Структура систем

Класифікація систем

Класифікацію систем можна здійснити за різними критеріями, але вона завжди залежить від цілій і ресурсів системи та задачі, що стоїть перед дослідником.

Будь-яку систему можна класифікувати:

1. По відношенню системи до навколишнього середовища: відкриті; закриті.

2. По походженню системи (елементів, зв'язків, підсистем): природні; соціальні; штучні; віртуальні; змішані.

3. По опису змінних системи: з якісними змінними; з кількісними змінними; зі змішаними змінними.

4. По типу опису закону (законів) функціонування системи: типу “Чорний ящик”; не параметризовані; параметризовані; типу “Білий (прозорий) ящик”.

5. По способу керування системою (у системі): керовані ззовні; керовані зсередини; з комбінованим керуванням.

6. По залежності від передісторії: динамічні; статичні.

7. По залежності від часу: нестаціонарні; стаціонарні.

8. За передбачуваністю поведінки: детерміновані; стохастичні.

Однією з характерних тенденцій розвитку суспільства є поява великих систем.

Система називається великою, якщо її якщо її дослідження, моделювання, опис та керування ускладнене через велику розмірність, тобто множина станів системи S має велику розмірність (в іншому випадку система буде мала).

Система називається складною, якщо її дослідження, моделювання, опис та керування ускладнене через брак ресурсів (головним чином, – інформаційних).

Відповідно ознакою простої системи є достатність інформації для її керування.

За типом складності системи бувають:

q структурної чи статичної складності;

q динамічної чи тимчасової складності;

q інформаційної чи інформаційно-логічної складності;

q обчислювальної складності;

q алгоритмічної чи конструктивної складності;

q складності розвитку чи еволюції, самоорганізації.

Початкове дослідження системи полягає в розкладанні її на підсистеми та вивченні кожної підсистеми окремо і у взаємозв'язку з іншими, що дає інтегровану картину досліджуваної системи.

Структура – це сукупність зв'язків і відносин між частинами цілого.

Структура є зв‘язаною, якщо можливий обмін ресурсами між будь-якими двома підсистемами системи (передбачається, що якщо є обмін i -тої підсистеми з j -тою підсистемою, то існує обмін j -тої підсистеми з i -тою).

Структури систем бувають різного типу, різної топології, до основних структур відносять:

1. Лінійні структури:

В лінійних структурах діють лише послідовні зв’язки, їх складність можна визначати за кількістю підсистем системи. У випадку лінійної структури ускладнення деякої підсистеми системи приведе до ускладнення всієї системи. Математичний опис (модель) систем з лінійною структурою за звичай є лінійне рівняння. При коректному поєднанні двох лінійних структур, як правило утворюється нова лінійна структура.

2. Ієрархічні (деревоподібні) структури:

Ієрархія – це структура з наявністю підпорядкованості, тобто нерівноправних зв’язків між елементами, коли дія в одному напрямку спричиняє значно більший вплив на елемент, ніж дія в іншому напрямку. Існує різні види ієрархічних структур, але в практиці найчастіше застосовується деревоподібна. В деревоподібній структурі легко визначати ієрархічні рівні, це групи елементів рівновіддалених від верхнього (головного) елемента.

Складність ієрархічних структур можна визначати як число рівнів ієрархії. Збільшення складності при цьому вимагає великих ресурсів для досягнення цілі. При коректному поєднанні двох ієрархічних структур, як правило утворюється нова ієрархічна структура. Комбінація ієрархічної і лінійної структури може привести як до ієрархічної так і до складної невизначеної структури.

3. Мережеві структура:

В мережевих структурах діють як послідовні так і паралельні зв’язки, їх складність можна визначати як максимальну зі складностей усіх лінійних структур відповідних різним стратегіям досягнення цілі (шляхів ведучих від початкової підсистеми до кінцевої). При коректному поєднанні двох мережевих структур, як правило утворюється нова мережева структура.

Приклад: система "військові сили", якщо її розкласти на три підсистеми: "авіація", "наземні сили", "морські сили", "розвідка", та ін., буде мати мережеву структуру, бо деякі з цих підсистем можна активізувати паралельно, а деякі послідовна.

