Поняття елементи та зв’язків, систем

Введемо досить великий набір понять, пов'язаних із сучасним використанням слова «система». Більшість із цих понять і ряд операцій з ними запишемо також у символьному вигляді, близькому до вживання подібних математичних термінів.

Елементом назвемо деякий об'єкт (матеріальний, енергетичний, інформаційний), що володіє рядом важливих для нас властивостей, але внутрішня будова (зміст) якого не відноситься до розглядуваної мети.

Позначимо елементи через М, а всю їх розглянуту (можливу) сукупність – через { М }. Приналежність елемента сукупності прийнято записувати М { М }.

Зв'язком назвемо важливий для цілей розгляду обмін між елементами речовиною, енергією, інформацією.

Одиничним актом зв'язку виступає вплив. Позначаючи всі впливи елемента М ₁ на елемент М ₂ через x ₁₂, a елемента М ₂ на М ₁ – через x ₂₁, можна зобразити зв'язок графічно (рис. 4.1).

Системою назвемо сукупність елементів, що володіє наступними ознаками:

а) зв'язками, які дозволяють за допомогою переходів по них від елемента до елемента з'єднати два будь-яких елементи сукупності;

б) властивістю (призначенням, функцією), відмінним від властивостей окремих елементів сукупності.

Назвемо ознаку а) зв’язністю системи, б) – її функцією. Застосовуючи так зване «кортежне» (тобто «послідовність у вигляді перерахування») визначення системи, можна записати:

(4.1)

Будемо розглядати запис (4.1) як найбільш простий опис змісту системи. Існують форми запису, що включають більше 10 членів кортежної послідовності, що відповідають різним властивостям системи.

Рис. 4.1.

де Σ – система; { M } – сукупність елементів у ній; { x } – сукупність зв'язків; F – функція (нова властивість) системи.

Практично будь-який об'єкт із певної точки зору може розглядатися як система. Важливо усвідомлювати – чи корисний такий погляд, чи краще вважати даний об'єкт елементом. Так, системою можна вважати радіотехнічну плату, що перетворить вхідний сигнал у вихідний. Для фахівця з елементної бази системою буде слюдяний конденсатор на платі, а для геолога – і сама слюда, що має досить складну будову.

Великою системою назвемо систему, що включає значну кількість однотипних елементів і однотипних зв'язків.

Складної назвемо систему, що складається з елементів різних типів і володіє різнорідними зв'язками між ними.

Часто складною системою вважають тільки ту, яка є великою. Різнорідність елементів можна підкреслити записом.

(4.2)

Припустимий також не кортежний запис . Аналогічно може бути записана і різнорідність зв'язків.

Великий, але не складний з погляду механіки системою є зібрана зі стрижнів стріла крана або, наприклад, труба газопроводу. Елементами останньої будуть її ділянки між звареними швами або опорами. Для розрахунків на прогин елементами газопроводу швидше за все будуть уважатися відносно невеликі (порядку метра) ділянки труби. Так надходять у відомому методі кінцевих елементів. Зв'язок у цьому випадку має силовий (енергетичний) характер ­– кожен елемент діє на сусідній.

Відмінність між системою, великою системою і складною системою умовна. Так, корпуса ракет або судів, які, на перший погляд, однорідні, звичайно відносять до складної системи – через наявність перебирань різного виду, підсилювачів, шаруватої конструкції. Типовими прикладами складних систем є судно, літак, ракета, системи керування ними, електронно-обчислювальна машина, транспортна мережа міста й багато чого іншого.

У цей час важливим класом складних систем виступають так звані автоматизовані системи. Слово «автоматизований» указує на участь людини, використання його активності усередині системи при збереженні значної ролі технічних засобів. Так, цех, ділянка, зборка можуть бути як автоматизованими, так й автоматичними («цех-автомат»). Для складної системи автоматизований режим уважається більше кращим. Наприклад, посадка літака виконується при участі людини, а автопілот звичайно використається лише на відносно простих рухах. Також типова ситуація, коли рішення, вироблене технічними засобами, затверджується до виконання людиною.

Отже, автоматизованою системою називається складна система з визначальною роллю елементів двох типів у вигляді:

1) технічних засобів;

2) дій людини.

Її символьний запис [порівняємо з (1.1) і (1.2)]:

(4.3)

де M ^Т – технічні засоби, у першу чергу, ЕОМ; M ^Л – рішення й інша активність людини; M ′ – інші елементи в системі.

У сукупності { x } у цьому випадку можуть бути виділені зв'язки між людиною та технікою { x^Т–Л }.

Поиск по сайту: