Klasifikace systémů podle složitosti struktury a chování – jednoduché a složité

Jednou z nejdůležitějších charakteristik jakéhokoli systému je jeho struktura. Struktura systému charakterizuje jeho vnitřní strukturu a popisuje stabilní vazby mezi jeho prvky. Pomocí struktur lze systém popsat z různých úhlů pohledu.

Strukturální model řídicího systému je nejčastěji víceúrovňový, postavený na hierarchickém principu, přičemž je specifikováno tolik úrovní, kolik je potřeba k vytvoření úplného obrazu hlavních vlastností systému.

Struktury řídicích systémů se klasifikují podle tří principů:

2) počet úrovní podřízenosti;

3) typy prvků a vztahy mezi nimi.

1) Podle principu řízení Systémy se dělí na: a) centralizované; b) decentralizované.

) Centralizované řídicí systémy se vyznačují tím, že všechny řídicí procesy jsou soustředěny v jednom řídicím orgánu, který zpracovává informace přijaté od řídicích objektů o jejich stavu. Při generování řídicích informací pro každý z řídicích prvků v centralizované struktuře se zohledňují informace o stavu všech objektů.

b) B řídicí systémy s decentralizovanou strukturou Každý řídicí objekt má svůj vlastní řídicí orgán, se kterým si vyměňuje informace. Příkladem řídicího systému s decentralizovanou strukturou je řídicí systém pro obráběcí stroj (stolec, řídicí stroj atd.), ve kterém je stroj řízen autonomním řídicím zařízením.

2) Podle počtu úrovní podřízenosti rozlišovat mezi:

) jednoúrovňový řídicí systémy;

b) víceúrovňový (hierarchické) řídicí systémy.

V systémech s hierarchickou strukturou jsou řídicí funkce rozděleny mezi několik podřízených úrovní. Každá úroveň je zaměřena na provádění specifické sady úkolů. Řídicí informace se přenášejí shora dolů a stavové informace se přenášejí zdola nahoru.

3) Charakterizovat prvky (jeho vnitřní struktura) řídicího systému a popis stabilních vazeb mezi jeho prvky používají následující hlavní typy struktur: a) funkční; b) informační; c) technická.

a) Při popisu funkční struktura Funkce, úlohy, operace se používají jako prvky a propojení jsou informační nebo určují jejich hierarchickou podřízenost.

b) Informační struktura charakterizuje informace použité při tvorbě a provozu systému. Prvky informační struktury jsou formy prezentace informací v systému, vazby jsou operace transformace informací v systému.

c) Technická struktura zaměřené na dokončení konkrétního technického úkolu nebo projektu.

• Bezpečnost života v technosféře (14)
• Účetnictví, analýzy a audit (5)
• humanitní vědy (56)
• Přírodní vědy (20)
• Informatika a informatika (27)
• lékařství (3)
• Organizační řízení (20)
• Humanitní a společenské vědy (2)
• Obecné technické obory (18)
• Aplikovaná informatika v ekonomii (3)
• Počítačový software a automatizované systémy (2)
• Jiné (14)
• sociální práce (26)
• Strojírenská technologie (9)
• Finance a úvěr (25)
• Elektrotechnika a průmyslová elektronika (3)
• Právo (28)

• 8.13 Vymáhání práva a média
• 8.12. Psychologická charakteristika činnosti inspektora dopravní policie
• 8.11. Psychologická charakteristika činnosti okresního inspektora
• 8.10. Psychologická charakteristika činnosti inspektora OBEP
• 8.9. Psychologická charakteristika činnosti celního inspektora

Materiál je na webu prezentován pouze pro informační účely.
Všechna práva náleží autorům těchto materiálů.

Klasifikace systémů podle složitosti struktury a chování – jednoduché a složité.

Klasifikace systémů podle složitosti

Definice velkého systému. Existuje řada přístupů k dělení systémů podle složitosti. Zejména G. N. Povarov v závislosti na počtu prvků zahrnutých v systému identifikuje čtyři třídy systémů:

malé systémy (10³ prvků),

komplexní (10⁴ × 4⁻⁷ prvků),

ultrakomplexní (10⁻⁷ ..7⁻⁷ prvků),

supersystémy (10 .. .30 prvků).

