что понимается под элементом системы

Понятие элемента системы

По определению элемент ― это составная часть сложного целого. В нашем понятии сложное целое ― это система, которая представляет собой целостный комплекс взаимосвязанных элементов.

Элемент ― неделимая часть системы. Элемент ― часть системы, обладающая самостоятельностью по отношению ко всей системе и неделимая при данном способе выделения частей. Неделимость элемента рассматривается как нецелесообразность учета в пределах модели данной системы его внутреннего строения.

Сам элемент характеризуется только его внешними проявлениями в виде связей и взаимосвязей с остальными элементами и внешней средой.

Множество А элементов системы можно описать в виде [21]:

n ― число элементов в системе.

Совокупность всех m свойств элемента a_i будем называть состоянием элемента Z_i:

Состояние элемента, в зависимости от различных факторов (времени, пространства, внешней среды и т. д.), может изменяться.

Последовательные изменения состояния элемента будем называть движением элемента.

Связь ― совокупность зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы. Установить связь между двумя элементами ― это значит выявить наличие зависимостей их свойств [21].

Множество Q связей между элементами a_i и a_j можно представить в виде [21]:

Зависимость свойств элементов может иметь односторонний и двусторонний характер.

Взаимосвязи ― совокупность двусторонних зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы.

Взаимодействие ― совокупность взаимосвязей и взаимоотношений между свойствами элементов, когда они приобретают характер взаимосодействия друг другу.

Понятие структуры системы

Структура системы ― совокупность элементов системы и связей между ними в виде множества [21].

Структура является статической моделью системы и характеризует только строение системы и не учитывает множества свойств (состояний) ее элементов.

Понятие внешней среды

Система существует среди других материальных объектов, которые не вошли в систему и которые объединяются понятием «внешняя среда» ― объекты внешней среды.

Вход характеризует воздействие внешней среды на систему, выход ― воздействие системы на внешнюю среду.

По сути дела, очерчивание или выявление системы есть разделение некоторой области материального мира на две части, одна из которых рассматривается как система ― объект анализа (синтеза), а другая ― как внешняя среда.

Внешняя среда ― это совокупность естественных и искусственных систем, для которых данная система не является функциональной подсистемой.

Источник

Элемент системы

Элемент системы [element of a system] — часть системы, которая рассматривается без дальнейшего членения как единой целое, его внутренняя структура не является предметом исследования. Выбор элемента как первичной единицы определяется характером и задачами модели системы. Например, при моделировании экономики страны в одних случаях первичным элементом может быть отрасль, в других — регион (или и то, и другое), при моделировании предприятия — цех, участок, производство, рабочее место. Иногда то же понятие обозначают термином «структурная единица«, поскольку состав, количество и виды первичных элементов определяют структуру системы.

Смотреть что такое «Элемент системы» в других словарях:

элемент системы — Активный компонент компьютерной системы/сети. Например, автоматизированный процесс или множество процессов, подсистема, человек или группа людей, которые обладают отличительным набором функций (МСЭ Т Х.1141). [http://www.iks… … Справочник технического переводчика

элемент системы — 4.18 элемент системы (system element): Представитель совокупности элементов, образующих систему. Примечание Элемент системы является отдельной частью системы, которая может быть создана для выполнения заданных требований. Источник: ГОСТ Р ИСО/МЭК … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Элемент системы автоматического управления или регулирования — Составная часть схемы, которая имеет единую конструкцию, разъемное соединение, выполняет в изделии одну или несколько определенных функций (усиление, преобразование, генерирование, формирование сигналов) и требует проверки на стенде или в… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

элемент системы управления, связанный с обеспечением безопасности — Элемент или компонент(ы) элемента в системе управления, которые реагируют на входные сигналы и вырабатывают выходные сигналы, связанные с обеспечением безопасности. Примечание Комбинированные элементы системы управления, связанные с обеспечением… … Справочник технического переводчика

элемент системы выпуска — Одна из индивидуальных составных частей, из которых состоит система выпуска. Элементами системы выпуска являются: выпускной коллектор, выпускной трубопровод и патрубки, выпускная труба, собственно система снижения шума. Если двигатель снабжен… … Справочник технического переводчика

