette influence.

En fonction de l'impact sur l'environnement et de la nature de l'interaction avec d'autres systèmes, les fonctions des systèmes peuvent être classées par ordre croissant comme suit :

existence passive;

matériel pour d'autres systèmes;

maintenance de systèmes d'ordre supérieur ;

opposition aux autres systèmes (survie) ;

absorption d'autres systèmes (expansion);

transformation d’autres systèmes et environnements (rôle actif).

Tout système peut être considéré, d’une part, comme un sous-système d’un ordre supérieur (supersystème), et d’autre part, comme un supersystème d’un système d’ordre inférieur (sous-système). Par exemple, le système « atelier de production » est inclus en tant que sous-système dans un système de rang supérieur - « entreprise ». À son tour, le supersystème « entreprise » peut être un sous-système « entreprise ».

Habituellement, les parties plus ou moins indépendantes des systèmes apparaissent comme des sous-systèmes, distingués selon certaines caractéristiques, possédant une relative indépendance et un certain degré de liberté.

Composant - toute partie du système qui entre dans certaines relations avec d'autres parties (sous-systèmes, éléments).

Élément avec Un système fait partie d'un système avec des propriétés définies de manière unique qui remplissent certaines fonctions et ne sont pas soumis à une division ultérieure dans le cadre du problème à résoudre (du point de vue du chercheur).

Les notions d'élément, de sous-système, de système sont interconvertibles ; un système peut être considéré comme un élément d'un système d'ordre supérieur (métasystème), et un élément, en analyse approfondie, comme un système. Le fait que tout sous-système soit simultanément un système relativement indépendant conduit à 2 aspects de l'étude des systèmes : aux niveaux macro et micro.

Lors des études au niveau macro, l'attention principale est portée à l'interaction du système avec l'environnement externe. De plus, les systèmes de niveau supérieur peuvent être considérés comme faisant partie de l’environnement externe. Avec cette approche, les principaux facteurs sont la fonction cible du système (objectif) et les conditions de son fonctionnement. Dans ce cas, les éléments du système sont étudiés du point de vue de leur organisation en un tout unique et de leur influence sur les fonctions du système dans son ensemble.

Au niveau micro, les principales sont les caractéristiques internes du système, la nature de l'interaction des éléments entre eux, leurs propriétés et leurs conditions de fonctionnement.

Pour étudier le système, les deux composants sont combinés.

2. Concepts de structure du système. Connexions et leurs types.

La structure d’un système est comprise comme un ensemble stable de relations qui restent inchangées pendant une longue période, au moins pendant l’intervalle d’observation. La structure du système est en avance sur un certain niveau de complexité en termes de composition des relations entre l'ensemble des éléments du système ou, de manière équivalente, en termes de niveau de diversité des manifestations de l'objet.

Les connexions sont des éléments qui interagissent directement entre les éléments (ou sous-systèmes) du système, ainsi qu'avec les éléments et sous-systèmes de l'environnement.

La communication est l'un des concepts fondamentaux de approche systématique. Le système dans son ensemble existe précisément en raison de la présence de connexions entre ses éléments, c'est-à-dire que les connexions expriment les lois du fonctionnement du système. Les connexions se distinguent par la nature de la relation comme directe et inverse, et par le type de manifestation (description) comme déterministe et probabiliste.

Connexions directes sont destinés à un transfert fonctionnel donné de matière, d'énergie, d'informations ou de leurs combinaisons - d'un élément à un autre dans le sens du processus principal.

Commentaires, Fondamentalement, ils remplissent des fonctions informatives, reflétant les changements dans l'état du système à la suite d'actions de contrôle sur celui-ci. La découverte du principe de rétroaction a été un événement marquant dans le développement de la technologie et a eu des conséquences extrêmement importantes. Les processus de gestion, d’adaptation, d’autorégulation, d’auto-organisation et de développement sont impossibles sans le recours au feedback.

Riz. - Exemple de commentaires

À l'aide du retour d'information, le signal (informations) de la sortie du système (objet de contrôle) est transmis à l'élément de contrôle. Ici, ce signal, contenant des informations sur le travail effectué par l'objet de contrôle, est comparé à un signal qui précise le contenu et le volume de travail (par exemple, un plan). S'il existe un écart entre l'état réel et prévu des travaux, des mesures sont prises pour l'éliminer.

Les principales fonctions du feedback sont :

contrecarrer ce que fait le système lui-même lorsqu'il dépasse les limites établies (par exemple, répondre à une baisse de qualité) ;

compensation des perturbations et maintien d'un état d'équilibre stable du système (par exemple, dysfonctionnements des équipements) ;

synthétiser des perturbations externes et internes qui tendent à faire sortir le système d'un état d'équilibre stable, réduisant ces perturbations à des écarts d'une ou plusieurs grandeurs contrôlables (par exemple, élaborer des ordres de contrôle pour l'émergence simultanée d'un nouveau concurrent et une diminution de la qualité des produits);

élaboration d'actions de contrôle sur l'objet de contrôle selon une loi mal formalisée. Par exemple, l'établissement d'un prix plus élevé pour les ressources énergétiques provoque des changements complexes dans les activités de diverses organisations, modifie les résultats finaux de leur fonctionnement et nécessite des changements dans le processus de production et économique à travers des impacts qui ne peuvent être décrits à l'aide d'expressions analytiques.

La violation des boucles de rétroaction dans les systèmes socio-économiques pour diverses raisons entraîne de graves conséquences. Les systèmes locaux individuels perdent la capacité d'évoluer et de percevoir avec sensibilité les nouvelles tendances émergentes, le développement à long terme et la prévision scientifiquement fondée de leurs activités sur une longue période, ainsi que l'adaptation efficace à des conditions environnementales en constante évolution.

Une caractéristique des systèmes socio-économiques est le fait qu'il n'est pas toujours possible d'exprimer clairement les liens de rétroaction, qui, en règle générale, sont longs, passent par un certain nombre de liens intermédiaires, et leur visualisation claire est difficile. Les quantités contrôlées elles-mêmes ne sont souvent pas clairement définies et il est difficile d'établir de nombreuses restrictions imposées sur les paramètres des quantités contrôlées. Les raisons réelles pour lesquelles les variables contrôlées dépassent les limites établies ne sont pas non plus toujours connues.

Couplage déterministe (dur), en règle générale, définit sans ambiguïté la cause et l'effet et fournit une formule clairement définie pour l'interaction des éléments.Communication probabiliste (flexible) -Définit les dépendances implicites et indirectes entre les éléments. La théorie des probabilités propose un appareil mathématique spécial pour étudier ces connexions, appelé analyse de corrélation.

Les critères sont des signes par lesquels la conformité du fonctionnement du système avec son objectif est évaluée dans des conditions données.

L'efficacité du système est la relation entre le résultat cible de l'opération et celui réellement réalisé.

Il existe souvent des restrictions sur l'entrée et la sortie - garantit la conformité entre la sortie du système et les exigences d'entrée du système ultérieur. Si les exigences ne sont pas remplies, la restriction ne lui permet pas de passer à travers elle-même, c'est-à-dire qu'elle fonctionne sur le principe d'un filtre.

L'état du système est l'ensemble des propriétés essentielles que le système possède à l'heure actuelle.

3. Propriétés de base des systèmes (6 propriétés).

Une propriété est comprise comme un côté d'un objet (sa caractéristique) qui détermine sa différence ou sa similitude avec un autre objet, ou se manifeste lors d'une interaction.

De la définition d'un système, il résulte que la propriété principale est l'intégrité ou l'unité, assurée par les relations entre les composants et se manifestant par l'émergence de nouvelles propriétés que les éléments individuels ne possèdent pas.

Cette propriété est appelée propriété d’émergence.

Émergence - une propriété des systèmes qui provoque l'émergence de nouvelles propriétés et qualités qui ne sont pas inhérentes aux éléments individuels du système. Le principe sous-jacent est à l’opposé du réductionnisme, selon lequel un tout peut être étudié en le divisant en parties puis, en déterminant les propriétés des parties, en déterminant les propriétés du tout.

Intégrité - chaque élément du système contribue à la réalisation de l’objectif du système.

L'intégrité et l'émergence sont des propriétés intégratives du système.

L'intégrité réside dans le fait que chaque composant fournit son propre modèle de fonctionnalité et d'atteinte des objectifs.

La présence de propriétés intégratives est l’une des caractéristiques les plus importantes du système. L'intégrité se manifeste dans le fait que le système a son propre modèle de fonctionnalité, son propre objectif.

Organisation - propriété complexe systèmes, consistant en la présence d'une structure et d'un fonctionnement (comportement). Une partie indispensable des systèmes sont leurs composants, à savoir les formations structurelles qui constituent l'ensemble et sans lesquelles cela n'est pas possible.

Fonctionnalité- c'est la manifestation de certaines propriétés (fonctions) lors de l'interaction avec l'environnement extérieur. Ici, l'objectif (le but du système) est défini comme le résultat final souhaité.

Structuration - c'est l'ordre du système, un certain ensemble et disposition d'éléments avec des connexions entre eux. Il existe une relation entre la fonction et la structure d’un système, comme entre les catégories philosophiques de contenu et de forme. Un changement de contenu (fonctions) entraîne un changement de forme (structure), mais aussi vice versa.

Une propriété importante du système est la présence d'un comportement- actions, changements, fonctionnement, etc. On pense que ce comportement du système est associé à l'environnement (environnement), c'est-à-dire avec d'autres systèmes avec lesquels il entre en contact ou noue certaines relations. Le processus consistant à modifier délibérément l’état d’un système au fil du temps est appelé comportement. Contrairement au contrôle, lorsqu'un changement dans l'état du système est obtenu grâce à des influences externes, le comportement est mis en œuvre exclusivement par le système lui-même, en fonction de ses propres objectifs.

Une autre propriété est la propriété de croissance (développement). Le développement peut être considéré comme une partie intégrante du comportement (et le plus important).

La propriété fondamentale des systèmes est la stabilité, c'est à dire. la capacité du système à résister aux perturbations extérieures. La durée de vie du système en dépend. Les systèmes simples ont des formes passives de stabilité : force, équilibre, adaptabilité, homéostasie. Et pour les plus complexes, les formes actives sont décisives : fiabilité, capacité de survie et adaptabilité. Si les formes répertoriées de stabilité des systèmes simples (à l'exception de la résistance) concernent leur comportement, alors la forme déterminante de stabilité des systèmes complexes est principalement de nature structurelle.

Fiabilité - la propriété de préserver la structure des systèmes, malgré la mort de ses éléments individuels par leur remplacement ou leur duplication, et capacité de survie - Comment suppression active qualités nocives. Ainsi, la fiabilité est plus forme passive que la capacité de survie.

Adaptabilité - la capacité de changer de comportement ou de structure afin de préserver, d'améliorer ou d'acquérir de nouvelles qualités dans des conditions d'environnement extérieur changeant. Une condition préalable à la possibilité d'adaptation est la présence de connexions de rétroaction.

4. Classification des systèmes par contenu. Donner brève description chaque classe.

Classification appelée division en classes selon les caractéristiques les plus essentielles. En classe est compris comme un ensemble d’objets qui présentent certaines caractéristiques communes. Une caractéristique (ou un ensemble de caractéristiques) constitue la base (le critère) de la classification.

Un système peut être caractérisé par une ou plusieurs caractéristiques et, par conséquent, une place peut être trouvée dans diverses classifications, chacune pouvant être utile lors du choix d'une méthodologie de recherche. En règle générale, le but de la classification est de limiter le choix d'approches d'affichage des systèmes et de développer un langage de description adapté à la classe correspondante.

De vrais systèmessont divisés en naturels (systèmes naturels) et artificiels (anthropiques).

Systèmes naturels: systèmes de nature inanimée (physique, chimique) et vivante (biologique).

Systèmes artificiels :créé par l'humanité pour ses besoins ou formé à la suite d'efforts délibérés. Artificielsont divisés en techniques (techniques et économiques) et sociales (publiques).Un système technique est conçu et fabriqué par une personne dans un but précis.

À systèmes sociauxinclure divers systèmes de la société humaine.

L'identification de systèmes constitués uniquement de dispositifs techniques est presque toujours conditionnelle, car ils ne sont pas capables de générer leur propre état. Ces systèmes font partie de systèmes organisationnels et techniques plus vastes qui incluent des personnes.

Un système organisationnel, pour le fonctionnement efficace duquel un facteur important est la manière d'organiser l'interaction des personnes avec un sous-système technique, est appelésystème homme-machine. Exemples de systèmes homme-machine : voiture - conducteur ; pilote d'avion; Ordinateur - utilisateur, etc.

Ainsi, soussystèmes techniquescomprendre un ensemble constructif unique d'objets interconnectés et en interaction, destinés à des actions ciblées avec pour tâche d'atteindre un résultat donné dans le processus de fonctionnement. Les caractéristiques distinctives des systèmes techniques par rapport à un ensemble arbitraire d'objets ou par rapport à des éléments individuels sont le caractère constructif (faisabilité pratique des relations entre les éléments), l'orientation et l'interconnexion des éléments constitutifs et la finalité.

