Szövetségi Vámszolgálat

Állami oktatási intézmény

Felsőfokú szakmai végzettség

"Orosz Vámakadémia"

Vlagyivosztok ága

Absztrakt a „Rendezettség. Káosz. Növekvő entrópia"

Diákok végezték el

121 csoport: Iljin D.,

Csernozemov A.

Ellenőrizve:

Pugach P. A.

Vlagyivosztok 2010

1. Bevezetés……………………………………………………………….. 3

2. Rendelés…………………………………………………………4

3. Káosz................................................ ...................................................... ...................... 5

4. Az entrópia növekedése…………………………………………………………… 7

5. Következtetés………………………………………………………….. 9

6. Irodalomjegyzék……………………………………………………………………………………………………………

Bevezetés

Minden természetes folyamat az Univerzum entrópiájának növekedésével jár; Ezt az állítást gyakran az entrópia elvének nevezik. Az entrópia jellemzi az energia tárolásának körülményeit is: ha az energiát magas hőmérsékleten tároljuk, akkor az entrópiája viszonylag alacsony, a minősége pedig éppen ellenkezőleg, jó. Másrészt, ha ugyanannyi energiát tárolunk alacsony hőmérsékleten, akkor az energiához kapcsolódó entrópia magas, minősége pedig alacsony.

Az entrópia növekedése az jellemző tulajdonság természetes folyamatok és egyre inkább megfelel az energia tárolásának alacsony hőmérsékletek. Hasonlóan elmondhatjuk, hogy a változási folyamatok természetes irányát az energia minőségének csökkenése jellemzi.

Az energia és entrópia kapcsolatának ez az értelmezése, amelyben az entrópia jellemzi az energia tárolásának feltételeit, nagy jelentőséggel bír. gyakorlati jelentősége. A termodinamika első törvénye kimondja, hogy egy elszigetelt rendszer (és talán az egész Univerzum) energiája állandó marad. Ezért a fosszilis tüzelőanyagok – szén, olaj, urán – elégetésével nem csökkentjük a teljes energiatartalékot. Ebben az értelemben az energiaválság általában lehetetlen, mivel a világ energiája mindig változatlan marad. Egy marék szén és egy csepp olaj elégetésével azonban növeljük a világ entrópiáját, hiszen mindezek a folyamatok spontán módon mennek végbe. Bármilyen cselekvés az Univerzum energiájának minőségének csökkenéséhez vezet. Mivel egy iparosodott társadalomban az erőforrás-felhasználás folyamata gyorsan felgyorsul, az Univerzum entrópiája folyamatosan növekszik. Arra kell törekednünk, hogy a civilizáció fejlődését az entrópiatermelés csökkentésének és az energiaminőség megőrzésének útjára tereljük.

Rend

A rendezettség egy szerkezet jellemzője, amely jelzi elemei kölcsönös konzisztenciájának mértékét. A szociokognitív rendszerrel kapcsolatban a rendezettség jellemzője egy sajátos történelmi racionalitási rendszerrel összefüggésben magas fokú strukturált tudásnak felel meg.

Az élettelen és élő természet fejlődésének koncepcióját a természeti objektumok szerkezetének visszafordíthatatlan, irányított változásának tekintik, mivel a szerkezet az anyag szerveződési szintjét tükrözi.

A struktúra egy rendszer belső szerveződése, amely elősegíti a rendszert alkotó elemek összekapcsolását, meghatározva a rendszer egészét és minőségi jellemzőit. A struktúra határozza meg az objektum elemeinek sorrendjét. Elemek minden olyan jelenség, folyamat, valamint minden olyan tulajdonság és kapcsolat, amely bármilyen kölcsönös kapcsolatban és korrelációban áll egymással.

A struktúra az elemek sorrendje (összetétele), amely bizonyos változások (transzformációk) tekintetében megmarad (invariáns).

A rend az elemek összekapcsolásának viszonylag stabil módja, holisztikus jelleget kölcsönözve interakciójuknak a belsőleg feldarabolt objektumon belül.

A legfontosabb tulajdonság a viszonylagos stabilitása, amely alatt a változásban való megőrzést értjük. A rendezés azonban bizonyos dinamizmust, elkülönült időpillanatokat tartalmaz, és az elemek új tulajdonságainak időben és térben történő kibontakozásának folyamatát jelenti.

A rend egy adott rendszer alrendszerei közötti belső kapcsolatok általános, minőségileg meghatározott és viszonylag stabil rendje. A „szervezeti szint” fogalma, ellentétben a „struktúra” fogalmával, magában foglalja a struktúrákban és annak sorrendjében bekövetkező változás gondolatát is. történelmi fejlődés rendszer létrehozásának pillanatától kezdve. Míg a struktúra változása véletlenszerű és nem mindig irányított lehet, a szervezet szintjén a változás a szükséges módon történik. A megfelelő szervezettségi szintet elért, bizonyos felépítésű rendszerek elsajátítják az információ felhasználásának képességét annak érdekében, hogy a menedzsmenten keresztül szervezettségi szintjüket változatlan formában tartsák (vagy növeljék), és hozzájáruljanak entrópiájuk állandóságához (vagy csökkenéséhez).

Káosz

A "káosz" fogalom etimológiája.

A káosz, az ókori görög filozófiában végleg formát öltő fogalom, a kozmikus ősegység tragikus képe, minden kezdete és vége, minden élőlény örökkévaló halála és egyben minden fejlődés alapelve és forrása. rendezetlen, mindenható és arctalan.

Káosz (görögül cháos, cháino szóból - kinyílok, kiköpök), az ókori görög mitológiában a határtalan őstömeg, amelyből utólag kialakult minden, ami létezik. Átvitt értelemben - zavar, zavartság.

A káosz iránt érdeklődnek a fizikusok, vegyészek, biológusok, matematikusok, mérnökök stb.. Ezek a kutatók olyan rendszerekre specializálódtak, amelyek turbulenciát mutatnak, nehezen leírhatóak és véletlenszerűek, azaz rendezetlenséggel foglalkoznak. Vannak azonban itt szkeptikusok. Egyes matematikusok szerint a káosz tanulmányozásának elméleti módszerei nem szigorúak, megbízhatatlan modellekre támaszkodnak, és veszélyeztetik a megoldások tesztelésének hagyományos módjait. Ennek ellenére a káoszelmélet követőkre tett szert, és minden nagyobb egyetemen vagy kutatóközpontban megvannak a védelmezői. Ez az elmélet olyan megközelítést kínál a rendszerek tanulmányozására, amely hagyományos módszerekkel nem írható le. Sokaknak tudósok elmélete A káosz egy másik módja a nagyon nehéz problémák megoldásának, amelyek friss ötleteket igényelnek.

Newton óta a tudósok igyekeztek megmagyarázni a viselkedést összetett rendszer lineáris (egyszerű közvetlen kapcsolatot létesítő) egyenletekkel, amelyek egyenes arányosságot állapítanak meg a rendszer bemenetén megadott érték és a rendszer kimenetén kapott érték között. Ha ismeri az összes változót, úgy vélik, és van egy elég erős számítógépe ahhoz, hogy minden bizonytalanságot figyelembe vegyen, akkor bármilyen rendszert modellezhet (vagyis matematikailag leírhat), bármilyen bonyolult is legyen az. Ilyen például a hosszú távú időjárás-előrejelzés. A meteorológusok azok közé tartoztak, akik úgy gondolták, hogy az új szuperszámítógépek teljesen megbízhatóvá teszik a hosszú távú időjárási előrejelzéseket, de ez nem történt meg. Dolgozik számítógépes modellek Az MIT meteorológusa, Eduard Lorenz kimutatta, hogy a kaotikus rendszerek mintázata egyértelműen a kezdeti körülményektől és a parányi, de kiszámíthatatlan változóktól függ – más szóval, az időjárás eredendően kaotikus.

Bármely kaotikus rendszerben – a hegyi folyók rohanó áramlásától az amerikai közép-nyugati sáskák átlagos éves populációjáig – az egyensúly enyhe megbomlása kolosszális változáshoz vezethet. „Egy időben egy nagyon kis zavar a rendszer egészen más módon fejlődhet, mint a zavarás nélkül” – mondja Lorenz. A tudósok körében elterjedt, hogy ezt a jelenséget pillangóeffektusnak nevezik. Lorenz akkor találta ki a nevet, amikor egy 1970-ben tartott előadásában érdekfeszítő kérdést intézett hallgatóságának: okozhat-e egy lepke enyhe szárnycsapása messze az Amazonas dzsungelében pusztító tornádót Texasban.

Az igazság törvénye a káoszban:

„Minden kaotikus (browni) mozgás értelmes párok kialakulásához vezet. A párok általában kötődnek. Vagy a folyamat előrehaladtával értelmessé és rendezettebbé válik. A káosz messze van (fényévek miriádjai és dimyádjai), de ismerjük a törvényét. Tehát onnan származunk, vagy ott voltunk.”

Ezek a szavak jelentik a jelentést a legfontosabb probléma– A választás problémái.

Entrópia növekedés

Az entrópia (görögül en - be, belül, trópus - forgás, átalakulás) a test vagy testrendszer termikus állapotát jellemző mennyiségek egyike; a rendszer belső zavarának mértéke; a zárt rendszerben végbemenő összes folyamat esetében az entrópia vagy nő (irreverzibilis folyamatok), vagy állandó marad (reverzibilis folyamatok).

A termodinamika központi fogalma az S entrópia. Az entrópia állapotfüggvény, melynek differenciája egyenlő a redukált hővel dS = dQ/T, ahol Q a hőmennyiség, T a hőmérséklet. Az entrópiát régóta a „királynő energia” W, a titokzatos iker árnyékának tekintik. Zárt rendszerben más a viselkedésük. Az energia egy zárt rendszerben nem keletkezik és nem semmisül meg. Elmentésre kerül, és nem szolgálhat a rendszer változásainak jelzőjeként (W = const). Az entrópia folyamatosan jön létre az egyensúlyba való átmenet bármely folyamatában. Az entrópia viselkedését a termodinamika második főtétele vagy a növekvő entrópia törvénye határozza meg.

Az entrópia növekedése nem korlátlan. Egyensúlyi értéke maximális. A termodinamika második főtétele a szelekció törvénye és elve, amely korlátozza a megfigyelhető vagy „előkészíthető” fizikailag megvalósítható állapotokat. A törvény tiltja a „2. típusú örökmozgó” létrehozását.

A termodinamika híres második törvénye (törvénye), amelyet a német fizikus, R. Clausius fogalmazott meg, így hangzik: „A hő nem száll át spontán módon a hideg testről a melegebbre.” Az energia megmaradásának és átalakulásának törvénye (a termodinamika első törvénye) elvileg nem tiltja az ilyen átmenetet, mindaddig, amíg az energia mennyisége azonos térfogatban marad.

De a valóságban ez soha nem történik meg. A zárt rendszerek energia-újraelosztásának ezt az egyoldalú, egyirányú voltát hangsúlyozza a termodinamika második főtétele. Ennek a folyamatnak a tükrözésére az „entrópia” új fogalmát vezették be a termodinamikába. Az entrópiát a rendszer rendezetlenségének csökkentésére használták. A termodinamika második főtételének pontosabb megfogalmazása a következőképpen alakult: állandó energiájú rendszerekben a spontán folyamatok során az entrópia mindig növekszik. Fizikai jelentés Az entrópia növekedése abból adódik, hogy egy bizonyos számú részecskéből álló elszigetelt (állandó energiájú) rendszer hajlamos olyan állapotba kerülni, ahol a részecskék mozgása a legkevésbé rendezett. Ez a rendszer legegyszerűbb állapota vagy termodinamikai egyensúly, amelyben a részecskék mozgása kaotikus. A maximális entrópia teljes termodinamikai egyensúlyt jelent, ami egyenértékű a káosszal.

Prigogine változáselmélete alapján azonban az entrópia nem egyszerűen a rendszer megállás nélküli csúsztatása egy minden szervezettől mentes állapot felé. Bizonyos feltételek mellett entrópia

a rend ősévé válik.

*Egy véges elemek (atomok, molekulák) halmazából álló termodinamikai rendszer makroszkopikus állapotát hagyományosan a Boltzmann-entrópia (E) segítségével jellemezzük, amely statisztikailag kifejezi a termodinamika második főtételét, és a következő formában jelenik meg:

Ahol: - Boltzmann állandó, W pedig a termodinamikai valószínűség, amely a rendszer azon lehetséges mikroállapotainak száma, amelyeken keresztül egy adott makroállapot megvalósítható.

Következtetés

A növekvő entrópia törvénye csak elégségesen érvényes nagy találkozó részecskék, de az egyes molekulák esetében egyszerűen lehetetlen megfogalmazni.

A komplex rendszerek entrópiájával és a növekvő entrópia törvényével kapcsolatos kérdések lehetővé teszik a természetben lezajló folyamatok objektív észlelését és az e folyamatokba való beavatkozás lehetőségeinek meghatározását.

A növekvő entrópia törvénye a termodinamika második főtételének része, amely általában arra a kísérleti úton kapott kijelentésre utal, hogy lehetetlen egy második típusú örökmozgót megépíteni.

Bibliográfia

1. F.Yu. Siegel. A végtelenség kimeríthetetlensége. Moszkva, "Tudomány", 1984

2. P. Atkins. Rend és rendetlenség a természetben. Angol nyelvű fordítás: Yu.G. Rudogo. Moszkva, "Mir", 1987

3. D. Leiser. Kép készítése az Univerzumról. Angolból fordította S.A. Lamzina. Moszkva, "Mir", 1988

4. J. Narlikar. Furious Universe. Angolból fordította S.V. Budnik. Moszkva, "Mir", 1985

Ez a törvénycsoport jellemzi a rendszer kölcsönhatását környezetével - a környezettel (a rendszer számára jelentős vagy nélkülözhetetlen), a szuperrendszerrel és az alárendelt rendszerekkel.

Kommunikációs képességek.

Ez a minta képezi a rendszer meghatározásának alapját, ahol a rendszer nincs elszigetelve a többi rendszertől, sok kommunikáció köti össze a környezettel, ami viszont egy komplex és heterogén képződmény, amely egy szuperrendszert (metarendszer - a. rendszer több magasrendű, amely meghatározza a vizsgált rendszer követelményeit és korlátait, az alrendszereket (alsó fekvésű, alárendelt rendszerek), valamint a vizsgálttal azonos szintű rendszereket.

A környezettel való ilyen összetett egységet ún a kommunikáció mintája, ami viszont könnyen segít a hierarchiába való átállásban, mint az egész világ és bármely attól elszigetelt rendszer felépítésének mintája.

Hierarchia.

A hierarchia vagy hierarchikus rend törvényei a rendszerelmélet első törvényei közé tartoztak, amelyeket L. von azonosított és tanulmányozott. Bertalanffy.

Nemcsak a hierarchia külső strukturális oldalát kell figyelembe venni, hanem a szintek közötti funkcionális kapcsolatokat is. Például a biológiai szervezetekben egy magasabb hierarchikus szint irányító befolyást gyakorol a neki alárendelt alacsonyabb szintre, és ez a befolyás abban nyilvánul meg, hogy a hierarchia alárendelt tagjai olyan új tulajdonságokat szereznek, amelyekkel elszigetelt állapotban nem rendelkeztek ( az egésznek az elemekre gyakorolt ​​hatásával kapcsolatos álláspont megerősítése), és ezen új tulajdonságok megjelenése következtében új, más „egész kinézet” alakul ki (az elemek tulajdonságainak hatása). összességében). Az így létrejövő új egész új funkciók ellátásának képességére tesz szert, ami a hierarchiák kialakításának a célja.

Kiemeljük a hierarchikus rendezés főbb jellemzőit a rendszerelemzési modellként való felhasználásuk hasznossága szempontjából:

1. A kommunikációs mintázat miatt, amely nemcsak a kiválasztott rendszer és környezete között, hanem a vizsgált rendszer hierarchiájának szintjei között is megnyilvánul, a hierarchikus rendezettség egyes szintjei összetett kapcsolatban állnak a magasabb és alsó szintekkel. . A metaforikus megfogalmazás szerint a hierarchia minden szintjének megvan a „kétarcú Janus” tulajdonsága: az alsó szint felé irányuló „arc” autonóm egész (rendszer), a felé irányuló „arc” pedig a „kétarcú Janus” tulajdonsággal rendelkezik. a magasabb szint csomópontja (teteje) egy függő rész (a magasabb rendszer eleme) tulajdonságait mutatja.

A hierarchia mintájának ez a specifikációja megmagyarázza a komplex használatának kétértelműségét szervezeti rendszerek ah „rendszer” és „alrendszer”, „cél” és „eszközök” fogalmak (a célok hierarchikus struktúrájának minden szintjének egy eleme a mögöttes célokhoz képest célként és „alcélként” működik, és egy bizonyos szint, mint „eszköz” egy magasabb célhoz képest), ami valós körülmények között gyakran megfigyelhető, és helytelen terminológiai vitákhoz vezet.

