Образовательный стандарт дисциплины "Системное моделирование"

Системы существуют в окружающей их среде. Для данной системы среда есть множество всех элементов вне системы, изменение свойств которых влияет на систему, и сами свойства которых изменяются вследствие поведения системы. Важно отметить, что физические системы не просто существуют в окружении среды – они существуют благодаря окружению среды.

Какую совокупность элементов принять за систему, и

какую отнести к среде – в конечном счете, определяется характером решаемой задачи, целями исследования. Например, производственное объединение можно рассматривать как систему, тогда производственные и административные организации, с которыми объединение связано, будут для него представлять среду.

Чтобы указать среду полностью, необходимо знать все факторы, воздействующие на систему или испытывающие воздействие с ее стороны. В систему и среду включают элементы и связи, являющиеся наиболее важными с точки зрения решаемой задачи, пренебрегая теми, которые не играют существенной роли.

Из определения системы, ее элементов и среды следует, что всякая система допускает дальнейшее разбиение на подсистемы. Элементы, принадлежащие одной подсистеме, можно рассматривать как элементы среды другой подсистемы. Переход к подсистеме, естественно, ведет к возникновению новых связей. Заметим здесь, что разбиение системы на подсистемы выражает свойства иерархической упорядоченности систем. Можно сказать, что подсистемы – это системы низшего порядка по отношению к системе, в которую они входят.

В результате поступательного развития возникли качественно новые сложные производственно-экономические, технические, научные, военные и прочие комплексы. Понятие «большая система» введено как выражение системного подхода к постановке и решению задач управления такими сложными комплексами. Отдельные отрасли и звенья экономики, промышленные предприятия и технические объекты, программы разработки и осуществления крупных проектов, виды техники, системы снабжения мегаполисов и т.д., короче говоря, бесчисленное многообразие комплексов можно рассматривать как большие системы.

В настоящее время еще не сложилось общепринятое формальное и строгое определение большой системы. В ряде работ сформулированы характерные отличительные признаки больших систем, которые позволяют на научно-техническом уровне воспринимать понятие большой системы достаточно однообразно. Наиболее важными отличительными признаками являются:

целенаправленность и управляемость системы, то есть наличие у всей системы общей цели и общего назначения, задаваемых и корректируемых в системах более высокого уровня или в самой системе;

многоплановый характер задач, в решении которых участвуют большие коллективы специалистов разных областей. Чтобы обеспечить целенаправленные действия этих коллективов, организуется процесс управления системой;

сложная иерархическая структура организации системы, то есть определенная соподчиненность подсистем различных уровней, предусматривающая сочетание централизованного управления с автономностью отдельных частей;

наличие функциональных подсистем. Формально любая совокупность элементов данной системы вместе со связями между этими элементами может рассматриваться как ее подсистема. Однако выделение подсистемы целесообразно в тех случаях, когда она представляет собой более или менее самостоятельно функционирующую часть системы с определенной целью функционирования, причем можно оценивать эффективность ее функционирования;

наличие сложных информационных связей внутри системы(между подсистемами и внутри каждой подсистемы), материальных и энергетических связей, а также связей с другими системами (внешней средой);

свойства адаптации и самоорганизации, способность выбора наиболее целесообразного поведения в условиях случайных и конфликтных ситуаций и воздействия внешних и внутренних возмущающих факторов;

многомерность. Огромный объем перерабатываемой информации формально описывается математическими зависимостями, содержащими большое число переменных;

высокая степень автоматизации, широкое применение вычислительной техники, резко расширившей возможности реализации сложных систем управления.

Таким образом, большие системы выступают, как правило, в виде целостных человеко-машинных систем с централизованным управлением, целенаправленно функционирующих и совершенствующихся в условиях возмущающих внешних и внутренних воздействий и конфликтных ситуаций.

В современных условиях большие системы могут эффективно функционировать только при использовании автоматизированных систем управления.

В структуре большой системы, как и всякой управляемой системы, выделяют две основные подсистемы: управляемую подсистему (объект управления) и управляющую подсистему (орган управления). Обе подсистемы тесно связаны между собой каналами прямой и обратной связи.

Управляемая подсистема является, по существу, исполнительной частью всей системы, принимающей на свои входы-выходы управляющей подсистемы и воздействия среды. Именно она реализует цели, поставленные перед всей системой. Таким образом, основное назначение управляемой подсистемы – реализация целей, введенных в систему извне, либо сформированных внутри нее.

Управляющая подсистема предназначена для выбора целей и для формирования процесса, задающего желаемое (с точки зрения выбранных целей) поведение управляемой подсистеме. Входами, влияющими на процессы в управляющей системе, являются выходы управляемой подсистемы и воздействие окружающей среды.

Необходимо отметить, что вследствие иерархичности структуры каждая из рассмотренных подсистем может в свою очередь состоять из двух подсистем – управляемой и управляющей более низкого уровня.

Главная особенность системного подхода заключается в том, чтобы учесть:

сложность управляемой системы, наличие выделяемых частей, связанных друг с другом сложными взаимодействиями;

неопределенность поведения этих частей, являющуюся результатом участия людей в функционировании системы или действия случайных возмущений, которые не могут быть идеально скомпенсированы управляющими воздействиями;

связи рассматриваемой системы с другими системами (с окружающей средой).

Классификация больших систем может производиться на различной основе и по различным признакам. Однако вследствие сложности и многообразия больших систем разделение их на классы не является строгим и подчеркивает лишь различия в основных признаках, положенных в основу классификации.

2. Эффективность больших систем

Проблема эффективности является центральной проблемой управления большими системами. Целью управления в конечном итоге является достижение эффективности функционирования системы.

Под эффективностью системы понимают степень ее приспособленности к выполнению стоящих перед ней задач или, другими словами, степень ее соответствия целевому назначению.

Эффективность системы в целом зависит от ряда ее отдельных свойств (качеств). Например, эффективность средств поражения определяется дальностью действия, точностью, надежностью, стоимостью и т.д.; эффективность соединения, выполняющего боевую задачу, зависит как от качества вооружения, так и от боевой выучки состава, от морального и боевого духа войск, от одаренности командного и политического состава.