Елемент системи автономна частина системи. поняття системи

Розвиток суспільства, економіки, хід політичних процесів багато в чому здійснюються по системним принципам. Їх сутність передбачає проходження тих чи інших елементів або суб'єктів певним закономірностям, виконання ними тієї чи іншої ролі. Що ж таке система? Яка специфіка компонентів, які її формують?

визначення

Перш ніж розглядати основні елементи системи, визначимося з сутністю ключової категорії питання. Які думки дослідників з цього приводу? Відповідно до поширеної точкою зору, під терміном «система» слід розуміти сукупність пов'язаних і мають взаємну залежність частин, об'єднаних якимось загальним критерієм (наприклад, метою). При цьому кожна з відповідних частин може мати вираженої самостійністю.

властивості

Система повинна володіти такими основними властивостями: наявністю декількох елементів, присутністю загального критерію, який їх об'єднує, цілісністю, а також прагненням до підтримки своєї структури. У числі інших важливих ознак, що виділяються дослідниками: потреба в зовнішньому управлінні, а також складна структура властивостей внутрішніх елементів (при якій можливо, що ознаки, що характеризують одну частину системи, будуть значно відрізнятися від таких, що можуть застосовуватися щодо іншої).

структура

Якими можуть бути структурні елементи системи? Такими, з одного боку, виступають суб'єкти або явища, які взаємодіють між собою, з іншого - фактичні результати їх комунікацій, якими може бути утворення нових елементів системи, і так по наростаючій. Таким чином, структурний елемент системи - це суб'єкт, який може не мати ознак завершеності і цілісності.

специфіка елементів

Наприклад, якщо йде про господарську системі держави, то її елементом може бути, з одного боку, сукупність кредитно-фінансових організацій, з іншого - діяльність відповідних структур (яка може полягати в проведенні транзакцій, видачу кредитів і т. Д.). Результатом комунікацій на рівні національної господарської системи може бути формування, в свою чергу, регіональних, локальних або галузевих економічних кластерів, які можуть згодом отримати виражену самостійність щодо вихідної системи.

неподільність елементів

Досить складно виділити критерії, які б однозначно визначали те, якими властивостями і зовнішніми ознаками повинні володіти елементи Деякі дослідники пропонують дотримуватися концепції, за якою окремими елементами системи правомірно виділяти тільки ті її частини, які в силу об'єктивних критеріїв важко ділити на функціональні різновиди або додаткові класи . Так, прикладом такого елемента в економіці може бути підприємство або, наприклад, територіальне представництво Федеральної податкової служби.

самостійність елементів

Є й інша точка зору на рахунок того, які ознаки характеризують елементи економічної системи. На думку ряду дослідників, такими можуть бути будь-які господарюючі суб'єкти, які мають відносну самостійність в ухваленні рішень. Так, елементом економічної системи територіального підрозділу ФНС вже бути не може, оскільки підпорядковане федеральним органам управління. У свою чергу, відповідного типу суб'єктом буде Федеральна податкова служба в цілому. Аналогічно елемент системи - це підприємство, якщо воно існує як самостійне юридична особа. Якщо воно входить в структуру холдингу - подібним статусом, якщо слідувати даній точці зору, володіти не зможе.

типи систем

Дослідивши, що таке система, елемент, структура даної категорії, розглянемо популярні підстави для її класифікації.

Так, виділяють системи відкритого та закритого типів. До перших відносяться ті, що передбачають активні комунікації з іншими системами. Для них властивий певний обмін - даними, енергією або, наприклад, інформацією - з іншими суб'єктами активностей. У свою чергу, закриті системи не характеризуються подібними властивостями. Приклади відкритих систем - соціум, економіка, політичний простір.

Інший поширений критерій - рівень структурованості. Що це означає? Так, системи можуть характеризуватися вираженої або слабкою структурованістю. У деяких випадках ці терміни ототожнюються, відповідно, з високим рівнем організації та низьким. Або, наприклад, з вираженою здатністю до саморегуляції і слабо помітною. Конкретний підхід визначається перевагами дослідника. Є експерти, які ототожнюють поняття структірірованності зі здатністю самостійної адаптації та налаштування (до умов зовнішнього середовища або взаємодії складових елементів).

Так чи інакше, до систем першого типу - структурованим, високоорганізованим, саморегульованим і здатним до самостійної адаптації та налаштування - відносять ті, в яких складові елементи чітко зафіксовані, мають свою роль. Можна відзначити, що ця ознака більшою мірою характерний для технічних систем.

Якщо вести мову про слабо структурованих системах (відповідно, що характеризуються низьким рівнем організації, відсутністю здатності до саморегуляції, адаптації та налаштування), то, в свою чергу, елементи в них можуть не мати конкретних ознак і однозначних ролей. Однак в таких системах є параметри та закономірності, що дозволяють оцінювати їх активності. У деяких випадках можливе залучення імовірнісних методів аналізу процесів.

Деякі дослідники виділяють детерміновані і стохастичні системи. У чому їх специфіка? До перших відносяться ті системи, що мають досить жорстку структуру. Власне, в деяких контекстах вони розглядаються як повністю відповідні структурованим (високоорганізованим, саморегульованим, адаптирующимся, самонастраивающимся). Однак є ряд особливих критеріїв, що характеризують детерміновані системи. Наприклад, стійкість, що зберігається з часом. Структурована система може іноді видозмінюватися і набувати ознак низькоорганізованої, так само як і навпаки. Однак якщо це буде спостерігатися щодо детермінованою системи, то в цьому випадку вона може зруйнуватися в принципі. У свою чергу, стохастична система завжди повинна бути м'якою, інакше вона може втратити функціональність зв'язків, які працюють усередині неї (оскільки вони можуть бути просто не розраховані на жорсткість, яка властива детермінованою системі).

Наступний аспект, який нас цікавить, - характеристика елементів системи. Які найбільш примітні концепції з цього приводу?

Класифікація елементів системи

Отже, елемент системи - це, якщо слідувати першій точці зору, розглянутої вище, - цілісний, неподільний суб'єкт, який взаємодіє з іншими, що мають такі ж ознаки. Відповідно до іншої концепції, таким може бути суб'єкт, що характеризується вираженою самостійністю. Але незалежно від того, що розуміти під відповідним терміном, і які властивості елемента системи - неподільність або самостійність - вважати першорядними, у всіх випадках той чи інший суб'єкт буде грати певну роль або навіть кілька таких. Яка, ймовірно, виявиться критерієм віднесення елемента до того чи іншого класу. Які ж ролі можуть виконувати суб'єкти системи? Якими ознаками вони, внаслідок цього, повинні володіти?

Системоутворюючі і допоміжні елементи

Дослідники виділяють, перш за все, системоутворюючі елементи і допоміжні. Що це означає? Наприклад, якщо розглядати елементи то до системоутворюючим можна буде віднести, власне, сам по собі інститут кредитно-фінансових відносин (якщо дотримуватися концепції, що важлива незалежність) або окремі банки (якщо брати за основу теорію, по якій ключову ознаку елемента - неподільність). У свою чергу, допоміжними елементами в даному випадку можуть бути наглядові органи влади, що перевіряють ефективність законність роботи ключових суб'єктів - банків (якщо беремо першу концепцію) або, наприклад, організація, що виконує послуги з інкасації грошових коштів (Якщо розглядати теорію про неподільність елементів системи).

Елементи стратегічного і тактичного значення

Інший критерій класифікації суб'єктів, про яких йде мова - тривалість здійснюваних ними активностей. Є елементи, чия роль зводиться до вирішення тактичних завдань, а є ті, що мають стратегічне значення. Якщо знову розглядати то до суб'єктів першого типу можна цілком віднести службу інкасації. Її головне завдання - перевезти фінансові кошти з одного місця в інше. Після цього свою роль відповідний елемент виконувати перестає. У свою чергу, стратегічні компоненти банківської системи - це, очевидно, самі кредитно-фінансові організації. Однак їх також можна класифікувати в рамках розглянутого критерію на додаткові різновиди. Так, бувають головні офіси банків, які, поки відповідний бренд присутній на ринку, будуть функціонувати в будь-якому випадку. А є тимчасові офіси, які можуть періодично відкриватися і закриватися. Перші будуть ставитися до стратегічних елементів, другі - виконувати тимчасову функцію.

Уповноваженої і обов'язок для громадських елементів

Ще один можливий критерій, який визначає те, до якого класу повинен ставитися той чи інший громадський елемент системи. Це віднесення до типу уповноважених або зобов'язаних. Дана категорія знаходить свою основу в цивільному праві, проте цілком застосовна до багатьох інших галузях соціальних комунікацій. Так, якщо розглядати елементи то до уповноваженою ми можемо віднести ті самі наглядові органи. Вони мають право перевіряти кредитно-фінансові організації на предмет відповідності їх діяльності законодавству. Вони можуть досліджувати активи банків на предмет достатності для забезпечення зобов'язань. Вони мають право відкликати у кредитно-фінансових організацій ліцензії в разі, якщо будуть виявлені серйозні порушення.

У свою чергу, зобов'язані елементи системи фінансів - це вже самі банки. Відповідні організації повинні звітувати перед наглядовими структурами, приводити свою діяльність у відповідність із законодавством, надавати необхідні дані, що розкривають величину активів, і т. Д.

Разом з тим уповноважених елемент системи практично завжди буде одночасно зобов'язаним перед будь-яким іншим суб'єктом. Наприклад, наглядовий орган, який контролює роботу банків, буде, як ми зазначили вище, уповноваженою щодо них, але одночасно зобов'язаним по відношенню до уряду країни. У свою чергу, кредитно-фінансові установи зобов'язані щодо наглядових структур, але в той же час можуть бути вповноважені щодо своїх позичальників, що взяли кредит. Самі громадяни, які оформили позику, можуть бути уповноваженими, як це не дивно, по відношенню до власного уряду. Вони мають право вимагати з нього справедливого управління державою і його різними інститутами, включаючи економічний. Тим самим забезпечується взаємодія різних суб'єктів - громадян, банків, наглядових структур, уряду - в рамках масштабної

Аналіз робочого визначення системи дозволяє виділити деякі з її загальних властивостей:

· Будь-яка система являє собою комплекс взаємопов'язаних елементів;

· Система утворює особливу єдність із зовнішнім середовищем;

· Будь-яка система являє собою елемент системи більш високого порядку;

· Елементи, складові систему, в свою чергу, виступають в якості систем більш низького порядку.

Проаналізувати ці властивості можна за допомогою рис. 2.7 (А - система; В і Д - елементи системи А; С - елемент системи В).

Елемент В, службовець елементом системи А, в свою чергу, є системою нижчого рівня, яка складається з власних елементів, включаючи, наприклад, елемент С. І якщо ми розглянемо елемент В як систему, що взаємодіє із зовнішнім середовищем, то останню в цьому випадку представлятиме система В (елемент системи А). Тому особливість єдності системи з зовнішнім середовищем можна інтерпретувати як взаємодію елементів системи вищого порядку. Подібні міркування можна провести для будь-якого елементу будь-якої системи.