2. A hierarchikus rendezés mint minta legfontosabb jellemzője, hogy az integritás/kitörés mintázata (azaz a komponensek tulajdonságainak minőségi változása) magas szint a mögöttes összevont összetevőihez képest) a hierarchia minden szintjén megnyilvánul benne. Ebben az esetben a hierarchikus struktúra egyes csomópontjaiban lévő elemek egyesítése nemcsak új tulajdonságok megjelenéséhez vezet a csomóponton, és a kombinált komponensek szabadságának elvesztéséhez vezet bizonyos tulajdonságaik megnyilvánulásához, hanem ahhoz is, hogy minden egyes a hierarchia alárendelt tagja olyan új tulajdonságokat szerez, amelyek elszigetelt állapotában hiányoztak.

1. Rendszerelméleti alapfogalmak (rendszer, külső környezet, objektum, elem meghatározása; reprezentációk rendszere)

Rendszer - ez egy komplett, holisztikus elemek (komponensek) összessége, amelyek összekapcsolódnak és kölcsönhatásba lépnek egymással, hogy a rendszer funkciója megvalósulhasson.

Egy objektum mint rendszer tanulmányozása magában foglalja a használatátszámos reprezentációs rendszer (kategória), amelyek közül a főbbek a következők:

A strukturális ábrázolás a rendszerelemek és a köztük lévő kapcsolatok azonosításához kapcsolódik.

A rendszerek funkcionális reprezentációja a rendszer funkcióinak (céltudatos cselekvéseinek) és összetevőinek azonosítása, amelyek egy meghatározott cél elérését célozzák.

Makroszkópos nézet – a rendszer, mint oszthatatlan egész, a külső környezettel kölcsönhatásban való megértése.

A mikroszkópos nézet azon alapul, hogy a rendszert egymáshoz kapcsolódó elemek gyűjteményeként tekintjük. Ez magában foglalja a rendszer felépítésének feltárását.

A hierarchikus ábrázolás az alrendszer fogalmán alapul, amelyet egy olyan rendszer felbomlásával (dekompozíciójával) kapunk, amelynek rendszertulajdonságai megkülönböztethetők az elemétől - kisebb részekre oszthatók (a megoldandó probléma szempontjából). A rendszer különböző szintű alrendszerek gyűjteményeként ábrázolható, amelyek egy rendszerhierarchiát alkotnak, amelyet alulról csak elemek zárnak le.

A folyamatnézet feltételezi, hogy egy rendszerobjektumot dinamikus objektumként kell értelmezni, amelyet állapotainak időbeli sorozata jellemez.

Tárgy a megismerés a való világ becsülete, amely kiemelkedik és sokáig egységes egészként fog fel. Egy tárgy lehet anyagi vagy absztrakt, természetes vagy mesterséges. Egy objektumnak végtelen számú tulajdonsága van. De a gyakorlatban korlátozott számú tulajdonságra van szükségünk, amelyek fontosak számunkra.

Külső környezet - A „rendszer” fogalma ott és akkor keletkezik, amikor anyagilag vagy spekulatívan zárt határt húzunk egy korlátlan vagy valamilyen korlátozott elemhalmaz között. Azok az elemek a hozzájuk tartozó kölcsönös feltételekkel, amelyek beleesnek, egy rendszert alkotnak.

Azok az elemek, amelyek a határon kívül maradnak, a rendszerelméletben „rendszerkörnyezetnek” vagy egyszerűen „környezetnek” vagy „külső környezetnek” nevezett halmazt alkotnak.

Ezekből a megfontolásokból az következik, hogy elképzelhetetlen egy rendszert külső környezete nélkül tekinteni. A rendszer a környezettel való interakció folyamatában alakítja ki és nyilvánítja meg tulajdonságait, ennek a hatásnak a vezető összetevője.

A környezetre gyakorolt ​​hatástól és a más rendszerekkel való interakció jellegétől függően a rendszerek funkciói az alábbiak szerint rendezhetők növekvő sorrendbe:

passzív létezés;

anyagok más rendszerekhez;

magasabb rendű rendszerek karbantartása;

szembenállás más rendszerekkel (túlélés);

egyéb rendszerek elnyelése (tágulás);

más rendszerek és környezetek átalakítása (aktív szerep).

Bármely rendszer tekinthető egyrészt magasabb rendű (szuperrendszer) alrendszernek, másrészt alacsonyabb rendű rendszer (alrendszer) szuperrendszerének. Például a „gyártóműhely” rendszer alrendszerként szerepel egy magasabb rangú rendszerben - „vállalat”. A „cég” szuperrendszer lehet „vállalati” alrendszer.

Általában a rendszerek többé-kevésbé független részei alrendszerként jelennek meg, bizonyos jellemzők szerint megkülönböztetve, viszonylagos függetlenséggel és bizonyos fokú szabadsággal.

Összetevő - a rendszer bármely része, amely bizonyos kapcsolatokba lép más részekkel (alrendszerekkel, elemekkel).

elemmel A rendszer a rendszer egyedileg meghatározott tulajdonságokkal rendelkező része, amely bizonyos funkciókat lát el, és a megoldandó probléma keretein belül (a kutató szemszögéből) nem esik további felosztásra.

Az elem, alrendszer, rendszer fogalmak egymással átkonvertálhatók, a rendszert egy magasabb rendű rendszer (metarendszer) elemének, az elemet pedig – mélyebb elemzésben – rendszernek tekinthetjük. Az a tény, hogy bármely alrendszer egyidejűleg viszonylag független rendszer, a rendszerek vizsgálatának 2 aspektusához vezet: makro- és mikroszinten.

A makroszintű tanulmányozás során a fő figyelem a rendszer és a külső környezet kölcsönhatására irányul. Ráadásul a magasabb szintű rendszerek a külső környezet részének tekinthetők. Ennél a megközelítésnél a fő tényezők a rendszer (cél) célfunkciója és működésének feltételei. Ebben az esetben a rendszer elemeit egységes egésszé szerveződésük és a rendszer egészének funkcióira gyakorolt ​​hatásuk szempontjából vizsgáljuk.

Mikroszinten a legfontosabbak a rendszer belső jellemzői, az elemek egymás közötti kölcsönhatásának jellege, tulajdonságai, működési feltételei.

A rendszer tanulmányozásához mindkét komponenst kombináljuk.

2. A rendszer felépítésének fogalmai. Kapcsolatok és típusaik.

A rendszer struktúráján olyan stabil kapcsolatok halmazát értjük, amely hosszú ideig változatlan marad, legalábbis a megfigyelési intervallum alatt. A rendszer szerkezete egy bizonyos bonyolultsági szintet megelőz a rendszer elemeinek halmazán lévő relációk összetétele, vagy ezzel egyenértékű az objektum megjelenési formáinak sokfélesége szempontjából.

A kapcsolatok olyan elemek, amelyek közvetlenül kölcsönhatásba lépnek a rendszer elemei (vagy alrendszerei), valamint a környezet elemeivel és alrendszereivel.

A kommunikáció az egyik alapfogalom módszeres megközelítés. A rendszer egésze éppen az elemei közötti kapcsolatok megléte miatt létezik, vagyis az összefüggések a rendszer működésének törvényszerűségeit fejezik ki. A kapcsolatokat a kapcsolat jellege szerint direkt és inverz, a megnyilvánulás (leírás) típusa pedig determinisztikus és valószínűségi megkülönbözteti.

Közvetlen kapcsolatok anyag, energia, információ vagy ezek kombinációinak adott funkcionális átvitelére szolgálnak - egyik elemről a másikra a fő folyamat irányában.

Visszajelzések, Alapvetően informatív funkciókat látnak el, tükrözve a rendszer állapotában bekövetkezett változásokat a rajta végrehajtott ellenőrzési műveletek eredményeként. A visszacsatolás elvének felfedezése kiemelkedő esemény volt a technológia fejlődésében, és rendkívül fontos következményekkel járt. Az irányítás, az alkalmazkodás, az önszabályozás, az önszerveződés, a fejlesztés folyamatai lehetetlen visszacsatolás nélkül.

Rizs. - Visszajelzési példa

A visszacsatolás segítségével a rendszer (vezérlő objektum) kimenetéről érkező jel (információ) a vezérlőelemhez kerül. Itt ezt a jelet, amely a vezérlőobjektum által végzett munkáról tartalmaz információkat, összehasonlítjuk egy olyan jellel, amely meghatározza a munka tartalmát és mennyiségét (például egy terv). Ha eltérés van a tényleges és a tervezett munkaállapot között, intézkednek annak megszüntetésére.

A visszacsatolás fő funkciói:

annak ellensúlyozása, amit maga a rendszer tesz, ha túllép a meghatározott határokon (például reagál a minőség romlására);

a zavarok kompenzálása és a rendszer stabil egyensúlyi állapotának fenntartása (például berendezés meghibásodása);

olyan külső és belső zavarok szintetizálása, amelyek hajlamosak a rendszert kihozni egy stabil egyensúlyi állapotból, ezeket a zavarokat egy vagy több szabályozható mennyiség eltéréseire redukálva (például vezérlőparancsok kidolgozása új versenytárs egyidejű megjelenésére és a termékek minősége);

ellenőrzési műveletek fejlesztése az ellenőrzési objektumon egy rosszul formalizált törvény szerint. Például az energiaforrások magasabb árának megállapítása komplex változásokat idéz elő a különböző szervezetek tevékenységében, megváltoztatja működésük végeredményét, elemző kifejezésekkel nem írható hatások révén a termelési és gazdasági folyamatok megváltoztatását igényli.

A visszacsatolási hurkok megsértése a társadalmi-gazdasági rendszerekben különféle okokból súlyos következményekkel jár. Az egyes lokális rendszerek elvesztik a fejlődés képességét és érzékenyen érzékelik a kialakuló új trendeket, a hosszú távú fejlődést és tevékenységük tudományosan megalapozott előrejelzését hosszú időre, valamint a folyamatosan változó környezeti feltételekhez való hatékony alkalmazkodást.

A társadalmi-gazdasági rendszerek sajátossága, hogy nem mindig lehet egyértelműen kifejezni a visszacsatolási kapcsolatokat, amelyek általában hosszúak, számos köztes linken haladnak át, és egyértelmű megtekintésük nehéz. Maguk a szabályozott mennyiségek gyakran nincsenek egyértelműen meghatározva, és nehéz számos korlátozást megállapítani a szabályozott mennyiségek paramétereire vonatkozóan. A szabályozott változók meghatározott határokon túlmutató tényleges okai szintén nem mindig ismertek.

Determinisztikus (kemény) csatolás, mint szabály, egyértelműen meghatározza az okot és az okozatot, és világosan meghatározott képletet ad az elemek kölcsönhatására.Valószínűségi (rugalmas) kommunikáció -Implicit és közvetett függőségeket határoz meg az elemek között. A valószínűségszámítás egy speciális matematikai apparátust kínál ezeknek az összefüggéseknek a tanulmányozására, az úgynevezett korrelációs elemzést.

A kritériumok olyan jelek, amelyekkel adott megszorítások mellett értékelik a rendszer működésének a céljának való megfelelését.

A rendszer hatékonysága a működés céleredménye és a ténylegesen megvalósult közötti kapcsolat.

Gyakran vannak korlátozások a bemenetre és a kimenetre vonatkozóan - biztosítja a rendszer kimenete és a következő rendszer bemeneti követelményei közötti összhangot. Ha a követelmények nem teljesülnek, akkor a korlátozás nem engedi át magát, vagyis a szűrő elvén működik.

A rendszer állapota azon lényeges tulajdonságok összessége, amelyekkel a rendszer az adott pillanatban rendelkezik.

3. Rendszerek alapvető tulajdonságai (6 tulajdonság).

A tulajdonság alatt az objektum oldalát (jellemzőjét) értjük, amely meghatározza annak különbségét vagy hasonlóságát egy másik tárggyal, vagy az interakció során nyilvánul meg.

A rendszer definíciójából következik, hogy a fő tulajdonság az integritás vagy egység, amelyet a komponensek közötti kapcsolatok biztosítanak, és új tulajdonságok megjelenésében nyilvánul meg, amelyekkel az egyes elemek nem rendelkeznek.

Ezt a tulajdonságot felbukkanási tulajdonságnak nevezzük.

Felbukkanás - a rendszerek olyan tulajdonsága, amely olyan új tulajdonságok és minőségek megjelenését idézi elő, amelyek nem rejlenek a rendszer egyes elemeiben. Az alapelv a redukcionizmus ellentéte, amely azt állítja, hogy egy egész úgy vizsgálható, hogy részekre bontja, majd a részek tulajdonságainak meghatározásával meghatározza az egész tulajdonságait.

Sértetlenség - a rendszer minden eleme hozzájárul a rendszer céljának megvalósításához.

Az integritás és a megjelenés a rendszer integratív tulajdonságai.

Az integritás abban rejlik, hogy minden komponens saját funkcionalitási mintát és célelérést biztosít.

Az integratív tulajdonságok jelenléte a rendszer egyik legfontosabb jellemzője. Az integritás abban nyilvánul meg, hogy a rendszernek megvan a maga funkcionalitási mintája, saját célja.

Szervezet - összetett ingatlan rendszerek, amelyek a struktúra és a működés (viselkedés) jelenlétéből állnak. A rendszerek nélkülözhetetlen részei azok alkotóelemei, mégpedig azok a szerkezeti képződmények, amelyek az egészet alkotják, és amelyek nélkül ez nem lehetséges.

Funkcionalitás- ez bizonyos tulajdonságok (funkciók) megnyilvánulása a külső környezettel való interakció során. Itt a célt (a rendszer célját) a kívánt végeredményként határozzuk meg.

Strukturáltság - ez a rendszer rendezettsége, az elemek meghatározott halmaza és elrendezése a köztük lévő kapcsolatokkal. Összefüggés van egy rendszer funkciója és szerkezete, valamint a tartalom és forma filozófiai kategóriái között. A tartalom (a funkciók) változása formai (struktúra) változást von maga után, de fordítva is.

A rendszer fontos tulajdonsága a viselkedés jelenléte- cselekvések, változások, működés stb. Úgy tartják, hogy a rendszernek ez a viselkedése a környezettel (környezővel) van összefüggésben, pl. más rendszerekkel, amelyekkel kapcsolatba kerül vagy bizonyos kapcsolatokba lép. Azt a folyamatot, amely során egy rendszer állapotát idővel céltudatosan megváltoztatjuk, viselkedésnek nevezzük. Ellentétben az ellenőrzéssel, amikor a rendszer állapotának változását külső hatások révén érik el, a viselkedést kizárólag maga a rendszer valósítja meg, saját céljai alapján.

Egy másik tulajdonság a növekedés (fejlődés) tulajdonsága). A fejlődés a viselkedés szerves részének (és a legfontosabbnak) tekinthető.

A rendszerek alapvető tulajdonsága a stabilitás, azaz a rendszer külső zavaró hatásokkal szembeni ellenálló képessége. A rendszer élettartama attól függ. Az egyszerű rendszereknek a stabilitás passzív formái vannak: erő, egyensúly, szabályozhatóság, homeosztázis. Az összetetteknél pedig az aktív formák a döntőek: a megbízhatóság, a túlélés és az alkalmazkodóképesség. Ha az egyszerű rendszerek stabilitásának felsorolt ​​formái (kivéve a szilárdságot) azok viselkedésére vonatkoznak, akkor az összetett rendszerek stabilitásának meghatározó formája elsősorban szerkezeti jellegű.

Megbízhatóság - a rendszerek szerkezetének megőrzésének tulajdonsága, annak ellenére, hogy egyes elemei kicserélésük vagy megkettőzésük következtében elpusztultak,és a túlélés - Hogyan aktív elnyomás káros tulajdonságokat. Így a megbízhatóság nagyobb passzív alak mint a túlélés.

Alkalmazkodóképesség - a viselkedés vagy a struktúra megváltoztatásának képessége annak érdekében, hogy a változó külső környezet körülményei között megőrizze, javítsa vagy új tulajdonságokat szerezzen. Az alkalmazkodás lehetőségének előfeltétele a visszacsatoló kapcsolatok megléte.

4. A rendszerek tartalom szerinti osztályozása. Adni Rövid leírás minden osztály.

Osztályozás osztályokra bontásnak nevezzük a leglényegesebb jellemzők szerint. Az osztály alatt alatt olyan tárgyak összességét értjük, amelyek bizonyos közös jellemzőkkel rendelkeznek. Egy jellemző (vagy jellemzők halmaza) az osztályozás alapja (kritériuma).

Egy rendszer egy vagy több jellemzővel jellemezhető, és ennek megfelelően helyet foglalhat különböző osztályozásokban, amelyek mindegyike hasznos lehet a kutatási módszertan kiválasztásánál. Az osztályozás célja jellemzően az, hogy korlátozza a megjelenítési rendszerek megközelítési lehetőségeit, és a megfelelő osztályhoz megfelelő leíró nyelvet dolgozzon ki.

