Строение, виды и свойства систем управления (стр. 2 из 3)

· последовательное вертикальное расположение уровней, составляющих систему (подсистему);

· приоритет действий подсистем верхнего уровня (право вмешательства);

· зависимость действий подсистемы верхнего уровня от фактического исполнения нижними уровнями своих функций;

· относительная самостоятельность подсистем, что обеспечивает возможность сочетания централизованного и децентрализованного управления сложной системой.

Учитывая условность всякой классификации, следует отметить, что попытки классификации должны сами по себе обладать свойствами системности, поэтому классификацию можно считать разновидностью моделирования.

Системы классифицируют по различным признакам, например:

· по их происхождению (рис. 2.3);

· описанию переменных (рис. 2.4);

· типу операторов (рис. 2.5);

· способу управления (рис. 2.6).

Существует множество других способов классификаций, например, по степени ресурсной обеспеченности управления, включая энергетические, материальные, информационные ресурсы.

Кроме того, системы можно разделять на простые и сложные, детерминированные и вероятностные, линейные и нелинейные и т.д.

Рис. 2.3

Рис. 2.4

Рис. 2.5

Рис. 2.6

4. Свойства систем

Свойства, характеризующие сущность системы. Изучение свойств системы предполагает прежде всего изучение взаимоотношения частей и целого. При этом имеется в виду что:

1. целое - первично, а части - вторичны;

2. системообразующие факторы - это условия взаимосвязанности частей внутри одной системы;

3. части образуют неразрывное целое так, что воздействие на любые из них влияет на все остальное;

4. каждая часть имеет свое определенное назначение с точки зрения той цели, на достижение которой направлена деятельность всего целого;

5. природа частей и их функции определяются положением частей в целом, а их поведение регулируется взаимоотношением целого и его частей;

6. целое ведет себя как нечто единое, независимо от степени его сложности.

Одним из наиболее существенных свойств систем, характеризующих их сущность, является эмерджентность - несводимость свойств системы к свойствам ее элементов. Эмерджентностью называют наличие новых качеств целого, отсутствующих у его составных частей. Это означает, что свойства целого не являются простой суммой свойств составляющих его элементов, хотя и зависят от них. Вместе с тем объединенные в систему элементы могут терять свойства, присущие им вне системы, или приобретать новые.

Одним из наименее изученных свойств системы является эквифинальность. Оно характеризует предельные возможности систем определенного класса сложности. Берталанфи, предложивший этот термин, определяет эквифинальность применительно к открытой системе как «способность системы в отличие от состояний равновесия в закрытых системах, полностью детерминированных начальными условиями, достигать не зависящего от времени и от исходных условий состояния, которое определяется исключительно параметрами системы». Потребность во введении этого понятия возникает начиная с некоторого уровня сложности систем. Эквифинальность - это внутренняя предрасположенность к достижению некоторого предельного состояния, которое не зависит от внешних условий. Идея изучения эк-вифинальности заключается в изучении параметров, определяющих некоторый предельный уровень организации.

Свойства, характеризующие строение систем. Анализ определений системы позволяет выделить некоторые из ее основных свойств. Они заключаются в том, что:

1. любая система представляет собой комплекс взаимосвязанных элементов;

2. система образует особое единство с внешней средой;

3. любая система представляет собой элемент системы более высокого порядка;

4. элементы, составляющие систему, в свою очередь, выступают в качестве систем более низкого порядка.

Проанализировать эти свойства можно по схеме (рис. 2.7), где: А - система; В и D - элементы системы А; С - элемент системы В. Элемент В, служащий элементом системы А, в свою очередь, является системой более низкого уровня, которая состоит из собственных элементов, включая, например, элемент С. И если мы рассмотрим элемент В как систему, взаимодействующую с внешней средой, то последнюю в этом случае будет представлять система С (элемент системы А). Поэтому особенность единства с внешней средой можно интерпретировать как взаимодействие элементов системы более высокого порядка. Подобные рассуждения можно провести для любого элемента любой системы.