Вивчення властивостей системи передбачає перш за все вивчення взаємини частин і цілого. При цьому мається на увазі, що:

1) ціле первинно, а частини вторинні;

2) системоутворюючі чинники є умови взаємозв'язку частин всередині однієї системи;

3) частини системи утворюють нерозривне ціле, тому вплив на будь-які з них впливає на всю систему;

4) кожна частина системи має власне призначення з точки зору мети, на досягнення якої спрямована діяльність цілого;

5) природа частин і їх функції визначаються положенням частин в цілому, а їх поведінка регулюється взаємовідносинами цілого і його частин;

6) ціле поводиться як щось єдине, незалежно від ступеня складності.

З усього різноманіття властивостей систем для дослідження організаційних процесів доцільно в першу чергу виділити такі властивості, як емерджентність, еквіфінальних і гомеостаз.

Емерджентност' - одне з найістотніших властивостей систем. Це незвідність властивостей системи до властивостей її елементів; іншими словами, емерджентним називають наявність нових якостей цілого, відсутніх у його складових частин. Таким чином, властивості цілого не є простою сумою властивостей складових його елементів, хоча і залежать від них. У той же час об'єднані в систему елементи можуть втрачати властивості, притаманні їм поза системою, або купувати нові.

еквіфінальних- одне з найменш вивчених властивостей системи, що характеризує граничні можливості систем певного класу складності. Л. фон Берталанфі, який запропонував цей термін, визначав еквіфінальних стосовно до відкритої системи як здатність системи (на відміну від станів рівноваги в закритих системах, повністю детермінованих початковими умовами) досягати незалежного від часу і від вихідних умов стану, яке визначається виключно параметрами системи. Потреба у введенні цього поняття виникає починаючи з деякого рівня складності систем. еквіфінальних - внутрішня схильність системи до досягнення якогось граничного стану, що не залежить від зовнішніх умов. ідея еквіфінальних полягає у вивченні параметрів, що визначають деякий граничний рівень організації.

Лекція 1: Основні поняття теорії систем

Терміни теорія систем і системний аналіз, незважаючи на період більше 25 років їх використання, все ще не знайшли загальноприйнятого, стандартного тлумачення.

Причина цього факту полягає в динамічності процесів в області людської діяльності і в принциповій можливості використовувати системний підхід практично в будь-який розв'язуваної людиною задачі.

Загальна теорія систем (ОТС) - наукова дисципліна, що вивчає самі фундаментальні поняття і аспекти систем. Вона вивчає різні явища, відволікаючись від їх конкретної природи і грунтуючись лише на формальних взаємозв'язках між різними складовими їх факторами і на характері їх зміни під впливом зовнішніх умов, при цьому результати всіх спостережень пояснюються лише взаємодією їх компонентів, наприклад характером їх організації та функціонування, а не за допомогою безпосереднього звернення до природи залучених в явища механізмів (будь вони фізичними, біологічними, екологічними, соціологічними, або концептуальними)

Для ОТС об'єктом дослідження є не «фізична реальність», а «система», тобто абстрактна формальна взаємозв'язок між основними ознаками і властивостями.

При системному підході об'єкт дослідження представляється як система. Саме поняття система може бути относимо до одного з методологічних понять, оскільки розгляд об'єкта досліджується як система або відмова від такого розгляду залежить від завдання дослідження і самого дослідника.

Існує багато визначень системи.

Система є комплекс елементів, що знаходиться у взаємодії.
Система - це безліч об'єктів разом з відносинами цих об'єктів.
Система - безліч елементів знаходяться в стосунках або зв'язках один з одним, що утворює цілісність або органічну єдність (тлумачний словник)

Терміни «ставлення» і «взаємодія» використовуються в найширшому сенсі, включаючи весь набір родинних понять таких як обмеження, структура, організаційна зв'язок, з'єднання, залежність і т.д.

Таким чином, система S являє собою впорядковану пару S \u003d (A, R), де A - безліч елементів; R - безліч відносин між A.

Система - це повний, цілісний набір елементів (компонентів), взаємопов'язаних і взаємодіючих між собою так, щоб могла реалізуватися функція системи.

Дослідження об'єкта як системи передбачає використання ряду систем уявлень (категорій) серед яких основними є:

Структурний подання пов'язано з виділенням елементів системи і зв'язків між ними.
Функціональні уявлення систем - виділення сукупності функцій (цілеспрямованих дій) системи і її компонентів спрямоване на досягнення певної мети.
Макроскопічну уявлення - розуміння системи як нероздільне цілого, що взаємодіє із зовнішнім середовищем.
Мікроскопічна уявлення сформоване на розгляді системи як сукупності взаємопов'язаних елементів. Воно передбачає розкриття структури системи.
Ієрархічне уявлення сформоване на понятті підсистеми, що отримується при розкладанні (декомпозиції) системи, яка має системними властивостями, які слід відрізняти від її елемента - неподільного на більш дрібні частини (з точки зору розв'язуваної задачі). Система може бути представлена \u200b\u200bна увазі сукупностей підсистем різних рівнів, що становить системну ієрархію, яка замикається знизу тільки елементами.
Процесуальне уявлення передбачає розуміння системного об'єкта як динамічного об'єкта, що характеризується послідовністю його станів у часі.

Розглянемо визначення інших понять, тісно пов'язаних з системою і її характеристиками.