Valódi rendszerektermészetes (természetes rendszerek) és mesterséges (antropogén) csoportokra oszlanak.

Természetes rendszerek: élettelen (fizikai, kémiai) és élő (biológiai) természetű rendszerek.

Mesterséges rendszerek:az emberiség szükségleteinek kielégítésére hozott létre vagy céltudatos erőfeszítések eredményeként alakult ki. Mesterségesműszaki (műszaki és gazdasági) és társadalmi (nyilvános) részekre oszlanak.A műszaki rendszert egy személy egy meghatározott célra tervezi és gyártja.

NAK NEK társadalmi rendszerekmagában foglalja az emberi társadalom különféle rendszereit.

A kizárólag műszaki eszközökből álló rendszerek azonosítása szinte mindig feltételhez kötött, mivel nem képesek saját állapotot generálni. Ezek a rendszerek nagyobb szervezeti és technikai rendszerek részeiként működnek, amelyekben emberek is vannak.

Olyan szervezeti rendszert, amelynek eredményes működéséhez jelentős tényező az emberek interakciójának megszervezésének módja egy technikai alrendszerrel, ún.ember-gép rendszer. Példák ember-gép rendszerekre: autó - sofőr; repülőgép - pilóta; Számítógép - felhasználó stb.

Így, alattműszaki rendszerekmegérteni az egymással összefüggő és kölcsönhatásban lévő objektumok egyetlen konstruktív halmazát, amelyek célja a céltudatos cselekvések, amelyek célja egy adott eredmény elérése a működési folyamatban. A műszaki rendszerek megkülönböztető jellemzői egy tetszőleges objektumhalmazhoz vagy az egyes elemekhez képest a konstruktivitás (az elemek közötti kapcsolatok gyakorlati megvalósíthatósága), az alkotóelemek orientáltsága és összekapcsolódása, valamint a céltudatosság.

Ahhoz, hogy egy rendszer ellenálljon a külső hatásoknak, stabil szerkezettel kell rendelkeznie. A felépítés megválasztása gyakorlatilag meghatározza mind a teljes rendszer, mind annak alrendszereinek, elemeinek műszaki megjelenését. Egy adott struktúra használatának célszerűségét a rendszer konkrét célja alapján kell eldönteni. A struktúra meghatározza azt is, hogy az egyes elemek teljes vagy részleges elvesztése esetén a rendszer képes-e a funkciók újraelosztására, és ebből következően a rendszer megbízhatósága és túlélhetősége elemeinek adott jellemzői mellett.

Absztrakt rendszereka valóság (valódi rendszerek) emberi agyban való tükröződésének eredménye. Hangulatuk szükséges lépés a külvilággal való hatékony emberi interakció biztosításához. Az absztrakt (ideális) rendszerek eredetükben objektívek, mivel elsődleges forrásuk az objektíven létező valóság.
Absztrakt rendszerek megosztásaközvetlen megjelenítő rendszerekhez(a valós rendszerek bizonyos aspektusait tükrözi)és az általánosító (általánosító) megjelenítés rendszerei.Az első matematikai és heurisztikus modelleket tartalmaz, a második pedig - fogalmi rendszerek(a módszertani konstrukció elméletei) és a nyelvek.

5. A rendszerek osztályozása 9 csoportba. Adjon rövid leírást az egyes osztályokról!

Nyisd ki rendszernek nevezzük, amely kölcsönhatásba lép a környezetével. Minden valódi rendszer nyitott. Az ilyen rendszerek felépítésének ismertetésekor a külső kommunikációs csatornákat igyekeznek bemenetre és kimenetre osztani.

Egy nyitott rendszerben legalább 1 elem kapcsolódik a külső környezethez.

Egy valós rendszerben az összekapcsolások száma óriási. Ezért a kutató egyik feladata az, hogy csak a lényeges összefüggéseket azonosítsa és vonja be a rendszerbe. A lényegteleneket eldobjuk.

Zárt rendszer- olyan, amely nem, vagy szigorúan meghatározott módon lép kölcsönhatásba a környezettel. A második esetben léteznek bemeneti csatornák, de a környezet hatása állandó és teljesen előre ismert. Ebben az esetben az ilyen hatásokat közvetlenül a rendszernek tulajdonítják, ami lehetővé teszi számunkra, hogy azt zártnak tekintsük.

Kombinált rendszereknyitott és zárt alrendszereket tartalmaznak. Azaz egy vagy több alrendszert lehet megkülönböztetni bennük, amelyek kölcsönhatásba lépnek a környezettel, a többi alrendszer pedig zárt.

Egyszerű rendszerek - nem elágazó szerkezetűek, és kevés kapcsolatból és elemből állnak. A legegyszerűbb funkciók ellátására szolgál, hierarchikus szintek nem különböztethetők meg bennük. Megkülönböztető tulajdonság a nómenklatúra determinizmusa (világos definíciója), az elemek száma és a belső és külső összefüggések.

Összetett - nagyszámú elemet és belső kapcsolatot tartalmaznak, szerkezeti sokszínűség jellemzi őket. Összetett függvényt vagy függvénysorozatot hajt végre. Könnyen alrendszerekre osztható. Egy rendszert akkor nevezünk komplexnek, ha megismeréséhez több ember bevonása szükséges tudományos diszciplínák, elméletek, modellek, valamint a bizonytalanság figyelembe vétele.

A modell egy rendszer vagy alrendszer bizonyos leírása (matematikai, verbális stb.), amely tükrözi a csoportot és annak tulajdonságait.

Egy rendszert komplexnek nevezünk, ha a valóságban a komplexitás alábbi jelei jelennek meg jelentősen:

Szerkezeti komplexitás

A kapcsolatok alapfogalmai:

Szerkezeti

Hierarchikus

Funkcionális

Ok-okozati összefüggés (ok és okozat)

Információ

Időbeli térbeli

Működési nehézség (viselkedés)

A viselkedés megválasztásának összetettsége Több alternatív helyzetekben a viselkedés megválasztását a rendszer célja határozza meg.

A fejlesztés összetettsége.

Evolúciós vagy sztochasztikus folyamatok jellemzői határozzák meg.

Ezeket a jeleket együtt kell figyelembe venni. Az összetett rendszereket gyenge kiszámíthatóság, titkosság és sokféle lehetséges állapot jellemzi.

Nagy rendszerOlyan rendszernek nevezzük, amely nem figyelhető meg egyszerre egy megfigyelő helyéről időben és térben. Vagyis a térbeli tényező a lényeges számára. Alrendszereinek száma igen nagy, összetétele heterogén. A nagy és összetett rendszerek elemzésénél és szintetizálásánál alapvetőek a dekompozíciós és aggregációs eljárások.

Mert speciális rendszerekEgyetlen cél és a kiszolgáló személyzet szűk specializációja jellemzi. Univerzálisban rendszerekben sok műveletet is egyetlen struktúrán hajtanak végre, azonban a funkciók összetétele típusukban és számukban kevésbé homogén.

Automatikus - egyedileg reagál a külső interakciók korlátozott csoportjára. A belső szervezetnek több egyensúlyi állapota van.

Döntő - állandó kritériumokkal kell rendelkeznie a külső hatások megkülönböztetésére és az azokra adott állandó reakciókkal.

Önszerveződő- rugalmas diszkriminációs kritériumokkal és rugalmas reakciókkal a külső hatásokra. Képes alkalmazkodni a hatásokhoz. Jellemzőik a diffúz rendszerek, a sztochasztikus viselkedés, valamint a paraméterek és folyamatok instabilitása. Képes kissé megváltoztatni a szerkezetet. Például: biológiai szervezetek, emberek kollektív viselkedése stb. Ha stabilitása meghaladja a külső hatásokat, akkorezek prediktív rendszerek. Vagyis előre tudják látni az események jövőbeli menetét.

Rendszerek átalakítása- képzeletbeli komplex rendszerek a legmagasabb szintű komplexitáson, amelyeket nem köt a meglévő médiumok állandósága. Az egyéniség megőrzése mellett képesek megváltoztatni az anyagi közegeket és azok szerkezetét.

Ezeket determinisztikusnak nevezikolyan rendszerek, amelyek állapotát a kezdeti pillanat egyedileg határozza meg, és bármely későbbi pillanatra előre megjósolható.Sztochasztikus rendszerek- olyan rendszerek, amelyekben a változások véletlenszerűek. Ebben az esetben a kezdeti adatok nem elegendőek az előrejelzéshez.

Egy rendszert akkor nevezünk centralizáltnak, ha valamelyik része domináns (központi) szerepet játszik, ami meghatározza a működését.

Decentralizáltrendszerek azok a rendszerek, amelyekben az összetevők egyformán jelentősek.

A gyártásban rendszerek valósítanak meg folyamatokat termékek vagy szolgáltatások megszerzésére. Az ilyen rendszereket anyag-energia és információs rendszerekre osztják.

Irányító rendszerek- anyagi, energetikai és információs folyamatok szervezésével és irányításával foglalkoznak.

Szolgáltatási rendszerek- a termelési és ellenőrzési rendszerek teljesítményének támogatása.

6. Nevezze meg a rész és az egész közötti interakciós mintákat (2). Adjon rövid leírást az egyes mintákról.

Az integritás/kitörés mintája a rendszerben olyan új tulajdonságok megjelenésében nyilvánul meg, amelyek hiányoznak az elemekből. Az integritás mintájának jobb megértése érdekében mindenekelőtt annak két oldalát kell figyelembe venni:

a rendszer tulajdonságai (egész) Qs nem az alkotóelemei (részei) tulajdonságainak egyszerű összege:

Qs ≠ ∑ Qi

a rendszer (az egész) tulajdonságai az alkotóelemeinek (részeinek) tulajdonságaitól függenek:

Qs = f(qi)

E két fő szempont mellett figyelembe kell venni, hogy a rendszerbe egyesített elemek rendszerint elveszítik a rendszeren kívül bennük rejlő tulajdonságok egy részét, pl. úgy tűnik, hogy a rendszer elnyomja az elemek számos tulajdonságát. Másrészt az elemek a rendszerbe kerülve új tulajdonságokat szerezhetnek.

Térjünk rá arra a mintára, amely az integritás mintájához képest kettős. Fizikai additívumnak, függetlenségnek, összegzésnek, izolációnak nevezik. A fizikai additivitás tulajdonsága egy független elemekre bontott rendszerben nyilvánul meg; akkor igazságossá válik

Qs = ∑Qi

Ebben az extrém esetben már nem lehet a rendszerről beszélni.

Tekintsük a köztes lehetőségeket - két konjugált mintát, amelyeket progresszív faktorizációnak nevezhetünk - a rendszer vágyát egy egyre több független elemet tartalmazó állapot felé, és a progresszív rendszerezést - a rendszer azon vágyát, hogy csökkentse az elemek függetlenségét, azaz nagyobbra. sértetlenség.

Integratív – Ezt a kifejezést gyakran az integritás szinonimájaként használják. Egyes kutatók azonban ezt a mintát függetlenként emelik ki, nem az integritás megnyilvánulásának külső tényezői iránti érdeklődést próbálják hangsúlyozni, hanem az e tulajdonság kialakulását meghatározó mélyebb okok, az integritás megőrzését biztosító tényezők iránt.

Integratívak a rendszerformáló, rendszermegtartó tényezők, amelyek között fontos szerepet játszik egyrészt az elemek heterogenitása és inkonzisztenciája (amit a legtöbb filozófus vizsgált), másrészt a koalíciókhoz való csatlakozási vágy.

7. Nevezze meg a hierarchikus rendezés mintáit (2). Adjon rövid leírást az egyes mintákról.

Ez a törvénycsoport jellemzi a rendszer kölcsönhatását környezetével - a környezettel (a rendszer számára jelentős vagy nélkülözhetetlen), a szuperrendszerrel és az alárendelt rendszerekkel.

Kommunikációs képességek- Ez a minta képezi a rendszer meghatározásának alapját, ahol a rendszer nincs elszigetelve más rendszerektől, többszörös kommunikációval kapcsolódik össze a környezettel, ami viszont egy komplex és heterogén képződmény, amely szuperrendszert (metarendszert) tartalmaz. magasabb rendű rendszer, amely meghatározza a vizsgált rendszer követelményeit és korlátait, az alrendszereket (alsó fekvésű, alárendelt rendszerek), valamint a vizsgált rendszerrel azonos szintű rendszereket.

A környezettel való ilyen összetett egységet kommunikációs mintának nevezzük, amely viszont könnyen segít a hierarchiába való átállásban, mint az egész világ és bármely attól elszigetelt rendszer felépítésének mintája.

Hierarchia - A hierarchia vagy a hierarchikus rendezés törvényei a rendszerelmélet első törvényei közé tartoztak, amelyeket L. von azonosított és tanulmányozott. Bertalanffy. Nemcsak a hierarchia külső strukturális oldalát kell figyelembe venni, hanem a szintek közötti funkcionális kapcsolatokat is. Például a biológiai szervezetekben egy magasabb hierarchikus szint irányító befolyást gyakorol a neki alárendelt alacsonyabb szintre, és ez a befolyás abban nyilvánul meg, hogy a hierarchia alárendelt tagjai olyan új tulajdonságokat szereznek, amelyekkel elszigetelt állapotban nem rendelkeztek ( az egésznek az elemekre gyakorolt ​​hatásával kapcsolatos álláspont megerősítése), és ezen új tulajdonságok megjelenése következtében új, más „egész kinézet” alakul ki (az elemek tulajdonságainak hatása). összességében). Az így létrejövő új egész új funkciók ellátásának képességére tesz szert, ami a hierarchiák kialakításának a célja.

A hierarchikus rendezés fő jellemzői:

A rendszer közvetlen kölcsönhatása magasabb és alacsonyabb szintekkel. Ilyenkor megjelenik a szuperrendszer és az alrendszer fogalma, cél az általános szintre (magas szinteknél), részcél (alacsony és közepes szinteknél) és eszköz (alacsonyabb szinteknél)

Az integritás és a megjelenés mintája a hierarchia minden szintjén megnyilvánul.

8. Nevezze meg a rendszerek megvalósíthatósági törvényeit! Adjon rövid leírást az egyes mintákról.

A rendszer megvalósíthatóságának problémája a legkevésbé feltárt. Tekintsünk néhány olyan mintát, amelyek segítenek megérteni ezt a problémát, és vegyük figyelembe a vezérlőrendszerek működésének tervezési és szervezési elveinek meghatározásakor.

Egyenértékűség- Ez a minta mintegy jellemzi a rendszer maximális képességeit. L. von Bertalanffy, aki ezt a kifejezést javasolta, az ekvifinalitást úgy határozta meg, mint „a zárt rendszerek egyensúlyi állapotával ellentétben, amelyet a kezdeti feltételek teljesen meghatároznak, ... olyan időfüggetlen állapot elérésére, amely nem függ a kezdeti feltételektől. kezdeti feltételek, és kizárólag a rendszer paraméterei határozzák meg" Ennek a mintának megfelelően a rendszer különböző kezdeti feltételek mellett és eltérő módon tudja elérni a kívánt végállapotot, időtől függetlenül, és kizárólag a rendszer saját tulajdonságai határozzák meg. Ez a stabilitás egy formája a kezdeti és a peremfeltételekhez képest.

A "szükséges sokféleség" törvénye -A rendszerelméletben először U.R. hívta fel a figyelmet arra, hogy a rendszer létrehozásakor figyelembe kell venni a végső megvalósíthatóságot. Ashby. Megfogalmazta a „szükséges sokféleség” törvényeként ismert mintát. A döntéshozatali problémák esetében ennek a mintának az egyik következménye a legfontosabb, amelyet a következő példával leegyszerűsíthetünk.

Amikor egy kutató (DM - döntéshozó, megfigyelő) N olyan D problémával szembesül, amelynek megoldása nem nyilvánvaló számára, akkor Vd számos lehetséges megoldás létezik. Ezzel a sokféleséggel áll szemben a kutató (megfigyelő) Vn. gondolatainak sokfélesége. A kutató feladata, hogy a Vd - Vn diverzitást minimálisra, ideális esetben 0-ra csökkentse.

Ashby bebizonyított egy tételt, amely alapján a következő következtetést fogalmazzuk meg: „Ha Vd adott állandó érték, akkor Vd - Vn csak a Vn megfelelő növekedése miatt csökkenthető. csak az N-beli diverzitás csökkentheti a D-ben létrehozott diverzitást; csak a sokféleség rombolhatja le a sokféleséget."

A vezérlőrendszerekkel kapcsolatban a „szükséges diverzitás” törvénye a következőképpen fogalmazható meg: a vezérlőrendszer (vezérlőrendszer) Vsu diverzitásának nagyobbnak (vagy legalább egyenlőnek) kell lennie a vezérelt objektum Vou diverzitásával:

Vsu > Vou.

