Система как объект моделирования
Опыт создания и применения современной техники показывает, что неопределенность потребительских свойств нового изделия, их неустойчивость не являются единственной трудностью при обосновании проектных решений, особенно принимаемых на ранних стадиях создания изделий. Принципиальное значение на этих стадиях имеет нечетное знание будущих потребностей, неизвестное взаимное влияние процессов применения различных изделий, процессов обеспечения их энергоресурсами, обслуживанием, ремонтом и т. п.
Таким образом, приобретает самостоятельное значение исследование различных механизмов, действующих в сфере потребления (применения будущих изделии), с учетом прогноза их потребительских, эксплуатационных свойств, условий эксплуатации и других характеристик. Эти исследования проводят с использованием разнообразных методов математического моделирования. Содержательные задачи математического моделирования связаны, как правило, с описанием процессов обмена информацией в контурах управления (регулирования) с учетом обратной связи. При этом из сферы потребления (применения изделии) выделяют объект исследования как некоторую систему, изучаемую на основе ее математической модели. Результаты моделирования учитывают при прогнозировании потребностей, выборе стратегии применения и обеспечения эксплуатации изделий.
Необходимость учета большого числа различных факторов и явлений, большой степени неопределенности условий применения, сложности применяемых изделии и структуры их взаимодействия, наличия в некоторых случаях конфликтных ситуаций обусловливают введение понятия «большая система». Решение такого рода задач потребовало разработки и использования методологии системного анализа.
В системном анализе под системой понимают множество любых элементов, способ связи которых определяет - ее поведение. Таким образом, существенным для исследования становится вопрос зависимости интегральных (системных) свойств от структуры системы и логики ее функционирования. Основным методом такого Исследования становится моделирование, причем всегда речь идет лишь о той или иной степени приближения модели к реальным изучаемым явлениям. Принципиальное значение пря моделировании имеют вопросы, как выбрать соответствующий уровень общности выделяемой системы, учесть все существенные факторы и параметры, построить адекватную постановке задачи модель и на ней определить допустимые множества управляемых переменных, в том числе характеристики стратегий применения техники.
Кроме целевого контура, при исследовании могут учитываться контуры других обменов системы со средой: моды — природно-климатические воздействия, помехи, противодействие, нарушения работоспособности элементов;
выходы — побочное влияние системы на внешнюю среду, потерн энергии, вещества и т. д. Часто в одном контуре работоспособности удается исследовать влияние на систему внешней среды и отказов элементов, а также результаты контроля, обслуживания и ремонтно-восстановительных работ, которые по существу являются выходами целевого контура другой системы, обеспечивающей эксплуатацию и применение изделий. Для правильного учета взаимовлияния ее иногда приходится рассматривать как подсистему основной системы.
Свойства второй группы должны характеризовать внутреннее строение системы, ее структуру, т. е. то, что определяет логику ее функционирования, позволяет формально описать, смоделировать функционирование системы и на основе этого изучать, прогнозировать как интегральные свойства (поведение), так и значения конкретных выходов системы в конкретные моменты времени. Каждая система наделена определенной структурой, под которой обычно понимают совокупность элементов и множество устойчивых связей между ними. Как правило, систему можно разделить на относительно обособленные в функциональном отношении части, которые называют подсистемами или составными частями системы. Детализация рассмотрения зависит от цели исследования. В простейшем случае описывается целевой контур управления (регулирования), характеризующий процесс достижения цели (удовлетворения потребности). Формализуется модель основного обмена: расход изделия — полученный выходной эффект. При этом бывает достаточно знать потребительские свойства применяемых изделий и стратегию их применения без подробного рассмотрения других внутренних свойств самих изделий. В более сложных случаях приходится моделировать и контуры контроля, обслуживания, ремонта, учитывать иерархию контуров, наличие в структуре системы органов (лиц) для принятия решений и т. п.
Свойства третьей группы характеризуют интегральные качества (поведение) системы, которые в общем случае (для сложных систем) могут не выражаться через свойства входящих в систему элементов (эмерджентные свойства). В первую очередь, это свойства, характеризующие потребительскую ценность системы (А-качество). Их часто называют выходным эффектом, конечным эффектом, способностью системы решать поставленную задачу, или просто способностью системы. А-качество определяется целевым контуром (обменом) и является исходным при введении понятия эффективности. Эффективность обычно трактуют как выгодность целевого обмена либо как близость результата обмена к предельно выгодному. Расход ресурсов на достижение цели (удовлетворение потребности) возрастает из-за несовершенства изделий (низкого энергетического или технологического КПД) или несовершенства стратегии их применения (низкого информационного КПД). Последний и характеризует уровень организации структуры системы, возможности системы сохранять и использовать потребительские свойства изделий в условиях индетерминированного окружения и внутренних возмущений. Для этого рассматривают специальные качества системы, характеризующие ее поведение. Наиболее сложным (высокоразвиты) из них является самоорганизация (В - качество). Этим качеством обладают системы большой сложности, способные самопроизвольно изменять свой внутренний порядок, организованность, структуру, параметры, ориентацию поведения с целью повышения способности в сложной изменяющейся обстановке. Само-организующая система обнаруживает ряд способностей (и соответствующих уровней развития), принципиально важными из которых являются: способность к распознаванию ситуаций, адаптации, самообучению, наличие свободы выбора решений и т. п.