Об'єкт.

Об'єктом пізнання є частина реального світу, яка виділяється і сприймається як єдине ціле протягом тривалого часу. Об'єкт може бути матеріальним і абстрактним, природним і штучним. Реально об'єкт володіє нескінченним набором властивостей різної природи. Практично в процесі пізнання взаємодія здійснюється з обмеженим безліччю властивостей, що лежать в межах можливості їх сприйняття і необхідності для мети пізнання. Тому система як образ об'єкта задається на кінцевому безлічі відібраних для спостереження властивостей.

Зовнішнє середовище.

Поняття «система» виникає там і тоді, де і коли ми матеріально або умоглядно проводимо замкнуту кордон між необмеженим або деяким обмеженим безліччю елементів. Ті елементи з їх відповідної взаємної обумовленістю, які потрапляють всередину, - утворюють систему.

Ті елементи, які залишилися за межами кордону, утворюють безліч, зване в теорії систем «системним оточенням» або просто «оточенням», або «зовнішнім середовищем».

З цих міркувань випливає, що немислимо розглядати систему без її зовнішнього середовища. Система формує і проявляє свої властивості в процесі взаємодії з оточенням, будучи при цьому провідним компонентом цього впливу.

Залежно від впливу на оточення і характер взаємодії з іншими системами функції систем можна розташувати по зростаючій рангу наступним чином:

пасивне існування;
матеріал для інших систем;
обслуговування систем більш високого порядку;
протистояння іншим системам (виживання);
поглинання інших систем (експансія);
перетворення інших систем і середовищ (активна роль).

Будь-яка система може розглядатися, з одного боку, як підсистема більш високого порядку (надсистеми), а з іншого, як надсистема системи нижчого порядку (підсистема). Наприклад, система «виробничий цех» входить як підсистема в систему більш високого рангу - «фірма». У свою чергу, надсистема «фірма» може бути підсистемою «корпорації».

Зазвичай в якості підсистем фігурує більш-менш самостійні частини систем, які за певними ознаками, які мають відносну самостійність, певним ступенем свободи.

компонент - будь-яка частина системи, що вступає в певні стосунки з іншими частинами (підсистемами, елементами).

елементом системи є частина системи з однозначно визначеними властивостями, що виконують певні функції і не підлягають подальшому розбиття в рамках розв'язуваної задачі (з точки зору дослідника).

Поняття елемент, підсистема, система взаімопреобразуеми, система може розглядатися як елемент системи вищого порядку (метасистема), а елемент при поглибленому аналізі, як система. Та обставина, що будь-яка підсистема є одночасно і щодо самостійної системою призводить до 2 аспектам вивчення систем: на макро- і мікро- рівнях.

При вивчення на макрорівні основна увага приділяється взаємодії системи з зовнішнім середовищем. Причому системи більш високого рівня можна розглядати як частину зовнішнього середовища. При такому підході головними факторами є цільова функція системи (мета), умови її функціонування. При цьому елементи системи вивчаються з точки зору організації їх в єдине ціле, вплив на функції системи в цілому.

На мікрорівні основними стають внутрішні характеристики системи, характер взаємодії елементів між собою, їх властивості та умови функціонування.

Для вивчення системи поєднуються обидва компонента.

Структура системи.

Під структурою системи розуміється стійке безліч відносин, яке зберігається тривалий час незмінним, принаймні протягом інтервалу спостереження. Структура системи випереджає певний рівень складності за складом відносин на безлічі елементів системи або що еквівалентно, рівень разнообразий проявів об'єкта.

зв'язки - це елементи, які здійснюють безпосередню взаємодію між елементами (або підсистемами) системи, а також з елементами і підсистемами оточення.

Зв'язок - одне з фундаментальних понять в системному підході. Система як єдине ціле існує саме завдяки наявності зв'язків між її елементами, тобто, іншими словами, зв'язки виражають закони функціонування системи. Зв'язки розрізняють за характером взаємозв'язку як прямі і зворотні, а по виду прояви (опису) як детерміновані і імовірнісні.

прямі зв'язку призначені для заданої функціональної передачі речовини, енергії, інформації або їх комбінацій - від одного елемента до іншого в напрямку основного процесу.

Зворотні зв'язку, В основному, виконують інформують функції, відображаючи зміну стану системи в результаті керуючого впливу на неї. Відкриття принципу зворотного зв'язку стало визначною подією в розвитку техніки і мало виключно важливі наслідки. Процеси управління, адаптації, саморегулювання, самоорганізації, розвитку неможливі без використання зворотних зв'язків.

Мал. - Приклад зворотного зв'язку

За допомогою зворотного зв'язку сигнал (інформація) з виходу системи (об'єкта управління) передається в орган управління. Тут цей сигнал, що містить інформації про роботу, виконану об'єктом управління, порівнюється з сигналом, що задає зміст і обсяг роботи (наприклад, план). У разі виникнення неузгодженості між фактичним і плановим станом роботи вживаються заходи щодо його усунення.

Основними функціями зворотного зв'язку є:

протидія тому, що робить сама система, коли вона виходить за встановлені межі (наприклад, реагування на зниження якості);
компенсація збурень і підтримання стану стійкої рівноваги системи (наприклад, неполадки в роботі устаткування);
синтезування зовнішніх і внутрішніх збурень, які прагнуть вивести систему зі стану стійкої рівноваги, зведення цих збурень до відхилень однієї або декількох керованих величин (наприклад, вироблення керуючих команд на одночасна поява нового конкурента і зниження якості продукції, що випускається);
вироблення керуючих впливів на об'єкт управління з погано формалізуються закону. Наприклад, встановлення більш високої ціни на енергоносії викликає в діяльності різних організацій складні зміни, змінюють кінцеві результати їх функціонування, вимагають внесення змін у виробничо-господарський процес шляхом впливів, які неможливо описати за допомогою аналітичних виразів.