элемент системы снижения шума — Одна из составных частей системы снижения шума. К этим элементам относят выпускные трубопроводы, резонатор (резонаторы), собственно глушитель (глушители) и т.п. Примечания 1. Воздушный фильтр рассматривают в качестве элемента в том случае, если… … Справочник технического переводчика

элемент (системы) регулирования — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN control componentregulating element … Справочник технического переводчика

элемент системы управления — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN control component … Справочник технического переводчика

Элемент системы автоматическою управления или раулирования — Составная часть схемы, которая имеет единую конструкцию, разъемное соединение, выполняет в изделии одну или несколько определенных функций (усиление, преобразование. генерирование, формирование сш налов) и требует проверки на стенде или… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

элемент системы, влияющей на изменение уровня внутреннего шума — 3.2 элемент системы, влияющей на изменение уровня внутреннего шума: Любой отдельный элемент автотранспортного средства: элемент упругой подвески кузова, двигателя, коробки передач (силового агрегата), раздаточной коробки, карданного вала, системы … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Источник

Общее понятие системы 3.1. Элементы, структура, процессы. Виды систем

Система (греч. systema – составленное из частей, соединенное) – множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующее определенную целостность, единство1.

Есть два понятия, близкие понятию система, но не тождественные ему – это комплекс и совокупность (множество объектов). По отношению к системе это более усеченные, неполные понятия: комплекс включает части, не обязательно обладающие системными свойствами, хотя эти части сами могут быть системами. Совокупность же – это множество, набор элементов, не обязательно находящихся в системных отношениях и связях друг с другом. Отличительное свойство системы можно сформулировать известным еще в античности тезисом: «целое больше суммы его частей».

Подсистема – относительно независимая часть системы, включающая совокупность взаимосвязанных элементов.

Элемент системы – часть системы с однозначно определенными известными свойствами, которую невозможно или не требуется при данном рассмотрении расчленять на составные части; условно неделимая часть системы. Понятие элементов системы является условным и зависит от цели и метода исследования. Подсистема и элемент характеризуют состав системы.

Структура системы – это совокупность связей и отношений между элементами или подсистемами системы.

Функция системы – назначение, которое предопределяется заданным результатом; результат является системообразующим фактором. Функционирование системы есть процесс смены ее состояний.

Можно выделить следующие свойства систем:

синергетичность – однонаправленность действий компонентов усиливает эффективность функционирования системы; эмерджентность – цели (функции) компонентов системы не всегда совпадают с целями (функциями) системы.

Системы можно классифицировать по различным основаниям.

1. По отношению системы к окружающей среде:

открытые (есть обмен с окружающей средой ресурсами); закрытые (нет обмена ресурсами с окружающей средой).

2. По происхождению системы (элементов, связей, подсистем):

искусственные (орудия, механизмы и т. д.); естественные (живые, неживые, экологические, социальные и т. д.); смешанные (экономические, биотехнические, организационные и т. д.).

По описанию переменных системы:

с качественными переменными (неизмеримыми); с количественными переменными (имеющие дискретно или непрерывно описываемые количественным образом переменные); смешанного (количественно-качественное) описания.

По способу управления системой:

с внешним управлением (без обратной связи, регулируемые, управляемые структурно, информационно или функционально); с внутренним управлением (саморегулируемые – программно управляемые, регулируемые автоматически, адаптируемые – приспосабливаемые с помощью управляемых изменений состояний и самоорганизующиеся – изменяющие во времени и в пространстве свою структуру наиболее оптимально, упорядочивающие свою структуру под воздействием внутренних и внешних факторов); с комбинированным управлением (автоматические, полуавтоматические, автоматизированные, организационные)2.

Динамическая (изменяющаяся во времени) система может быть описана с помощью понятий, связанных с ее функционированием в среде. При этом система определяется как совокупность трех множеств – входов X, выходов Y и отношений между ними R. Тогда систему можно описать в виде соотношения:

Графическое описание системы чаще всего состоит в построении графа, вершины которого соответствуют элементам системы, а дуги – их связям. Связи в графе могут быть организованы различным образом.

Примером такого представления является социальный граф – система связей между индивидами. Таким графом можно изобразить, например, результаты социометрии (рис. 3.1), какую либо из социальных Интернет-сетей (рис. 3.2), «генеалогическое дерево» (рис. 3.3).