Protože koncept prvku vzniká ve vztahu k úkolu a účelu studia systému, je tato definice složitosti relativní, nikoli absolutní.

Anglický kybernetik S. Beer klasifikuje všechny kybernetické systémy na jednoduché a komplexní v závislosti na metodě popisu: deterministickou nebo teoreticko-pravděpodobnostní. A. I. Berg definuje komplexní systém jako systém, který lze popsat alespoň dvěma různými matematickými jazyky (například pomocí teorie diferenciálních rovnic a booleovské algebry).

Složité systémy jsou velmi často systémy, které nelze správně matematicky popsat, a to buď proto, že systém obsahuje velmi velké množství prvků, které jsou vzájemně propojeny neznámým způsobem, nebo proto, že povaha jevů, které se v systému vyskytují, není známa.

Casti, který zvažuje složitost systémů ve dvou aspektech: strukturální složitost a behaviorální složitost.

Jasná definice a kritéria pro SS NSU v současné době chybí. Existují však znaky, jako je vícerozměrnost, vícepropojenost, vícekonturnost, stejně jako víceúrovňový, kompozitní a víceúčelový charakter konstrukce, podle kterých lze model klasifikovat jako SS NSU. Tento termín byl použit v pracích vědecké školy A.A. Vavilova.

Příkladem systému s jednoduchou strukturou, ale složitým chováním je Lorenzův model podivného atraktoru.

To vše naznačuje absenci jednotné definice složitosti systému.

Při vývoji složitých systémů vznikají problémy, které se týkají nejen vlastností jejich základních prvků a subsystémů, ale také zákonitostí fungování systému jako celku. V tomto případě vzniká široká škála specifických úkolů, jako je určení obecné struktury systému; organizace interakce mezi prvky a subsystémy; zohlednění vlivu vnějšího prostředí; volba optimálních režimů fungování systému; optimální řízení systému atd.

Čím složitější je systém, tím větší pozornost je těmto otázkám věnována. Matematickým základem pro studium komplexních systémů je teorie systémů. V teorii systémů je velký systém (komplexní, large-scale system, Lage Scale Systems) systém, který se skládá z velkého počtu vzájemně propojených a interagujících prvků a je schopen vykonávat složitou funkci.

Neexistuje jasná hranice oddělující jednoduché systémy od velkých. Toto rozdělení je podmíněné a vzniklo v důsledku vzniku systémů, které zahrnují soubor subsystémů s funkční redundancí. Jednoduchý systém se může nacházet pouze ve dvou stavech: stavu provozuschopnosti (provozuschopný) a stavu poruchy (vadný). Při selhání prvku jednoduchý systém buď zcela přestane plnit svou funkci, nebo ji nadále plně vykonávat, pokud je vadný prvek redundantní. Velký systém ne vždy ztratí svou provozuschopnost při selhání jednotlivých prvků nebo dokonce celých subsystémů; často se jeho účinnost pouze snižuje. Tato vlastnost velkých systémů je dána jejich funkční redundancí a následně komplikuje formulaci pojmu „porucha“ systému.

Velký systém se chápe jako soubor materiálních zdrojů, prostředků pro shromažďování, přenos a zpracování informací, lidských operátorů zapojených do obsluhy těchto prostředků a lidských manažerů s příslušnými právy a odpovědností za rozhodování. Materiální zdroje jsou suroviny, materiály, polotovary, peněžní prostředky, různé druhy energie, stroje, zařízení, lidé zapojení do výroby produktů atd. Všechny výše uvedené prvky zdrojů jsou spojeny určitým systémem vazeb, které podle stanovených pravidel určují proces interakce mezi prvky k dosažení společného cíle nebo skupiny cílů.

Příklady velkých systémů: informační systém; osobní doprava ve velkém městě; výrobní proces; systém řízení letu velkého letiště; energetický systém atd.