Порушення зворотних зв'язків в соціально-економічних системах з різних причин веде до тяжких наслідків. Окремі локальні системи втрачають здатність до еволюції і тонкому сприйняттю намічених нових тенденцій, перспективного розвитку та науково обґрунтованого прогнозування своєї діяльності на тривалий період часу, ефективному пристосуванню до постійно мінливих умов зовнішнього середовища.

Особливістю соціально-економічних систем є та обставина, що не завжди вдається чітко висловити зворотні зв'язки, які в них, як правило, довгі, проходять через цілий ряд проміжних ланок, і чіткий їх перегляд утруднений. Самі керовані величини нерідко не піддаються ясному визначенню, і важко встановити безліч обмежень, що накладаються на параметри керованих величин. Не завжди відомі також дійсні причини виходу керованих змінних за встановлені межі.

Детермінована (жорстка) зв'язок, як правило, однозначно визначає причину і наслідок, дає чітко обумовлену формулу взаємодії елементів. Імовірнісна (гнучка) зв'язок визначає неявну, непряму залежність між елементами системи. Теорія ймовірності пропонує математичний апарат для дослідження цих зв'язків, званий «кореляційними залежностями».

критерії - ознаки, за якими проводиться оцінка відповідності функціонування системи бажаного результату (мети) при заданих обмеженнях.

ефективність системи - співвідношення між заданим (цільовим) показником результату функціонування системи і фактично реалізованим.

функціонування будь-який довільно обраної системи полягає в переробці вхідних (відомих) параметрів і відомих параметрів впливу довкілля в значення вихідних (невідомих) параметрів з урахуванням факторів зворотного зв'язку.

Мал. - Функціонування системи

Вхід - все, що змінюється при протіканні процесу (функціонування) системи.

вихід - результат кінцевого стану процесу.

процесор - переклад входу в вихід.

Система здійснює свій зв'язок з середовищем в такий спосіб.

Вхід даної системи є в той же час виходом попередньої, а вихід даної системи - входом наступної. Таким чином, вхід і вихід розташовуються на кордоні системи і виконують одночасно функції входу і виходу попередніх і наступних систем.

Управління системою пов'язано з поняттями прямого і зворотного зв'язку, обмеженнями.

Зворотній зв'язок - призначена для виконання наступних операцій:

порівняння даних на вході з результатами на виході з виявленням їх якісно-кількісного відмінності;
оцінка змісту і сенсу відмінності;
вироблення рішення, що випливає з відмінності;
вплив на введення.

обмеження - забезпечує відповідність між виходом системи та вимогою до нього, як до входу в наступну систему - споживач. Якщо заданий вимога не виконується, обмеження не пропускає його через себе. Обмеження, таким чином, відіграє роль узгодження функціонування даної системи з цілями (потребами) споживача.

Визначення функціонування системи пов'язано з поняттям «проблемної ситуації», яка виникає, якщо є відмінність між необхідним (бажаним) виходом і існуючим (реальним) входом.

проблема - це різниця між існуючою і бажаної системами. Якщо цієї різниці немає, то немає і проблеми.

Вирішити проблему - значить скорегувати стару систему або сконструювати нову, бажану.

станом системи називається сукупність істотних властивостей, якими система володіє в кожен момент часу.

Спільність поняття «система» ускладнює його адекватну формалізацію, але в загальному вигляді вона може бути представлена \u200b\u200bяк цілісне утворення, комплекс взаємопов'язаних елементів, що володіють завдяки своєму єднання якісно новими характеристиками, щодо індиферентних до зовнішнього середовища, причому кожна система виступає елементом системи більш високого порядку, а будь-який елемент системи - системою нижчого порядку.

Дуже важливо, що система є «комплекс вибірково залучених компонентів, у яких взаємодія та взаємовідношення набуває характеру взаімосодействіе компонентів на отримання сфокусованого корисного результату» (П. К. Анохін).

Функціональна система характеризується трьома принциповими моментами: по-перше, в сукупність залучаються тільки спеціально обрані компоненти; по-друге, компоненти не просто взаємодіють, а взаємо зідіють для чогось конкретного і певного; по-третє, в якості системоутворюючого фактора фіксується отримання корисного результату.

Відмінними ознаками системи виступають:

1) наявність взаємозалежних частин в об'єкті;

2) взаємодія між частинами об'єкта;

3) впорядкованість даного взаємодії для досягнення спільної мети системи.

Всі системи мають неодмінні атрибути (Модифікуючи позицію В. Г. Афанасьєва):

Інтегративні якості;

Компоненти і елементи системи;

структуру;

Спільну мету і комплекс підцілей;

Взаємини між елементами;

Функції системи і її компонентів;

Включеність в більш складну систему в статусі компонента і елемента;

історичність;

Внутрішні і зовнішні впливи;

Структуру управління системою;

Інформацію.

Базовим атрибутом системи виступає елемент системи. Під елементом розуміють найпростішу неподільну частина системи, яка володіє на погляд суб'єкта дії (пізнання) певною цілісністю, стан і функціональні особливості якої можуть бути виміряні і описані в термінах, і яка може мати відносини з іншими частинами розглянутої сукупності, а також з її оточенням ( середовищем). Крім функціональної характеристики, мінімальність визначається самим суб'єктом дослідження як достатня частина, яка задовольнить пізнавальної та перетворювальної потреби.