Pour qu’un système résiste aux influences extérieures, il doit avoir une structure stable. Le choix de la structure détermine pratiquement l'aspect technique de l'ensemble du système ainsi que de ses sous-systèmes et éléments. La question de l'opportunité d'utiliser une structure particulière doit être tranchée en fonction de l'objectif spécifique du système. La structure détermine également la capacité du système à redistribuer les fonctions en cas de perte totale ou partielle d'éléments individuels et, par conséquent, la fiabilité et la capacité de survie du système pour les caractéristiques données de ses éléments.

Systèmes abstraitssont le résultat du reflet de la réalité (des systèmes réels) dans le cerveau humain. Leur humeur est une étape nécessaire pour assurer une interaction humaine efficace avec le monde extérieur. Les systèmes abstraits (idéaux) sont objectifs dans leur source d'origine, puisque leur source principale est la réalité objectivement existante.
Partage de systèmes abstraitsaux systèmes d'affichage direct(reflétant certains aspects des systèmes réels)et les systèmes d'affichage généralisant (généralisant).Le premier comprend des modèles mathématiques et heuristiques, et le second - systèmes conceptuels(théories de la construction méthodologique) et des langages.

5. Classification des systèmes en 9 groupes. Donnez une brève description de chaque classe.

Ouvrir appelé système qui interagit avec son environnement. Tous les systèmes réels sont ouverts. Lorsqu'ils décrivent la structure de tels systèmes, ils tentent de diviser les canaux de communication externes en entrées et sorties.

Un système ouvert possède au moins 1 élément connecté à l’environnement extérieur.

Dans un système réel, le nombre d'interconnexions est énorme. Par conséquent, l’une des tâches du chercheur est d’identifier et d’inclure uniquement les connexions significatives dans le système. Les moins importants sont écartés.

Systeme ferme- celui qui n'interagit pas avec l'environnement, ou interagit avec lui de manière strictement définie. Dans le second cas, des canaux d’entrée existent, mais l’influence de l’environnement est constante et parfaitement connue à l’avance. Dans ce cas, ces influences sont directement attribuées au système, ce qui permet de le considérer comme fermé.

Systèmes combinéscontiennent des sous-systèmes ouverts et fermés. C'est-à-dire qu'un ou plusieurs sous-systèmes peuvent y être distingués, interagissant avec l'environnement, et les sous-systèmes restants sont fermés.

Des systèmes simples - n'ont pas de structures ramifiées et sont constitués d'un petit nombre de relations et d'éléments. Sert à remplir les fonctions les plus simples, les niveaux hiérarchiques ne peuvent y être distingués. Particularité est le déterminisme (définition claire) de la nomenclature, du nombre d'éléments et des connexions internes et externes.

Complexe - contiennent un grand nombre d'éléments et de connexions internes, et se caractérisent par une diversité structurelle. Exécute une fonction complexe ou une série de fonctions. Peut être facilement divisé en sous-systèmes. Un système est dit complexe si sa cognition nécessite l’implication de plusieurs disciplines scientifiques, théories, modèles, ainsi que la prise en compte de l'incertitude.

Un modèle est une certaine description (mathématique, verbale, etc.) d'un système ou d'un sous-système, reflétant le groupe et ses propriétés.

Un système est dit complexe si en réalité les signes de complexité suivants se manifestent de manière significative :

Complexité structurelle

Concepts de base des connexions :

De construction

Hiérarchique

Fonctionnel

Causalité (cause et effet)

Information

Spatiotemporel

Difficulté à fonctionner (comportement)

La complexité du choix du comportement Dans les situations multi-alternatives, le choix du comportement est déterminé par l'objectif du système.

Complexité du développement.

Déterminé par les caractéristiques des processus évolutifs ou stochastiques.

Ces signes doivent être considérés conjointement. Les systèmes complexes se caractérisent par une faible prévisibilité, un caractère secret et une variété d’états possibles.

Grand systèmeappelé un système qui ne peut pas être observé simultanément à partir de la position d’un seul observateur dans le temps et dans l’espace. Autrement dit, le facteur spatial est important pour cela. Le nombre de ses sous-systèmes est très important et sa composition est hétérogène. Lors de l’analyse et de la synthèse de systèmes vastes et complexes, les procédures de décomposition et d’agrégation sont fondamentales.

Pour systèmes spécialisésCaractérisé par un objectif unique et une spécialisation étroite du personnel de service. En universel systèmes, de nombreuses actions sont également réalisées sur une seule structure, cependant, la composition des fonctions en termes de type et de nombre est moins homogène.

Automatique - réagir de manière unique à un ensemble limité d'interactions externes. L'organisation interne présente plusieurs états d'équilibre.

Décisif - avoir des critères constants pour distinguer les influences extérieures et les réactions constantes à celles-ci.

Auto-organisation- avoir des critères de discrimination flexibles et des réactions flexibles aux influences extérieures. Peut s’adapter aux influences. Ils présentent des caractéristiques de systèmes diffus, un comportement stochastique et une instabilité des paramètres et des processus. Capable de modifier légèrement la structure. Par exemple : organisations biologiques, comportement collectif des personnes, etc. Si sa stabilité dépasse les influences extérieures, alorsce sont des systèmes prédictifs. Autrement dit, ils peuvent prévoir le cours futur des événements.

Transformer les systèmes- des systèmes complexes imaginaires au plus haut niveau de complexité, non liés par la constance des médias existants. Ils peuvent changer les supports matériels et leur structure tout en conservant leur individualité.

Ils sont appelés déterministesles systèmes pour lesquels leur état est uniquement déterminé par le moment initial et peut être prédit pour tout moment ultérieur.Systèmes stochastiques- des systèmes dans lesquels les changements sont aléatoires. Dans ce cas, les données initiales pour la prédiction ne suffisent pas.

Un système est dit centralisé si l'une de ses parties joue un rôle dominant (central), qui détermine son fonctionnement.

Décentraliséles systèmes sont les systèmes dans lesquels les composants sont également importants.

En produisant les systèmes mettent en œuvre des processus pour obtenir des produits ou des services. Ces systèmes sont divisés en systèmes matériel-énergie et information.

Systèmes de contrôle- sont engagés dans l'organisation et la gestion des processus matériels, énergétiques et informationnels.

Systèmes de services- soutenir la performance des systèmes de production et de contrôle.

6. Nommez les modèles d'interaction entre la partie et le tout (2). Donnez une brève description de chaque modèle.

Le modèle d'intégrité/émergence se manifeste dans le système par l'apparition de nouvelles propriétés absentes des éléments. Afin de mieux comprendre le modèle de l’intégrité, il faut tout d’abord prendre en compte ses deux faces :

propriétés du système (ensemble) Qs n'est pas une simple somme des propriétés de ses éléments constitutifs (parties) :

Qs ≠ ∑Qi

les propriétés du système (l'ensemble) dépendent des propriétés de ses éléments constitutifs (parties) :

Qs = f(qi)

En plus de ces deux aspects principaux, il convient de garder à l'esprit que les éléments combinés dans un système perdent, en règle générale, certaines de leurs propriétés qui leur sont inhérentes en dehors du système, c'est-à-dire le système semble supprimer un certain nombre de propriétés des éléments. Mais d’un autre côté, les éléments, une fois dans le système, peuvent acquérir de nouvelles propriétés.

Tournons-nous vers le modèle qui est dual par rapport au modèle d’intégrité. C'est ce qu'on appelle l'additivité physique, l'indépendance, la sommation, l'isolement. La propriété d'additivité physique se manifeste dans un système qui semble s'être décomposé en éléments indépendants ; alors ça devient juste

Qs = ∑Qi

Dans ce cas extrême, il n’est plus possible de parler de système.

Considérons des options intermédiaires - deux modèles conjugués que l'on peut appeler factorisation progressive - le désir du système vers un état avec de plus en plus d'éléments indépendants, et la systématisation progressive - le désir du système de réduire l'indépendance des éléments, c'est-à-dire à une plus grande intégrité.

Intégratif – Ce terme est souvent utilisé comme synonyme d’intégrité. Cependant, certains chercheurs soulignent ce modèle comme indépendant, essayant de souligner l'intérêt non pas pour les facteurs externes de la manifestation de l'intégrité, mais pour les raisons plus profondes qui déterminent l'émergence de cette propriété, pour les facteurs qui assurent la préservation de l'intégrité.

Les facteurs intégrateurs sont des facteurs de formation et de préservation du système, parmi lesquels un rôle important est joué par l'hétérogénéité et l'incohérence des éléments (étudiés par la plupart des philosophes), d'une part, et leur désir de rejoindre des coalitions, d'autre part.

7. Nommez les modèles d'ordre hiérarchique (2). Donnez une brève description de chaque modèle.

Ce groupe de lois caractérise également l'interaction du système avec son environnement - avec l'environnement (significatif ou essentiel pour le système), le supersystème et les systèmes subordonnés.

Compétences en communication- Ce modèle constitue la base de la définition d'un système, où le système n'est pas isolé des autres systèmes, il est relié par de multiples communications avec l'environnement, qui, à son tour, est une formation complexe et hétérogène contenant un supersystème (métasystème - un système d'ordre supérieur qui spécifie les exigences et les limites du système étudié), des sous-systèmes (systèmes inférieurs et subordonnés) et des systèmes du même niveau que celui considéré.

Une telle unité complexe avec l'environnement est appelée modèle de communication, qui, à son tour, aide facilement à passer à la hiérarchie en tant que modèle de construction du monde entier et de tout système qui en est isolé.

Hiérarchie - Les lois de la hiérarchie ou de l'ordre hiérarchique ont été parmi les premières lois de la théorie des systèmes identifiées et étudiées par L. von. Bertalanffy. Il est nécessaire de prendre en compte non seulement le côté structurel externe de la hiérarchie, mais aussi les relations fonctionnelles entre les niveaux. Par exemple, dans les organisations biologiques, un niveau hiérarchique supérieur a une influence directrice sur le niveau inférieur qui lui est subordonné, et cette influence se manifeste dans le fait que les membres subordonnés de la hiérarchie acquièrent de nouvelles propriétés qu'ils n'avaient pas dans un état isolé ( confirmation de la position donnée ci-dessus sur l'influence de l'ensemble sur les éléments), et à la suite de l'apparition de ces nouvelles propriétés, un nouveau « aspect de l'ensemble » différent se forme (l'influence des propriétés des éléments dans l'ensemble). Le nouvel ensemble ainsi créé acquiert la capacité de remplir de nouvelles fonctions, ce qui est le but de la formation des hiérarchies.

Les principales caractéristiques de l'ordre hiérarchique sont :

Interaction directe du système avec des niveaux supérieurs et inférieurs. Dans ce cas, apparaît la notion de supersystème et de sous-système, un objectif pour le niveau général (pour les niveaux élevés), un sous-objectif (pour les niveaux bas et moyens) et un moyen (pour les niveaux inférieurs)

Le modèle d’intégrité et d’émergence se manifeste à chaque niveau de la hiérarchie.

8. Nommer les lois de faisabilité des systèmes. Donnez une brève description de chaque modèle.

Le problème de la faisabilité du système est le moins exploré. Considérons quelques-uns des modèles qui aident à comprendre ce problème et à en tenir compte lors de la détermination des principes de conception et d'organisation du fonctionnement des systèmes de contrôle.

Équifinalité- Ce modèle caractérise en quelque sorte les capacités maximales du système. L. von Bertalanffy, qui a proposé ce terme, a défini l'équifinalité comme « la capacité, contrairement à l'état d'équilibre dans des systèmes fermés entièrement déterminés par les conditions initiales,... d'atteindre un état indépendant du temps qui ne dépend pas de son état d'équilibre. conditions initiales et est déterminé exclusivement par les paramètres du système " Conformément à ce modèle, le système peut atteindre l’état final requis, indépendamment du temps et déterminé exclusivement par les propres caractéristiques du système, dans différentes conditions initiales et de différentes manières. Il s'agit d'une forme de stabilité par rapport aux conditions initiales et aux limites.

La loi de la « diversité nécessaire » -Pour la première fois en théorie des systèmes, U.R. a attiré l’attention sur la nécessité de prendre en compte la faisabilité ultime d’un système lors de sa création. Ashby. Il a formulé un modèle connu sous le nom de loi de la « diversité nécessaire ». Pour les problèmes de prise de décision, la plus importante est l’une des conséquences de ce modèle, qui peut être simplifiée par l’exemple suivant.

Lorsqu'un chercheur (DM - décideur, observateur) N est confronté à un problème D dont la solution ne lui est pas évidente, il existe alors une certaine variété de solutions possibles Vd. A cette diversité s'oppose la diversité des pensées du chercheur (observateur) Vn. La tâche du chercheur est de réduire la diversité Vd - Vn au minimum, idéalement à 0.

