Повна версія

Головна arrow Техніка arrow МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ І СИСТЕМ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ МОДЕЛЮВАННЯ

В результаті вивчення глави 1 студент повинен: знати

  • • понятійний і категоріальний апарат теорії систем;
  • • методологічні принципи системного аналізу; вміти
  • • ідентифікувати і классіфіпіровать моделі процесів і систем;
  • • узагальнювати і систематизувати інформацію, необхідну для розробки моделей;

володіти

  • • навичками системного аналізу при побудові моделей процесів і систем;
  • • методами моделювання структур.

Основні поняття загальної теорії систем

Поняття системи. системоутворюючі властивості

Центральної концепцією теорії систем, кібернетики, системного аналізу і всієї системології є поняття системи.

Термін «система» найчастіше використовується в тих випадках, коли хочуть охарактеризувати досліджуваний об'єкт як щось ціле (єдине), складне, про який неможливо відразу дати уявлення, показавши його, зобразивши графічно або описавши математичним виразом. Будь-яке визначення терміна - це мовна модель і, отже, відмінності цілей і вимог до моделі системи призводять до різних визначень. Крім того, різна мовне середовище в силу інгеренгності моделей (ступеня узгодженості, пристосованості до навколишнього середовища) також обумовлює видозміну визначень.

Найбільш загальне і універсальне визначення системи можна отримати, розглянувши системоутворюючі властивості, тобто властивості, без яких об'єкт дослідження не можна вважати системою. Такими властивостями є:

  • • наявність мети;
  • • цілісність і подільність;
  • • емерджентність;
  • • істотність зв'язків;
  • • організація.

Будь-яка система є засобом досягнення мети. На цьому принципі були побудовані всі перші визначення системи. У живій природі немає безцільно функціонуючих систем. Тому наявність мети (цілей) є обов'язковим атрибутом системи, що відрізняє її від будь-якого іншого об'єкта. Поняття «мета» і пов'язані з ним поняття доцільності, цілеспрямованості лежать в основі розвитку систем. Процес целе- освіти і відповідний йому процес обгрунтування цілей завжди знаходилися в фокусі філософії і теорії пізнання. Аналіз визначень мети і пов'язаних з ним понять показує, що в залежності від стадії пізнання об'єкта в поняття «мета» вкладають різні відтінки: від ідеальних устремлінь (типу мета - вираз активності свідомості) до конкретних цілей - кінцевих результатів, досяжних в межах деякого інтервалу часу .

Вчені Л. А. Растригин і П. С. Граве під метою розуміють «модель бажаного майбутнього». При цьому модель розуміється в широкому сенсі слова. Кілька удосконаливши це визначення, Велика радянська енциклопедія давала таке визначення мети: «Мета - заздалегідь мислимий результат свідомої діяльності».

Будучи об'єднаними, взаємодіючі елементи утворюють систему, яка володіє зовнішньої і внутрішньої цілісністю. Зовнішня цілісність означає відокремленість від навколишнього середовища, а внутрішня припускає деяке природне єдність елементів системи. Це дозволяє відокремити систему від простого набору (конгломерату, безлічі) довільних елементів. У той же час система як результат агрегування складових її елементів повинна допускати можливість декомпозиції, тобто розбиття (ділення) її на складові частини. При цьому істотними тут є поняття елементів, підсистем і компонентів.

Під елементом прийнято розуміти найпростішу, неподільну частину системи. Однак відповідь на запитання, що конкретно є ця частина, може бути неоднозначним. Наприклад, в якості елементів столу можна назвати ніжки, ящики, кришку і т.д., а можна - атоми, молекули, в залежності від того, яке завдання стоїть перед дослідником. Іншими словами, систему можна розчленовувати на елементи різними способами, і це залежить від розв'язуваної задачі, тобто елемент - це межа декомпозиції системи з точки зору аспекту розгляду, вирішення конкретного завдання.

Іноді система не може бути відразу розділена на складові, які є межею її розчленування, тобто на елементи. У таких випадках використовують інші терміни, передбачені в теорії систем: підсистеми, компоненти.