Например, в социометрическом графе наличие связи указывает выбор данного индивида. Связи можно присвоить валентность (в зависимости от отрицательного или положительного выбора).

В социальной сети MoiKrug. ru отношения между людьми отображаются при помощи кругов. Социальная сеть демонстрирует, кому участник сети доверил свою контактную информацию, можно ли и через кого связаться с участником социальной сети, с какими кругами ассоциирует себя тот или иной участник сети.

Первый круг состоит из людей, которым вы доверили свою контактную информацию. Во второй круг входят люди, которым лица из первого круга доверили свою контактную информацию. Третий круг состоит из людей, которым лица из второго круга доверили свою контактную информацию.

Рис. 3.1. Социометрический граф

Рис. 3.2 Граф связей

Часто систему описывают в виде «черного ящика» – объекта, относительно которого известны входные и выходные сигналы, но сами процессы, в нем происходящие, не определены, либо не важны в рамках данной конкретной задачи. Такие системы обычно имеют некий «вход» для ввода информации и «выход» для отображения результатов работы рис. 3.4.

Термин «черный ящик» впервые упоминается в книге «Введение в кибернетику» в 1959г. и заимствован из авиационной техники, где он появился в 1940гг и означал некоторые элементы самолета.

Как уже отмечалось, для того, чтобы считаться кибернетической, система должна быть достаточно сложной, динамической, способной воспринимать, запоминать и перерабатывать информацию, а также иметь цель своего функционирования и устройства, с помощью которых эта цель может быть достигнута.

Сложность кибернетических систем определяется двумя факторами: размерностью – т. е. общим числом параметров, описывающих состояния всех элементов системы и сложностью структуры, характеризующейся общим числом связей между ее элементами и их разнообразием.

Организация связей между элементами кибернетической системы – структура – может быть постоянной и переменной. Изменения структуры задаются функциями от состояний всех составляющих систему элементов и от входных сигналов всей системы в целом.

Система называется детерминированной, если все эти функции являются однозначно определенными. Если же хотя бы часть из них представляют собой случайные функции, то система носит название вероятностной (стохастической).

Полное описание кибернетической системы получается, если добавляется описание ее начального состояния, т. е. начальной структуры системы и начальных состояний всех ее элементов.

3.2. Система как преобразователь информации.

Кибернетика рассматривает взаимодействия системы со средой и систем между собой исключительно как информационные. Кибернетический подход предполагает рассмотрение любых систем как преобразователей информации.

Простейшие преобразователи информации могут осуществлять преобразование лишь одного определенного вида, но, как правило, сложные кибернетические системы обладают способностью накапливать информацию в той или иной форме и в зависимости от этого менять выполняемые ими действия. По аналогии с человеческим мозгом подобное свойство кибернетических систем называют памятью. «Запоминание» информации в кибернетических системах может производиться двумя основными способами – либо за счет изменения состояний элементов системы, либо за счет изменения структуры системы (возможен и смешанный вариант).

Информация имеет непосредственное отношение к процессам управления, обеспечивающим такие качества систем, как устойчивость и выживаемость. Эти процессы тесно связаны между собой: для формирования оптимального поведения в среде система должна постоянно приспосабливаться к непрерывно изменяющимся внешним условиям, исследуя, изучая и познавая эту среду путем сбора и обработки внешней и внутренней информации.

Рассматривая взаимосвязь системы и информации, можно выделить два типа последней:

связанная или структурная информация. Характеризует организованность, упорядоченность самой системы. свободная, относительная информация, информация-сообщение. Объем и само восприятие такой информации зависит от возможностей системы ее использовать, т. е. от состава и объема имеющейся в системе связанной информации.

В системе постоянно происходит процесс превращения свободной информации в связанную. Связанная информация может служить мерой организованности или упорядоченности системы. Степень организации, управления и регулирования в системе определяется наличием информации, обеспечивающей ограничение свойственных системе тенденций к росту разнообразия.

Разнообразие (количество возможностей, степеней свободы системы) увеличивает энтропию (от греч. en, tropз – поворот, превращение), неопределенность в системе, а с увеличением степени организации разнообразие уменьшается3 (рис. 3.4). Как отмечал Н. Винер, «в то время как энтропия является мерой дезорганизованности, информация, переносимая некоторым потоком посланий, определяет меру организованности… При этом, чем больше вероятность послания, тем меньше информации оно содержит»4.

