Классификация систем

Классификация систем. Классификацию систем можно проводить по различным признакам. В наиболее общем плане системы можно разделить на материальные и абстрактные.

Материальные системы представляют собой совокупность материальных объектов. Среди материальных систем можно выделит неживые системы физические, химические, технические и т.п живые или биологические системы и системы, содержащие в своем составе как неживые, так и биологические элементы. Важное место среди материальных систем занимают социально-экономические системы, в которых связями между элементами являются общественные отношения людей в процессе производства.

Абстрактные системы - это продукты человеческого мышления знания, теории, гипотезы и т.п. В зависимости от изменения состояния системы во времени различают статические и динамические системы. В статических системах с течением времени состояние не изменяется, в динамических системах происходит изменение состояния в процессе функционирования. По степени определенности состояния системы делятся на детерминированные и стохастические вероятностные. В детерминированное системе состояние её элементов в любой момент времени полностью определяется их состоянием в предшествующие моменты времени.

Поведение детерминированной системы всегда можно точно предсказать. Состояние стохастической системы можно предсказать только с некоторой вероятностью. По способу взаимодействия системы с внешней средой различают замкнутые и открытые системы. Замкнутые системы не взаимодействуют с внешней средой, все процессы, кроме энергетических, замыкаются внутри системы.

Открытые системы активно взаимодействуют с внешней средой, что позволяет им развиваться и усложнять свою структуру. По степени сложности системы делятся на простые и сложные. Под сложностью системы часто понимается количество ее элементов и связей между ними. Такое определение сложности не отражает качественных изменений, происходящих в поведении систем при их усложнении. Под сложной системой будем понимать систему, способную управлять своим поведением.

Системы, не обладающие таким свойством, отнесем к простым. В соответствии с этим определением атом и солнечную систему следует отнести к простым системам. Любые технические системы, взятые сами по себе, вне зависимости от человека, также являются простыми. Действительно сложными системами, способными управлять своим поведением, являются человеко-машинные системы. В строгом смысле сложные системы появляются только с появлением жизни.

Среди сложных систем можно выделить системы, существенной особенностью которых является наличие разумной деятельности. Примерами таких систем являются экономическая система, любые виды социальных систем, эколого-экономическая система. Характерной особенностью таких систем является целенаправленность их поведения. Под целенаправленностью понимается способность системы к выбору поведения в зависимости от внутренней цели. Для обозначения такого рода систем с высшим типом сложности в общей теории систем вводится понятие целеустремленной системы.

Целеустремленной системой называется система, осуществляющая целенаправленное поведение и способная к самосохранению и развитию посредством самоорганизации и самоуправления на основе переработки информации. Способность системы формировать цель своего поведения предполагает присутствие в ней человека, обладающего свободой выбора при принятии решений. Все социальные и экономические системы являются целеустремленными, поскольку в них присутствуют люди, ставящие перед собой определенные цели. Целенаправленная система должна обладать следующими свойствами, позволяющими ей моделировать и прогнозировать свое поведение во внешней среде - воспринимать и распознавать внешнее воздействие, формирую образ внешней среды - обладать априорной информацией о среде, хранимой в виде ее образов - обладать информацией о самой себе и о своих свойствах, хранимой в виде морфологического и функционального образов, образующих информационное описание системы. 2.3. Системы управленияЛюбой процесс в природе развивается и протекает по некоторым присущим ему закономерностям.

Однако в силу всеобщей связи между явлениями в природе на него воздействуют другие процессы и он сам воздействует на эти процессы.

В результате таких воздействий происходят различные отклонения от первоначального развития процесса. Внешние воздействия на процесс можно разделить на случайные и управляющие. Случайные воздействия не преднамерены. Управляющие воздействия специально предназначены для изменения хода того процесса, на который они направлены.

Управление называется процесс целенаправленного воздействия на систему с целью перевода её желаемое состояние. Управление предполагает наличие управляемого объекта, некоторого управляющего органа, вырабатывающего управляющие воздействия, наличия цели управления и критерия управления, позволяющего в численной форме оценить степень достижения цели управления. В системах административного или организационного управления управляющее воздействие заключается в принятии решений в процессах планирования и оперативного управления, реализуемых на более низших уровнях управления, а также в контроле за реализацией принятых решений.

Людей, выполняющих эти функции, называют администраторами или руководителями. За рубежом применяют термины manager - руководитель, управляющий и management - административное управление в отличие от control - управление техническими системами. В производственных системах человек с помощью технических средств непосредственно управляет технологическими или производственными процессами.

Человека, осуществляющего такое управление, называются оператором. Администратор получает и передает информацию в виде различных документов, в ходе переговоров с другими людьми, через компьютерную сеть и т.д. Оператор, как правило, получает сведения о состоянии управляемой системы в форме, представленной различными техническими средствами отображения информации - цифровыми и графическими табло, пультами со стрелочными, цифровыми и индикаторными приборами, средствами звуковой сигнализации.