A termelési folyamatok összetettebbé válásával a következő módokon lehet javítani az irányítást:

a Vsu növekedése, amely a vezetői létszám növelésével, képzettségük javításával, a vezetői munka gépesítésével és automatizálásával érhető el;

Vou csökkentése, a rendszerelemek viselkedésére vonatkozó egyértelműbb és konkrétabb szabályok megállapítása miatt: egységesítés, szabványosítás, tipizálás, folyamatos gyártás bevezetése, alkatrész-, szerelvény-, technológiai berendezések körének csökkentése, stb.;

a gazdálkodási követelmények szintjének csökkentése, i.e. a menedzselt rendszer folyamatosan ellenőrzött és beállítható paramétereinek számának csökkentése;

az irányítási objektumok önszerveződése a szabályozott paraméterek korlátozásával önszabályozó egységek létrehozásával (üzletek, zárt termelési ciklusú, viszonylagos függetlenségű területek és a központosított vállalatirányítási szervek beavatkozásának korlátozása stb.).

9. Nevezze meg a rendszerek fejlődési mintáit (2). Adjon rövid leírást az egyes mintákról.

BAN BEN Utóbbi időben A modellezési rendszerek során egyre inkább megvalósul, hogy figyelembe kell venni azok időbeli változásának elveit, aminek megértésében az alábbiakban tárgyalt minták segíthetnek.

Történelmiség - Bár nyilvánvalónak tűnne, hogy egyetlen rendszer sem lehet változatlan, nemcsak keletkezik, működik, fejlődik, hanem el is hal, és mindenki könnyen tud példát hozni a kialakulására, felvirágoztatására, hanyatlására (öregedés), sőt halálra (halálra) biológiai ill. társadalmi rendszerek, de a szervezeti rendszerek és komplex technikai komplexumok fejlődésének konkrét esetei esetében nehéz meghatározni ezeket az időszakokat. A szervezetek vezetői és a műszaki rendszerek tervezői nem mindig veszik figyelembe, hogy az idő nélkülözhetetlen jellemzője a rendszernek, hogy minden rendszer alá van vetve a történetiség mintájának, és ez a minta olyan objektív, mint az integritás, a hierarchikus rendezettség stb. Ugyanakkor a történetiség mintázata nemcsak passzívan, az öregedés rögzítésével vehető figyelembe, hanem felhasználható a rendszer „halálának” megelőzésére, a rekonstrukciós „mechanizmusok” kidolgozására, a rendszer átszervezésére annak megőrzésére. új minőség.

Az önszerveződés mintája azAz aktív elemekkel rendelkező önszerveződő rendszerek fő jellemzői közé tartozik az entrópiás (az entrópia ebben az esetben a bizonytalanság mértéke, a rendszer állapotának és a külső környezet kiszámíthatatlansága) trendeknek való ellenálló képessége, a változó körülményekhez való alkalmazkodás képessége. , szükség esetén átalakítva szerkezetét stb. Ezek a külsőleg megnyilvánuló képességek egy mélyebb mintán alapulnak, amelyek bármely valós fejlődési rendszerben két egymásnak ellentmondó tendencia kombinációján alapulnak: egyrészt minden jelenségre, beleértve a fejlődő, nyitott rendszereket is, a termodinamika második főtétele ("második törvény"). ) érvényes. , azaz. az entrópia növelésének vágya; másrészt pedig az evolúció hátterében álló negentróp (entropikussal ellentétes) tendenciák figyelhetők meg.

Az önszerveződési törvények megértésében fontos eredmények születtek azokban a vizsgálatokban, amelyek a fejlődő tudományhoz, az úgynevezett szinergetikához tartoznak.

10. Mi a szinergetika? Mire használják? Röviden írja le a szinergikus megközelítés 9 fő alapelvét!

A szinergetikát interdiszciplinárisnak nevezik tudományos irányt, az önszerveződési, evolúciós és együttműködési folyamatok univerzális mintáinak tanulmányozása. Célja az építés általános elmélet speciális tulajdonságokkal rendelkező komplex rendszerek. Az egyszerűektől eltérően az összetett rendszerek a következő fő jellemzőkkel rendelkeznek:

sok heterogén komponens;

az összetevők aktivitása (céltudatossága);

sok különböző, párhuzamos kapcsolat a komponensek között;

a kapcsolatok szemiotikai (gyengén formalizált) jellege;

a komponensek kooperatív viselkedése;

nyitottság;

terjesztés;

dinamizmus, tanulási képesség, evolúciós potenciál;

a környezeti paraméterek bizonytalansága.

A szinergetikában különleges helyet foglalnak el a rendezett struktúrák spontán kialakulásának kérdései különböző természetű interakciós folyamatokban, amikor az eredeti rendszerek instabil állapotban vannak. I. Prigogine tudós nyomán röviden úgy lehet leírni, mint „a kialakulóban lévő rendszerekről szóló tudományok komplexuma”.

A szinergetikus modellek szerint egy rendszer evolúciója nem egyensúlyi fázisátalakulások sorozatára redukálódik. A fejlesztés elve a kritikus területek (elágazási pontok (elágazás, elágazás)) egymás utáni áthaladásaként fogalmazódik meg. A bifurkációs pontok közelében a fluktuáció éles növekedése figyelhető meg (a latin fluctuatio - ingadozás, eltérés). A bifurkáció utáni fejlődés megválasztását az instabilitás pillanatában határozzák meg. Ezért a bifurkációs zónát alapvetően kiszámíthatatlanság jellemzi – nem tudni, hogy azzá válik-e további fejlődés rendszer kaotikussá válik, vagy új, rendezettebb struktúra születik. Itt a bizonytalanság szerepe meredeken megnő: a véletlenszerűség a bemenetnél egy nem egyensúlyi helyzetben katasztrofális következményekkel járhat a kimeneten. Ugyanakkor maga a rend spontán kialakulása a káoszból a legfontosabb momentum egy összetett rendszerben zajló önszerveződési folyamatban.

A szinergikus megközelítés főbb elvei a modern tudományban a következők:

N. Bohr komplementaritás elve.Összetett rendszerekben szükség van különféle modellek és leírási módszerek kombinálására, amelyek korábban összeférhetetlennek tűntek, de most kiegészítik egymást.

A spontán megjelenés elve I. Prigogine. Összetett rendszerekben speciális kritikus állapotok lehetségesek, amikor a legkisebb ingadozások hirtelen új, a megszokottól teljesen eltérő struktúrák megjelenéséhez vezethetnek (különösen katasztrofális következményekkel járhat - „hógolyó” vagy járványhatás).

Az összeférhetetlenség elve L. Zadeh. Egy rendszer bonyolultságának növekedésével a pontos leírásának lehetősége egy bizonyos küszöbig csökken, amelyen túl az információk pontossága és relevanciája (szemantikai koherenciája) összeférhetetlen, egymást kizáró jellemzőkké válik.

A bizonytalanságkezelés elve.Az összetett rendszerek átmenetet igényelnek a bizonytalanság kezeléséről a bizonytalanság kezelésére. A vizsgált rendszer modelljébe tudatosan be kell vezetni a különböző típusú bizonytalanságokat, mivel ezek innovációt (rendszermutációkat) elősegítő tényezőként szolgálnak.

A tudatlanság elve. A komplex rendszerekkel kapcsolatos ismeretek alapvetően hiányosak, pontatlanok és ellentmondásosak: általában nem logikailag szigorú fogalmak és ítéletek, hanem egyéni vélemények, kollektív elképzelések alapján alakulnak ki. Ezért az ilyen rendszerekben a résztudás és a tudatlanság modellezése fontos szerepet játszik.

A levelezés elve. A komplex rendszer leírására használt nyelvezetnek meg kell felelnie a róla rendelkezésre álló információk természetének (ismereti szintnek vagy bizonytalanságnak). Az egzakt logikai-matematikai és szintaktikai modellek nem egy univerzális nyelv, fontosak a laza, közelítő, szemiotikai modellek és az informális módszerek is. Ugyanaz az objektum különböző merevségű nyelvek családjával írható le.

A fejlődési utak sokféleségének elve. Egy komplex rendszer fejlesztése többváltozós és alternatív, fejlődési utak „spektruma” létezik. A komplex rendszer jövőbeli fejlődésével kapcsolatos bizonytalanság kritikus fordulópontja a bifurkációs zónák jelenlétéhez kapcsolódik - a rendszer lehetséges fejlődési útjainak „elágazásához”.

Az egység elve és a rend és a káosz kölcsönös átmenetei. Egy összetett rendszer evolúciója instabilitáson megy keresztül; A káosz nemcsak pusztító, hanem építő is. A komplex rendszerek szervezeti fejlődése a rend és a káosz egyfajta együttállását feltételezi.

Oszcillációs elv(pulzáló) evolúció. Egy összetett rendszer evolúciós folyamata nem progresszív, hanem ciklikus vagy hullám jellegű: egyesíti a divergens (növekvő diverzitás) és konvergens (a sokféleség összeomlása) trendeket, a rend kialakulásának és a rend fenntartásának fázisait. Nyitott komplex rendszerek lüktetnek: a differenciálódást az integráció, a divergenciát a közeledés, a kapcsolatok gyengülését azok erősödése stb.

Könnyen érthető, hogy a szinergetikus módszertan felsorolt ​​alapelvei három csoportra oszthatók: a komplexitás elvei (1-3), a bizonytalanság elvei (3-6) és az evolúció elvei (7-9).

11. Nevezze meg a célok megjelenésének és megfogalmazásának mintázatait (4). Adjon rövid leírást az egyes mintákról.

A filozófusok, pszichológusok, kibernetikusok célképzési folyamatairól végzett vizsgálatok eredményeinek általánosítása, a célok igazolási és strukturálási folyamatainak konkrét feltételek melletti megfigyelése lehetővé tette néhány megfogalmazását. Általános elvek, gyakorlatban hasznosítható minták.

A cél gondolatának és a cél megfogalmazásának függősége a tárgy (folyamat) megismerésének szakaszától és az időtől -A „cél” fogalom definícióinak elemzése arra enged következtetni, hogy a cél megfogalmazásakor arra kell törekedni, hogy a cél megfogalmazásában vagy bemutatásának módjában tükrözzük a fő ellentmondást: a megismerésben, a menedzsmentben és a menedzsmentben betöltött aktív szerepét. ugyanakkor reálissá tételének igénye, segítségével tevékenységekkel irányítani egy bizonyos hasznos eredmény elérése érdekében. Ugyanakkor a cél megfogalmazása és a cél gondolata a tárgy megismerési szakaszától függ, és ahogy az elképzelés fejlődik, a cél újrafogalmazható.

A cél függősége külső és belső tényezőktől- A célok megjelenésének és megfogalmazásának okainak elemzésekor figyelembe kell venni, hogy a célt mind a rendszeren kívüli tényezők (külső követelmények, szükségletek, motívumok, programok), mind a belső tényezők (szükségletek, motívumok) befolyásolják. magának a rendszernek és elemeinek programjai, előadói céljai); Sőt, az utóbbiak ugyanazok a tényezők, amelyek objektíven befolyásolják a célmeghatározási folyamatot, mint a külső tényezők (különösen, ha az irányítási rendszerekben a célok fogalmát cselekvésre ösztönző eszközként használjuk).

Az integritás mintájának megnyilvánulása a célok szerkezetében -A hierarchikus struktúrában az integritás (kitörés) mintázata a hierarchia bármely szintjén megnyilvánul. Ez a célok szerkezetére vonatkoztatva azt jelenti, hogy egyrészt a magasabb szintű cél elérése nem biztosítható maradéktalanul annak alárendelt részcélok elérésével, bár az tőlük függ, másrészt , az igényeket, programokat (külső és belső) a strukturálás minden szintjén meg kell vizsgálni, és a különböző döntéshozók által a bizonytalanság eltérő feltárása miatt kapott részcélok felosztása eltérő lehet, i. a különböző döntéshozók a célok és funkciók eltérő hierarchikus struktúráit javasolhatják, még akkor is, ha azonos strukturálási elveket és technikákat alkalmaznak.

A célok hierarchikus struktúráinak kialakításának mintái -Tekintettel arra, hogy a szervezetirányítási rendszerekben a célok megjelenítésének legelterjedtebb módja a faszerű hierarchikus struktúrák („célfák”), vegyük figyelembe a kialakításukra vonatkozó főbb ajánlásokat:

a faszerű célhierarchiák kialakításánál alkalmazott technikák kétféle megközelítésre redukálhatók: a) struktúrák „felülről” kialakítása - strukturálás, dekompozíció, cél- vagy célorientált megközelítés, b) cél kialakítása. struktúrák „alulról” - morfológiai, nyelvi, tezaurusz, terminális megközelítés ; a gyakorlatban ezeket a megközelítéseket általában kombinálják;

a hierarchia alacsonyabb szintjének céljai a magasabb szintű célok elérésének eszközeiként tekinthetők, ugyanakkor az alattuk lévő szint céljai is;

hierarchikus struktúrában, ahogy a legfelső szintről lefelé haladunk, a fent tárgyalt „skála” eltolódik a céliránytól (cél-ideál, cél-álom) a konkrét célok és funkciók felé, amelyek a a struktúra alsóbb szintjei elvárt eredmények specifikus munka formájában fejezhetők ki, megjelölve a megvalósítás értékelésének szempontjait, míg a hierarchia felső szintjein a kritériumok megjelölése vagy Általános követelmények(például „hatékonyság növelése”), vagy egyáltalán nem szerepel a célkimutatásban;

Annak érdekében, hogy a célok szerkezete kényelmes legyen az elemzéshez és a menedzsment megszervezéséhez, ajánlott bizonyos követelményeket előírni rá - a hierarchiaszintek és az egyes csomópontok összetevőinek száma legyen (a Miller-hipotézis vagy Kolmogorov miatt). szám) K = 5 ± 2 (emberi észlelési határ) .

És még néhány fontos törvény.

Összetett rendszerek egyszerűségének törvénye- Megvalósul, fennmarad, és a komplex rendszer legkevésbé bonyolult verzióját választják ki. Az összetett rendszerek egyszerűségének törvényét a természet számos konstruktív elvben valósítja meg:

Occam,

komplex rendszerek hierarchikus moduláris felépítése,

szimmetria,

szimmorfózis (egyenlő erősség, homogenitás),

térinterakció (kölcsönhatás a hordozón keresztül),

szélsőséges bizonytalanság (a bizonytalan értékű jellemzők és paraméterek eloszlási függvényei rendkívüli bizonytalansággal rendelkeznek).

A kölcsönhatás terjedésének véges sebességének törvénye- A rendszerek, azok részei és elemei közötti kölcsönhatások minden fajtája véges terjedési sebességgel rendelkezik. A rendszerelemek állapotának változási sebessége is korlátozott. A törvény szerzője A. Einstein.

Gödel befejezetlenségi tétele- A kellően gazdag elméletekben (beleértve az aritmetikát is) mindig vannak bizonyíthatatlan igaz kifejezések. Mivel az összetett rendszerek elemi aritmetikát is tartalmaznak (valósítanak meg), a számítások végzése során holtpontok (lefagyások) léphetnek fel.

A komplex rendszerek felépítésének lehetőségeinek ekvivalenciájának törvénye- A rendszer összetettségének növekedésével növekszik az optimális megoldáshoz közel álló lehetőségek aránya a felépítéséhez.

Onsager törvénye az entrópia csökkenésének maximalizálása - Ha a fizika törvényeivel összhangban lévő folyamatmegvalósítás összes lehetséges formájának száma nem egyedi, akkor az a forma valósul meg, amelyben a rendszer entrópiája a leglassabban nő. Más szóval, az a forma valósul meg, amelyben az entrópia csökkenése vagy a rendszerben lévő információ növekedése maximalizálódik.

12. Mit jelent a rendszerek funkcionális leírása? Miért és hogyan történik ez? Magyarázd el általános képlet bármely dinamikus rendszer funkcionális leírása.

Bármely rendszer tanulmányozása magában foglalja a rendszer modelljének létrehozását, amely lehetővé teszi viselkedésének elemzését és előrejelzését bizonyos körülmények között, valamint a valós rendszer elemzésével és szintézisével kapcsolatos problémák megoldását. A modellezés céljaitól és célkitűzéseitől függően az absztrakció különböző szintjein hajtható végre.

A modell egy rendszer leírása, amely a tulajdonságainak egy bizonyos csoportját tükrözi.

A rendszer leírását három szempontból célszerű kezdeni: funkcionális, morfológiai és információs.

Minden tárgyat létének eredményei, a tárgyak között elfoglalt helye és a környezetben betöltött szerepe jellemez. A funkcionális leírás szükséges ahhoz, hogy megértsük a rendszer fontosságát, meghatározzuk a helyét, és értékeljük a más rendszerekkel való kapcsolatokat.