К. Шеннон ввел специальную меру, связывающую энтропию и информацию в системе. Эта формула количественно характеризует достоверность передаваемого сигнала и используется для расчета количества информации:

,

где H – энтропия, K – константа (зависит от выбора единиц измерения), n – число состояний системы; Pi – вероятность (или относительная частота) перехода системы в i-ое состояние, .

Рис. 3.4. Информация противостоит тенденциям

системы к дезорганизации и возрастанию энтропии

Многие ученые не соглашались с выводами Клаузиса. утверждал, что «жизнь не укладывается в рамки энтропии». В природе наряду с энтропийными происходят и антиэнтропийные процессы: возникают новые системы, формы и взаимодействие усложняются. Согласно эволюционной теории Дарвина, живая природа развивается в направлении усовершенствования и усложнения видов живых организмов. В обществе также наблюдается процесс развития и созидания нового. Каким же образом из всеобщей тенденции к энтропии, дезорганизации может появиться «порядок»?

Ответом на этот вопрос стало понимание того, что в сложных живых системах происходит не только процесс разрушения, но и обратный процесс, названный самоорганизацией. Самоорганизация систем связана с неэнтропийным процессом управления, который устраняет неопределенность и повышает информативность системы.

В самоорганизующейся системе появляющиеся изменения не устраняются, а накапливаются и усиливаются, что и приводит, в конце концов, к возникновению нового порядка и структуры. Фундаментальным принципом самоорганизации служит возникновение и усиление порядка через флуктуации – случайные отклонения системы от устойчивого равновесия. Первоначально флуктуации подавляются и ликвидируются системой. Но в открытых системах, благодаря усилению неравновесности, эти отклонения со временем возрастают и, в конце концов, приводят к «расшатыванию» прежнего порядка и возникновению нового.

В сильно неравновесных условиях системы начинают воспринимать те факторы, которые они бы не восприняли в более равновесном состоянии, кроме того, в условиях далеких от равновесия, в системах действуют бифуркационные механизмы. Если в равновесном (или слабо неравновесном) состоянии применительно к исследуемой системе может быть зафиксировано лишь одно стационарное состояние, то при удалении от равновесия (в сильно неравновесном состоянии) при определенном значении изменяемого параметра, система достигает так называемого порога устойчивости, за которым для системы открывается несколько (более, нежели одна) возможных ветвей развития. Математически это означает, что зависимость решения соответствующего уравнения от избранного параметра становится неоднозначной. Такое критическое значение градиента называется точкой бифуркации.

Что понимают под информацией в кибернетике? Что представляет собой система и каковы ее признаки? Что является элементом системы и подсистемой? Приведите примеры различного деления системы на элементы и подсистемы. Что определяет сложность системы? Что характеризуется термином «энтропия»? Какова связь между энтропией и информацией?

1 Большая советская энциклопедия // Материалы Интернет-сайта: http://slovari. yandex. ru

2 См.: Казиев, в системный анализ и моделирование. Глава 2. Система и системность: основные понятия / В. М. Казиев // Электронный Интернет-учебник: http://cylib. iit. nau. /Books/ Computer Science /SystemAnalize/www. kbsu. ru/content. htm

3 Существует также термодинамическое понятие энтропии (Р. Клаузис, Л. Больцман), определяемое как количество связанной энергии, находящейся в системе, которую нельзя превратить в работу, и мера однородности, хаотичности молекулярных систем.

4 Винер, Н. Кибернетика, или управление и связь в животном и машине / Н. Винер. – М.: Наука, 1983. – С. 172.

Источник

Элементы системы (подсистемы) и их свойства

Любая система, как уже упоминалось, состоит из элементов. Но нас будут интересовать технические и социально-экономические системы и их элементы. Что же собой представляют элементы названных систем?

Элементы – это объекты, из которых состоит система, ее структурообразующие части, относительно автономные, выполняющие строго определенные функции.

Особенности, место и назначение каждого элемента определяются целью и задачами системы.