Поняття «підсистема» має на увазі, що виділяється відносно незалежна частина системи, що має системоутворюючими властивостями, зокрема подцель, на досягнення якої спрямована підсистема. Якщо ж частини системи не володіють системоутворюючими властивостями, а являють собою просто сукупність однорідних елементів, то такі частини прийнято називати компонентами .

З властивістю цілісності і подільності тісно пов'язане властивість, що полягає в тому, що при об'єднанні частин у ціле виникає щось якісно нове, таке, чого не було і не могло бути без цього об'єднання. Це властивість можна проілюструвати так. Нехай є деякий цифровий автомат S, що перетворює будь-яке ціле число на вході в число, на одиницю більше вхідного. Якщо з'єднати два таких автомата послідовно в кільце, то в отриманій системі виявиться нова властивість: вона генерує дві зростаючі послідовності на своїх виходах А і В, причому одна з цих послідовностей складається тільки з парних, а інша - тільки з непарних чисел (рис. 1.1 ).

Об'єднання частин в ціле

Мал. 1.1. Об'єднання частин в ціле

Таке «раптове» поява нових якостей і дало підставу дати цій властивості назву «емерджентність». Англійський термін «emergence» означає виникнення з нічого, раптова поява, несподівану випадковість. У спеціальній літературі російською мовою не робилося спроб знайти еквівалентний російський термін. Однак сам термін має оманливий сенс. Які б дивовижні властивості не виникали при об'єднанні елементів в систему, нічого містичного, що взявся «нізвідки», тут немає: нові властивості виникають завдяки конкретним зв'язків між конкретними елементами зі своїми властивостями.

У цьому сенсі найважливішим є наступне системоутворюючі властивість - істотність зв'язків. Поняття «зв'язок» входить в будь-яке визначення системи і забезпечує виникнення і збереження її цілісних властивостей. Це поняття одночасно характеризує і будова (статику), і функціонування (динаміку) системи. Часто зв'язок визначають як обмеження ступеня свободи елементів. Дійсно, елементи, вступаючи у взаємодію (зв'язок) між собою, втрачають частину своїх властивостей, якими вони потенційно мали у вільному стані. Саме сила внутрішніх (істотних) зв'язків дозволяє виділити систему з навколишнього середовища у вигляді єдиного, цілісного утворення. Іншими словами, деякий безліч елементів пов'язано (організовано) за певними принципами в систему. В цьому і полягає останнім системоутворюючі властивість.

З урахуванням розглянутих системоутворюючих властивостей можна дати наступне визначення системи.

Система - це цілісне, організоване безліч стабільно взаємопов'язаних і стійко взаємодіючих в просторі і в часі елементів, що формують її властивості і функціонують спільно для досягнення мети, що стоїть перед даною системою.

З цього визначення випливає, що система постійно знаходиться в русі, тобто функціонує. Тому такі поняття, що характеризують функціонування і розвиток систем, істотні для їх моделювання і аналізу.

Поняттям «стан» зазвичай характеризують миттєву фотографію, «зріз» системи в певний момент часу, примусову зупинку в її розвитку. Його визначають через вхідні дії і вихідні параметри (результати) або через внутрішні показники властивостей системи.

Якщо система здатна переходити з одного стану в інший, то кажуть, що вона володіє поведінкою. Саме вивчення поведінки системи є надзавданням моделювання, що дає відповіді на більшість питань, пов'язаних з дослідженням систем.

Особливими станами системи є стан рівноваги і стійкість. Поняття « рівновагу» визначають як здатність системи за відсутності зовнішніх впливів, що обурюють (або при постійних діях) зберігати свій стан як завгодно довго.

Під стійкістю розуміють здатність системи повертатися в стан рівноваги після того, як вона була з цього стану виведена під впливом зовнішніх впливів, що обурюють.

На закінчення слід зазначити, що дослідження процесу розвитку систем, співвідношення розвитку та стійкості, вивчення механізмів, що лежать в їх основі, - найбільш складні завдання загальної теорії систем. Однак їх рішення в будь-якому випадку базується на методах теорії системного моделювання, дають в руки дослідника потужні засоби опису, аналізу та оптимізації систем.

 
<<   ЗМІСТ   >>