1. пружний елемент - протистоїть зовнішнім впливам, які не сприймає їх, здатний тільки до однозначної передачі

У відсутності зміни i елемент знаходиться в стані спокою.

2. рефлексивний елемент - володіє внутрішнім рухом і здійснює внутрішнє перетворення з якого-небудь закону і алгоритму.

Окремий випадок рефлексивності елемента - нейтральний.

3. Елемент - споживач - сприймає вплив в даних умовах без освіти спрямованого ефекту.

4. Елемент - джерело - утворює в даних умовах спрямований ефект «Р» у відсутності спонукає зовнішнього впливу.

5. Полірецепторний елемент - рефлексивний елемент, який утворює спрямований вплив за умови сприйняття декількох яке спонукає впливів.

6. Поліеффекторний елемент - рефлексивний елемент, який утворює впливу за кількома напрямками при сприйнятті одного спонукає впливу.

7. Поліелемент- рефлексивний елемент, який утворює впливу за кількома напрямками за умови сприйняття декількох зовнішніх впливів.

8. Поліісточнік - джерело, який утворює в даних умовах впливу за кількома напрямками.

9. Поліпотребітель - споживач, що сприймає впливу за кількома зовнішніх зв'язків.

Другим найважливішим атрибутом системи виступають взаємини між елементами або зв'язку. По-іншому межелементарную зв'язок можна визначити як кожну зі ступенів свободи даного елемента, дійсно здійснену у вигляді певного взаємини, взаємодії з іншими елементами цієї системи, а також з його середовищем. Це поняття входить в будь-яке визначення системи і забезпечує виникнення і збереження структури і цілісних властивостей системи, характеризує какее будова, так і функціонування. Передбачається, що зв'язки існують між усіма системними елементами і підсистемами.

Взаємовідносини можуть бути:

1. нейтральними , Коли:

1 елемент 2 елемент

де а, в - сила впливу;

а = в, Але протилежні за напрямком.

особливості:

Подібна зв'язок не є статичною.

При будь-яких змінах вплив і протидія залишаються рівними за величиною в кожен даний момент їх відносин, їх геометрична сума завжди дорівнює нулю в ці моменти.

Відносна нерухомість (статичність) елементів - є окремий випадок нейтральності, коли величини впливу і протидії незмінні на даному відрізку часу.

Протидія вважається повним, якщо воно дорівнює за величиною впливу в розглянутому діапазоні його змін.

2. функціональними , Коли:

1) 1 елемент 2 елемент

2) 1 елемент 2 елемент

де а, в - сила впливу.

особливості:

Впливає елемент володіє спрямованим ефектом (наявність ефекторних властивостей) по відношенню до протидії.

Протидіє елемент володіє рецепторних ефектом (наявність рецепторних властивостей), т. Е. Здатністю сприймати зовнішній вплив.

Примітка. В реальних умовах будь-який елемент в тій чи іншій мірі в різних відносинах має і ефекторними і рецепторними властивостями.

Нейтральна зв'язок може перетворитися в функціональну при неповному протидії однієї зі сторін взаємодії.

В результаті подібних взаємин в разі 2.1 в \u003d 0, сила впливу першого елемента максимальна і другий елемент може змінитися структурно і функціонально; в разі 2.2 а\u003e в, Сила впливу першого елемента перевершує силу протидії другого елементу, що також може призводити до структурно-функціональних змін в другому елементі системи.

Сітка зв'язків досить обширна (за класифікацією І. В. Блауберг і Е. Г. Юдіна):

Зв'язки взаємодії;

Зв'язки генезису;

Зв'язки перетворення;

Зв'язки будови;

Зв'язки функціонування;

Зв'язки розвитку;

Зв'язки управління.

Зв'язки можуть поділятися за характером їх матеріальної реалізації на:

1) речові;

2) енергетичні;

3) інформаційні;

за їхнім місцем і структурі:

1) прямі;

2) зворотні;

за характером їх прояви:

1) детерміновані;

2) імовірнісні;

3) хаотичні;

4) безперервні;

5) випадкові;

6) регулярні;

7) нерегулярні.

Особливості: дані класифікації відносяться до конкретних реалізацій систем і не характеризують їх як функціональні освіти. Функціональність розкривається у встановленні причинно-наслідкових відносин між матеріальними утвореннями.

Третім атрибутом системи є компонент (підсистема), що складається з ряду елементів системи, які можливо об'єднати за схожими функціональним проявам. В системі може бути різна кількість компонентів. Це залежить від основних функцій системи (внутрішніх і зовнішніх).

Система може бути розчленована на елементи не відразу, а шляхом послідовного поділу на підсистеми. Підсистеми самі є системами і до них, отже, відноситься все, що сказано про систему, в тому числі і про її цілісності. Цим підсистема відрізняється від простої сукупності елементів, не об'єднаних метою і властивістю цілісності.

Четвертим атрибутом системи виступає структура системи. Під структурою розуміється сукупність зв'язків, взаємин між усіма елементами і компонентами системи, між системою і зовнішнім середовищем. Дані взаємозв'язку забезпечують існування системи та її основних властивостей. Структурні властивості мають відносну незалежністю від елементів і можуть виступати як інваріант при переході від однієї системи до іншої, переносячи закономірності, виявлені в одній з них, на іншу (навіть якщо ці системи мають різну фізичну природу). Структура може бути представлена \u200b\u200bграфічним відображенням, теоретико-множинним ставленням, у вигляді матриць. Вид уявлення системи залежить від мети відображення.

