3.Понятие структуры системы

Одним из важнейших системных понятий является понятие структуры (лат. structura – строение, расположение, порядок).

Также существует несколько определений этого понятия.

Определение 1. Структура Str S системы есть инвариантная, неизменная её часть; устойчивая упорядоченность в пространстве и во времени её элементов и связей, не зависящая от состояния или режимов функционирования системы.

Различают упорядоченность: а). по целям; б). по функциям.

Определение 2. Структура системы – взаимное расположение и связь составных частей (или базовых элементов) системы, исходя из распределения функций и целей, поставленных перед системой.

Определение 3. Str S – совокупность связей (отношений) между элементами или частями системы, отражающая их взаимодействие.

Таким образом, в отличие от понятия системы, где лишь говорится о наличии элементов и связей, понятие структуры системы включает инвариантность (независимость) состава системы во времени и в пространстве и пытается конкретизировать количество (отсутствие или наличие) связей между элементами. Но для этой цели необходимо ввести в рассмотрение множество D = { dm } способов декомпозиции (расчлене – ния, описания) исходной системы S. Как это было показано выше, любая система может быть описана (представлена) с помощью различных базовых элементов. Каждому такому описанию соответствует свой способ (глубина) dm декомпозиции. Причём Z – множество правил и законов композиции и декомпозиции, а D – множество способов (конкретные результаты реализаций этих правил) и D ⊂ Z. Отсюда можно дать следующее определение структуры.

Определение 4. Структура системы есть упорядоченное множество подсистем и связей между подсистемами (базовыми элементами), принадлежащими конкретному элементу dm множества D способов декомпозиции (dm ∈ D), где D⊂Z.

Поэтому о структуре системы можно говорить, имея ввиду, конкрет – ный способ её представления (интерпретации).

Str S = { S, dm ∈ D ⊂ Z }

Примечание. Очевидно, множество D есть результат применения множества Z: D ⊂ Z.

Отметим ещё один подход к определению понятия системы, основанный на понятиях параметра и структуры. Известно, что каждый базовый элемент Фi и многомерный элемент связи Hj параметризированы, т.е. им поставлено в соответствие множество P = { Pn } параметров (физических величин, показателей). Будем обозначать параметризированные элементы множеств Ф и H через P{ Фi } , P{ Hj }.

Определение 5. Конкретная система Sk есть её параметризированная структура:

Str S = {P,Sk} = [P{Фi}, P{Hj} , Z, dm ∈ D] = Str{S(P, H, Ф, Z), dm ∈ D⊂Z}

Отметим , что параметризация структуры даёт конкретную реализа – цию системы , определяет её “индивидуальность”. ( Человек – индивидуален , организационная система – индивидуальна. )

4.Понятие внешней (окружающей) среды

Внешняя среда – множество действующих вне системы элементов (объектов) любой физической природы, оказывающих существенное, но не целенаправленное влияние на систему или находящихся под её воздействием (в рамках рассматриваемой задачи).

Влияние внешней среды на систему интерпретируется через множество наблюдаемых и измеряемых в различные моменты времени входных воздействий ω(t) ∈ Ω(t) ⊂ U(t). Влияние системы на внешнюю среду интерпретируется через множество выходных координат системы: y(t) ∈ Y(t).

S

ВС

Проблема заключается в определении границ системы (т.е. локализации системы): какие элементы считать взаимодействующими внутри системы, а какие – с элементами, относящимися к внешней среде? От правильности определения границ системы зависят её функции, эффективность и качество системы, возможность её проектирования и исследования. Каковы условия эксплуатации системы?

Сложность решения проблемы заключается в отсутствии строго математических, формализованных методов выделения как наиболее существенных связей между системой и внешней средой, так и внутрисистемных связей. Этот процесс осуществляется на практике на эмпирико – интуитивном уровне (“исходя из физических соображений”), что не гарантирует наличия ошибок в решении данной задачи. Трудность решения задачи возрастает из –за отсутствия достаточной и достоверной информации о самой системе. Поэтому первоначально сформулированные представления (модели) о системе последовательно, постепенно, шаг за шагом уточняются.

Связь считается существенной, если изменение её характеристик или её исключение приводит к значительному ухудшению работы системы, к снижению эффективности достижения цели и т.д.

По степени связи с внешней средой различают закрытые (изолированные) и открытые системы.

Закрытой (изолированной) называют систему, любой элемент которой имеет связи только с элементами самой системы. В таком понимании закрытая система рассматривается изолированно от внешней среды и связей с ней не имеет, а её элементы взаимодействуют только друг с другом внутри системы. Хотя это и сеть сильная идеализация (абстрагирование) и в реальности изолированных от внешней среды систем не существует, но такой подход к изучению систем полезен для выявления её потенциальных возможностей.

Открытой называют систему, у которой хотя бы один элемент имеет связь с внешней средой.

Все реальные системы являются открытыми, только степень связи их с внешней средой может быть различна: от слабой до сильной.