Системы. Общее описание

1.1. Примеры систем.

Любая наука имеет предмет исследования, а ее истинность определяется ее применимостью к предмету исследования, т.е. практикой. В системном анализе таким предметом являются все системы. Поскольку многие вопросы теоретического и методологического характера нам придется, вместе с обучаемым, решать по ходу изложения, то всегда целесообразно иметь перед глазами "пробный камень", служащий критерием истинности (или, по крайней мере, не ложности) принимаемых теоретических решений. В качестве такого "пробного камня" мы приведем описание ряда общеизвестных систем, попутно выполняя некоторые упорядочения. "Практика является единственным критерием истинности открытий, теорий, учений всех естественных и общественных наук" [175].

* СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА.

1. Признак целостности: взаимное расположение в динамике Солнца и планет.
2. Системообразующие свойства (т.е. свойства, позволяющие реализовать целостность): гравитационные, кинематические и динамические.
3. Состав: Солнце (С), планеты (п1, п2, ...).
4. Структура: планетарная.
5. Графическая схема: рис. 1.
   

   
   Рис. 1. Графическая схема Солнечной системы
6. Модель: математическая, устанавливающая в относительной системе координат отношения между характеристиками составных частей — массами (m_i), координатами (x_i), скоростями (dx_i/dt) и ускорениями (d2x_i/dt2), т.е. набор <{m_i}, {x_i}, {dx_i/dt}, {d²x_i/dt²}, R>, где {} — множество, x_i — вектор, R — отношения между характеристиками, устанавливаемые законами гравитации, кинематики и динамики... (1.1).
7. Происхождение: естественное, случайное [69].
8. Вид: неживой.
9. Характер: динамический.

* ВЕЛОСИПЕД.

1. Признак целостности: способность служить средством перемещения.
2. Системообразующие свойства: механические.
3. Состав: набор деталей в соответствии со спецификацией.
4. Структура: механическая, в соответствии со сборочным чертежом.
5. Графическая схема: рис. 2.
   

   
   Рис. 2. Графическая схема системы " велосипед"
6. Модель: 1) опытный образец, 2) имитатор, 3) математическая модель, отображающая отношения между силами {Fi}, скоростями {dx_i/dt} и ускорениями {dx_i/dt²}, т.е. набор <{F_i}, {dx_i/dt}, {dx_i/dt²}, R>, где R — отношения между характеристиками, устанавливаемые законами механики... (1.2).
7. Происхождение: искусственное, целенаправленное.
8. Вид: неживой.
9. Характер: статический, динамический.

* ОРГАНИЗМ.

1. Признак целостности: сохранение целостности (гомеостазис).
2. Системообразующие свойства: биологические, обеспечивающие взаимосвязанный обмен веществом, энергией, информацией.
3. Состав: функциональные системы [201] (органы (клетки) [189]; (пример функциональной системы — сердечно-сосудистая).
4. Структура: отношения между функциональными системами, органами, клетками.
5. Графическая схема: рис. 3.
   

   
   Рис. 3. Графическая схема системы "организм"
6. Модель: набор моделей различной степени точности, полноты и формализации, отражающие стабилизирующую реакцию организма на внешние воздействия, т.е. набор, где R — отношения между , устанавливаемые биологическими законами. (1.3).
7. Происхождение: естественное, случайное [68].
8. Вид: живой.
9. Характер: динамический.

* АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ (АСУ).

1. Признак целостности: функция управления (F).
2. Системообразующие свойства: информационные.
3. Состав: персонал, программно-технические средства, информационная база.
4. Структура: технологическая схема обработки информации.
5. Графическая схема: рис. 4.
   

   
   Рис. 4. Графическая схема АСУ
6. Модель: . (1.4)
7. Происхождение: естественное случайное; искусственное целенаправленное.
8. Вид: живой-неживой (смешанный).
9. Характер: динамический.

* ЭНЕРГОБЛОК АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ [70,105,127].