A funkcionális leírásnak (funkcionális modellnek) meg kell teremtenie a helyes orientációt a rendszer külső kapcsolataira, a külvilággal való kapcsolataira, esetleges változási irányaira vonatkozóan.

A funkcionális leírás abból indul ki, hogy minden rendszer ellát bizonyos funkciókat: egyszerűen passzívan létezik, más rendszerek élőhelyeként szolgál, magasabb rendű rendszereket szolgál ki, és eszközül szolgál fejlettebb rendszerek létrehozásához.

Mint már tudjuk, a rendszer lehet egyfunkciós és többfunkciós is.

Egy rendszer funkcióinak megítélése (abszolút értelemben) sok szempontból az értékelő (illetve az értékelő rendszer) nézőpontjától függ.

A rendszer működése a leíró funkciók függvényében numerikus funkcióval írható le belső folyamatok rendszer vagy minőségi funkcionalitás (sorrend „jobb”, „rosszabb”, „több”, „kevesebb” stb. szerint)

Hatékonysági funkcionálisnak nevezzük azt a funkcionálist, amely mennyiségileg vagy minőségileg írja le egy rendszer tevékenységét.

A funkcionális szervezet a következőképpen írható le:

algoritmikusan,

analitikusan,

grafikusan,

táblázatos,

üzemidő diagramokon keresztül,

verbálisan (verbálisan).

A leírásnak meg kell felelnie egy bizonyos osztályba tartozó rendszerek fejlesztési koncepciójának, és meg kell felelnie bizonyos követelményeknek:

nyitottnak kell lennie, és lehetővé kell tennie a rendszer által megvalósított funkciók körének bővítését (szűkítését);

biztosítják az egyik mérlegelési szintről a másikra való átlépés lehetőségét, azaz. biztosítják a rendszerek virtuális modelljeinek felépítését bármilyen szinten.

Egy rendszer leírásánál olyan struktúrának fogjuk tekinteni, amelybe az idő bizonyos pillanataiban bekerül valami (anyag, energia, információ), és amelyből bizonyos időpillanatokban valami kivonódik.

A legáltalánosabb formában egy rendszer funkcionális leírását bármely dinamikus rendszerben hetes képviseli:

Sf = (T, x, C, Q, y, φ, η),

ahol T az időpillanatok halmaza, x a bemeneti hatások pillanatnyi értékeinek halmaza, C = (c: T → x) a megengedett bemeneti hatások halmaza; Q - állapotok halmaza; y - kimeneti értékek halmaza; Y = (u: T → y) - kimeneti mennyiségek halmaza; φ = (T×T×T×c → Q) - átmeneti állapotfüggvény; η:T×Q → y - kimeneti leképezés; c - bemeneti hatás szegmense; u a kimeneti érték szegmense.

A rendszer jelen leírása a tulajdonságok széles skáláját fedi le.

A leírás hátránya, hogy nem építő jellegű: nehezen értelmezhető ill praktikus alkalmazás. A funkcionális leírásnak tükröznie kell az összetett és rosszul értelmezett rendszerek olyan jellemzőit, mint a paraméterek, folyamatok, hierarchia.

Tegyük fel, hogy az S rendszer N függvényt hajt végre ψ1, ψ2, ..., ψs, ..., ψN, n F1, F2, ..., Fi, ..., Fn folyamattól függően. Hatékonyság végrehajtás s funkciókat

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

A rendszer általános hatékonysága az E = (Es) vektorfunkcionális. A rendszer hatékonysága attól függ Hatalmas mennyiségű belső és külső tényezők. Ezt a függőséget rendkívül nehéz explicit formában bemutatni, és egy ilyen ábrázolás gyakorlati értéke elenyésző a sokdimenziós és sokrétűsége miatt. A funkcionális leírás kialakításának racionális módja a leírások többszintű hierarchiájának alkalmazása, amelyben a magasabb szint leírása egy alacsonyabb szint általánosított és faktorizált változóitól függ.

A hierarchia a folyamatok (Fi) szintű faktorizálásával jön létre általánosított paraméterek (Qi) segítségével, amelyek funkcionálisak (Fi). Feltételezzük, hogy a paraméterek száma lényegesen kevesebb, mint azoknak a változóknak a száma, amelyektől a folyamatok függenek. Ez a leírási módszer lehetővé teszi a környezettel kölcsönhatásba lépő elemek (alsó szintű alrendszerek) tulajdonságai és a rendszer hatékonysága közötti híd építését.

A folyamatok (Fi(1)) a rendszer kimenetén találhatók. Ezek a környezettel való interakció folyamatai. Első szintű folyamatoknak nevezzük őket, és feltételezzük, hogy meghatározottak:

az első szintű rendszer paraméterei - Q1(1), Q2(1), ..., Qj(1), ..., Qm(1);

aktív, ellensúlyozó környezeti paraméterek, amelyek közvetlenül a rendszer ellen irányulnak, hogy csökkentsék annak hatékonyságát - b1, b2, ..., bk, ..., bK;

semleges (véletlenszerű környezeti paraméterek) c1, c2, ..., cl, ..., cL;

kedvező környezeti paraméterek d1, d2, ..., dp, ..., dP.

A környezet közvetlen kapcsolatban áll az alacsonyabb szintű alrendszerekkel, rajtuk keresztül befolyásolja a hierarchia magasabb szintjének alrendszereit, így Fi* = Fi*((bk), (cl), (dp)). Hierarchia felépítésével (β-edik szint paraméterei - (β-1) szint folyamatai - (β-1) szint paraméterei) össze lehet kapcsolni a környezet tulajdonságait a rendszer hatékonyságával. .

A rendszerparaméterek (Qj) a környezet változásával változhatnak, a rendszerben zajló folyamatoktól függenek, és Qj1(t) állapotfüggvények formájában vannak megírva.

A W rendszer megfelelő funkcionális tere az a tér, amelynek pontjai a rendszer összes lehetséges állapota, amelyet egy paraméterkészlet határoz meg b szintig:

Q = (Q(1), Q(2), ... Q(β)).

Az állapot egy bizonyos T időtartamig állandó maradhat.

A folyamatok (Fi(2)) nem észlelhetők a rendszer kimenetén. Ezek másodszintű folyamatok, amelyek a rendszeralrendszerek Q(2) paramétereitől függenek (második szintű paraméterek). Stb.

A következő leírási hierarchia alakul ki: hatékonyság (a függvények véges halmaza) - az első szint folyamatai (függvények) - az első szint paraméterei (funkcionálisak) - a második szint folyamatai (függvények) - a második szint paraméterei (funkcionálisak) ), stb. Valamilyen szinten a rendszer funkcionális tulajdonságaira vonatkozó ismereteink kimerülnek, a hierarchia felbomlik. Különböző paramétereknél (folyamatoknál) a törés különböző szinteken történhet, mind a folyamaton, mind a paraméteren.

A rendszer külső jellemzőit a hierarchia felső szintje határozza meg, így gyakran lehetőség van az ((Ei), (ψS), (Fi(1)), (Qj(1) forma leírására szorítkozni. )), (bk), (cl), (dp)). A hierarchia szintek száma a bemeneti folyamatok ábrázolásának szükséges pontosságától függ.

13. Grafikus módszerek rendszerek funkcionális leírása. Rendszerfunkciók fája.

A rendszerek általánosított analitikus funkcionális leírásának módszerét fentebb tárgyaltuk. A rendszerek elemzése és szintetizálása során nagyon gyakran grafikus leírást használnak, amelynek változatai a következők:

rendszerfüggvény fa,

IDEF0 funkcionális modellezési szabvány.

A komplex rendszer által megvalósított összes funkció három csoportra osztható:

célfunkció;

a rendszer alapvető funkciói;

kiegészítő rendszerfunkciók.

A rendszer célfunkciója megfelel fő funkcionális céljának, azaz. cél (fő) funkció - tükrözi a rendszer célját, lényegét és létjogosultságát.

A fő funkciók a rendszer orientációját tükrözik, és a rendszer által megvalósított makrofunkciók halmazát képviselik. Ezek a függvények határozzák meg egy bizonyos osztályba tartozó rendszer létezését. Alapfunkciók - biztosítják a célfunkció teljesítésének feltételeit (vétel, továbbítás, beszerzés, tárolás, kiadás).

A kiegészítő (szolgáltatási) funkciók bővítik a rendszer funkcionalitását, alkalmazási körét és segítik a rendszer minőségi mutatóinak javítását. Kiegészítő funkciók - biztosítják az alapvető funkciók ellátásának feltételeit (csatlakozás (elosztás, irányítás, garancia)).

Egy objektum leírását a függvények nyelvén gráfként ábrázoljuk.

A csúcsokon belüli függvény megfogalmazásának 2 szóból kell állnia: egy igéből és egy főnévből: „Mit csinál”.

A rendszerfüggvények fája a rendszerfunkciók dekompozícióját képviseli, és a rendszer funkcionalitásának részletes tanulmányozása és a rendszerhierarchia különböző szintjein megvalósított funkciók halmazának elemzése céljából jött létre. A rendszer függvényfa alapján funkcionális modulok alapján alakul ki a rendszerstruktúra. Ezt követően az ilyen modulokra épülő struktúrát konstruktív modulokkal (műszaki rendszereknél) vagy szervezeti modulokkal (szervezeti és műszaki rendszereknél) fedik le. Így a függvényfa kialakításának szakasza nemcsak az elemzésben, hanem a rendszer szerkezetének szintézisében is az egyik legfontosabb. Az ebben a szakaszban előforduló hibák olyan „fogyatékos rendszerek” létrejöttéhez vezetnek, amelyek nem képesek teljes funkcionális alkalmazkodásra más rendszerekkel, a felhasználóval és a környezettel.

A függvényfa kialakításának kezdeti adatai a rendszer fő és kiegészítő funkciói.

A függvényfa kialakítása a célfüggvény, valamint az alap- és kiegészítő függvények elemibb függvényekké történő lebontásának folyamatát reprezentálja, amelyeket a bontás következő szintjein hajtanak végre.

Ezenkívül egy konkrétan vett i-edik szint mindegyik funkciója makrofüggvénynek tekinthető az azt (i+1)-edik szinten megvalósító függvényekhez képest, és elemi funkció a felső (i-1)-edik szint megfelelő funkciójához képest.

A rendszerfüggvények IDEF0 jelöléssel történő leírása ugyanazon a bontási elveken alapul, de nem faként, hanem diagramok halmazaként jelenik meg.

14. Rendszerek funkcionális leírásának grafikus módszerei. IDEF0 módszertan. A nyelv szintaxisa.

A modellezés tárgyai rendszerek.

Az IDEF0 modell leírása hierarchikus piramis formájában épül fel, melynek tetején a rendszer legáltalánosabb leírása található, az alap pedig még sok részletesebb leírást képvisel.

Az IDEF0 módszertana a következő elvekre épül:

A szimulált folyamatok grafikus leírása. A Blocks and Arcs IDEF0 diagramok grafikus nyelve a műveleteket vagy funkciókat blokkként jeleníti meg, és a blokkba belépő vagy onnan kilépő műveletek bemenetei/kimenetei közötti interakciót ívként.

Tömörség. A folyamatok leírására szolgáló grafikus nyelv használatával egyrészt a leírás pontossága, másrészt a rövidség érhető el.

A szabályok betartásának szükségessége és az információátadás pontossága. IDEF0 modellezéskor be kell tartania a következő szabályokat:

A diagramnak legalább 3 és legfeljebb 6 funkcionális blokkot kell tartalmaznia.

A diagramoknak a cél és a nézőpont által meghatározott kontextusban kell megjeleníteniük az információkat.

A diagramoknak egy kapcsolódó felülettel kell rendelkezniük, ha a blokkszámok, az ívek és az ICOM kódok egyetlen szerkezettel rendelkeznek.

A blokk függvénynevek és az ívnevek egyedisége.

Az adatok szerepének egyértelmű meghatározása, valamint a bemenetek és a vezérlőelemek elkülönítése.

Az Arcs és Block függvénynevekre vonatkozó megjegyzések legyenek rövidek és tömörek.

Minden funkcionális blokkhoz legalább egy vezérlőív szükséges.

A modell mindig meghatározott céllal és egy adott nézőpontból készül.

A modellezési folyamatban nagyon fontos, hogy egyértelműen meghatározzuk a modell fejlődési irányát - kontextusát, nézőpontját és célját.

A modellkontextus leírja a modellezett rendszer határait, és leírja kapcsolatait a külső környezettel.

Nem szabad elfelejteni, hogy egy modell egy nézőpontot képvisel. Több modellt használnak a rendszer több nézőpontból történő modellezésére.

A cél tükrözi a modell létrehozásának okát, és meghatározza a célt. Ráadásul a modellben szereplő összes interakciót pontosan a kitűzött cél elérése szempontjából veszik figyelembe.

Az IDEF0 módszertanon belül a rendszermodellt grafikus IDEF0 diagramok segítségével írják le, és FEO, szöveges és szószedeti diagramok használatával finomítják. Ezenkívül a modell egy sor egymáshoz kapcsolódó diagramot tartalmaz, amelyek egy összetett rendszert alkatrészeire osztanak fel. A magasabb szintű diagramok (A-0, A0) a leginkább Általános leírása rendszerek, különálló blokkok formájában. Ezeknek a blokkoknak a felosztása lehetővé teszi számunkra, hogy elérjük a rendszerleírásban a szükséges részletezési szintet.

Az IDEF0 diagramok fejlesztése a hierarchia legmagasabb szintjének (A-0) felépítésével kezdődik - egy blokk és interfész ívek, amelyek leírják a vizsgált rendszer külső kapcsolatait. A függvény 0. blokkba írt neve a rendszer célfüggvénye az elfogadott szempontból és a modell felépítésének célja.

A további modellezés során a 0. blokkot A0 diagramra bontjuk, ahol a célfüggvényt több blokk segítségével finomítjuk, amelyek közötti interakciót az ívek segítségével írjuk le. Az A0 diagram funkcionális blokkjai viszont felbonthatók a részletesebb bemutatás érdekében.

Ennek eredményeként a funkcionális blokkok és az interfészívek nevei, amelyek a diagramokon bemutatott összes blokk interakcióját írják le, hierarchikus, kölcsönösen konzisztens modellt alkotnak.

Bár a modell teteje az A-0 szintdiagram, az igazi "munkafelület vagy szerkezet" az A0 diagram, mivel ez a modell nézőpontjának kifinomult kifejezése. Tartalma megmutatja, hogy mit fogunk ezután figyelembe venni, korlátozva a következő szinteket a projektcél keretein belül. Az alsó szintek tisztázzák a funkcionális blokkok tartalmát, részletezik azokat, de a modell határainak kiterjesztése nélkül.

15. IDEF0 módszertan. Doug koncepció. Öt fajta kapcsolat a blokkok között. Blokkbontási elv.

A blokkok a rendszer funkcióit vagy műveleteit jelentik. Cselekvésük írott ige + cselekvés tárgya + tárgy

például „dolgozzon ki egy munkarendet”.

Az ívek olyan információkat vagy anyagi objektumokat jelölnek, amelyek egy funkció végrehajtásához szükségesek vagy a végrehajtás eredményeként jelennek meg. Az objektum lehet: Dokumentumok, fizikai anyagok, eszközök, gépek, információk, szervezetek, sőt alrendszerek is. Az interfész típusát meghatározza az a hely, ahol az ív csatlakozik a blokkhoz. Az ívre vonatkozó megjegyzések főnévi kifejezés formájában vannak megfogalmazva, amely a „mi” kérdésre válaszol. A blokkokat a diagramon a szerző végzettsége szerint, a szerző végzettségétől függően rendezzük el. Domináns blokk az a blokk, amelynek végrehajtása befolyásolja a blokkok maximális számának szabályozását. A domináns blokk a bal felső sarokban található, a legkevésbé fontos - a jobb alsó sarokban.

Fontos!

A blokkok elrendezése nem határozza meg a művelet időfüggését!

Lásd az ábrát. 1

Vezetői kapcsolat.

Bemeneti kapcsolat. (szállítószalag)

Vezetői visszajelzés. Az első funkció kimenete vezérli a második bemenetét, ami viszont befolyásolja az 1. működését.

Bejelentkezési visszajelzés.

A kimenet és a mechanizmus kapcsolata. Az előkészítő műveleteknél használt ritka kommunikációs típus.

Példa: hozzon létre egy idef modellt az ellenőrzési részleg számára a könyvtár kezelésének és működésének hatékonyságának felmérésére. lásd a 2. ábrát. A0 blokk, amely a célfüggvényt tükrözi. Ezután a 3. ábrán az A0 diagramot bontjuk. Ha szükséges, mindegyik blokkot fel kell bontani.

Bomlás - tudományos módszer, amely problémastruktúrát használ, és lehetővé teszi egy nagy probléma megoldásának helyettesítését egy sor kisebb probléma megoldásával.