Ashby a prouvé un théorème sur la base duquel la conclusion suivante est formulée : « Si Vd est donné valeur constante, alors Vd - Vn ne peut être réduit qu'en raison d'une augmentation correspondante de Vn. seule la diversité dans N peut réduire la diversité créée dans D ; seule la diversité peut détruire la diversité.

Par rapport aux systèmes de contrôle, la loi de « diversité requise » peut être formulée ainsi : la diversité du système de contrôle (système de contrôle) Vsu doit être supérieure (ou au moins égale) à la diversité de l'objet contrôlé Vou :

Vsu > Vou.

Les moyens suivants pour améliorer la gestion à mesure que les processus de production deviennent plus complexes sont possibles :

une augmentation du Vsu, qui peut être obtenue en augmentant le nombre du personnel d'encadrement, en améliorant leurs qualifications, en mécanisant et en automatisant le travail de gestion ;

réduction de Vou, grâce à l'établissement de règles de comportement plus claires et plus précises pour les composants du système : unification, standardisation, typification, mise en place d'une production continue, réduction de la gamme de pièces, d'assemblages, d'équipements technologiques, etc. ;

réduire le niveau des exigences de gestion, c'est-à-dire réduire le nombre de paramètres constamment surveillés et réglables du système géré ;

auto-organisation des objets de contrôle en limitant les paramètres contrôlés par la création d'unités d'autorégulation (magasins, zones à cycle de production fermé, avec une relative indépendance et limitant l'intervention des organes de gestion centralisés des entreprises, etc.).

9. Nommer les modèles de développement des systèmes (2). Donnez une brève description de chaque modèle.

DANS Dernièrement La nécessité de prendre en compte les principes de leurs évolutions au fil du temps lorsque les systèmes de modélisation se réalisent de plus en plus, pour la compréhension de laquelle les modèles discutés ci-dessous peuvent aider.

Historicité - Bien qu'il semble évident qu'aucun système ne peut rester inchangé, qu'il non seulement surgit, fonctionne, se développe, mais aussi meurt, et chacun peut facilement donner des exemples de formation, d'épanouissement, de déclin (vieillissement) et même de mort (mort) biologique et systèmes sociaux, mais pour des cas spécifiques de développement de systèmes organisationnels et de complexes techniques complexes, il est difficile de déterminer ces périodes. Les gestionnaires d’organisations et les concepteurs de systèmes techniques ne prennent pas toujours en compte que le temps est une caractéristique indispensable du système, que chaque système est soumis au modèle d’historicité et que ce modèle est aussi objectif que l’intégrité, l’ordre hiérarchique, etc. Dans le même temps, le modèle d'historicité peut être pris en compte non seulement passivement, en enregistrant le vieillissement, mais aussi utilisé pour empêcher la « mort » du système, en développant des « mécanismes » de reconstruction, de réorganisation du système pour le préserver de manière nouvelle qualité.

Le modèle d’auto-organisation estParmi les principales caractéristiques des systèmes auto-organisés avec des éléments actifs figurent la capacité de résister aux tendances entropiques (l'entropie dans ce cas est le degré d'incertitude, l'imprévisibilité de l'état du système et de l'environnement externe), la capacité de s'adapter aux conditions changeantes. , transformer sa structure si nécessaire, etc. Ces capacités manifestées extérieurement reposent sur un modèle plus profond, basé sur la combinaison dans tout système réel en développement de deux tendances contradictoires : d'une part, pour tous les phénomènes, y compris les systèmes ouverts en développement, la deuxième loi de la thermodynamique (« deuxième loi » ) est valide. , c'est-à-dire le désir d'augmenter l'entropie ; et d’autre part, des tendances néguentropiques (opposées à entropiques) sous-jacentes à l’évolution sont observées.

Des résultats importants dans la compréhension des lois de l'auto-organisation ont été obtenus dans des études appartenant à la science en développement appelée synergie.

10. Qu'est-ce que la synergie ? A quoi cela sert? Donnez une brève description des 9 grands principes de l’approche synergique.

La synergie est dite interdisciplinaire direction scientifique, étudiant les modèles universels des processus d'auto-organisation, d'évolution et de coopération. Son objectif est de construire théorie générale des systèmes complexes aux propriétés particulières. Contrairement aux systèmes simples, les systèmes complexes présentent les principales caractéristiques suivantes :

de nombreux composants hétérogènes ;

activité (utilité) des composants ;

de nombreuses relations différentes et parallèles entre les composants ;

nature sémiotique (faiblement formalisée) des relations ;

comportement coopératif des composants ;

ouverture;

distribution;

dynamisme, capacité d'apprentissage, potentiel évolutif ;

incertitude des paramètres environnementaux.

Une place particulière dans la synergie est occupée par les questions de formation spontanée de structures ordonnées de nature différente dans les processus d'interaction lorsque les systèmes d'origine sont dans des états instables. Selon le scientifique I. Prigogine, elle peut être brièvement décrite comme « un complexe de sciences sur les systèmes émergents ».

Selon les modèles synergiques, l’évolution d’un système se réduit à une séquence de transitions de phases hors équilibre. Le principe de développement est formulé comme le passage séquentiel de zones critiques (points de bifurcation (bifurcation, ramification)). A proximité des points de bifurcation, on observe une forte augmentation des fluctuations (du latin fluctuatio - fluctuation, déviation). Le choix du développement après bifurcation est déterminé au moment de l'instabilité. Par conséquent, la zone de bifurcation est caractérisée par une imprévisibilité fondamentale - on ne sait pas si elle deviendra la poursuite du développement Le système deviendra chaotique ou une nouvelle structure plus ordonnée verra le jour. Ici, le rôle de l'incertitude augmente fortement : le caractère aléatoire à l'entrée dans une situation de non-équilibre peut conduire à des conséquences catastrophiques à la sortie. Dans le même temps, la possibilité même d'une émergence spontanée de l'ordre à partir du chaos est le moment le plus important du processus d'auto-organisation dans un système complexe.

Les grands principes de l'approche synergique dans la science moderne sont les suivants :

Le principe de complémentarité de N. Bohr.Dans les systèmes complexes, il est nécessaire de combiner différents modèles et méthodes de description qui semblaient auparavant incompatibles, mais qui se complètent désormais.

Le principe de l'émergence spontanée par I. Prigogine. Dans les systèmes complexes, des états critiques particuliers sont possibles, lorsque les moindres fluctuations peuvent soudainement conduire à l'émergence de nouvelles structures complètement différentes des structures habituelles (cela peut notamment conduire à des conséquences catastrophiques - « boule de neige » ou effets épidémiques).

Le principe d'incompatibilité L. Zadeh. À mesure que la complexité d'un système augmente, la possibilité de sa description précise diminue jusqu'à un certain seuil, au-delà duquel l'exactitude et la pertinence (cohérence sémantique) de l'information deviennent des caractéristiques incompatibles et mutuellement exclusives.

Le principe de la gestion de l'incertitude.Les systèmes complexes nécessitent une transition de la gestion de l’incertitude à la gestion de l’incertitude. Différents types d'incertitudes doivent être délibérément introduits dans le modèle du système étudié, car ils constituent un facteur favorisant l'innovation (mutations du système).

Le principe de l'ignorance. La connaissance des systèmes complexes est fondamentalement incomplète, inexacte et contradictoire : elle se forme généralement non pas sur la base de concepts et de jugements logiquement rigoureux, mais sur la base d'opinions individuelles et d'idées collectives. Par conséquent, dans de tels systèmes, la modélisation des connaissances partielles et de l’ignorance joue un rôle important.

Principe de correspondance. Le langage utilisé pour décrire un système complexe doit correspondre à la nature des informations disponibles à son sujet (niveau de connaissance ou d'incertitude). Les modèles logico-mathématiques et syntaxiques exacts ne constituent pas un langage universel ; les modèles sémiotiques vagues, approximatifs et les méthodes informelles sont également importants. Un même objet peut être décrit par une famille de langages de rigidité variable.

Le principe de diversité des voies de développement. Le développement d'un système complexe est multivarié et alternatif ; il existe un « spectre » de voies pour son évolution. Le tournant critique de l'incertitude sur le développement futur d'un système complexe est associé à la présence de zones de bifurcation - « ramifications » des voies possibles d'évolution du système.

Le principe de l'unité et des transitions mutuelles de l'ordre et du chaos. L'évolution d'un système complexe passe par l'instabilité ; le chaos est non seulement destructeur, mais aussi constructif. Le développement organisationnel de systèmes complexes présuppose une sorte de conjonction d’ordre et de chaos.

Principe oscillatoireévolution (pulsée). Le processus d'évolution d'un système complexe n'est pas progressif, mais de nature cyclique ou ondulatoire : il combine des tendances divergentes (diversité croissante) et convergentes (effondrement de la diversité), des phases d'émergence de l'ordre et de maintien de l'ordre. Les systèmes complexes ouverts pulsent : la différenciation est remplacée par l'intégration, la divergence est remplacée par le rapprochement, l'affaiblissement des connexions est remplacé par leur renforcement, etc.

Il est facile de comprendre que les principes énumérés de la méthodologie synergique peuvent être divisés en trois groupes : principes de complexité (1-3), principes d'incertitude (3-6) et principes d'évolution (7-9).

11. Nommer les modèles d'émergence et de formulation des objectifs (4). Donnez une brève description de chaque modèle.

La généralisation des résultats des études sur les processus de formation des objectifs menées par des philosophes, des psychologues, des cybernéticiens et l'observation des processus de justification et de structuration des objectifs dans des conditions spécifiques ont permis de formuler quelques principes généraux, des modèles utiles à utiliser dans la pratique.

La dépendance de l'idée du but et de la formulation du but au stade de cognition de l'objet (processus) et au temps -Une analyse des définitions du concept « objectif » permet de conclure que lors de la formulation d'un objectif, il faut s'efforcer de refléter dans la formulation ou la manière de présenter l'objectif la contradiction principale : son rôle actif dans la cognition, dans la gestion, et à en même temps la nécessité de le rendre réaliste, de l'orienter avec son aide, des activités pour obtenir un certain résultat utile. Dans le même temps, la formulation du but et l'idée du but dépendent du stade de cognition de l'objet, et au fur et à mesure que l'idée se développe, le but peut être reformulé.

Dépendance de l'objectif à des facteurs externes et internes- Lors de l'analyse des raisons de l'émergence et de la formulation des objectifs, il est nécessaire de prendre en compte que l'objectif est influencé à la fois par des facteurs externes au système (exigences externes, besoins, motivations, programmes) et des facteurs internes (besoins, motivations, programmes du système lui-même et de ses éléments, objectifs des interprètes) ; De plus, ces derniers sont les mêmes facteurs qui influencent objectivement le processus de définition d'objectifs que les facteurs externes (en particulier lorsque l'on utilise le concept d'objectifs dans les systèmes de gestion comme moyen d'inciter à l'action).

Manifestation du modèle d'intégrité dans la structure des objectifs -Dans une structure hiérarchique, le modèle d'intégrité (émergence) se manifeste à n'importe quel niveau de la hiérarchie. En ce qui concerne la structure des objectifs, cela signifie que, d'une part, la réalisation d'un objectif de niveau supérieur ne peut pas être entièrement assurée par la réalisation d'objectifs secondaires qui lui sont subordonnés, même si cela en dépend, et, d'autre part. , les besoins, les programmes (à la fois externes et internes) doivent être étudiés à chaque niveau de structuration, et les divisions des sous-objectifs obtenues par différents décideurs en raison de différentes révélations d'incertitude peuvent s'avérer différentes, c'est-à-dire différents décideurs peuvent proposer différentes structures hiérarchiques d'objectifs et de fonctions, même en utilisant les mêmes principes et techniques de structuration.

Modèles de formation de structures hiérarchiques d'objectifs -Considérant que la manière la plus courante de représenter les objectifs dans les systèmes de gestion organisationnelle est la structure hiérarchique arborescente (« arbres d’objectifs »), considérons les principales recommandations pour leur formation :

les techniques utilisées dans la formation de hiérarchies arborescentes d'objectifs peuvent être réduites à deux approches : a) la formation de structures « d'en haut » - méthodes de structuration, de décomposition, d'approche orientée cible ou objectif, b) la formation d'objectifs structures « par le bas » - morphologique, linguistique, thésaurus, approche terminale ; en pratique, ces approches sont généralement combinées ;

les objectifs d'un niveau inférieur de la hiérarchie peuvent être considérés comme des moyens pour atteindre les objectifs d'un niveau supérieur, alors qu'ils sont également des objectifs pour le niveau inférieur ;

Dans une structure hiérarchique, à mesure que nous passons du niveau supérieur au niveau inférieur, il se produit un déplacement de « l'échelle » discutée ci-dessus, de la direction du but (objectif-idéal, objectif-rêve) vers des objectifs et des fonctions spécifiques, qui au niveau les niveaux inférieurs de la structure peuvent être exprimés sous la forme de résultats attendus travail spécifique indiquant les critères d'évaluation de sa mise en œuvre, tandis qu'aux niveaux supérieurs de la hiérarchie l'indication des critères peut soit être exprimée en Exigences générales(par exemple, « accroître l'efficacité »), ou n'est pas du tout inclus dans l'énoncé de l'objectif ;

Pour que la structure des objectifs soit pratique pour l'analyse et l'organisation de la gestion, il est recommandé de lui imposer certaines exigences - le nombre de niveaux hiérarchiques et le nombre de composants dans chaque nœud doivent être (en raison de l'hypothèse de Miller ou de Kolmogorov nombre) K = 5 ± 2 (limite de perception humaine) .