4. Матричні структури:

В матричних структурах складність можна визначати кількістю підсистем системи, а математичний опис (модель) таких систем за звичай є система лінійних рівнянь. При коректному поєднанні двох матричних структур, як правило утворюється нова структура – просторова матриця. Такого виду структури часто використовуються в системах з тісно зв'язаними і рівноправними (“по вертикалі” і “по горизонталі”) структурними зв'язками.

Крім зазначених основних типів структур використовуються й інші, що утворяться за допомогою їхніх коректних комбінацій – з'єднань і вкладень.

Якщо структура системи погано описувана чи визначена, то такі системи називаються погано структурованими.

Всі елементи та підсистеми системи підпорядковані однієї головної цілі, виконання якої є рушійною силою функціонування всієї системи. Взагалі система – це засіб досягнення цілі чи все те, що необхідно для досягнення цілі (елементи, відносини, структура, робота, ресурси) у деякій заданій множині об'єктів (операційному середовищу).

Ціль – найкращій стан системи, тобто такий, що дозволяє вирішувати проблему при даних ресурсах.

Цілеспрямоване поводження системи – поводження системи (послідовність прийнятих нею станів), що веде до цілі системи.

Ціль системи тісно пов’язана з її ефективністю.

Ефективність системи – здатність системи оптимізувати деякий критерій ефективності.

Як правило для досягнення цілі існує багато альтернатив, вибрати оптимальну з них є головною задачею дослідника.

Задача – опис можливих стратегій досягнення цілі системи чи можливих проміжних станів досліджуваного об'єкта.

Вирішити задачу – означає визначити чітко ресурси і шляхи досягнення зазначеної цілі при вихідних посилках.

Рішення задачі – опис того стану задачі, при якому досягається зазначена ціль; рішенням задачі називають і сам процес пошуку опису цього стану.

Якщо вхідні посилки, ціль, умова задачі, чи рішення, можливо, навіть саме поняття рішення погано описувані, формалізовані, то ці задачі називаються погано формалізовані.

Діяльність системи може відбуватися в двох режимах: розвиток (еволюція) і функціонування.

Еволюцію систем можна розуміти як цілеспрямований (на основі вибору) рух, зміну цих систем по деякій траєкторії розвитку.

Розвиток – це діяльність системи зі зміною цілей.

При розвитку інфраструктура системи якісно змінюється. Розвиток, це боротьба організації і дезорганізації в системі.

Функціонування – це діяльність системи без зміни цілі.

При функціонуванні явно не відбувається якісної зміни інфраструктури системи.

Системи де кількісний ріст елементів, підсистем та зв'язків веде до якісних змін структури називають системами, що розвиваються. Такі системи можуть мимовільно змінювати свій стан (як детерміновано, так і стохастично), а їх життєздатність (стійкість) залежить від зміни зв'язків між елементами (підсистемами) системи.

Система називається стійкою, якщо вона зберігає тенденцію прагнення до того стану, що найбільше відповідає її цілям, цілям що зберігають якість без зміни структури та не приводить до сильних змін системи на деякій заданій множині ресурсів (наприклад, на тимчасовому інтервалі).

Стійкість систем – здатність системи зберігати свій рух по траєкторії.

Траєкторія системи – послідовність прийнятих системою станів, що розглядаються як деякі точки в множині станів системи.

Стійкість може бути структурною, обчислювальною, алгоритмічною чи інформаційною, динамічною, еволюційною та ін.

Асимптотична стійкість системи складається з можливості системи повернутися до рівноважного стану (при t прагнучому до нескінченності) із будь-якого не рівноважного стану.

Гнучкість системи – здатність до структурної адаптації системи у відповідь на впливи навколишнього середовища.

Будь-яка система має внутрішні стани, внутрішній механізм перетворення вхідних сигналів, даних у вихідні (внутрішній опис) і зовнішні прояви (зовнішній опис). Внутрішній опис подає інформацію про поводження системи, про відповідність (невідповідності) внутрішньої структури системи цілям, підсистемам (елементам) і ресурсам у системі, зовнішній опис – про взаємини з іншими системами, з цілями і ресурсами інших систем. Внутрішній опис системи визначає зовнішній опис.

Дата добавления: 2015-05-23