Пример. Предприятие есть система, ее элементами являются производственные участки. Цель системы – получение прибыли и удовлетворение потребностей потребителя. Задачи системы – обеспечить производство продукции с минимальными затратами и организовать ее реализацию. Элементы системы – производственные участки должны подчинить свою деятельность цели и задачам системы – предприятия.

Свойства элементов. Назовем следующие:

· элемент выполняет только ему присущую и не повторяемую другими элементами данной системы функцию;

· элемент обладает способностью интегрировать и взаимодействовать с другими элементами что обеспечивает выполнение им своей функции;

· элемент в системе имеет четкие каналы связи с другими элементами системы и управляемым объектом, минимум связей с элементами вышестоящей системы;

· элементы имеют те же цели, что и система в целом;

· каждый элемент системы должен быть связан с окружающей средой и воспринимать ее воздействие;

· специфические свойства элементов проявляются в их функциях.

Свойства элементов определяют их место во внутренней организации системы. Они развиваются в рамках системы и подчиняются условиям ее функционирования (видоизменяясь, или в процессе развития, или под управляющим воздействием).

Для изучения, анализа и проектирования сложных систем возникает объективная необходимость в выделении отдельных подсистем (частей) по определенным признакам (критериям).

Подсистема – это выделенная по какому-либо признаку часть системы, имеющая характерные особенности.

Критерий выделения подсистем. Подсистемы (части из ряда элементов) социально-экономических систем должны:

· оказывать существенное влияние на достижение конечных результатов системы;

· быть привязаны к целому с помощью определенных отношений каждой части к какой-либо общесистемной характеристике (или характеристикам), имеющей необходимую и логическую функциональную связь с выполнением задач всей системы;

· быть созданы по тем или иным признакам, ясно обнаруживающим необходимую функциональную связь друг с другом и с системой в целом;

· быть соответственно увязаны с поведением всех элементов системы и отражать постоянное функционирование взаимных связей, установленных для отдельных элементов системы через ее подсистемы с окружающей средой.

Выделение подсистемы зависит

· от целей ее исследования,

· от используемого аппарата анализа

Системные признаки выделения подсистем и их элементов. К ним относятся:

· структурная автономность каждого элемента подсистемы,

· различная природа элементов, составляющих подсистемы,

· функциональная специфичность подсистем,

· упорядоченная взаимосвязь элементов подсистем и самих подсистем со средой на основе функциональной интегративности.

Система и подсистема часто меняются местами с учетом вышестоящей системы. Иными словами, система является как абсолютной, так и относительной.

Пример. Предприятие является абсолютной социально-экономической системой, а его цехи – подсистемами, если не обращать внимание на объединение, в состав которого входит данное предприятие. С учетом вышестоящей системы предприятие уже становится подсистемой, а статус системы приобретает объединение. Цех может рассматриваться как сложная система без учета вышестоящей системы, а его производственные участки – подсистемами.

Рассмотрим социально-экономические системы, их элементы и подсистемы с учетом иерархии производства. Но прежде представим уровневое строение системы (рис. 3.2.1).

Ориентируясь на иерархию производства, назовем элементы и подсистемы обозначенных на рис. 3.2.2 систем.

Показанные на рис. 3.2.1, 3.2.2, 3.2.3. и 3.2.4. материалы можно назвать системным инструментарием и с его помощью представить уровневое строение любой социально-экономической системы. Например, уровневое строение цеха как система выглядит так (рис. 3.2.5.):

Важнейшие свойства социально-экономических систем. К ним относятся:

· целостность системы означает, что ее возможности всегда шире чем простая сумма возможностей составляющих ее элементов, поскольку их взаимодействие порождает новые качества;

· иерархичность – по мере движения от низшего к высшему система, входя в более сложное образование, сама превращается в элемент этого образования, и, наоборот, чем обеспечивается единство ее развития и функционирования;

· автономность, самоуправляемость, т.е. способность к самовоспроизводству и саморазвитию;

· адаптивность, динамизм системы, т.е. способность реагировать на изменение условий среды наилучшим для нее способом и достигать цели;

· вероятностный характер поведения, определяемый деятельностью людей в системе и не всегда предсказуемыми изменениями внешней среды.

Раскрытие составляющих системы (элементов и подсистем) основополагающий участок пути познания менеджмента.

Источник