Принятые решения оператор реализует, воздействуя на производственный процесс, используя технические средства управления. Процесс принятия решений оператором гораздо легче формализуем, чем для администратора. Структурная схема системы управления приведена на рис. 2. Рис. 2. Структурная схема системы управления Система управления представляет собой совокупность объекта управления ОУ , управляющего органа УО и исполнительного органа ИО . В системе управления выделяются две подсистемы управляющая подсистема, образованная управляющим и исполнительным органами, и управляемая подсистема, образованная объектом управления.

В процессе функционирования этой системы управляющий орган получает осведомительную информацию Iос о текущем состоянии объекта управления и входную информацию Iвх о том, в каком состоянии должен находиться объект управления. Отклонения объекта управления от заданного состояния происходят под воздействием внешних возмущений V. Результатом сравнения информации Iвх и Iос в управляющем органе является возникновение управляющей информации Iу, которая воздействует на исполнительный орган. На основе информации Iу, исполнительный орган вырабатывает управляющее воздействие U, которое ликвидирует отклонение в объекте управления.

Наиболее сложным звеном в системе управления является управляющий орган. Здесь степень сложности определяется количеством выполняемых функций.

Управляющий орган должен уметь производить набольшее разнообразие действий. На любое воздействие управляющий орган должен отреагировать соответствующим образом, своевременно обработав поступившую в него информацию и выработав управляющую информацию. Как видно из структурной схемы системы управления, для функционирования необходима информация. На приведенной схеме изображены три её потока Iвх, Iос и Iу. Информация Iвх сообщает управляющему органу о множестве возможных состояний объекта управления и управляющего органа, а также о том, в каком из состояний должен находиться объект управления при заданных внешних условиях.

Информация Iос - это информация обратной связи. Понятие обратной связи является фундаментальным в теории управления. В общем случае под обратной связью понимают передачу воздействия с выхода какой-либо системы обратно на её вход. В системах управления обратная связь является информационной, и с её помощью в управляющую подсистему поступает информация о текущем состоянии управляемой подсистемы.

Третий информационный поток Iу это информация, возникающая в результате обработки в управляющем органе информации Iвх и Iос и управляющая работой исполнительного органа. Важным компонентом входной информации Iвх является информация о цели управления. Управление без цели бесцельно, а значит, бессмысленно. Если управление наилучшим образом соответствует поставленной цели, оно называется оптимальным. Критерием оптимальности управления является некоторая количественно измеряемая величина, отражающая степень достижения цели управления.

Математическая запись критерия оптимальности называется целевой функцией. При оптимальном управлении целевая функция достигает экстремума. Системы управления, в которых используются автоматизированные информационные технологии, подразделяются на системы автоматического управления и автоматизированные системы управления. Автоматическое управление осуществляется в простых технических системах, в которых заранее известны описание объект управления и алгоритм управления.

Благодаря этому системы автоматического управления могут работать автономно, без участия человека, хотя, конечно, их создание и наблюдение за их функционированием невозможно без человека. Автоматизированные системы управления включают в контур управления человека, как необходимый элемент. Наличие лица, принимающего решения, является отличительной чертой автоматизированных систем управления. 2.4. Процесс принятия решенияВ автоматизированной системе управления, несмотря на использование автоматизированных технологий, ответственность за принятие управляющих решений возлагается на человека.

Информационная технология только помогает ему в этом. Процесс принятия решения человеком не формализуем. При принятии решения человек может учитывать такие аспекты, как мораль, традиции, человеческие взаимоотношения. Поэтому управление социально-экономическими системами не возможно без участия человека.

На рис. 3. показаны фазы процесса принятия решения. На первом этапе на основе информации Iвх от концептуальной модели и осведомляющей информации от объекта управления Iос выполняется постановка задачи, решение которой должно позволить найти наилучшее управление в данной ситуации. На следующем этапе идёт выдвижение возможных альтернатив, то есть возможных вариантов решения решений задачи. Поскольку управление всегда ведется с определенной целью, решение поставленной задачи должно согласовываться с общей целью управления и частной целью в данной ситуации.

Поэтому необходим критерий, с помощью которого на следующем шаге производится выбор одной из альтернатив. Рис. 3. Фазы процесса принятия решения Выбранная альтернатива анализируется и на её основе формулируется окончательное решение в виде управляющей информации Iу. Для автоматизации процесса принятия решения необходимо, чтобы в ЭВМ находилась модель поставленной задачи, с помощью которой можно быстро просчитать результаты решения по различным альтернативам, исходным данным и критериям. 2.5.