Рис. 2.7

Свойства, характеризующие функционирование и развитие систем. Наиболее существенными свойствами этого класса являются целенаправленность (целесообразность), эффективность и сложность систем. Цель является одним из основных понятий, характеризующих функционирование систем произвольной природы. Она представляет собой идеальный внутренний побуждающий мотив тех или иных действий. Формирование цели - это атрибут систем, в основе которых лежит деятельность человека. Такие системы могут изменять свои задачи в условиях постоянства или изменений внешней и внутренней среды. Тем самым они проявляют волю.

Параметрами систем, способных к целеполаганию, являются:

· вероятность выбора определенного способа действий в определенном окружении;

· эффективность способа действий;

· полезность результата.

Содержание целей определяют объективные обстоятельства биологического, социального и другого характера.

Функционирование систем, способных к целеполаганию, определяется внешними надсистемными критериями эффективности и эффективности как меры целенаправленности. Эффективность является внешним по отношению к системе критерием и требует учета свойств системы более высокого уровня, т.е. надсистемы. Таким образом, цель системы связана с понятием эффективности.

Нецелеполагающие системы, т.е. системы, которые не формируют цели, эффективностью не характеризуются.

Здесь возникает два вопроса:

1. вопрос о цели для систем неодушевленной природы, технических, физических и т.д.;

2. вопрос об эффективности эргатических систем, т.е. систем, элементом которых наряду с техническими компонентами является и человек.

В связи с поставленными вопросами следует различать три случая:

1. система действительно имеет цель;

2. система несет на себе отпечаток целеполагающей деятельности человека;

3. система ведет себя так, как будто она имеет цель.

Во всех этих случаях цель связана непосредственно с состоянием системы, хотя в двух последних случаях она не может рассматриваться как внутренний мотив действий и не может иметь другой интерпретации, кроме телеологической, только выраженной в терминах кибернетики.

В физической системе (например, в Солнечной системе) достижение какого-либо состояния (например, определенного взаимного расположения планет) можно связывать с понятием цели только в контексте предопределенности, обусловленной физическими законами природы. Поэтому, утверждая, что система, попав в определенное состояние, достигает заданной цели, мы полагаем, что цель существует априорно. При этом цель, рассматриваемая вне волевой и интеллектуальной деятельности человека, лишь интерпретирует общий междисциплинарный взгляд на проблему описания систем произвольной природы. Следовательно, цель можно определить как наиболее предпочтительное состояние в будущем. Это не только формирует единство в методах исследования, но и позволяет создавать концептуальную основу математического аппарата для такого рода исследований.

Целеполагающая деятельность человека связана с тем, что он выделяет себя из природы. Целенаправленное функционирование машин всегда несет на себе отпечаток целеполагающей деятельности человека.

Значение диалектической общности в принципах целеполагания и физической причинности особенно возрастает, когда исследуемая система содержит техническую, экономическую и социальную составляющие, как, например, в производственной системе.

Вернемся ко второму вопросу, связанному с неприменимостью понятия «эффективность» к неодушевленным системам. Если в качестве примера рассматривать средства технологического оснащения в производственной системе, то можно говорить только о стоимости, производительности, надежности и других подобных характеристиках.

Эффективность системы проявляется, когда мы учитываем цели людей, создающих и использующих в производстве данную технику. Например, производительность какой - то конкретной автоматической линии может быть высокой, но сама продукция, которую выпускают с помощью этой линии, может не пользоваться спросом.

Противоречивые свойства понятия «эффективность» создают определенные трудности в его понимании, интерпретации и применении. Противоречие состоит в том, что, с одной стороны, эффективность является атрибутом системы, таким же, как цель, а с другой - оценка эффективности опирается на свойства надсистемы, формирующей критерии эффективности. Противоречие это носит диалектический характер и стимулирует развитие представлений об эффективности систем. Связывая эффективность с целью, следует отметить, что цель должна быть в принципе достижимой. Цель может быть и не достигнута, но это не противоречит возможности ее принципиальной достижимости. Помимо главной цели в системе имеет место упорядоченное множество подцелей, которые образуют иерархическую структуру (дерево целей). Субъектами целеполагания в этом случае являются подсистемы и элементы системы.