Et quelques lois plus importantes.

Loi de simplicité des systèmes complexes- Il est implémenté, survit et la version du système complexe la moins complexe est sélectionnée. La loi de simplicité des systèmes complexes se traduit par nature dans un certain nombre de principes constructifs :

Occam,

construction modulaire hiérarchique de systèmes complexes,

symétrie,

symmorphose (force égale, homogénéité),

interaction sur le terrain (interaction via le transporteur),

incertitude extrême (les fonctions de distribution des caractéristiques et des paramètres qui ont des valeurs incertaines ont une incertitude extrême).

Loi de la vitesse finie de propagation des interactions- Tous les types d'interactions entre les systèmes, leurs parties et éléments ont une vitesse de propagation finie. Le taux de changement des états des éléments du système est également limité. L'auteur de la loi est A. Einstein.

Théorème d'incomplétude de Gödel- Dans les théories suffisamment riches (y compris l'arithmétique), il existe toujours des expressions vraies non démontrables. Étant donné que les systèmes complexes incluent (implémentent) une arithmétique élémentaire, des blocages (gels) peuvent survenir lors de l'exécution des calculs.

Loi d'équivalence des options pour la construction de systèmes complexes- À mesure que la complexité du système augmente, la part des options pour sa construction proches de l'option optimale augmente.

Loi d'Onsager maximiser la diminution de l'entropie - Si le nombre de toutes les formes possibles de mise en œuvre de processus, conformes aux lois de la physique, n'est pas unique, alors la forme sous laquelle l'entropie du système croît le plus lentement est réalisée. En d’autres termes, on réalise la forme dans laquelle la diminution de l’entropie ou l’augmentation de l’information contenue dans le système est maximisée.

12. Qu’entend-on par description fonctionnelle des systèmes ? Pourquoi et comment cela se fait-il ? Expliquer formule générale description fonctionnelle de tout système dynamique.

L'étude de tout système implique la création d'un modèle du système qui permet d'analyser et de prédire son comportement dans une certaine gamme de conditions, et de résoudre les problèmes d'analyse et de synthèse d'un système réel. Selon les buts et objectifs de la modélisation, celle-ci peut être réalisée à différents niveaux d'abstraction.

Le modèle est une description d'un système qui reflète un certain groupe de ses propriétés.

Il convient de commencer la description du système de trois points de vue : fonctionnel, morphologique et informationnel.

Chaque objet est caractérisé par les résultats de son existence, la place qu'il occupe parmi les autres objets et le rôle qu'il joue dans l'environnement. Une description fonctionnelle est nécessaire pour comprendre l’importance du système, déterminer sa place et évaluer les relations avec d’autres systèmes.

Une description fonctionnelle (modèle fonctionnel) doit créer l'orientation correcte concernant les connexions externes du système, ses contacts avec le monde extérieur et les directions de son évolution possible.

La description fonctionnelle part du fait que chaque système remplit certaines fonctions : il existe simplement passivement, sert de zone d'habitat pour d'autres systèmes, sert des systèmes d'ordre supérieur et sert de moyen pour créer des systèmes plus avancés.

Comme nous le savons déjà, le système peut être monofonctionnel et multifonctionnel.

À bien des égards, l'évaluation des fonctions d'un système (au sens absolu) dépend du point de vue de celui qui l'évalue (ou du système qui l'évalue).

Le fonctionnement du système peut être décrit par une fonctionnelle numérique en fonction des fonctions décrivant processus internes système, ou fonctionnalité qualitative (classement en termes de « meilleur », « pire », « plus », « moins », etc.)

Une fonctionnelle qui décrit quantitativement ou qualitativement l’activité d’un système est appelée fonctionnelle d’efficacité.

L’organisation fonctionnelle peut être décrite :

algorithmiquement,

analytiquement,

graphiquement,

tabulaire,

grâce à des diagrammes de temps de fonctionnement,

verbalement (verbalement).

La description doit correspondre au concept de développement de systèmes d'une certaine classe et satisfaire à certaines exigences :

doit être ouvert et permettre la possibilité d'élargir (réduire) l'éventail des fonctions mises en œuvre par le système ;

prévoir la possibilité de passer d'un niveau de considération à un autre, c'est-à-dire assurer la construction de modèles virtuels de systèmes à tous les niveaux.

Lors de la description d'un système, nous le considérerons comme une structure dans laquelle quelque chose (matière, énergie, information) est introduit à certains moments du temps, et d'où quelque chose est retiré à certains moments du temps.

Sous sa forme la plus générale, la description fonctionnelle d'un système dans tout système dynamique est représentée par un sept :

Sf = (T, x, C, Q, y, φ, η),

où T est l'ensemble des instants dans le temps, x est l'ensemble des valeurs instantanées des influences d'entrée, C = (c : T → x) est l'ensemble des influences d'entrée admissibles ; Q - ensemble d'états ; y - ensemble de valeurs de sortie ; Y = (u : T → y) - ensemble de quantités de sortie ; φ = (T×T×T×c → Q) - fonction d'état de transition ; η:T×Q → y - mappage de sortie ; c - segment d'influence d'entrée ; u est un segment de la valeur de sortie.

Cette description du système couvre un large éventail de propriétés.

L'inconvénient de cette description est qu'elle n'est pas constructive : elle est difficile à interpréter et application pratique. Une description fonctionnelle doit refléter les caractéristiques de systèmes complexes et mal compris telles que les paramètres, les processus et la hiérarchie.

Supposons que le système S réalise N fonctions ψ1, ψ2, ..., ψs, ..., ψN, en fonction de n processus F1, F2, ..., Fi, ..., Fn. Efficacité exécution m les fonctions

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

L'efficacité globale du système est le vecteur fonctionnel E = (Es). L'efficacité du système dépend énorme montant facteurs internes et externes. Il est extrêmement difficile de présenter cette dépendance sous une forme explicite, et la valeur pratique d'une telle représentation est insignifiante en raison de sa multidimensionnalité et de sa multiplicité. Une manière rationnelle de former une description fonctionnelle consiste à utiliser une hiérarchie de descriptions à plusieurs niveaux dans laquelle la description d'un niveau supérieur dépendra de variables généralisées et factorisées d'un niveau inférieur.

La hiérarchie est créée par factorisation de niveaux de processus (Fi) à l'aide de paramètres généralisés (Qi), qui sont des fonctionnels (Fi). On suppose que le nombre de paramètres est nettement inférieur au nombre de variables dont dépendent les processus. Cette méthode de description permet de construire un pont entre les propriétés des éléments en interaction avec l'environnement (sous-systèmes de niveau inférieur) et l'efficacité du système.

Des processus (Fi(1)) peuvent être trouvés en sortie du système. Ce sont des processus d'interaction avec l'environnement. Nous les appellerons processus de premier niveau et supposerons qu'ils sont définis :

paramètres du système de premier niveau - Q1(1), Q2(1), ..., Qj(1), ..., Qm(1) ;

neutralisant activement les paramètres environnementaux directement dirigés contre le système pour réduire son efficacité - b1, b2, ..., bk, ..., bK ;

neutre (paramètres environnementaux aléatoires) c1, c2, ..., cl, ..., cL ;

paramètres environnementaux favorables d1, d2, ..., dp, ..., dP.

L'environnement est en contact direct avec les sous-systèmes des niveaux inférieurs, influençant à travers eux les sous-systèmes des niveaux supérieurs de la hiérarchie, donc Fi* = Fi*((bk), (cl), (dp)). En construisant une hiérarchie (paramètres du niveau β-ème - processus du niveau (β-1) - paramètres du niveau (β-1)), il est possible de relier les propriétés de l'environnement avec l'efficacité du système .

Les paramètres système (Qj) peuvent changer lorsque l'environnement change ; ils dépendent des processus dans le système et sont écrits sous forme de fonctionnelles d'état Qj1(t).

L'espace fonctionnel propre du système W est l'espace dont les points sont tous les états possibles du système, déterminés par un ensemble de paramètres jusqu'au niveau b :

Q = (Q(1), Q(2), ... Q(β)).

L'état peut rester constant pendant un certain intervalle de temps T.

Les processus (Fi(2)) ne peuvent pas être détectés à la sortie du système. Il s'agit de processus de deuxième niveau qui dépendent des paramètres Q(2) des sous-systèmes du système (paramètres de deuxième niveau). Et ainsi de suite.

La hiérarchie de description suivante est formée : efficacité (un ensemble fini de fonctionnelles) - processus du premier niveau (fonctions) - paramètres du premier niveau (fonctionnelles) - processus du deuxième niveau (fonctions) - paramètres du deuxième niveau (fonctionnelles ), etc. À un certain niveau, notre connaissance des propriétés fonctionnelles du système s’épuise et la hiérarchie s’effondre. Une rupture peut survenir à différents niveaux pour différents paramètres (processus), aussi bien sur le processus que sur le paramètre.

Les caractéristiques externes du système sont déterminées par le niveau supérieur de la hiérarchie, il est donc souvent possible de se limiter à une description de la forme ((Ei), (ψS), (Fi(1)), (Qj(1 )), (bk), (cl), (dp)). Le nombre de niveaux hiérarchiques dépend de la précision requise de la représentation des processus d'entrée.

13. Méthodes graphiques description fonctionnelle des systèmes. Arbre des fonctions du système.

La méthode de description fonctionnelle analytique généralisée des systèmes a été discutée ci-dessus. Très souvent, lors de l'analyse et de la synthèse de systèmes, une description graphique est utilisée, dont les variétés sont :

arbre des fonctions du système,

Norme de modélisation fonctionnelle IDEF0.

Toutes les fonctions mises en œuvre par un système complexe peuvent être divisées en trois groupes :

fonction cible ;

fonctions de base du système ;

fonctions système supplémentaires.

La fonction cible du système correspond à son objectif fonctionnel principal, c'est-à-dire fonction cible (principale) - reflète le but, l'essence et la raison d'être du système.

Les fonctions principales reflètent l'orientation du système et représentent un ensemble de macro-fonctions mises en œuvre par le système. Ces fonctions déterminent l'existence d'un système d'une certaine classe. Fonctions de base - fournissent les conditions nécessaires pour remplir la fonction cible (réception, transmission, acquisition, stockage, émission).

Des fonctions (de service) supplémentaires élargissent les fonctionnalités du système, la portée de leur application et contribuent à améliorer les indicateurs de qualité du système. Fonctions supplémentaires - fournir les conditions d'exécution des fonctions de base (connexion (distribution, direction, garantie)).

La description d'un objet dans le langage des fonctions est représentée sous forme de graphe.

La formulation de la fonction à l'intérieur des sommets doit comprendre 2 mots : un verbe et un nom « Faire quoi ».

L'arbre des fonctions du système représente une décomposition des fonctions du système et est formé dans le but d'une étude détaillée de la fonctionnalité du système et d'une analyse de l'ensemble des fonctions mises en œuvre à différents niveaux de la hiérarchie du système. Sur la base de l'arborescence des fonctions du système, la structure du système est formée sur la base de modules fonctionnels. Par la suite, la structure basée sur de tels modules est recouverte de modules constructifs (pour les systèmes techniques) ou de modules organisationnels (pour les systèmes organisationnels et techniques). Ainsi, l'étape de formation d'un arbre de fonctions est l'une des plus importantes non seulement dans l'analyse, mais aussi dans la synthèse de la structure du système. Les erreurs à ce stade conduisent à la création de « systèmes désactivés » qui ne sont pas capables de s'adapter pleinement fonctionnellement avec d'autres systèmes, l'utilisateur et l'environnement.

Les données initiales pour former un arbre de fonctions sont les fonctions principales et supplémentaires du système.

La formation d'un arbre de fonctions représente le processus de décomposition de la fonction cible et d'un ensemble de fonctions de base et supplémentaires en fonctions plus élémentaires, mises en œuvre aux niveaux de décomposition suivants.

De plus, chacune des fonctions d'un i-ème niveau spécifiquement pris peut être considérée comme une macrofonction par rapport aux fonctions qui la mettent en œuvre au (i+1)-ème niveau, et comme fonction élémentaire par rapport à la fonction correspondante du (i-1)-ème niveau supérieur.