Особливості визначення поняття «структура» системи:

1. Структура усіх можливих взаємовідносин в даній сукупності відрізняється від структури формується системи, така структура називається повною структурою об'єкта.

2. Форма структури прямо залежить від функціонального зрізу як конкретної форми реакції даної сукупності на конкретне зовнішній вплив.

Системам як функціональним матеріальних утворень з певним глобальним ефектом властиві наступні види структур:

1. Внутрішня структура об'єкта - сукупність взаємовідносин компонентів без урахування їх зовнішніх зв'язків.

2. Функціональна структура - сукупність взаємовідносин, пов'язаних безпосередньо з функціонуванням кожного елемента в даній системі в напрямку освіти її глобального ефекту.

3. Абсолютна структура - дійсно можлива структура зовнішнього цілого, що розглядається суб'єктом як конкретно пізнаваного об'єкта.

Виходячи з найважливішою характеристики функціональних систем, виділяють два основні класи системних структур:

нормальні структури - структури, в яких зберігаються всі відносини і їх напрямки, тобто:

1) елементи системи виділені на тому структурному рівні, який розглядається;

2) дані елементи незмінні і є початковими структурними утвореннями з точки зору суб'єкта;

3) повна структура об'єкта залишається незмінною в даному проміжку часу і в даних умовах;

4) норма існування структури зберігається незмінною.

динамічні структури - структури, що змінюються в часі, тобто:

1) кількість і напрямок відносин між елементами системи змінюється;

2) в системі, в сталих зв'язках між елементами присутній внутрішнє рух;

3) змінюється елементарний склад системи.

Динаміка структури відображає динаміку системи. Функціональна система може вважатися мінливою тільки за умови структурних перебудов при збереженні можливої \u200b\u200bфункціональності кожної зв'язку, включаючи і новоутворені.

Зміна елементарного складу системи виступає вторинним фактором.

Поняття динамічної структури і динамічної системи не тотожні. Динамічна система має більший обсяг, так як динамізм системи пов'язаний, крім змін у структурі, з можливими змінами норм стану її елементів і елементарного складу. Таким чином можуть відбуватися більш глибинні зміни, ніж тільки у взаєминах між елементами.

Поняття нормальної і динамічної структур, віднесені до однієї системи, є взаємозаперечень поняття, т. Е. Одна і та ж система в одному проміжку часу не може мати і нормальну і динамічну структуру.

Руйнування нормальної структури не означає руйнування в сенсі відмирання, знищення системи. Основний критерій системності укладений в глобальному ефекті системи, а не в структурі.

Тому динамічна структура, заперечуючи нормальну, відображає істота змінюється в цьому відношенні системи, але не припинення її існування. Освіта глобального ефекту системи можливо в умовах змін, що відбуваються.

Таким чином, динамічні системи - це системи зі змінною структурою при відносній визначеності їх зовнішніх проявів, що розглядаються в якості їх глобального ефекту.

Якщо розглядати сукупність всіх зв'язків усередині системи, то така структура буде внутрішньої. Якщо розглядати сукупність всіх зв'язків як усередині системи, так і системи з зовнішнім середовищем - така структура називається повною структурою. Якісна система являє собою єдине ціле, що складається з безлічі різних складових, організованих на різних рівнях в особливого роду цілісності.

П'ятим атрибутом системи виступають функції, що розуміються як діяльність, робота, зовнішній прояв властивостей якого-небудь об'єкта в даній системі відносин. Функції класифікуються за різними ознаками залежно від цілей керівника або дослідника.

Дуже важливим атрибутом системи виступають властивості, що розуміються як якості параметрів об'єктів, т. Е. Зовнішні прояви того способу, за допомогою якого отримують знання про об'єкт. Властивості дають можливість описувати об'єкти системи кількісно, \u200b\u200bвиражаючи їх у одиницях, що мають певну розмірність. При цьому вони можуть змінюватися в результаті функціонування системи.

Одним з ключових атрибутів системи є мета, що лежить в основі розвитку системи і забезпечує її цілеспрямованість (доцільність). Мета можна визначити як бажаний результат діяльності, досяжний в межах деякого інтервалу часу. Мета стає завданням, що стоїть перед системою, якщо зазначений термін її досягнення і конкретизовані кількісні характеристики бажаного результату. Мета досягається в результаті вирішення задачі або ряду завдань, якщо вихідна мета може бути піддана поділу на деяку сукупність простіших (приватних) подзадач.

Будь-яка автоматична система складається з окремих пов'язаних між собою і виконують певні функції конструктивних елементів, які, прийнято називати елементами або засобами автоматики. З точки зору функціональних завдань, які виконуються елементами в системі, їх можна розділити на сприймають, що задають, які порівнюють, що перетворюють, виконавчі та коригувальні.

Сприймають елементи або первинні перетворювачі (датчики) вимірюють керовані величини технологічних процесів і перетворюють їх з однієї фізичної форми в іншу (наприклад, перетворює різницю температур в термоЕРС).

Задають елементи автоматики (елементи настройки) служать для завдання необхідного значення регульованої величини Хо. Саме цього значення має відповідати її дійсне значення. Приклади задають пристроїв: механічні задатчики, електричні задатчики, наприклад, резистори зі змінним опором, змінні індуктивності і перемикачі.

