Основные понятия общей теории систем: входы и выходы системы, свойства системы, связь, структура

ОТС в широком смысле охватывает собой все необходимые и возможные дисциплины, имеющие отношение к анализу и синтезу систем.

ОТС в узком понимании в известной степени обобщает различные подходы к ОТС. Она получила название абстрактной теории систем (АТС).

Входы и выходы системы — совокупность воздействий внешней среды на систему и воздействий системы на среду.

Выход одной системы неминуемо будет входом какой-то другой. Следовательно, входы могут быть двух основных видов: результат предшествующего процесса, последовательно связанного с данным; и результат предшествующего процесса, случайным образом связанного с данным. Кроме того, вход может оказаться результатом функционирования той же системы, который вновь вводится в нее (обратная связь). Процесс функционирования системы иногда называют «преобразованием входа в выход», а правило такого преобразования — оператором.

Среди входных величин в управляемых системах (их называют также сигналами) можно выделить две группы, различные по характеру влияния на выходы: управляющие воздействия и возмущения (возмущающие воздействия). К первым относятся такие величины (управляющие переменные, инструментальные переменные), значения которых можно менять для получения желательного (обычно оптимального) выхода, ко вторым — воздействия на систему, нарушающие ее нормальное функционирование и развитие в желательном направлении.

Свойства системы

Взаимодействие элементов порождает такие свойства системы, которыми не один элемент или множество невзаимосвязанных элементов не обладает, т.е. система – это такой объект, свойства которого не сводятся без остатка к свойствам составляющих его элементов.

1. Принцип появления у целого свойств, не выводимых из наблюдаемых свойств частей, называется принципом эмерджентоности. А сами свойства системы, не сводимые без остатка к свойствам отдельных элементов, называют эмерджентными (неаддитивными).
2. Свойство целостности – зависимость каждого элемента системы от его места, функций внутри целого.
3. Свойство делимости.
4. Идентифицируемость – каждая подсистема или элемент могут быть отделены от других и однозначно определены их параметры, что дает возможность устанавливать тождественность каких-либо элементов как между собой, так и с элементами других систем.
5. Наблюдаемость – возможность контролировать все входы и выходы системы.
6. Неопределенность возникает, когда исследователь не может зафиксировать все свойства и отношения между элементами системы, которые ему необходимы для изучения.
7. Отображаемость – возможность наблюдаться с помощью различных способов описания поведения системы, при этом необходимо добиваться адекватности отображения оригинала.

Входы и выходы системы. Среда

Каждая система функционирует в среде.

Среда – совокупность объектов, воздействующих на систему, но не подконтрольных ей.

Выделяют внешнюю и внутреннюю среду, и, соответственно, внешние и внутренние связи.

В связи с этим выделяют элементы, функционирование которых состоит в восприятии воздействий среды – входы. Вещество, энергия, информация, поступающие на вход системы –входные воздействия (величины).

Элементы системы, реализующие выходные воздействия – это выходы.

Величины, значения которых в пределах данного исследования остаются неизменными – это параметры системы.

Факторы внешней среды – независимые переменные (x), а реакции – функции (y).

Формализованное представление входы а выхода системы через переменные позволяет математически описать процесс исследования ее поведения, рассматривая входные величины как функции выходных.

Понятие связи. Прямая и обратная связь

Связь – те воздействия элемента друг на друга, которые объединяют элементы в единое целое, а также перемещение, преобразование вещества энергии информации.
Связь – наличие зависимости между элементами.

Существует два основных вида связи:

• Прямые
• Обратные

Различием между ними состоит в том, что прямая обеспечивает передачу воздействия или информации с выхода одного элемента на вход другого, а обратная с выхода некоторого элемента на вход того же элемента.

Классификация связей

Связь – те воздействия элемента друг на друга, которые объединяют элементы в единое целое, а также перемещение, преобразование вещества энергии информации.
Связь – наличие зависимости между элементами.

Классификация связей: 

1. Связи взаимодействия между свойствами и элементами системы. В организационных системах различают:
   • Кооперативные связи, усиливающие общие системные характеристики
   • Конфликтные связи
2. Связи порождения (генетические), когда один объект выступает как основание, вызывающее к жизни другой объект.
3. Связи преобразования:
   • Реализуемые через определенный объект, обеспечивающий это преобразование
   • Реализуемые путем взаимодействия двух и более объектов в процессе которого и благодаря которому объекты совместно переходят в другое состояние.
4. Связи строения определяют место одного объекта по отношению к другому и к системе в целом.
5. Связи функционирования обеспечивают жизнедеятельность объекта. Благодаря им объекты осуществляют определенные функции.
6. Связи развития характеризуют перераспределение элементов в объекте при котором каждое последующее состояние непосредственно определено предыдущим, в основе которого невозможность сохранения существующих форм и методов функционирования системы по-старому.
7. Связи управления (системообразующие) характерны для организационных систем. Эти связи строятся по определенной программе и представляют собой способ ее реализации.
8. Связи синергетические при совместны действиях элементов системы обеспечивают увеличение общего эффекта до величины большей, чем сумма эффектов этих же элементов, действующих самостоятельно.

Структура системы — расчленение ее на группы элементов с указанием связей между ними, неизменное на все время рассмотрения и дающее представление о системе в целом.

Расчленение системы может иметь различную основу:

• материальную (вещественную);
• функциональную;
• алгоритмическую (алгоритм программы, инструкция).

Группы элементов в структуре обычно выделяются по принципу простых или относительно более слабых связей между элементами разных групп.

Структура системы может быть охарактеризована по имеющимся в ней (или преобладающим) типам связей:

• последовательное соединение элементов;
• параллельное соединение элементов

Близким к понятию структуры является понятие декомпозиции.

Декомпозиция — деление системы на части, удобные для каких-либо операций с этой системой. Суть декомпозиции — упрощение системы, слишком сложной для рассмотрения целиком.

Агрегирование — противоположная процедура (процедура синтеза) — объединение частей в целое, установление связей.

Окружение системы. Для того, чтобы дифференцировать, отделить систему от не системы, вводится понятие окружения системы (внешней среды, окружающей среды).

Иерархия — структура с наличием подчиненности, т. е. неравноправных связей между элементами, когда воздействие в одном из направлений оказывают гораздо большее влияние на элемент, чем в другой.