La description des fonctions système à l'aide de la notation IDEF0 repose sur les mêmes principes de décomposition, mais se présente non pas sous forme d'arborescence, mais sous forme d'un ensemble de diagrammes.

14. Méthodes graphiques de description fonctionnelle des systèmes. Méthodologie IDEF0. Syntaxe de la langue.

Les objets de la modélisation sont des systèmes.

La description du modèle IDEF0 est construite sous la forme d'une pyramide hiérarchique, au sommet de laquelle est présentée la description la plus générale du système, et la base représente de nombreuses descriptions plus détaillées.

La méthodologie IDEF0 repose sur les principes suivants :

Description graphique des processus simulés. Le langage graphique des diagrammes Blocs et Arcs IDEF0 affiche les opérations ou fonctions sous forme de blocs, et l'interaction entre les entrées/sorties des opérations entrant ou sortant d'un bloc sous forme d'arcs.

Concision. En utilisant un langage graphique pour décrire les processus, on obtient d'une part la précision de la description et d'autre part la brièveté.

La nécessité de respecter les règles et l'exactitude du transfert d'informations. Lors de la modélisation IDEF0, vous devez respecter les règles suivantes :

Le diagramme doit comporter au moins 3 et pas plus de 6 blocs fonctionnels.

Les diagrammes doivent afficher des informations dans le contexte défini par l'objectif et le point de vue.

Les diagrammes doivent avoir une interface associée lorsque les numéros de bloc, les arcs et les codes ICOM ont une structure unique.

Unicité des noms de fonctions de bloc et des noms d'arc.

Définition claire du rôle des données et séparation des entrées et des contrôles.

Les notes sur les noms des fonctions Arcs et Block doivent être courtes et concises.

Pour chaque Bloc fonctionnel, au moins un Arc de contrôle est requis.

Un modèle est toujours construit dans un but précis et à partir d’un point de vue précis.

Dans le processus de modélisation, il est très important de définir clairement la direction du développement du modèle : son contexte, son point de vue et son objectif.

Le contexte du modèle délimite les limites du système modélisé et décrit ses relations avec l'environnement externe.

Il ne faut pas oublier qu'un modèle représente un point de vue. Plusieurs modèles sont utilisés pour modéliser un système sous plusieurs perspectives.

L'objectif reflète la raison de la création du modèle et détermine son objectif. De plus, toutes les interactions dans le modèle sont considérées précisément du point de vue de la réalisation de l'objectif fixé.

Dans la méthodologie IDEF0, le modèle de système est décrit à l'aide de diagrammes graphiques IDEF0 et affiné grâce à l'utilisation de diagrammes FEO, de texte et de glossaire. De plus, le modèle comprend une série de diagrammes interconnectés qui divisent un système complexe en ses composants. Les diagrammes de niveau supérieur (A-0, A0) sont les plus description générale systèmes, présentés sous forme de blocs distincts. La décomposition de ces blocs nous permet d'atteindre le niveau de détail requis dans la description du système.

Le développement des diagrammes IDEF0 commence par la construction du niveau le plus élevé de la hiérarchie (A-0) - un bloc et des arcs d'interface qui décrivent les connexions externes du système considéré. Le nom de la fonction, écrit dans le bloc 0, est la fonction cible du système du point de vue accepté et du but de construire le modèle.

Au cours d'une modélisation ultérieure, le bloc 0 est décomposé en diagramme A0, où la fonction objectif est affinée à l'aide de plusieurs blocs, dont l'interaction entre eux est décrite à l'aide d'arcs. À leur tour, les blocs fonctionnels du diagramme A0 peuvent également être décomposés pour une présentation plus détaillée.

En conséquence, les noms des blocs fonctionnels et des arcs d'interface, qui décrivent l'interaction de tous les blocs présentés dans les diagrammes, forment un modèle hiérarchique et mutuellement cohérent.

Bien que le sommet du modèle soit le diagramme de niveau A-0, le véritable « dessus ou structure de travail » est le diagramme A0 car il s'agit d'une expression raffinée du point de vue du modèle. Son contenu montre ce qui sera considéré ensuite, limitant les niveaux suivants dans le cadre de l'objectif du projet. Les niveaux inférieurs clarifient le contenu des blocs fonctionnels, les détaillent, mais sans élargir les limites du modèle.

15. Méthodologie IDEF0. Notion Doug. Cinq types de relations entre les blocs. Principe de décomposition en blocs.

Les blocs représentent des fonctions ou des actions du système. Leurs actions s'écrivent verbe + objet d'action + objet

par exemple, « élaborer un horaire de travail ».

Les arcs représentent des informations ou des objets matériels nécessaires à l'exécution d'une fonction ou apparaissant à la suite de l'exécution. L'objet peut être : des documents, du matériel physique, des outils, des machines, des informations, des organisations et même des sous-systèmes. L'emplacement où l'arc se connecte au bloc détermine le type d'interface. Les commentaires sur l'arc sont formulés sous la forme d'un syntagme nominal qui répond à la question « quoi ». Les blocs sont disposés sur le schéma selon le diplôme de l'auteur, en fonction du diplôme de l'auteur. Un bloc dominant est le bloc dont l'exécution influence le contrôle du nombre maximum de blocs. Le bloc dominant est situé dans le coin supérieur gauche, le moins important - en bas à droite.

Important!

La disposition des blocs ne détermine pas la dépendance temporelle de l'opération !

Voir fig. 1

Relation de gestion.

Relation d'entrée. (convoyeur)

Commentaires de la direction. La sortie de la première fonction contrôle l’entrée de la seconde, qui à son tour affecte le fonctionnement de la 1ère.

Commentaires de connexion.

La relation entre la production et le mécanisme. Un type de communication rare utilisé dans les opérations préparatoires.

Exemple : créer un modèle idef pour le service de contrôle afin d'évaluer l'efficacité de la gestion et du fonctionnement de la bibliothèque. voir Figure 2. Bloc A0, reflétant la fonction cible. Ensuite, sur la figure 3, le diagramme A0 est décomposé. Si nécessaire, chacun des blocs doit être décomposé.

Décomposition - méthode scientifique, qui utilise la structure du problème et vous permet de remplacer la solution d'un gros problème par une solution à une série de problèmes plus petits.

16. Description morphologique et modélisation des systèmes. Description de la structure du système et des relations entre les éléments.

une description morphologique doit donner une idée de la structure du système (la morphologie est la science de la forme, de la structure). Profondeur de la description, niveau de détail, c'est-à-dire La détermination des composants du système qui seront considérés comme élémentaires (éléments) est déterminée par l'objectif de la description du système. La description morphologique est hiérarchique. La configuration de la morphologie est donnée à autant de niveaux que nécessaire pour se faire une idée des propriétés fondamentales du système.

Objectifs analyse structurelle sont:

développement de règles pour l'affichage symbolique des systèmes ;

évaluation de la qualité de la structure du système ;

étudier les propriétés structurelles du système dans son ensemble et de ses sous-systèmes ;

élaborer une conclusion sur la structure optimale du système et des recommandations pour son amélioration ultérieure.

Dans l'approche structurelle, deux étapes peuvent être distinguées : la détermination de la composition du système, c'est-à-dire une liste complète de ses sous-systèmes, éléments et clarification des connexions entre eux.

L'étude de la morphologie d'un système commence par la composition élémentaire. Il peut être:

homogène (éléments du même type) ;

hétérogène (différents types d'éléments);

mixte.

L'identité ne signifie pas une identité complète et détermine uniquement la proximité des propriétés fondamentales.

En règle générale, l'homogénéité s'accompagne de redondance et de la présence d'opportunités (potentielles) cachées et de réserves supplémentaires.

Les éléments hétérogènes sont spécialisés, ils sont économiques et peuvent être efficaces dans une gamme étroite de conditions extérieures, mais perdent rapidement leur efficacité en dehors de cette gamme.

Parfois, la composition élémentaire ne peut pas être déterminée – elle est incertaine.

Une caractéristique importante de la morphologie est la fonction (propriétés) des éléments. On distingue les éléments :

informatif;

énergie;

réel

Il ne faut pas oublier qu’une telle division est arbitraire et ne reflète que les propriétés prédominantes de l’élément. Dans le cas général, le transfert d'informations n'est pas possible sans énergie, et le transfert d'énergie n'est pas possible sans informations.

Les éléments d'information sont conçus pour recevoir, mémoriser (stocker), transformer et transmettre des informations. La transformation peut consister à changer le type d'énergie qui transporte l'information, à changer la méthode de codage (représentant sous une forme symbolique) l'information, à compresser l'information en réduisant la redondance, à prendre des décisions, etc.

Il existe des transformations réversibles et irréversibles de l'information.

Les informations réversibles ne sont pas associées à la perte (ou à la création de nouvelles) informations. L'accumulation (mémorisation) est réversible s'il n'y a pas de perte d'informations lors du stockage.

La conversion d'énergie consiste à modifier les paramètres du flux d'énergie. Le flux d’énergie entrant peut provenir de l’extérieur ou d’autres éléments du système. Le flux d’énergie produit est dirigé vers d’autres systèmes ou vers l’environnement. Le processus de conversion d’énergie nécessite naturellement des informations.

Le processus de transformation d'une substance peut être mécanique (par exemple, estampage), chimique, physique (par exemple, découpe), biologique. Dans les systèmes complexes, la transformation de la matière est de nature mixte.

DANS cas général, il convient de garder à l'esprit que tout processus, d'une manière ou d'une autre, conduit à la transformation de la matière, de l'énergie et de l'information.

Les propriétés morphologiques du système dépendent largement de la nature des connexions entre les éléments. Le concept de communication est inclus dans toute définition d'un système. Elle caractérise simultanément à la fois la structure (statique) et le fonctionnement (dynamique) du système. Les connexions assurent l'émergence et la préservation de la structure et des propriétés du système. Les connexions informationnelles, matérielles et énergétiques sont distinguées, les définissant dans le même sens dans lequel les éléments ont été définis.

La nature de la connexion est déterminée par la densité du composant correspondant (ou fonction cible).

La connexion est caractérisée par :

direction,

de force,

voir.

Sur la base des deux premières caractéristiques, les connexions sont divisées en connexions dirigées et non dirigées, fortes et faibles, et par nature - connexions de subordination, de génération (génétique), d'égalité et de contrôle.

Certaines de ces connexions peuvent être détaillées encore plus en détail. Par exemple, les liens de subordination sur les liens « genre-espèce », les liens « partie-tout » ; liens de génération - « cause-effet ».

Ils peuvent également être répartis selon le lieu d'application (interne - externe), selon le sens des procédés (direct, inverse, neutre).

Les connexions directes sont destinées à transférer de la matière, de l'énergie, des informations ou leurs combinaisons d'un élément à un autre selon la séquence de fonctions exécutées.

La qualité de la communication est déterminée par son débit et la fiabilité.

Comme nous le savons déjà, les connexions de rétroaction jouent un rôle très important - elles constituent la base de l'autorégulation et du développement des systèmes, en les adaptant aux conditions d'existence changeantes. Ils servent principalement à contrôler les processus et les plus courants sont les remontées d’informations.

Les connexions neutres ne concernent pas l'activité fonctionnelle du système, elles sont imprévisibles et aléatoires. Cependant, les connexions neutres peuvent jouer un certain rôle dans l'adaptation du système, servir de ressource initiale pour la formation de connexions directes et rétroactives et servir de réserve.

Une description morphologique peut inclure des indications sur la présence et le type de connexion, contenir caractéristiques générales connexions ou leurs évaluations qualitatives et quantitatives.

Les propriétés structurelles des systèmes sont déterminées par la nature et la stabilité des relations entre les éléments. Selon la nature des relations entre les éléments de la structure, ils se répartissent en :

multi-connecté,

hiérarchique,

mixte.

Les plus stables sont les structures déterministes dans lesquelles les relations sont soit constantes, soit changent dans le temps selon des lois déterministes. Les structures probabilistes changent avec le temps selon les lois probabilistes. Les structures chaotiques se caractérisent par l'absence de restrictions, les éléments qu'elles contiennent entrent en contact selon des propriétés individuelles. La classification se fait selon le caractère dominant.

La structure joue un rôle majeur dans la formation de nouvelles propriétés du système, différentes des propriétés de ses composants, dans le maintien de l'intégrité et de la stabilité de ses propriétés par rapport aux modifications des éléments du système dans certaines limites.

Important les composants structuraux sont les relations de coordination et de subordination.

La coordination exprime l'ordre des éléments du système « horizontalement ». Nous parlons ici de l'interaction des composants d'un niveau de l'organisation.

La subordination est un ordre « vertical » de subordination et de subordination des composants. Ici nous parlons de sur l'interaction des composants de différents niveaux de hiérarchie.