1. Признак целостности: функция преобразования энергии (F).
2. Системообразующие свойства: энергетические (потенциальная энергия (П) — ядерного топлива, тепловая (Т) — теплоносителя, кинетическая (К) — турбины, электрическая (Э) — электрогенератора).
3. Состав: набор тепловыделяющих элементов (твэлов), циркуляционные контуры (I, II), парогенератор (ПГ), турбина (ТБ), электрогенератор (ЭГ).
4. Структура: технологическая схема производства энергии.
5. Графическая схема: рис. 5.
   

   
   Рис. 5. Графическая схема энергоблока АЭС
6. Модель: совокупность уравнений преобразования энергии, образующих функцию F, а именно:

   (П) (Т) — потенциальной в тепловую,

   I(Т) — циркуляция тепловой энергии в I контуре,

   (TI) (TII) — тепловой I контура в тепловую II контура,

   (ТII) (К) — тепловой в кинетическую,

   (К) — передачи кинетической через общий вал,

   (К) (Э) — кинетической в электрическую,

   (Э) — распределения электрической. Уравнения строятся в соответствии с законами ядерной физики, теплотехники, термодинамики, механики, электротехники. (1.5).
7. Происхождение: искусственное, целенаправленное.
8. Вид: неживой.
9. Характер: динамический.

* ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ СИСТЕМА (ПРЕДПРИЯТИЕ).

1. Признак целостности: производственная функция (F).
2. Системообразующие свойства: товаро-денежные.
3. Состав: основные и оборотные фонды, персонал.
4. Структура: производственная (производство товара или стоимости).
5. Графическая схема: рис. 6.
   

   
   Рис. 6. Графическая схема системы "предприятие"
6. Модель: <Т, Д>=F(<С, Р>) (1.6), т.е. производственная функция по преобразованию сырья и расходуемых средств в товары и доходные средства. Модель может быть построена в форме технологической функции Т=F(С) с оценкой в натуральном и стоимостном выражении по экономическим законам преобразования "товар — деньги — товар".
7. Происхождение: искусственное, целенаправленное.
8. Вид: живой-неживой (смешанный).
9. Характер: статический, динамический.

* ХИМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ.

1. Признак целостности: упорядоченность и цикличность элементов по атомному числу и валентности.
2. Системообразующие свойства: информационные.
3. Состав: символы химических элементов.
4. Структура: упорядоченная, циклическая.
5. Графическая схема: рис. 7.
6. Модель:

   <{а_ij}, i=1 Nmax, j=1 8, R> (1.7),

   где a_ij — элемент, i — атомный вес, N_max — максимальный атомный вес, R — особенности (водорода-гелия, трансурановых элементов и т. п.).
7. Происхождение: искусственное, целенаправленное.
8. Вид: смешанный (живой — человек, как носитель информации, неживой — прочие носители информации).
9. Характер: статический.

Рис. 7. Графическая схема химической системы элементов

* АЛГЕБРАИЧЕСКАЯ СИСТЕМА.

Определение [126]: алгебраической системой называется набор <A, B, C>, состоящий из трех множеств — непустого множества A, множества определенных операций B и множества заданных предикатов C. Примерами алгебраических систем могут служить : <Z, +>, <R, +, -, * >, <Z, +, >, <Z, >, где Z — множество всех целых чисел, R — множество всех рациональных чисел, а "+","-","*" — обычные операции сложения, вычитания и умножения чисел, " " — отношение "меньше или равно".

1. Признак целостности: система аксиом.
2. Системообразующие свойства: информационные.
3. Состав: понятия, аксиомы, правила вывода.
4. Структура: схема доказательств.
5. Графическая схема: рис. 8.
   

   
   Рис. 8. Графическая схема алгебраической системы
6. Модель: <Т, С, >=А({x}) (1.8).
7. Происхождение: искусственное, целенаправленное.
8. Вид: смешанный (живой — человек, как носитель информации, неживой — прочие носители информации).
9. Характер: статический.