16. Rendszerek morfológiai leírása és modellezése. A rendszer felépítésének és az elemek közötti kapcsolatok ismertetése.

a morfológiai leírásnak képet kell adnia a rendszer felépítéséről (a morfológia a forma, a szerkezet tudománya). Leírás mélysége, részletességi szintje, i.e. Annak meghatározását, hogy mely rendszerelemek minősülnek eleminek (elemeknek), a rendszerleírás célja határozza meg. A morfológiai leírás hierarchikus. A morfológia konfigurációját annyi szinten adják meg, amennyire szükség van a rendszer alapvető tulajdonságainak elképzeléséhez.

Gólok szerkezeti elemzés vannak:

a rendszerek szimbolikus megjelenítésére vonatkozó szabályok kidolgozása;

a rendszerstruktúra minőségének értékelése;

a rendszer egésze és alrendszerei szerkezeti tulajdonságainak tanulmányozása;

következtetés kidolgozása a rendszer optimális felépítéséről és javaslatok a további fejlesztésére.

A strukturális megközelítésben két szakasz különböztethető meg: a rendszer összetételének meghatározása, i.e. alrendszereinek, elemeinek teljes felsorolása, a köztük lévő kapcsolatok tisztázása.

A rendszer morfológiájának vizsgálata az elemi összetétellel kezdődik. Ő lehet:

homogén (azonos típusú elemek);

heterogén (különböző típusú elemek);

vegyes.

Az azonosság nem jelent teljes azonosságot, és csak az alapvető tulajdonságok közelségét határozza meg.

A homogenitást rendszerint redundancia, rejtett (potenciális) lehetőségek és további tartalékok jelenléte kíséri.

A heterogén elemek speciálisak, gazdaságosak és a külső körülmények szűk tartományában hatékonyak, de ezen a tartományon kívül gyorsan elveszítik hatékonyságukat.

Néha az elemi összetétel nem határozható meg – ez bizonytalan.

A morfológia fontos jellemzője az elemek célja (tulajdonságai). Az elemek megkülönböztethetők:

információs;

energia;

igazi

Emlékeztetni kell arra, hogy az ilyen felosztás önkényes, és csak az elem domináns tulajdonságait tükrözi. Általános esetben az információátadás nem lehetséges energia nélkül, az energiaátadás pedig nem lehetséges információ nélkül.

Az információs elemek információ fogadására, emlékezésére (tárolására), átalakítására és továbbítására szolgálnak. Az átalakítás állhat az információt hordozó energia típusának megváltoztatásából, az információ kódolási módjának megváltoztatásából (valamilyen szimbolikus formában való megjelenítése), az információ redundancia csökkentésével történő tömörítéséből, döntések meghozatalából stb.

Az információnak vannak reverzibilis és visszafordíthatatlan átalakulásai.

A visszafordíthatók nem járnak együtt az információ elvesztésével (vagy új létrehozásával). A felhalmozás (memorizálás) visszafordítható, ha a tárolás során nem történik információvesztés.

Az energiaátalakítás az energiaáramlás paramétereinek megváltoztatásából áll. A bemenő energiaáramlás származhat kívülről vagy a rendszer más elemeiből. A kimenő energiaáramlást más rendszerekbe vagy a környezetbe irányítják. Az energiaátalakítási folyamat természetesen információkat igényel.

Az anyag átalakításának folyamata lehet mechanikai (például bélyegzés), kémiai, fizikai (például vágás), biológiai. Az összetett rendszerekben az anyag átalakulása vegyes jellegű.

BAN BEN általános eset, szem előtt kell tartani, hogy bármilyen folyamat, így vagy úgy, az anyag, az energia és az információ átalakulásához vezet.

A rendszer morfológiai tulajdonságai jelentősen függenek az elemek közötti kapcsolatok jellegétől. A kommunikáció fogalma a rendszer bármely definíciójában benne van. Egyszerre jellemzi a rendszer szerkezetét (statika) és működését (dinamikája). A kapcsolatok biztosítják a rendszer szerkezetének és tulajdonságainak kialakulását és megőrzését. Megkülönböztetik az információs, anyagi és energiakapcsolatokat, és ugyanabban az értelemben határozzák meg őket, ahogyan az elemeket meghatározták.

A kapcsolat jellegét a megfelelő komponens (vagy célfüggvény) fajsúlya határozza meg.

A kapcsolatot a következők jellemzik:

irány,

erővel,

Kilátás.

Az első két jellemző alapján a kapcsolatokat irányított és irányítatlan, erős és gyenge, valamint természetüknél fogva alárendeltségi, generációs (genetikai), egyenlő és irányító kapcsolatokra osztják.

Ezen összefüggések egy része még részletesebben is felbontható. Például alárendeltségi kapcsolatok a „nemzetség-fajok”, „rész-egész” kapcsolatokon; generációs összefüggések – „ok-okozat”.

Feloszthatók az alkalmazás helye szerint is (belső - külső), a folyamatok iránya szerint (közvetlen, fordított, semleges).

A közvetlen kapcsolatok célja az anyag, az energia, az információ vagy ezek kombinációinak átvitele egyik elemről a másikra az elvégzett funkciók sorrendjének megfelelően.

A kommunikáció minőségét az határozza meg áteresztőképességés a megbízhatóság.

Nagyon fontos szerepet töltenek be, mint már tudjuk, a visszacsatolásos kapcsolatok - ezek képezik az alapját a rendszerek önszabályozásának és fejlesztésének, alkalmazkodva a változó létfeltételekhez. Főleg a folyamatok ellenőrzésére szolgálnak, és a leggyakoribbak az információs visszacsatolások.

A semleges kapcsolatok nem kapcsolódnak a rendszer funkcionális tevékenységéhez, kiszámíthatatlanok és véletlenszerűek. A semleges kapcsolatok azonban bizonyos szerepet játszhatnak a rendszer adaptálásában, kezdeti erőforrásként szolgálhatnak a közvetlen és visszacsatoló kapcsolatok kialakításához, és tartalékként szolgálhatnak.

A morfológiai leírás tartalmazhat utalásokat a kapcsolat meglétére és típusára, tartalmazhat Általános jellemzőkösszefüggéseket vagy azok minőségi és mennyiségi értékelését.

A rendszerek szerkezeti tulajdonságait az elemek közötti kapcsolatok jellege és stabilitása határozza meg. A szerkezet elemei közötti kapcsolatok jellege szerint a következőkre oszthatók:

többszörösen összekapcsolt,

hierarchikus,

vegyes.

A legstabilabbak azok a determinisztikus struktúrák, amelyekben a relációk vagy állandóak, vagy a determinisztikus törvények szerint idővel változnak. A valószínűségi struktúrák idővel a valószínűségi törvények szerint változnak. A kaotikus szerkezetekre a korlátozások hiánya jellemző, a bennük lévő elemek az egyedi tulajdonságoknak megfelelően érintkeznek. Az osztályozás a domináns jellemző szerint történik.

A szerkezetnek nagy szerepe van a rendszer elemeinek tulajdonságaitól eltérő új tulajdonságainak kialakításában, tulajdonságainak sértetlenségének és stabilitásának megőrzésében a rendszer elemeinek bizonyos határokon belüli változásaihoz képest.

Fontos szerkezeti elemek koordinációs és alárendeltségi viszonyok.

A koordináció a rendszerelemek „vízszintes” sorrendjét fejezi ki. Itt a szervezet egy szintjének összetevőinek interakciójáról van szó.

Az alárendeltség a komponensek alá- és alárendelésének „vertikális” sorrendje. Itt arról beszélünk a különböző hierarchiaszintű összetevők kölcsönhatásáról.

A hierarchia (hiezosazche - szent hatalom, görögül) az egész részeinek elrendezése a legmagasabbtól a legalacsonyabbig. A „hierarchia” (többlépcsős) kifejezés a rendszerelemek fontossági fok szerinti sorrendjét határozza meg. A szerkezeti hierarchia szintjei között az alapul szolgáló szint összetevőinek szigorú alárendeltségi viszonya állhat fenn a magasabb szint valamelyik összetevőjével, pl. farendi kapcsolatok. Az ilyen hierarchiákat erős vagy fa típusú hierarchiáknak nevezzük.

A faszerű kapcsolatoknak azonban nem kell feltétlenül létezniük egy hierarchikus struktúra szintjei között. A kapcsolatok létrejöhetnek ugyanazon a hierarchiaszinten belül is. Egy mögöttes komponens alárendelhető több magasabb szintű komponensnek – ezek gyenge kapcsolatokkal rendelkező hierarchikus struktúrák.

A hierarchikus struktúrákat a menedzsment és a végrehajtó komponensek jelenléte jellemzi. Lehetnek olyan összetevők, amelyek vezérlő és végrehajtó jellegűek is.

Vannak szigorúan és nem szigorúan hierarchikus struktúrák.

A szigorú hierarchikus felépítésű rendszer a következő jellemzőkkel rendelkezik:

a rendszernek egy fő vezérlőeleme van, amely legalább két csatlakozással rendelkezik;

vannak végrehajtó komponensek, amelyek mindegyikének csak egy kapcsolata van egy magasabb szintű komponenssel;

a kapcsolat csak két szomszédos szinthez tartozó komponensek között létezik, ahol az alsóbb szintű komponensek csak egy magasabb szintű komponenshez kapcsolódnak, és minden egyes magasabb szintű komponens legalább két alacsonyabb szintű komponenshez kapcsolódik. 1. ábra

Rizs. 2.

Az 1. ábra egy szigorúan hierarchikus struktúra, a 2. ábra pedig egy nem szigorú hierarchikus struktúra grafikonját mutatja. Mindkét szerkezet háromszintes.

Az 1. ábrán tehát a hierarchia 1. szintjének egy eleme képviselheti az egyetem rektorát, a 2. szint elemei - rektorhelyettesek, 3. szint - dékánok, a többi elem (4. szint, az ábrán nem látható ) osztályvezetőket fog képviselni. Nyilvánvaló, hogy a bemutatott szerkezet minden eleme és kapcsolata nem egyenlő.

A hierarchia jelenléte általában a struktúra magas szintű szervezettségének a jele, bár létezhetnek nem hierarchikus, magasan szervezett rendszerek.

Funkcionálisan a hierarchikus struktúrák gazdaságosabbak.

A nem hierarchikus struktúrák esetében nincsenek csak vezetői vagy csak végrehajtói komponensek. Bármely komponens egynél több összetevővel lép kölcsönhatásba.

Rizs. 3 - A rendszer többszörösen összekapcsolt szerkezetének grafikonja

Rizs. 4 - A rendszer sejtszerkezetének grafikonja

A vegyes struktúrák hierarchikus és nem hierarchikus struktúrák különféle kombinációi.

Mutassuk be a vezetés fogalmát.

Vezető alrendszer az, amely megfelel a következő követelményeknek:

az alrendszernek nincs determinisztikus kölcsönhatása egyik alrendszerrel sem;

az alrendszer a vezérlő (közvetlen vagy közvetett interakcióval) a részhez (a legtöbb alrendszerhez) képest;

az alrendszert vagy nem vezérli (alárendelt), vagy a legkevesebb (a többihez képest) számú alrendszer vezérli.

Egynél több vezető alrendszer lehet, több vezető alrendszerrel lehetséges egy fő vezető alrendszer. A hierarchikus struktúra legmagasabb szintjének alrendszere egyidejűleg kell, hogy legyen a fő vezető, ha ez nem így van, akkor a feltételezett hierarchikus struktúra vagy instabil, vagy nem felel meg a rendszer valódi felépítésének.

A vegyes struktúrák hierarchikus és nem hierarchikus struktúrák különféle kombinációi. A szerkezet stabilitását a változás ideje jellemzi. A struktúra változhat anélkül, hogy egy osztályt konvertálna, vagy az egyik osztályt egy másikba konvertálna. Különösen egy vezető megjelenése egy nem hierarchikus struktúrában vezethet annak hierarchikussá való átalakulásához, míg egy vezető megjelenése egy hierarchikus struktúrában korlátozó, majd determinisztikus kapcsolat létrejöttéhez vezethet a vezető alrendszer között. és egy magasabb szintű alrendszer. Ennek eredményeként a magasabb szintű alrendszer helyébe a vezető alrendszer lép, vagy összeolvad vele, vagy a hierarchikus struktúra nem hierarchikussá (vegyessé) alakul.

A vezetők nélküli, nem hierarchikus struktúrákat egyensúlynak nevezzük. Leggyakrabban a többszörösen összekapcsolt struktúrák egyensúlyban vannak. Az egyensúly nem az anyagcsere komponensenkénti azonosságát jelenti, csupán a döntéshozatalra gyakorolt ​​befolyás mértékéről beszélünk.

A hierarchikus struktúrák sajátossága az elemek közötti horizontális kapcsolatok hiánya. Ebben az értelemben ezek a struktúrák absztrakt konstrukciók, hiszen a valóságban nehéz olyan produkciót vagy bármilyen más operációs rendszert találni, ahol hiányoznak a vízszintes kapcsolatok.

Egy rendszer morfológiai leírásánál fontosak az összetételi tulajdonságai. A rendszerek kompozíciós tulajdonságait az elemek alrendszerekké való egyesítése határozza meg. Alrendszereket különböztetünk meg:

effektor (képes átalakítani a hatást, és anyaggal vagy energiával befolyásolni más alrendszereket és rendszereket, beleértve a környezetet is),

receptor (képes a külső hatásokat információs jelekké alakítani, információt továbbítani és hordozni)

reflexív (információs szinten képes önmagában folyamatokat reprodukálni, információt generálni).

Gyengének nevezzük azon rendszerek összetételét, amelyek nem tartalmaznak (elemi szintig) kifejezett tulajdonságokkal rendelkező alrendszereket. A hangsúlyos funkciójú elemeket tartalmazó rendszerek összetételét effektor, receptor vagy reflexív alrendszereknek nevezzük; kombinációk lehetségesek. Teljesnek nevezzük azoknak a rendszereknek az összetételét, amelyek mindhárom típusú alrendszert tartalmazzák, A rendszer elemei (azaz olyan alrendszerek, amelyek mélyére a morfológiai elemzés nem terjed ki) rendelkezhetnek effektor, receptor vagy reflexiós tulajdonságokkal, illetve ezek kombinációival.

A halmazelméleti nyelven a morfológiai leírás négyszeres:

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

ahol S=(Si)i az elemek és tulajdonságaik halmaza (ebben az esetben egy elem alatt olyan alrendszert értünk, amelynek mélységébe a morfológiai leírás nem hatol); V =(Vj)j - kapcsolatok halmaza; δ - szerkezet; K - összetétel.

Minden halmazt végesnek tekintünk.

S-ben megkülönböztetjük:

Összetett:

homogén,

heterogén,

vegyes ( nagyszámú homogén elemek bizonyos mennyiségű heterogén elemmel),

bizonytalan.

Elem tulajdonságai:

információs,

energia,

információ és energia,

anyag-energia,

bizonytalan (semleges).

Az V halmazban megkülönböztetjük:

A csatlakozások célja:

információs,

igazi,

energia.

A kapcsolatok jellege:

egyenes,

fordított,

semleges.

d-ben megkülönböztetjük:

Szerkezeti stabilitás:

meghatározó,

valószínűségi,

kaotikus.

Formációk:

hierarchikus,

többszörösen összekapcsolt,

vegyes,

átalakuló.

A K halmazban megkülönböztetjük:

Dalok:

gyenge,

effektor alrendszerekkel,

receptor alrendszerekkel,

reflexív alrendszerekkel,

teljes,

határozatlan.

A morfológiai leírás a funkcionálishoz hasonlóan hierarchikus (többszintű) elven épül fel az alrendszerek szekvenciális dekompozícióján keresztül. A rendszerdekompozíció szintjei, a funkcionális és morfológiai leírások hierarchiájának szintjei egybe kell, hogy essenek. A morfológiai leírás a rendszer szekvenciális felosztásával végezhető el. Ez akkor kényelmes, ha az azonos hierarchiaszintű alrendszerek közötti kapcsolatok nem túl bonyolultak. A legtermékenyebbek (gyakorlati problémák esetén) az egyetlen vagy kis számú felosztást tartalmazó leírások. A struktúra minden eleme funkcionálisan és információsan is leírható. A szerkezet morfológiai tulajdonságait az elemek közötti kommunikáció kialakításához szükséges idő és a kommunikációs kapacitás jellemzi. Bizonyítható, hogy a szerkezet elemeinek halmaza normál metrikus teret alkot. Ezért lehetséges benne egy metrika (a távolság fogalma) definiálása. Néhány probléma megoldásához célszerű egy mérőszámot bevezetni a szerkezeti térbe.

17. A szerkezetek leírásának módszerei a morfológiai leírásban. Struktúra grafikonok.

Szerkezeti diagramok- A struktúra kialakítása része a rendszerleírás általános problémájának megoldásának. A szerkezet a rendszer általános konfigurációját mutatja be, nem pedig a rendszer egészét.

Ha a rendszert blokkok halmazaként ábrázoljuk, amelyek bizonyos funkcionális transzformációkat és azok közötti kapcsolatokat hajtanak végre, akkor egy blokkdiagramot kapunk, amely általánosított formában írja le a rendszer felépítését. A blokkon általában – különösen a műszaki rendszerekben – funkcionálisan teljes, önálló egészként kialakított eszközt értünk. A blokkokra bontás a struktúra leírásának szükséges részletezettsége, a rendszerben rejlő működési folyamatok jellemzőinek benne való megjelenítése alapján végezhető el. A funkcionálisokon kívül a blokkdiagram tartalmazhat logikai blokkokat is, amelyek lehetővé teszik a művelet jellegének megváltoztatását attól függően, hogy bizonyos előre meghatározott feltételek teljesülnek-e vagy sem.

A szerkezeti diagramok vizuálisak, és a rendszer számos szerkezeti tulajdonságáról tartalmaznak információkat. Könnyen pontosíthatók, pontosíthatók, melynek során nem kell a teljes diagramot megváltoztatni, hanem annak egyes elemeit olyan szerkezeti diagramokra kell cserélni, amelyek nem egy, mint korábban, hanem több egymásra épülő blokkot tartalmaznak.

A szerkezeti diagram azonban még nem a szerkezet modellje. Nehéz formalizálni, és inkább egy természetes híd, amely megkönnyíti az átmenetet a rendszer értelmes leírásából a matematikai leírásba, nem pedig valódi eszköz a struktúrák elemzéséhez és szintéziséhez. Rizs. - Példa blokkdiagramra

Grafikonok - A struktúra elemei közötti kapcsolatokat egy megfelelő gráf segítségével lehet ábrázolni, amely lehetővé teszi a rendszerek időinvariáns tulajdonságainak vizsgálati folyamatának formalizálását és a gráfelmélet jól kidolgozott matematikai apparátusának alkalmazását.

Meghatározás. A gráf egy hármas G=(M, R, P), ahol M a csúcsok halmaza, R a gráf éleinek halmaza (vagy ívei), P a gráf csúcsainak és éleinek beesési predikátuma. P(x, y, r) = 1 azt jelenti csúcsok x,y ∈ M beeső (összekapcsolt, ráfekszik) az r gráf élére∈ R.
A gráfokkal való munka megkönnyítése érdekében a csúcsait rendszerint számozzák. A számozott csúcsokkal rendelkező gráfot jelöltnek nevezzük.

A gráf minden éle két csúcsot köt össze, amelyeket ebben az esetben szomszédosnak nevezünk. Ha a gráf jelölve van, akkor az élt az (i,j) pár határozza meg, ahol i és j a szomszédos csúcsok száma. Nyilvánvaló, hogy az él (i,j) az i és j csúcsokra esik, és fordítva.

Ha egy gráf minden élét rendezett párok (i, j) adják meg, amelyekben a szomszédos csúcsok sorrendje számít, akkor a gráfot irányítottnak nevezzük. Egy irányítatlan gráf nem tartalmaz irányított éleket. Egy részlegesen irányított gráfban nem minden él irányított.

Geometriailag a gráfokat diagramok formájában ábrázolják, amelyekben a csúcsok pontként (körök, téglalapok), az élek pedig a szomszédos csúcsokat összekötő szakaszokként jelennek meg. Az orientált élt egy nyíllal ellátott szegmens határozza meg.

A diagramok használata annyira elterjedt, hogy amikor grafikonról beszélünk, általában egy gráf diagramjára gondolunk.

Ha a gráf éleinek van néhány numerikus jellemzők kapcsolatokat, akkor az ilyen gráfokat súlyozottnak nevezzük. Ebben az esetben a beesési mátrix tartalmazza a megfelelő kapcsolatok súlyait, a szám előtti előjel határozza meg az él irányát.

A szerkezeti gráf fontos jellemzője az egyik csúcsból a másikba vihető lehetséges utak száma. Minél több ilyen út, annál tökéletesebb a szerkezet, de annál redundánsabb. A redundancia biztosítja a szerkezet megbízhatóságát. Például az agy idegi kapcsolatainak 90%-ának megsemmisülése nem érezhető, és nincs hatással a viselkedésre. Felesleges redundancia is előfordulhat, amit a szerkezeti gráf hurokként ábrázol.

18. A rendszerelemzés felépítése. Alap megoldási ciklus. Funkciófa.

A problémamegoldás általános megközelítése ciklusként ábrázolható.

Ugyanakkor egy valós rendszer működése során gyakorlati problémaként azonosítják a jelenlegi és a szükséges állapot közötti eltérést. A probléma megoldására a rendszer szisztémás vizsgálatát (bontás, elemzés és szintézis) végzik el, a probléma kiküszöbölésével. A szintézis során az elemzett és szintetizált rendszereket értékeljük. A szintetizált rendszer megvalósítása a javasolt formában fizikai rendszer lehetővé teszi, hogy felmérje, milyen mértékben oldódott meg a gyakorlati probléma, és döntést hozhat a modernizált (új) valós rendszer működéséről.

Ezzel a szemlélettel a rendszer meghatározásának egy másik aspektusa válik nyilvánvalóvá: a rendszer a problémák megoldásának eszköze.

A rendszerelemzés fő feladatai háromszintű függvényfaként ábrázolhatók.

A bontási szakaszban, amely a rendszer általános ábrázolását adja, a következőket hajtják végre:

A vizsgálat általános céljának és a rendszer fő funkciójának meghatározása és lebontása a pálya korlátozásaként a rendszer állapotterében vagy a megengedett helyzetek területén. A dekompozíciót leggyakrabban a célok és a funkciók fájának felépítésével hajtják végre.

Egy rendszer elkülönítése a környezettől (rendszerre/nem rendszerre osztás) az egyes vizsgált elemek részvételének kritériuma szerint a rendszert a szuperrendszer szerves részének tekintve eredményhez vezető folyamatban.

Befolyásoló tényezők leírása.

Fejlődési trendek, különféle bizonytalanságok leírása.

A rendszer leírása „fekete dobozként”.

A rendszer funkcionális (függvények szerint), komponens (elemek típusa szerint) és strukturális (elemek közötti kapcsolatok típusa szerint) bontása.

A bomlás mélysége korlátozott. A dekompozíciónak le kell állnia, ha az absztrakció szintjét módosítani kell – az elemet alrendszerként kell ábrázolni. Ha a dekompozíció során kiderül, hogy a modell az elem működésének belső algoritmusát kezdi leírni, nem pedig működési törvényét „fekete doboz” formájában, akkor ebben az esetben az absztrakció szintjében változás történt. Ez azt jelenti, hogy túllépünk a rendszer tanulmányozásának célján, és ezért a bomlás megszűnését okozza.

Az automatizált módszereknél jellemző az 5-6 szint mélységű modellbontás. Általában az egyik alrendszert ilyen mélységig bontják. Az ilyen részletezettséget igénylő funkciók gyakran nagyon fontosak, és annak is kell lennie Részletes leírás megadja a kulcsot az egész rendszer titkaihoz.

Az általános rendszerelmélet bebizonyította, hogy a legtöbb rendszer felbontható alapvető alrendszer-reprezentációkra. Ide tartoznak: elemek soros (kaszkád) kapcsolása, elemek párhuzamos kapcsolása, visszacsatolás segítségével történő összekapcsolás.
A dekompozíció problémája az, hogy összetett rendszerekben nincs egyértelmű megfeleltetés az alrendszerek működési törvénye és az algoritmus és annak megvalósítása között. Ezért a rendszerbontás több opciója (vagy egy lehetőség, ha a rendszer hierarchikus struktúra formájában jelenik meg) jön létre.

Nézzünk meg néhány leggyakrabban használt dekompozíciós stratégiát.

Funkcionális dekompozíció. A dekompozíció a rendszerfunkciók elemzésén alapul. Ez felveti a kérdést, hogy mit csinál a rendszer, függetlenül attól, hogyan működik. A funkcionális alrendszerekre való felosztás alapja az elemcsoportok által ellátott funkciók közössége.

Életciklus-bontás. Az alrendszerek azonosításának jele az alrendszerek működési törvényének megváltozása a rendszer életciklusának különböző szakaszaiban „a születéstől a halálig”. Ezt a stratégiát akkor javasoljuk használni, ha a rendszer célja a folyamatok optimalizálása, és ha a bemenetek kimenetekké alakításának egymást követő szakaszai definiálhatók.

Lebontás fizikai folyamattal. Az alrendszerek azonosításának jele az alrendszer működésére szolgáló algoritmus végrehajtásának lépései, az állapotváltás szakaszai. Bár ez a stratégia hasznos a meglévő folyamatok leírásában, gyakran túlzottan koherens rendszerleírást eredményezhet, amely nem veszi teljesen figyelembe a funkciók által egymásra támasztott korlátokat. Ebben az esetben a vezérlési sorrend rejtve lehet. Ezt a stratégiát csak akkor szabad használni, ha a modell célja magának a fizikai folyamatnak a leírása.

Dekompozíció alrendszerek szerint (strukturális dekompozíció). Az alrendszerek azonosításának jele az elemek közötti erős kapcsolat a rendszerben létező kapcsolatok (kapcsolatok) valamelyik típusa szerint (információs, logikai, hierarchikus, energetikai stb.). A kapcsolat erőssége például információ alapján az alrendszerek információs összekapcsolódási együtthatójával mérhető fel k = N / N0, ahol N az alrendszerekben kölcsönösen használt információtömbök száma, N0 az információk teljes száma. tömbök. A teljes rendszer leírásához egy összetett modellt kell felépíteni, amely egyesíti az összes egyedi modellt. Az alrendszer-bontás használata csak akkor javasolt, ha a rendszer főbb részeire való felosztás nem változik. Az alrendszerek határainak instabilitása gyorsan leértékeli mind az egyes modelleket, mind azok kombinációit.

Az elemzési szakaszban, amely biztosítja a rendszer részletes ábrázolásának kialakítását, a következőket hajtják végre:

Meglévő rendszer funkcionális és szerkezeti elemzése, amely lehetővé teszi a létrejövő rendszer követelményeinek megfogalmazását. Tartalmazza az elemek összetételének és működési törvényeinek tisztázását, az alrendszerek működésének és kölcsönös befolyásolásának algoritmusait, a szabályozott és nem szabályozható jellemzők elkülönítését, a Z állapottér beállítását, beállítását. parametrikus tér T, amely meghatározza a rendszer viselkedését, a rendszer integritásának elemzését és a létrehozandó rendszer követelményeinek megfogalmazását.

Morfológiai elemzés - az összetevők kapcsolatának elemzése.

Genetikai elemzés - a háttér elemzése, a helyzet alakulásának okai, a meglévő trendek, előrejelzések készítése.

Analógok elemzése.

Hatékonyság elemzése (eredményesség, erőforrás-intenzitás, hatékonyság szempontjából). Tartalmazza a mérési skála kiválasztását, a teljesítménymutatók kialakítását, a teljesítménykritériumok indoklását és kialakítását, a kapott értékelések közvetlen értékelését, elemzését.

A kialakítandó rendszer követelményeinek kialakítása, beleértve az értékelési szempontok és korlátozások kiválasztását.

Rendszerszintézis szakasz, problémamegoldás, egyszerűsített funkcionális diagramként mutatjuk be az ábrán. Ebben a szakaszban a következőket hajtják végre:

A szükséges rendszer modelljének kidolgozása (matematikai eszközök kiválasztása, modellezés, a modell értékelése a megfelelőség, egyszerűség, pontosság és összetettség megfeleltetése, hibaegyensúly, többváltozós megvalósítások, blokképítés kritériumai szerint).

A problémát megoldó rendszer alternatív struktúráinak szintézise.

A problémát megoldó rendszerparaméterek szintézise.

A szintetizált rendszer változatainak értékelése (az értékelési séma indoklása, a modell megvalósítása, értékelési kísérlet lefolytatása, az értékelési eredmények feldolgozása, az eredmények elemzése, a legjobb lehetőség kiválasztása).

Rizs. - Egy problémamegoldó rendszer szintézis szakaszának egyszerűsített funkcionális diagramja

A rendszerelemzés befejezése után értékelik a probléma megoldásának mértékét.

A legnehezebben végrehajtható szakaszok a bontási és elemzési szakaszok. Ez annak a nagyfokú bizonytalanságnak köszönhető, amelyet le kell győzni a vizsgálat során.

19. A rendszerábrázolás kialakításának 9 szakasza.

1. szakasz. A rendszer fő funkcióinak (tulajdonságai, céljai, rendeltetése) azonosítása. A rendszerben használt alaptárgyi fogalmak kialakítása (kiválasztása). Ebben a szakaszban a rendszer fő kimeneteinek megértéséről beszélünk. Ez a legjobb hely a kutatás megkezdéséhez. Meg kell határozni a kimenet típusát: anyag, energia, információ, ezeknek valamilyen fizikai vagy egyéb fogalmakhoz kell kapcsolódniuk (termelési kimenet - termékek (melyek?), vezérlőrendszer kimenete - parancs információ (mire? milyen formában?), automatizált kimenet tájékoztatási rendszer- információ (miről?) stb.).

2. szakasz. A fő funkciók és alkatrészek (modulok) azonosítása a rendszerben. Ezen részek egységének megértése a rendszeren belül. Ebben a szakaszban történik meg az első megismerkedés a rendszer belső tartalmával, kiderül, hogy milyen nagy részekből áll, és az egyes részek milyen szerepet töltenek be a rendszerben. Ez az elsődleges információk megszerzésének szakasza a fő kapcsolatok szerkezetéről és természetéről. Az ilyen információkat strukturális vagy objektum-orientált rendszerelemzési módszerekkel kell bemutatni és tanulmányozni, ahol például az alkatrészek kapcsolatának túlnyomóan szekvenciális vagy párhuzamos jellege, az alkatrészek közötti kölcsönös vagy túlnyomórészt egyoldalú hatások iránya stb. kiderül. Már ebben a szakaszban érdemes odafigyelni az ún rendszeralkotó tényezők, azaz azokon az összefüggéseken és egymásrautaltságon, amelyek egy rendszert rendszerré tesznek.

3. szakasz. A fő folyamatok azonosítása a rendszerben, szerepük, a megvalósítás feltételei; szakaszok, ugrások, állapotváltozások azonosítása a működésben; szabályozással rendelkező rendszerekben - a főbb szabályozási tényezők azonosítása. Itt tanulmányozzák a rendszer legfontosabb változásainak dinamikáját, az események lefolyását, bemutatják az állapotparamétereket, figyelembe veszik ezeket a paramétereket befolyásoló, a folyamatok lefolyását biztosító tényezőket, valamint a folyamatok kezdetének és befejezésének feltételeit. . Meghatározzák, hogy a folyamatok ellenőrizhetők-e, és hozzájárulnak-e a rendszer fő funkcióinak megvalósításához. A vezérelt rendszerek esetében tisztázzák a főbb vezérlési műveleteket, azok típusát, forrását és a rendszerre gyakorolt ​​hatás mértékét.

4. szakasz. A „nem rendszer” azon fő elemeinek azonosítása, amelyekhez a vizsgált rendszer kapcsolódik. Ezen kapcsolatok természetének azonosítása. Ebben a szakaszban számos egyéni probléma megoldódik. Megvizsgálják a rendszerre (bemenetekre) gyakorolt ​​főbb külső hatásokat. Meghatározzák típusukat (anyag, energia, információ), a rendszerre gyakorolt ​​hatás mértékét és a főbb jellemzőket. A rendszernek tekintett határok rögzítettek, a „nem rendszer” elemei meghatározásra kerülnek, amelyekre a fő kimeneti hatások irányulnak. Itt hasznos nyomon követni a rendszer alakulását, kialakulásának útját. Gyakran ez vezet a rendszer szerkezetének és működési jellemzőinek megértéséhez. Általában ez a szakasz lehetővé teszi számunkra, hogy jobban megértsük a rendszer fő funkcióit, függőségét és sebezhetőségét vagy relatív függetlenségét a külső környezetben.

5. szakasz. A bizonytalanságok és balesetek azonosítása a rendszerre gyakorolt ​​meghatározó hatásuk helyzetében (sztochasztikus rendszerek esetén).

6. szakasz. Elágazó struktúra azonosítása, hierarchia, elképzelések kialakítása a rendszerről, mint bemenetekkel és kimenetekkel összekapcsolt modulok halmazáról.

A 6. szakasz a rendszerrel kapcsolatos általános elképzelések kialakításával zárul. Általában ez elég, ha olyan tárgyról beszélünk, amellyel közvetlenül nem fogunk dolgozni. Ha olyan rendszerről beszélünk, amelyet tanulmányozni kell annak mélyreható tanulmányozása, fejlesztése és kezelése érdekében, akkor tovább kell mennünk a rendszer elmélyült tanulmányozásának spirális útján.

A rendszer részletes ábrázolásának kialakítása

7. szakasz. A mérlegelés szempontjából fontos összes elem és kapcsolat azonosítása. Hozzárendelésük a rendszer hierarchiastruktúrájához. Az elemek és kapcsolatok rangsorolása fontosságuk szerint.

A 6. és 7. szakasz szorosan összefügg egymással, ezért célszerű ezeket közösen megbeszélni. A 6. szakasz a tudás határa egy kellően összetett rendszerben „belül” ahhoz, hogy egy személy azt teljes egészében kezelje. Csak az egyes részeiért felelős szakember rendelkezik mélyebb ismeretekkel a rendszerről (7. szakasz). Egy nem túl bonyolult objektum esetében a 7. fokozat - a teljes rendszer ismerete - egy személy számára elérhető. Így, bár a 6. és 7. szakasz lényege ugyanaz, az elsőben az egy kutató számára elérhető ésszerű információmennyiségre szorítkozunk.

Mélyreható részletezéssel fontos kiemelni azokat az elemeket (modulokat), összefüggéseket, amelyek a megfontoláshoz elengedhetetlenek, elvetve mindazt, ami a vizsgálat szempontjából nem érdekes. Egy rendszer felismerése nemcsak a lényeges és a lényegtelen elkülönítését jelenti, hanem a lényegesebbre való összpontosítást is. A részletezésnek érintenie kell a rendszer és a „nem rendszer” közötti kapcsolatot is, amit a 4. szakaszban már tárgyaltunk. A 7. szakaszban a külső kapcsolatok halmaza olyan egyértelműnek tekinthető, hogy a rendszer alapos ismeretéről beszélhetünk.

A 6. és 7. szakasz a rendszer átfogó, holisztikus vizsgálatát foglalja össze. A további szakaszok csak az egyedi szempontokat veszik figyelembe. Ezért fontos, hogy ismét odafigyeljünk a rendszeralkotó tényezőkre, az egyes elemek és az egyes kapcsolatok szerepére, annak megértésére, hogy miért pont ilyenek, vagy éppen ilyennek kellene lenniük az egység egysége szempontjából. a rendszer.

8. szakasz. A rendszer változásainak és bizonytalanságainak elszámolása. Itt egy rendszer tulajdonságainak lassú, általában nemkívánatos változását vizsgáljuk, amit általában „öregedésnek” neveznek, valamint az egyes alkatrészek (modulok) újakra való cseréjének lehetőségét, amelyek nemcsak az öregedésnek ellenállnak, hanem hogy javítsa a rendszer minőségét az eredeti állapothoz képest. A mesterséges rendszer ilyen javítását általában fejlesztésnek nevezik. Ebbe beletartozik a modulok jellemzőinek javítása, új modulok csatlakoztatása, az információk jobb felhasználása érdekében történő felhalmozása, és esetenként a kapcsolatok szerkezetének és hierarchiájának átstrukturálása is.

A sztochasztikus rendszerek fő bizonytalanságait az 5. szakaszban kell feltárni. Az indeterminizmus azonban mindig jelen van egy olyan rendszerben, amely nem a bemenetek és kapcsolatok véletlenszerű természete mellett működik. Tegyük hozzá, hogy a bizonytalanságok figyelembevétele ebben az esetben általában a rendszer legfontosabb tulajdonságainak (kimeneteinek) érzékenységének vizsgálatába torkollik. Az érzékenység arra utal, hogy a bemenetek változásai milyen mértékben befolyásolják a kimenetek változásait.

9. szakasz. A rendszerben lévő funkciók és folyamatok tanulmányozása azok kezeléséhez. Vezetési és döntéshozatali eljárások bemutatása. Az ellenőrzési tevékenységek, mint vezérlőrendszerek. A célirányos és más irányított rendszerek esetében ez a szakasz megvan nagyon fontos. A főbb irányító tényezőket a 3. szakasz mérlegelésekor tisztáztuk, de ott ez volt a természet Általános információ a rendszerről. A vezérlések hatékony bevezetéséhez vagy a rendszer funkcióira és folyamataira gyakorolt ​​hatásuk tanulmányozásához a rendszer alapos ismerete szükséges. Éppen ezért kontrollelemzésről csak most, a rendszer átfogó áttekintése után beszélünk. Emlékezzünk vissza, hogy az ellenőrzés tartalmilag rendkívül sokrétű lehet - a parancsoktól a speciális számítógépes vezérléstől a minisztériumi parancsokig.

A rendszer viselkedésébe történő valamennyi célzott beavatkozás egységes mérlegelésének lehetősége azonban lehetővé teszi, hogy ne az egyes irányítási aktusokról beszéljünk, hanem a fő rendszerrel szorosan összefonódó, de funkcionálisan jól elkülöníthető irányítási rendszerről.

Ebben a szakaszban válik világossá, hogy az irányítási rendszer hol, mikor és hogyan (a rendszer mely pontjain, milyen pillanatokban, milyen folyamatokban, ugrásokban, a sokaságból való szelekciókban, logikai átmenetekben stb.) befolyásolja a fő rendszert, hogyan hat. hatékony és elfogadható, és kényelmesen megvalósítható. A vezérlések rendszerbe történő bevezetésekor fel kell tárni a bemenetek és az állandó paraméterek vezéreltté alakításának lehetőségeit, meg kell határozni az elfogadható szabályozási határokat és azok megvalósítási módjait.

A 6-9. szakasz elvégzése után a rendszerek tanulmányozása minőségileg új szinten folytatódik – egy konkrét modellezési szakasz következik. Modellalkotásról csak a rendszer teljes tanulmányozása után beszélhetünk.

Cél

Alapvető 2. funkció

Alapvető 1. funkció

Vsp. 2. funkció

Vsp. funkció 1

Vsp. 3. funkció

Vsp. funkció 1

Vsp. 2. funkció

Rendszermódszerek és eljárások Milyen típusú matematikai modellek a felépítés módja szerint...

A világ hierarchikus rendezése már ben megvalósult Ókori Görögország. Az ilyen rendezettség az Univerzum bármely fejlettségi szintjén megfigyelhető: kémiai, fizikai, biológiai, társadalmi.

A hierarchia alárendeltség, az alárendeltség által elfogadott objektumok bármely sorrendje.

A kifejezés eredetileg a „karrierlétra” elnevezéseként merült fel a vallásban, majd széles körben kezdték használni a kormányzati apparátusban, a hadseregben stb. fennálló kapcsolatok jellemzésére. Jelenleg hierarchiáról beszélve a tárgyak tetszőleges sorrendjét értjük. alárendeltségben megállapodott, alacsonyabb beosztású és rangú személyek alárendeltsége a magasabb rendűeknek társadalmi szervezetek, amikor egy vállalkozást, régiót, államot stb.

A rendszerek hierarchikus rendezési mintája (hierarchia) azt jelenti, hogy bármely rendszer más rendszerekből áll, és elméletileg mindig található egy magasabb szintű rendszer, amely alacsonyabb szintű rendszereket tartalmaz (L. von Bertalanffy).

Van Gigh a következő jellemzőkkel jellemzi a hierarchiát:

• - egy rendszer mindig más rendszerekből áll;
• - bármely konkrét rendszerhez megtalálható az azt lefedő rendszer;
• - e két rendszer közül a másikat magába foglaló rendszert magasabb szintű rendszernek nevezzük;
• - egy alacsonyabb szintű rendszer viszont más rendszerekből áll, és ebből a szempontból magasabb szintű rendszernek tekinthető;
• - a rendszerek hierarchiája azért létezik, mert a rendszerek többek alacsony szint vannak alkatrészek magasabb szintű rendszerek.

A hierarchia vagy a hierarchikus rendezés törvényei a rendszerelmélet első törvényei közé tartoztak, amelyeket L. von Bertalanffy azonosított és tanulmányozott.

A kommunikálhatóság mintája azt jelenti, hogy bármely rendszert többszörös kommunikáció köt össze a környezettel, amely viszont egy komplex és heterogén képződmény, amely szuperrendszert (egy magasabb rendű rendszert, amely meghatározza a vizsgált rendszer követelményeit és korlátait), alrendszereket tartalmaz. (alacsonyabb rendű rendszerek) és a vizsgálttal azonos szintű rendszerek.

Tehát a minták csoportja magában foglalja a kommunikációt és a hierarchiát.

Kommunikációs képességek.

Bármely rendszer nincs elszigetelve más rendszerektől, hanem számos kommunikációval kapcsolódik a környezettel, amely összetett és heterogén képződmény, amely tartalmazza:

• Ш szuperrendszer (magasabb rendű rendszer, amely meghatározza a vizsgált rendszer követelményeit és korlátait);
• Ш elemek vagy alrendszerek (mögöttes, alárendelt rendszerek);
• Ш a vizsgálttal azonos szintű rendszerek.

A rendszernek a környezettel való ilyen összetett egységét kommunikációs mintának nevezzük.

A kommunikáció törvényszerűségei miatt a hierarchikus rendezés minden szintje összetett kapcsolatban áll a magasabb és alsó szintekkel. Ebből következik, hogy a hierarchia minden szintje egy „kétarcú Janus” tulajdonsággal rendelkezik:

• Az „arc”, amely a mögöttes szintre irányul, autonóm egész – rendszer – jellegével bír;
• A magasabb szint felé irányított arc egy függő rész – egy magasabb rendszer elemének – tulajdonságait mutatja.

Hierarchia

A hierarchia elve az, hogy bármely rendszer hierarchikus képződményként ábrázolható. Ugyanakkor az integritás mintája a hierarchia minden szintjén működik. A magasabb hierarchikus szint egyesíti az alacsonyabb elemeit, és irányító hatással van rájuk. Ennek eredményeként a hierarchia alárendelt tagjai olyan új tulajdonságokat szereznek, amelyekkel elszigetelt állapotban nem rendelkeztek. Az alsóbb elemek kombinációjának eredményeként létrejött új egész pedig új funkciók ellátásának képességére tesz szert (megjelenik a megjelenési minta), ami a hierarchiák kialakításának a célja. A hierarchikus rendszerek ezen jellemzői mind az Univerzum biológiai fejlődési szintjén, mind a társadalmi szervezetekben megfigyelhetők, egy vállalkozás, egyesület vagy állam irányítása során, valamint komplex műszaki komplexumok projektjeinek bemutatásakor stb.

A hierarchikus reprezentációk alkalmazása a rendszerek, problémahelyzetek nagy bizonytalansággal történő tanulmányozása esetén bizonyul hasznosnak. Ebben az esetben olyan, mintha a „nagy” bizonytalanságot kisebbekre osztanák, amelyek jobban kutathatók. Még ha ezeket a kis bizonytalanságokat nem is lehet teljes mértékben feltárni és megmagyarázni, a hierarchikus rendezés mégis részben megszünteti az általános bizonytalanságot, és legalább hatékonyabb szabályozási megoldást biztosít.

Példa. Egy szakember azt a feladatot kapja, hogy becsülje meg a számítógépek iránti keresletet jövőre N városban. Első pillantásra a feladat nagyon nehéznek tűnik - túl sok a bizonytalanság. Bontsuk azonban a feladatot részfeladatokra: mérjük fel a számítógépek iránti igényt a különböző fogyasztói szektorokban (kereskedelmi szervezetek, állami szervek, diákok, iskolások és más magánszemélyek). Az egyes ágazatok vonatkozásában már nem tűnik olyan reménytelennek a feladat - teljes körű információ nélkül is fel lehet mérni a számítógépek iránti igényt. Továbbá mindegyik szektor felosztható alszektorokra stb.

Sértetlenség. Ezt a kifejezést gyakran az integritás szinonimájaként használják. Érdeklődésüket azonban nem az integritás megnyilvánulásának külső tényezői, hanem e tulajdonság kialakulásának mélyebb okai és legfőképpen megőrzése iránt hangsúlyozzák. A rendszeralkotó, rendszervédő tényezőket integratívnak nevezzük, amelyek között fontos elemeinek heterogenitása, inkonzisztenciája.

Kommunikációs képességek

Kommunikációs képességek. Ez a minta képezi az alapját a rendszer meghatározásának, amelyet V. N. Sadovsky és E. G. Yudin javasolt a „Research on the General Theory of Systems” című könyvében.

Egyetlen rendszer sincs elszigetelve a többi rendszertől, és számos kommunikációval kapcsolódik a környezettel, amely összetett és heterogén képződmény, amely tartalmazza (4.1. ábra):

szuperrendszer(egy magasabb rendű rendszer, amely meghatározza a vizsgált rendszer követelményeit és korlátait);

elemek vagy alrendszerek(mögöttes, alárendelt rendszerek);

a vizsgált rendszerrel azonos szintű rendszerek;

Rizs. 4.1. Kapcsolatok a rendszer és a szuperrendszer, alrendszerek és rendszerek között

különböző szinteken

Hierarchia

Tekintsük a hierarchiát mintaként az egész világ és bármely attól elszigetelt rendszer felépítésében. A hierarchikus rend mindent áthat, az atomi-molekuláris szinttől az emberi társadalomig. A hierarchia mint minta abban rejlik, hogy az integritás mintája a hierarchia minden szintjén megnyilvánul. Ennek köszönhetően minden szinten olyan új tulajdonságok keletkeznek, amelyek nem származtathatók az elemek tulajdonságainak összegeként. Fontos, hogy ne csak az egyes csomópontokban lévő elemek egyesülése vezessen új tulajdonságok megjelenéséhez, amelyekkel nem rendelkeztek, és az elemek bizonyos tulajdonságainak elvesztéséhez, hanem az is, hogy a hierarchia minden tagja olyan új tulajdonságokat szerezzen, amelyekkel nem rendelkezett. elszigetelt állapotban vannak.

Így a hierarchia minden szintjén összetett minőségi változások következnek be, amelyeket nem mindig lehet reprezentálni és megmagyarázni. De éppen ennek a tulajdonságnak köszönhetően a vizsgált minta érdekes következményekhez vezet. Először, a hierarchikus reprezentációk segítségével bizonytalansággal jeleníthetők meg a rendszerek.

Másodszor, a hierarchikus struktúra felépítése a céltól függ: többcélú helyzetekhez többféle hierarchikus struktúra építhető fel különböző feltételeknek megfelelően, és ugyanazok az összetevők különböző struktúrákban vehetnek részt. Harmadik, akár azonos céllal is, ha más-más kutatóra bízod a hierarchikus struktúra kialakítását, akkor korábbi tapasztalatuktól, képzettségüktől és a rendszer ismeretétől függően eltérő hierarchikus struktúrákat kaphatnak, azaz minden szinten eltérően oldhatják meg a minőségi változásokat. a hierarchiából.

Egyenértékűség

Ez az egyik legkevésbé tanulmányozott minta. Egy bizonyos összetettségi osztályba tartozó rendszerek maximális képességeit jellemzi. L. von Bertalanffy, aki ezt a kifejezést javasolta, az ekvifinalitást a „nyitott” rendszerrel kapcsolatban úgy határozza meg, mint a kezdeti feltételek által teljesen meghatározott rendszerek azon képességét (ellentétben a zárt rendszerek egyensúlyi állapotaival), hogy időfüggetlen állapotot érjenek el (ami nem függ a kezdeti feltételeitől, és kizárólag a rendszer paraméterei határozzák meg). Ennek a fogalomnak a bevezetésének szükségessége egy bizonyos összetettségi szintből, például biológiai rendszerekből indul ki.

Jelenleg számos kérdést nem vizsgáltak ezzel a mintával kapcsolatban: az egyes rendszerekben milyen paraméterek biztosítják az ekvivalencia tulajdonságot? Hogyan érhető el ez a tulajdonság? Hogyan jelenik meg az ekvivalencia minta a szervezeti rendszerekben?

Történelmiség

Az idő egy rendszer nélkülözhetetlen jellemzője, ezért minden rendszer történeti, és ez ugyanaz, mint az integritás, az integrativitás stb. Könnyű példákat hozni a biológiai és társadalmi rendszerek kialakulására, virágzására, hanyatlására, sőt halálára is. de a technikai és szervezeti rendszerek esetében elegendő a fejlesztési időszakok meghatározása nehéz.

A történetiség mintázatának alapja a rendszer összetevői közötti belső ellentmondás. De hogyan lehet a fejlesztést irányítani, vagy legalább megérteni a rendszer megfelelő fejlődési időszakának megközelítését - ezeket a kérdéseket még nem vizsgálták eléggé.

Az utóbbi időben nagyobb figyelem irányul arra, hogy figyelembe kell venni a történetiség törvényeit. Különösen a rendszertervezésben, összetett műszaki komplexumok létrehozásakor a rendszertervezési szakaszban nemcsak a rendszer fejlesztésének és fejlesztésének biztosításának kérdését kell figyelembe venni, hanem azt is, hogyan és mikor kell megsemmisíteni. . Például berendezések, különösen összetett repülőgépek leszerelése, nukleáris létesítmények „temetése” stb.