La hiérarchie (hiezosazche - pouvoir sacré, grec) est la disposition des parties du tout du plus haut au plus bas. Le terme « hiérarchie » (à plusieurs étages) définit l'ordre des composants du système par degré d'importance. Entre les niveaux de la hiérarchie structurelle, il peut exister une relation de stricte subordination des composants du niveau sous-jacent à l'un des composants du niveau supérieur, c'est-à-dire relations d'ordre arborescent. De telles hiérarchies sont appelées hiérarchies fortes ou de type arborescent.

Cependant, des relations arborescentes ne doivent pas nécessairement exister entre les niveaux d’une structure hiérarchique. Les connexions peuvent également avoir lieu au sein du même niveau hiérarchique. Un composant sous-jacent peut être subordonné à plusieurs composants d'un niveau supérieur - ce sont des structures hiérarchiques avec des connexions faibles.

Les structures hiérarchiques se caractérisent par la présence de composantes de gestion et d'exécution. Il peut y avoir des éléments à la fois de contrôle et d'exécution.

Il existe des structures strictement et non strictement hiérarchiques.

Un système de structure hiérarchique stricte présente les caractéristiques suivantes :

le système comporte un composant de commande principal, qui possède au moins deux connexions ;

il existe des composants exécutifs dont chacun n'a qu'un seul lien avec un composant de niveau supérieur ;

la connexion n'existe qu'entre des composants appartenant à deux niveaux adjacents, les composants de niveau inférieur étant connectés uniquement à un composant de niveau supérieur, et chaque composant de niveau supérieur étant connecté à au moins deux composants de niveau inférieur. Fig. 1

Riz. 2.

La figure 1 montre un graphique d'une structure strictement hiérarchique et la figure 2 montre un graphique d'une structure hiérarchique non stricte. Les deux structures sont à trois niveaux.

Ainsi sur la Fig. 1, un élément du 1er niveau de la hiérarchie peut représenter le recteur de l'université, les éléments du 2ème niveau - les vice-recteurs, le 3ème niveau - les doyens, les éléments restants (4ème niveau, non reflétés sur la figure ) représentera les chefs de département. Il est clair que tous les éléments et connexions de la structure présentée ne sont pas égaux.

En règle générale, la présence d'une hiérarchie est le signe d'un niveau élevé d'organisation de la structure, bien que des systèmes hautement organisés non hiérarchiques puissent exister.

Sur le plan fonctionnel, les structures hiérarchiques sont plus économiques.

Pour les structures non hiérarchiques, il n'y a pas de composantes uniquement managériales ou uniquement exécutives. Tout composant interagit avec plusieurs composants.

Riz. 3 - Graphique de la structure multiconnectée du système

Riz. 4 - Graphique de la structure cellulaire du système

Les structures mixtes sont diverses combinaisons de structures hiérarchiques et non hiérarchiques.

Introduisons le concept de leadership.

Un sous-système leader est celui qui satisfait aux exigences suivantes :

le sous-système n'a d'interaction déterministe avec aucun sous-système ;

le sous-système est celui de contrôle (avec interaction directe ou indirecte) par rapport à la pièce (le plus grand nombre de sous-systèmes) ;

le sous-système soit n'est pas contrôlé (subordonné), soit est contrôlé par le plus petit nombre (par rapport aux autres) de sous-systèmes.

Il peut y avoir plusieurs sous-systèmes principaux ; avec plusieurs sous-systèmes principaux, un sous-système principal principal est possible. Le sous-système du niveau le plus élevé de la structure hiérarchique doit simultanément être le principal ; si ce n'est pas le cas, alors la structure hiérarchique supposée est soit instable, soit ne correspond pas à la véritable structure du système.

Les structures mixtes sont diverses combinaisons de structures hiérarchiques et non hiérarchiques. La stabilité de la structure est caractérisée par le moment de son évolution. La structure peut changer sans convertir une classe ou en convertissant une classe en une autre. En particulier, l'émergence d'un leader dans une structure non hiérarchique peut conduire à sa transformation en structure hiérarchique, et l'émergence d'un leader dans une structure hiérarchique peut conduire à l'établissement d'une connexion limitante puis déterministe entre le sous-système dirigeant et un sous-système de niveau supérieur. En conséquence, le sous-système de niveau supérieur est remplacé par le sous-système principal, ou fusionne avec lui, ou la structure hiérarchique est transformée en une structure non hiérarchique (mixte).

Les structures non hiérarchiques sans dirigeants sont appelées équilibre. Le plus souvent, les structures multiconnectées sont en équilibre. L’équilibre ne signifie pas l’identité des composants du métabolisme ; nous parlons uniquement du degré d’influence sur la prise de décision.

Une caractéristique des structures hiérarchiques est l'absence de connexions horizontales entre les éléments. En ce sens, ces structures sont des constructions abstraites, car en réalité il est difficile de trouver une production ou tout autre système d'exploitation sans connexions horizontales.

Dans la description morphologique d’un système, ses propriétés de composition sont importantes. Les propriétés de composition des systèmes sont déterminées par la manière dont les éléments sont combinés en sous-systèmes. Nous distinguerons les sous-systèmes :

effecteur (capable de transformer l'impact et d'influencer d'autres sous-systèmes et systèmes, y compris l'environnement, avec de la matière ou de l'énergie),

récepteur (capable de convertir les influences externes en signaux d'information, de transmettre et de transporter des informations)

réflexif (capable de reproduire des processus en eux-mêmes au niveau de l'information, générant des informations).

La composition de systèmes qui ne contiennent pas (jusqu'au niveau élémentaire) de sous-systèmes aux propriétés prononcées est dite faible. La composition de systèmes contenant des éléments aux fonctions prononcées est appelée respectivement sous-systèmes effecteurs, récepteurs ou réflexifs ; des combinaisons sont possibles. Nous appellerons complète la composition des systèmes qui comprennent des sous-systèmes des trois types. Les éléments du système (c'est-à-dire les sous-systèmes dans les profondeurs desquels l'analyse morphologique ne s'étend pas) peuvent avoir des propriétés effectrices, réceptrices ou réflexives, ainsi que leurs combinaisons.

Dans le langage de la théorie des ensembles, la description morphologique est un quadruple :

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

où S=(Si)i est l'ensemble des éléments et de leurs propriétés (dans ce cas, un élément s'entend comme un sous-système dans la profondeur duquel la description morphologique ne pénètre pas) ; V =(Vj)j - ensemble de connexions ; δ - structure ; K-composition.

Nous considérons que tous les ensembles sont finis.

On distinguera dans S :

Composé:

homogène,

hétérogène,

mixte ( un grand nombre deéléments homogènes avec une certaine quantité d'éléments hétérogènes),

incertain.

Propriétés des éléments :

informatif,

énergie,

l'information et l'énergie,

matière-énergie,

incertain (neutre).

On distinguera dans l'ensemble V :

Objectif des connexions :

informatif,

réel,

énergie.

Nature des connexions :

droit,

inverse,

neutre.

On distinguera en d :

Stabilité des structures :

déterministe,

probabiliste,

chaotique.

Formations:

hiérarchique,

multi-connecté,

mixte,

transformer.

On distinguera dans l'ensemble K :

Chansons:

faible,

avec des sous-systèmes effecteurs,

avec des sous-systèmes récepteurs,

avec des sous-systèmes réflexifs,

complet,

indéfini.

La description morphologique, comme la description fonctionnelle, est construite sur un principe hiérarchique (multi-niveaux) par décomposition séquentielle de sous-systèmes. Les niveaux de décomposition du système, les niveaux de hiérarchie des descriptions fonctionnelles et morphologiques doivent coïncider. Une description morphologique peut être réalisée par division séquentielle du système. Ceci est pratique si les connexions entre les sous-systèmes du même niveau hiérarchique ne sont pas trop complexes. Les plus productives (pour les problèmes pratiques) sont les descriptions comportant une seule division ou un petit nombre de divisions. Chaque élément de la structure peut, à son tour, être décrit fonctionnellement et informationnellement. Les propriétés morphologiques de la structure sont caractérisées par le temps nécessaire pour établir la communication entre les éléments et la capacité de communication. On peut prouver que l’ensemble des éléments de la structure forme un espace métrique normal. Il est donc possible d’y définir une métrique (la notion de distance). Pour résoudre certains problèmes, il convient d’introduire une métrique dans l’espace structurel.

17. Méthodes de description des structures dans la description morphologique. Graphiques de structure.

Schémas structurels- La formation de la structure fait partie de la solution au problème général de la description du système. La structure révèle la configuration globale du système plutôt que de définir le système dans son ensemble.

Si nous décrivons le système comme un ensemble de blocs qui effectuent certaines transformations fonctionnelles et connexions entre eux, nous obtenons un schéma fonctionnel qui décrit la structure du système sous une forme généralisée. Un bloc est généralement compris, en particulier dans les systèmes techniques, comme un dispositif fonctionnellement complet conçu comme un tout distinct. La division en blocs peut être effectuée en fonction du degré de détail requis dans la description de la structure, de la clarté de l'affichage des caractéristiques des processus de fonctionnement inhérents au système. En plus des blocs fonctionnels, le schéma fonctionnel peut inclure des blocs logiques qui permettent de modifier la nature du fonctionnement selon que certaines conditions prédéterminées sont remplies ou non.

Les diagrammes structurels sont visuels et contiennent des informations sur un grand nombre de propriétés structurelles du système. Ils peuvent être facilement clarifiés et précisés, au cours desquels il n'est pas nécessaire de modifier l'ensemble du schéma, mais plutôt de remplacer ses éléments individuels par des schémas structurels qui comprennent non pas un, comme auparavant, mais plusieurs blocs en interaction.

Cependant, un schéma structurel n’est pas encore un modèle de structure. Il est difficile à formaliser et constitue davantage un pont naturel facilitant le passage d'une description significative d'un système à une description mathématique, plutôt qu'un véritable outil d'analyse et de synthèse de structures. Riz. - Exemple de schéma fonctionnel

Graphiques - Les relations entre les éléments de la structure peuvent être représentées par un graphe correspondant, ce qui permet de formaliser le processus d'étude des propriétés invariantes dans le temps des systèmes et d'utiliser l'appareil mathématique bien développé de la théorie des graphes.

Définition. Un graphe est un triple G=(M, R, P), où M est l'ensemble des sommets, R est l'ensemble des arêtes (ou arcs du graphe), P est le prédicat d'incidence des sommets et des arêtes du graphe. P(x, y, r) = 1 signifie que sommets x,y ∈ M sont incidents (connectés, allongés) sur une arête du graphe r∈ R.
Pour faciliter le travail avec un graphique, ses sommets sont généralement numérotés. Un graphe dont les sommets sont numérotés est appelé marqué.

Chaque arête du graphe relie deux sommets, dits dans ce cas adjacents. Si le graphe est marqué, alors l'arête est spécifiée par la paire (i,j), où i et j sont les nombres de sommets adjacents. Évidemment, l’arête (i,j) est incidente aux sommets i et j, et vice versa.

Si toutes les arêtes d'un graphe sont données par des paires ordonnées (i, j), dans lesquelles l'ordre des sommets adjacents compte, alors le graphe est dit dirigé. Un graphe non orienté ne contient aucune arête orientée. Dans un graphe partiellement orienté, toutes les arêtes ne sont pas orientées.

Géométriquement, les graphiques sont représentés sous forme de diagrammes dans lesquels les sommets sont affichés sous forme de points (cercles, rectangles) et les arêtes sont représentées sous forme de segments reliant les sommets adjacents. Une arête orientée est spécifiée par un segment avec une flèche.

L'utilisation des diagrammes est si répandue que lorsque l'on parle de graphique, on pense généralement au diagramme d'un graphique.

Si les bords du graphique ont des caractéristiques numériques connexions, alors ces graphiques sont appelés pondérés. Dans ce cas, la matrice d'incidence contient les poids des connexions correspondantes ; le signe devant le numéro détermine la direction du bord.

Une caractéristique importante d’un graphe structurel est le nombre de chemins possibles pouvant être empruntés d’un sommet à un autre. Plus ces chemins sont nombreux, plus la structure est parfaite, mais plus elle est redondante. La redondance assure la fiabilité de la structure. Par exemple, la destruction de 90 % des connexions neuronales du cerveau ne se fait pas sentir et n’affecte pas le comportement. Il peut également y avoir une redondance inutile, représentée dans le graphique de structure sous forme de boucles.

18. Structure de l'analyse du système. Cycle de solution de base. Arbre de fonctions.

L'approche générale de la résolution de problèmes peut être représentée comme un cycle.

Dans le même temps, dans le processus de fonctionnement d'un système réel, un problème de pratique est identifié comme un écart entre l'état de fait existant et celui requis. Pour résoudre le problème, une étude systémique (décomposition, analyse et synthèse) du système est réalisée, éliminant le problème. Lors de la synthèse, les systèmes analysés et synthétisés sont évalués. Implémentation du système synthétisé sous la forme du projet proposé système physique vous permet d'évaluer dans quelle mesure le problème de la pratique a été résolu et de prendre une décision sur le fonctionnement du (nouveau) système réel modernisé.