Порівнюють елементи автоматики зіставляють заданий, значення, керованої величини Х0 з дійсним значенням X. Одержуваний на виході, який би порівняв елемента сигнал неузгодженості Δ Х \u003d Хо - X передається або через підсилювач, або безпосередньо на виконавчий елемент.

перетворюють елементи здійснюють необхідні перетворення сигналу і його посилення в магнітних, електронних, напівпровідникових і інших підсилювачах, коли потужність сигналів недостатня для подальшого використання.

виконавчі елементи створюють керуючі впливу на об'єкт управління. Вони змінюють кількість енергії або речовини, що підводиться до об'єкта управління або відводиться від нього, для того щоб керована величина відповідала заданому значенню.

коригувальні елементи служать для поліпшення якості процесу управління.

Крім основних елементів в автоматичних системах є і допоміжні, До числа яких відносяться перемикаючі пристрої та елементи захисту, резистори, конденсатори і апаратура сигналізації.

Все незалежно від їх призначення мають певною сукупністю характеристик і параметрів які визначають їх експлуатаційні та технологічні особливості.

Основний з головних характеристик є статична характеристика елемента. Вона являє собою залежність вихідної величини Хвих від вхідних Хвх в сталому режимі, тобто Хвих \u003d f (Xвх). Залежно від впливу знака вхідний величини розрізняють нереверсивні (коли знак вихідної величини у всьому діапазоні зміни залишається постійним) і реверсивні статичні характеристики (коли зміна знака вхідний величини призводить до зміни знака вихідної величини).

динамічна характеристика використовується для оцінки роботи елемента в динамічному режимі, т. е. при швидких змінах вхідної величини. Її ставлять перехідною характеристикою, функцією передачі, частотними характеристиками. Перехідна характеристика являє собою залежність вихідної величини Хвих від часу τ: Хвих \u003d f (τ) - при стрибкоподібному зміні вхідного сигналу Хвх.

коефіцієнт передачі можна визначити по статичній характеристиці елементу. Розрізняють три види коефіцієнтів передачі: статичний, динамічний (диференційний) і відносний.

Статичний коефіцієнт передачі K ст являє собою відношення вихідної величини Хвих до вхідних Хвх, т. Е. КСТ \u003d Хвих / Хвх. Коефіцієнт передачі іноді називають коефіцієнтом перетворення. Стосовно конкретних конструктивних елементів статичний коефіцієнт передачі називають також коефіцієнтом посилення (в підсилювачах), коефіцієнтом редукції (в редукторах), і т. д.

Для елементів з нелінійної характеристикою використовують динамічний (диференційний) коефіцієнт передачі Кд, т. Е. Кд \u003dΔ Хвих /Δ Хвх.

Відносний коефіцієнт передачі Кот дорівнює відношенню відносного зміни вихідної величини елемента ΔХвих / Хвих. н до відносного зміни вхідної величини ΔХвх / Хвх. н,

Кот \u003d (ΔХвих / Хвих. Н) / ΔХвх / Хвх. н,

де Хвих. н і Хвх. н - номінальні значення вихідний і вхідний величин. Цей коефіцієнт є безрозмірною величиною і зручний при порівнянні елементів, різних за конструкцією і принципом дії.

поріг чутливості - найменше значення вхідної величини, при якій відбувається помітна зміна вихідної величини. Він викликається наявністю в конструкціях елементів тертя без змащувальних матеріалів, зазорів і люфтів в з'єднаннях.

Особливістю автоматичних замкнутих систем, в яких використовується принцип управління за відхиленням, є наявність зворотного зв'язку. Принцип дії зворотного зв'язку розглянемо на прикладі системи управління температури електричної нагрівальної печі. Щоб підтримувати температуру в заданих межах, що надходить на об'єкт керуючий вплив, т. Е. Напруга, що підводиться, до нагрівальних елементів, формується з урахуванням значення температури.

За допомогою первинного перетворювача температури вихід системи з'єднується з її входом. Таке з'єднання, т. Е. Канал, інформація по якому передається в зворотному напрямку в порівнянні з керуючим впливом, називають зворотним зв'язком.

Зворотній зв'язок буває позитивною і негативною, жорсткою і гнучкою, головною і додаткової.

Позитивним зворотним зв'язком називають зв'язок, коли збігаються знаки впливу зворотного зв'язку і задає впливу. В іншому випадку зворотний зв'язок називають негативною.

Схема найпростішої системи автоматичного регулювання: 1 - об'єкт регулювання, 2 - ланка головною зворотного зв'язку, 3 - елемент порівняння, 4 - підсилювач, 5 - виконавчий механізм, 6 - елемент зворотного зв'язку, 7 - коригувальний елемент.

Якщо передане вплив залежить тільки від значення регульованого параметра, т. Е. Не залежить від часу, то такий зв'язок вважають жорсткою. Жорстка зворотний зв'язок діє як в усталеному, так і в перехідному режимах. Гнучкою зворотним зв'язком називають зв'язок, що діє тільки в перехідному режимі. Гнучка зворотний зв'язок характеризується передачею по ній на вхід першої або другої похідної від зміни керованої величини за часом. У гнучкою зворотного зв'язку сигнал на виході існує тільки тоді, коли керована величина змінюється в часі.

Головна зворотний зв'язок з'єднує вихід системи управління з її входом, т. е. пов'язує керовану величину з задає пристроєм. Решта зворотні зв'язки вважають додатковими або місцевими. Додаткові зворотні зв'язки передають сигнал впливу з виходу будь-якої ланки системи на вхід будь-якого попереднього ланки. Вони використовуються для поліпшення властивостей і характеристик окремих елементів.