Dans cette perspective, un autre aspect de la définition d’un système devient évident : un système est un moyen de résoudre des problèmes.

Les tâches principales de l'analyse du système peuvent être représentées sous la forme d'un arbre de fonctions à trois niveaux.

A l'étape de décomposition, qui donne une représentation générale du système, on effectue :

Définition et décomposition de l'objectif général de l'étude et de la fonction principale du système comme limitation de la trajectoire dans l'espace d'état du système ou dans le domaine des situations admissibles. Le plus souvent, la décomposition s'effectue en construisant un arbre de buts et un arbre de fonctions.

Isolement d'un système de l'environnement (division en système/non-système) selon le critère de participation de chaque élément considéré au processus conduisant à un résultat fondé sur la considération du système comme partie intégrante du supersystème.

Description des facteurs d'influence.

Description des tendances de développement, incertitudes de toutes sortes.

Description du système comme une « boîte noire ».

Décomposition fonctionnelle (par fonctions), composante (par type d'éléments) et structurelle (par type de relations entre éléments) du système.

La profondeur de décomposition est limitée. La décomposition doit s'arrêter s'il est nécessaire de changer le niveau d'abstraction - pour représenter l'élément comme un sous-système. Si lors de la décomposition, il s'avère que le modèle commence à décrire l'algorithme interne du fonctionnement de l'élément au lieu de la loi de son fonctionnement sous la forme d'une « boîte noire », alors dans ce cas, un changement dans le niveau d'abstraction s'est produit. Cela signifie aller au-delà de l’objectif de l’étude du système et provoque donc l’arrêt de la décomposition.

Dans les méthodes automatisées, la décomposition du modèle jusqu'à une profondeur de 5 à 6 niveaux est typique. Habituellement, l'un des sous-systèmes est décomposé à cette profondeur. Les fonctionnalités qui nécessitent ce niveau de détail sont souvent très importantes et doivent être Description détaillée donne la clé des secrets de tout le système.

La théorie générale des systèmes a prouvé que la plupart des systèmes peuvent être décomposés en représentations de sous-systèmes de base. Ceux-ci incluent : la connexion en série (en cascade) des éléments, la connexion en parallèle des éléments, la connexion par retour d'information.
Le problème de la décomposition est que dans les systèmes complexes, il n'y a pas de correspondance univoque entre la loi de fonctionnement des sous-systèmes et l'algorithme et sa mise en œuvre. Par conséquent, plusieurs options (ou une option, si le système est affiché sous la forme d'une structure hiérarchique) de décomposition du système sont formées.

Examinons quelques-unes des stratégies de décomposition les plus couramment utilisées.

Décomposition fonctionnelle. La décomposition est basée sur l'analyse des fonctions du système. Cela soulève la question de savoir ce que fait le système, quel que soit son fonctionnement. La base de la division en sous-systèmes fonctionnels est la communauté des fonctions exécutées par des groupes d'éléments.

Décomposition du cycle de vie. Un signe de l'identification des sous-systèmes est un changement dans la loi de fonctionnement des sous-systèmes à différentes étapes du cycle de vie du système « de la naissance à la mort ». Il est recommandé d'utiliser cette stratégie lorsque le but du système est d'optimiser les processus et lorsque des étapes successives de transformation des entrées en sorties peuvent être définies.

Décomposition par processus physique. Un signe d'identification des sous-systèmes sont les étapes d'exécution de l'algorithme pour le fonctionnement du sous-système, les étapes de changement d'état. Bien que cette stratégie soit utile pour décrire les processus existants, elle peut souvent aboutir à une description trop cohérente du système qui ne prend pas pleinement en compte les contraintes imposées par les fonctions les unes aux autres. Dans ce cas, la séquence de contrôle peut être masquée. Cette stratégie ne doit être utilisée que si le but du modèle est de décrire le processus physique lui-même.

Décomposition par sous-systèmes (décomposition structurelle). Un signe d'identification des sous-systèmes est une connexion forte entre les éléments selon l'un des types de relations (connexions) existant dans le système (informationnelles, logiques, hiérarchiques, énergétiques, etc.). La force de la connexion, par exemple, basée sur les informations, peut être évaluée par le coefficient d'interconnexion des informations des sous-systèmes k = N / N0, où N est le nombre de tableaux d'informations mutuellement utilisés dans les sous-systèmes, N0 est le nombre total d'informations tableaux. Pour décrire l’ensemble du système, il faut construire un modèle composite combinant tous les modèles individuels. Il est recommandé d'utiliser la décomposition des sous-systèmes uniquement lorsque cette division en parties principales du système ne change pas. L'instabilité des limites des sous-systèmes dépréciera rapidement à la fois les modèles individuels et leur combinaison.

Au stade de l'analyse, qui assure la formation d'une représentation détaillée du système, sont réalisées :

Analyse fonctionnelle et structurelle du système existant, qui nous permet de formuler les exigences du système en cours de création. Il comprend la clarification de la composition et des lois de fonctionnement des éléments, les algorithmes de fonctionnement et d'influence mutuelle des sous-systèmes, la séparation des caractéristiques contrôlées et incontrôlables, la définition de l'espace d'état Z, la définition espace paramétrique T, qui spécifie le comportement du système, l'analyse de l'intégrité du système et la formulation des exigences pour le système en cours de création.

Analyse morphologique - analyse de la relation des composants.

Analyse génétique - analyse du contexte, des raisons de l'évolution de la situation, des tendances existantes, réalisation de prévisions.

Analyse des analogues.

Analyse de l'efficience (en termes d'efficacité, d'intensité des ressources, d'efficience). Il comprend le choix d'une échelle de mesure, la formation d'indicateurs de performance, la justification et la formation de critères de performance, l'évaluation directe et l'analyse des appréciations obtenues.

Formation des exigences pour le système en cours de création, y compris la sélection de critères d'évaluation et de restrictions.

Étape de synthèse du système, résolution de problème, est présenté sous la forme d'un schéma fonctionnel simplifié sur la figure. A ce stade, les opérations suivantes sont effectuées :

Développement d'un modèle du système requis (sélection d'outils mathématiques, modélisation, évaluation du modèle selon les critères d'adéquation, de simplicité, correspondance entre précision et complexité, balance des erreurs, implémentations multivariées, construction de blocs).

Synthèse de structures alternatives d'un système qui résout le problème.

Synthèse des paramètres du système qui résolvent le problème.

Évaluation des variantes du système synthétisé (justification du schéma d'évaluation, mise en œuvre du modèle, réalisation d'une expérience d'évaluation, traitement des résultats de l'évaluation, analyse des résultats, sélection de la meilleure option).

Riz. - Schéma fonctionnel simplifié de l'étape de synthèse d'un système résolvant un problème

Une évaluation de la mesure dans laquelle le problème a été résolu est effectuée à la fin de l'analyse du système.

Les étapes les plus difficiles à réaliser sont les étapes de décomposition et d’analyse. Cela est dû au degré élevé d’incertitude qui doit être surmonté au cours de l’étude.

19. 9 étapes de formation d'une représentation système.

Étape 1. Identification des principales fonctions (propriétés, objectifs, finalité) du système. Formation (sélection) des concepts disciplinaires de base utilisés dans le système. À ce stade, nous parlons de comprendre les principaux résultats du système. C'est le meilleur endroit pour commencer des recherches. Le type de sortie doit être déterminé : matière, énergie, information, ils doivent être liés à certains concepts physiques ou autres (sortie de production - produits (lesquels ?), sortie du système de contrôle - informations de commande (pour quoi ? sous quelle forme ?), sortie automatisée Système d'Information- des informations (sur quoi ?), etc.).

Étape 2. Identification des principales fonctions et parties (modules) du système. Comprendre l'unité de ces parties au sein du système. À ce stade, la première connaissance du contenu interne du système a lieu, il est révélé de quelles grandes parties il se compose et quel rôle joue chaque partie dans le système. C'est l'étape d'obtention d'informations primaires sur la structure et la nature des principales connexions. Ces informations doivent être présentées et étudiées à l'aide de méthodes d'analyse de systèmes structurelles ou orientées objet, où, par exemple, la présence d'une nature principalement séquentielle ou parallèle de la connexion des pièces, une direction mutuelle ou principalement unilatérale des influences entre les pièces, etc. est révélé. Déjà à ce stade, vous devriez faire attention à ce qu'on appelle facteurs de formation du système, c'est à dire. sur les connexions et l’interdépendance qui font d’un système un système.

Étape 3. Identification des principaux processus du système, leur rôle, les conditions de mise en œuvre ; identification des étapes, des sauts, des changements d'états de fonctionnement ; dans les systèmes avec contrôle - identifier les principaux facteurs de contrôle. Ici, la dynamique des changements les plus importants dans le système, le cours des événements sont étudiés, les paramètres d'état sont introduits, les facteurs influençant ces paramètres, assurant le déroulement des processus, ainsi que les conditions de début et de fin des processus sont pris en compte. . Il est déterminé si les processus sont contrôlables et s’ils contribuent à la mise en œuvre par le système de ses principales fonctions. Pour les systèmes contrôlés, les principales actions de contrôle, leur type, leur source et leur degré d'influence sur le système sont clarifiés.

Étape 4. Identification des principaux éléments du « non-système » avec lequel le système étudié est connecté. Identifier la nature de ces connexions. A ce stade, un certain nombre de problèmes individuels sont résolus. Les principales influences externes sur le système (entrées) sont étudiées. Leur type (matériau, énergie, information), le degré d'influence sur le système et les principales caractéristiques sont déterminés. Les limites de ce qui est considéré comme un système sont fixées, les éléments du « non-système » sont déterminés, vers lesquels sont dirigés les principaux impacts de production. Ici, il est utile de retracer l'évolution du système, le chemin de sa formation. C'est souvent ce qui conduit à une compréhension de la structure et des caractéristiques de fonctionnement du système. De manière générale, cette étape permet de mieux comprendre les principales fonctions du système, sa dépendance et sa vulnérabilité ou sa relative indépendance vis-à-vis de l'environnement extérieur.

Étape 5. Identification des incertitudes et des accidents dans la situation de leur influence déterminante sur le système (pour les systèmes stochastiques).

Étape 6. Identification d'une structure ramifiée, d'une hiérarchie, formation d'idées sur le système en tant qu'ensemble de modules reliés par des entrées et des sorties.

L'étape 6 se termine par la formation d'idées générales sur le système. En règle générale, cela suffit si nous parlons d'un objet avec lequel nous ne travaillerons pas directement. Si nous parlons d'un système qui doit être étudié afin de l'étudier en profondeur, de l'améliorer et de le gérer, alors nous devrons aller plus loin dans la spirale de l'étude approfondie du système.

Formation d'une représentation détaillée du système

Étape 7. Identification de tous les éléments et connexions importants aux fins de considération. Leur affectation à la structure hiérarchique du système. Classement des éléments et des connexions selon leur importance.

Les étapes 6 et 7 sont étroitement liées les unes aux autres, il est donc utile d’en discuter ensemble. L'étape 6 est la limite des connaissances « à l'intérieur » d'un système suffisamment complexe pour qu'une personne l'exploite entièrement. Seul le spécialiste responsable de ses différentes pièces aura une connaissance plus approfondie du système (étape 7). Pour un objet pas trop complexe, le niveau de l'étape 7 - connaissance de l'ensemble du système - est réalisable pour une seule personne. Ainsi, bien que l'essence des étapes 6 et 7 soit la même, dans la première d'entre elles, nous sommes limités à la quantité raisonnable d'informations dont dispose un chercheur.

De manière approfondie, il est important de mettre en évidence les éléments (modules) et les connexions indispensables à la réflexion, en écartant tout ce qui n'a pas d'intérêt pour les besoins de l'étude. Connaître un système n’implique pas toujours seulement de séparer l’essentiel du sans importance, mais aussi de se concentrer sur le plus essentiel. Les détails devraient également affecter la connexion entre le système et le « non-système », déjà évoquée à l’étape 4. A l'étape 7, l'ensemble des connexions externes est considéré comme si clair qu'on peut parler d'une connaissance approfondie du système.

Les étapes 6 et 7 résument l’étude globale et holistique du système. Les étapes suivantes ne considèrent que ses aspects individuels. Par conséquent, il est important de prêter à nouveau attention aux facteurs formant le système, au rôle de chaque élément et de chaque connexion, à comprendre pourquoi ils sont exactement comme ça ou devraient être exactement comme ça dans l'aspect de l'unité de le système.

Étape 8. Prise en compte des changements et des incertitudes du système. Nous étudions ici un changement lent, généralement indésirable, des propriétés d'un système, communément appelé « vieillissement », ainsi que la possibilité de remplacer des pièces individuelles (modules) par de nouvelles, qui permettent non seulement de résister au vieillissement, mais aussi pour améliorer la qualité du système par rapport à son état d'origine. Une telle amélioration d’un système artificiel est généralement appelée développement. Cela inclut également l'amélioration des caractéristiques des modules, la connexion de nouveaux modules, l'accumulation d'informations pour une meilleure utilisation et parfois la restructuration de la structure et de la hiérarchie des connexions.

Les principales incertitudes d'un système stochastique sont considérées comme explorées à l'étape 5. Cependant, l'indéterminisme est toujours présent dans un système qui n'est pas destiné à fonctionner dans des conditions de nature aléatoire des entrées et des connexions. Ajoutons que la prise en compte des incertitudes dans ce cas se traduit généralement par une étude de la sensibilité des propriétés (sorties) les plus importantes du système. La sensibilité fait référence à la mesure dans laquelle les changements dans les intrants influencent les changements dans les extrants.

Étape 9. Etude des fonctions et des processus du système afin de les gérer. Introduction de procédures de gestion et de prise de décision. Actions de contrôle en tant que systèmes de contrôle. Pour les systèmes dirigés vers un but et autres systèmes contrôlés, cette étape a grande importance. Les principaux facteurs de contrôle ont été clarifiés lors de l'examen de l'étape 3, mais il s'agissait là de la nature informations générales sur le système. Pour introduire efficacement des contrôles ou étudier leurs effets sur les fonctions et les processus du système, il faut une connaissance approfondie du système. C'est pourquoi nous ne parlons d'analyse de contrôle que maintenant, après un examen approfondi du système. Rappelons que le contrôle peut avoir un contenu extrêmement diversifié - des commandes d'un contrôle informatique spécialisé aux arrêtés ministériels.

Cependant, la possibilité d'une prise en compte uniforme de toutes les interventions ciblées dans le comportement du système permet de parler non pas d'actes de gestion individuels, mais d'un système de gestion étroitement lié au système principal, mais qui se distingue clairement en termes fonctionnels.

A ce stade, il devient clair où, quand et comment (à quels points du système, à quels moments, dans quels processus, sauts, sélections de population, transitions logiques, etc.) le système de contrôle influence le système principal, comment efficace et acceptable, il est facilement mis en œuvre. Lors de l'introduction de contrôles dans le système, les options de conversion des entrées et des paramètres constants en paramètres contrôlés doivent être explorées, des limites de contrôle acceptables et des méthodes pour leur mise en œuvre doivent être déterminées.

Après avoir terminé les étapes 6 à 9, l'étude des systèmes se poursuit à un niveau qualitativement nouveau - une étape de modélisation spécifique suit. On ne peut parler de création d'un modèle qu'après une étude complète du système.

Cible

Basique Fonction 2

Basique Fonction 1

Vsp. fonction 2

Vsp. fonction 1

Vsp. fonction 3

Vsp. fonction 1

Vsp. fonction 2

Méthodes et procédures système.Quels types de modèles mathématiques selon la méthode de construction...

L'ordre hiérarchique du monde était déjà réalisé en La Grèce ancienne. Un tel ordre est observé à tous les niveaux de développement de l'Univers : chimique, physique, biologique, social.

La hiérarchie est la subordination, tout ordre d'objets convenu par subordination.

Le terme est apparu à l'origine comme le nom de « l'échelle de carrière » dans la religion, puis il a commencé à être largement utilisé pour caractériser les relations dans l'appareil gouvernemental, l'armée, etc. Actuellement, lorsque nous parlons de hiérarchie, nous entendons tout ordre d'objets. convenu par subordination, ordonner la subordination des personnes de position et de rang inférieurs à celles de rang supérieur organismes sociaux, lors de la gestion d'une entreprise, d'une région, d'un état, etc.

Le modèle d'ordre hiérarchique des systèmes (hiérarchie) signifie que tout système est constitué d'autres systèmes et qu'en théorie, on peut toujours trouver un système d'un niveau supérieur, qui contient des systèmes de niveaux inférieurs (L. von Bertalanffy).

Van Gigh caractérise la hiérarchie avec les caractéristiques suivantes :

• - un système est toujours constitué d'autres systèmes ;
• - pour tout système spécifique, il est possible de trouver un système qui le couvre ;
• - de ces deux systèmes, celui qui inclut l'autre est appelé système de niveau supérieur ;
• - un système de niveau inférieur, à son tour, est constitué d'autres systèmes et, à cet égard, il peut être considéré comme un système de niveau supérieur ;
• - la hiérarchie des systèmes existe du fait que les systèmes sont plus niveau faible sont Composants systèmes de niveau supérieur.

Les lois de la hiérarchie ou de l'ordre hiérarchique ont été parmi les premières lois de la théorie des systèmes identifiées et étudiées par L. von Bertalanffy.

Le modèle de communicabilité signifie que tout système est connecté par de multiples communications avec l'environnement, qui, à son tour, est une formation complexe et hétérogène contenant un supersystème (un système d'ordre supérieur qui spécifie les exigences et les limites du système étudié), des sous-systèmes. (systèmes d’ordre inférieur) et des systèmes de même niveau que celui considéré.

Ainsi, le groupe de modèles comprend la communication et la hiérarchie.

Compétences en communication.

Tout système n'est pas isolé des autres systèmes, mais est relié par de nombreuses communications avec l'environnement, qui est une formation complexe et hétérogène contenant :

• Ш supersystème (un système d'ordre supérieur qui spécifie les exigences et les limites du système considéré) ;
• Ш éléments ou sous-systèmes (systèmes sous-jacents, subordonnés) ;
• Ш systèmes du même niveau que celui considéré.

Une telle unité complexe du système avec l’environnement est appelée modèle de communication.

En raison des lois de la communication, chaque niveau hiérarchique entretient des relations complexes avec les niveaux supérieurs et inférieurs. Il s’ensuit que chaque niveau de la hiérarchie semble avoir la propriété d’un « Janus à deux faces » :

• Le « visage », orienté vers le niveau sous-jacent, a le caractère d'un tout autonome – un système ;
• Le visage, orienté vers un niveau supérieur, présente les propriétés d'une partie dépendante - un élément d'un système supérieur.

Hiérarchie

Le principe de la hiérarchie est que tout système peut être représenté comme une formation hiérarchique. Dans le même temps, le modèle d’intégrité s’applique à tous les niveaux de la hiérarchie. Un niveau hiérarchique supérieur unit les éléments du niveau inférieur et a un effet directeur sur eux. En conséquence, les membres subordonnés de la hiérarchie acquièrent de nouvelles propriétés qu'ils n'avaient pas dans un état isolé. Et le nouvel ensemble résultant de la combinaison d'éléments inférieurs acquiert la capacité d'exercer de nouvelles fonctions (le modèle d'émergence apparaît), ce qui est le but de la formation des hiérarchies. Ces caractéristiques des systèmes hiérarchiques s'observent aussi bien au niveau biologique de développement de l'Univers que dans les organisations sociales, lors de la gestion d'une entreprise, d'une association ou d'un État, ainsi que lors de la présentation de la conception de projets de complexes techniques complexes, etc.

L'utilisation de représentations hiérarchiques s'avère utile dans le cas de l'étude de systèmes et de situations problématiques avec une grande incertitude. Dans ce cas, tout se passe comme si la « grande » incertitude était divisée en de plus petites incertitudes qui se prêtent mieux à la recherche. Même si ces petites incertitudes ne peuvent pas être entièrement révélées et expliquées, l’ordre hiérarchique supprime encore partiellement l’incertitude globale et fournit au moins une solution de contrôle plus efficace.

Exemple. Un spécialiste est chargé d'estimer la demande d'ordinateurs l'année prochaine dans la ville N. À première vue, la tâche semble très difficile - il y a trop d'incertitudes. Cependant, décomposons la tâche en sous-tâches : évaluer les besoins en ordinateurs dans divers secteurs de consommation (organisations commerciales, agences gouvernementales, étudiants, écoliers et autres individus). Par rapport à chacun des secteurs, la tâche ne semble plus aussi désespérée : même sans informations complètes, il est possible d'évaluer le besoin en ordinateurs. De plus, chacun des secteurs peut être divisé en sous-secteurs, etc.

Intégrité. Ce terme est souvent utilisé comme synonyme d’intégrité. Cependant, ils soulignent leur intérêt non pas pour les facteurs externes de la manifestation de l'intégrité, mais pour les raisons plus profondes de la formation de cette propriété et, surtout, pour sa préservation. Les facteurs de formation et de protection du système sont appelés intégrateurs, parmi lesquels l'hétérogénéité et l'incohérence de ses éléments sont importants.

Compétences en communication

Compétences en communication. Ce modèle constitue la base de la définition d'un système proposée par V.N. Sadovsky et E.G. Yudin dans le livre « Recherche sur la théorie générale des systèmes ».

Tout système n'est pas isolé des autres systèmes et est relié par de nombreuses communications avec l'environnement, qui est une formation complexe et hétérogène contenant (Fig. 4.1) :

supersystème(un système d'ordre supérieur qui spécifie les exigences et les limites du système considéré) ;

éléments ou sous-systèmes(systèmes sous-jacents et subordonnés) ;

des systèmes du même niveau que celui considéré ;

Riz. 4.1. Connexions entre le système et le supersystème, les sous-systèmes et les systèmes

différents niveaux

Hiérarchie

Considérons la hiérarchie comme un modèle dans la construction du monde entier et de tout système isolé de celui-ci. L’ordre hiérarchique imprègne tout, du niveau atomique-moléculaire à la société humaine. La hiérarchie en tant que modèle réside dans le fait que le modèle d'intégrité se manifeste à chaque niveau de la hiérarchie. Grâce à cela, de nouvelles propriétés apparaissent à chaque niveau qui ne peuvent être dérivées de la somme des propriétés des éléments. Il est important que non seulement l'union des éléments dans chaque nœud conduise à l'apparition de nouvelles propriétés qu'ils n'avaient pas et à la perte de certaines propriétés des éléments, mais aussi que chaque membre de la hiérarchie acquière de nouvelles propriétés qu'il n'avait pas. avoir dans un état isolé.

Ainsi, des changements qualitatifs complexes se produisent à chaque niveau de la hiérarchie, qui ne peuvent pas toujours être représentés et expliqués. Mais c’est précisément grâce à cette caractéristique que le modèle considéré conduit à des conséquences intéressantes. Premièrement, les représentations hiérarchiques peuvent être utilisées pour afficher des systèmes avec incertitude.

Deuxièmement, la construction d'une structure hiérarchique dépend de la finalité : pour des situations multi-usages, plusieurs structures hiérarchiques peuvent être construites correspondant à des conditions différentes, et les mêmes composants peuvent participer à des structures différentes. Troisième, même dans le même objectif, si vous confiez la formation d'une structure hiérarchique à différents chercheurs, alors en fonction de leur expérience antérieure, de leurs qualifications et de leur connaissance du système, ils peuvent recevoir différentes structures hiérarchiques, c'est-à-dire résoudre les changements qualitatifs différemment à chaque niveau de la hiérarchie.

Équifinalité

C'est l'un des modèles les moins étudiés. Il caractérise les capacités maximales des systèmes d'une certaine classe de complexité. L. von Bertalanffy, qui a proposé ce terme, définit l'équifinalité par rapport à un système « ouvert » comme la capacité (contrairement aux états d'équilibre dans les systèmes fermés) de systèmes entièrement déterminés par des conditions initiales à atteindre un état indépendant du temps (qui ne ne dépend pas de ses conditions initiales et est déterminé uniquement par les paramètres du système). La nécessité d'introduire ce concept naît à partir d'un certain niveau de complexité, par exemple les systèmes biologiques.

À l'heure actuelle, un certain nombre de questions concernant ce modèle n'ont pas été étudiées : quels paramètres dans des systèmes spécifiques garantissent la propriété d'équivalence ? Comment cette propriété est-elle obtenue ? Comment le modèle d’équivalence se manifeste-t-il dans les systèmes organisationnels ?

Historicité

Le temps est une caractéristique indispensable d'un système, donc chaque système est historique, et c'est le même modèle que l'intégrité, l'intégration, etc. Il est facile de donner des exemples de formation, d'épanouissement, de déclin et même de mort de systèmes biologiques et sociaux, mais pour les systèmes techniques et organisationnels, il suffit de déterminer des périodes de développement difficiles.

La base du modèle d’historicité réside dans les contradictions internes entre les composants du système. Mais comment gérer le développement ou au moins comprendre l'approche de la période correspondante de développement du système - ces questions n'ont pas encore été suffisamment étudiées.

Récemment, une plus grande attention a été accordée à la nécessité de prendre en compte les lois de l'historicité. En particulier, en ingénierie des systèmes, lors de la création de complexes techniques complexes, il est nécessaire de prendre en compte au stade de la conception du système non seulement les questions de développement et d'assurance du développement du système, mais également la question de savoir comment et quand il doit être détruit. . Par exemple, le démantèlement d’équipements, notamment d’avions complexes, « l’enterrement » d’installations nucléaires, etc.