Charakteristické rysy velkých systémů. Patří mezi ně:

velký počet prvků v systému (složitost systému);

vztah a interakce mezi prvky;

hierarchická struktura řízení;

povinná přítomnost osoby v řídicím okruhu, které jsou přiděleny některé z nejdůležitějších řídicích funkcí.

Složitost systému. Nechť existuje množina n prvků. Pokud jsou izolované, nejsou vzájemně propojeny, pak těchto n prvků ještě není systémem. Pro studium této množiny stačí provést maximálně n studií. V obecném případě v systému není spojení prvku A s prvkem B ekvivalentní spojení prvku B s prvkem A, a proto je nutné uvažovat n(n – 1) spojení. Pokud charakterizujeme stav každého spojení jeho přítomností nebo nepřítomností v daném okamžiku, pak celkový počet stavů (pro takové nejjednodušší chování) systému bude roven 2^ n. I pro malé n je to fantastické číslo. Například nechť n = 10. Počet spojení je n(n – 1) = 90.

Studium BS přímým zkoumáním jejích stavů se proto ukazuje jako velmi těžkopádné. V důsledku toho je nutné použít počítač a vyvinout metody, které umožňují snížit počet zkoumaných stavů BS. Snížení počtu stavů BS je prvním krokem ve formálním popisu systémů.

Vztahy a interakce mezi prvky

v BS. Rozdělení systému na prvky a subsystémy lze provést různými způsoby. Prvek systému je soubor různých technických prostředků a lidí, které jsou v této studii považovány za jeden nedělitelný celek.

Rozdělení systému na prvky je druhým krokem ve formálním popisu systému. Vnitřní struktura prvku není předmětem studia. Důležité jsou pouze vlastnosti, které určují jeho interakci s ostatními prvky systému a ovlivňují povahu systému jako celku.

Formálně lze za subsystém považovat jakoukoli množinu prvků systému spolu s vazbami mezi nimi. Použití tohoto konceptu je obzvláště plodné v případech, kdy se jako subsystémy jeví některé víceméně nezávisle fungující části systému.

V systému řízení letu letadla lze rozlišit následující subsystémy:

systém detekce a řízení na velké vzdálenosti; vícekanálový systém komunikace na velké vzdálenosti; vícekanálový systém pro slepé přistání a vzlet; dispečerský systém; palubní zařízení letadla. Samotné subsystémy BS mohou být velké systémy, které lze snadno rozdělit na odpovídající subsystémy. Velký systém „Městská osobní doprava“ podle druhů dopravy lze tedy rozdělit na subsystémy: trolejbusy, autobusy, tramvaje, metro, taxíky. Každý z těchto subsystémů je zase BS. Taxislužba se tedy skládá z: stovek (tisíců) automobilů a řidičů, několika vozových parků, zařízení údržby a řízení.

Výběr subsystémů je třetím důležitým krokem ve formálním popisu BS.

Hierarchie struktury řízení. Řízení v BS může být centralizované a decentralizované. Centralizované řízení (obr. 1.1, a) předpokládá koncentraci řídicí funkce v jednom centru BS. Decentralizované řízení — rozdělení řídicí funkce mezi jednotlivé prvky (obr. 1.1, b). Typické BS, se kterými se v praxi setkáváme, zpravidla patří k přechodnému typu, kdy se stupeň centralizace nachází mezi dvěma extrémními případy: čistě centralizovaným a čistě decentralizovaným.

Decentralizace řízení umožňuje snížit objem zpracovávaných informací, v některých případech to však vede ke snížení kvality řízení.

Řízení s hierarchickou strukturou řízení se vyznačuje přítomností několika úrovní řízení (obr. 1.1, c).

Příklady hierarchické struktury řízení: administrativní řízení, řízení v ozbrojených silách, zásobování.

Povinná přítomnost člověka v regulační smyčce. Vzhledem k tomu, že v regulační systémové struktuře je přítomnost člověka povinná, jedná se vždy o ergatický systém. Některé regulační funkce vykonává člověk. Tato vlastnost regulační systému je spojena s řadou faktorů:

lidská účast na budování bilaterálního systému vyžaduje, aby management zohledňoval sociální, psychologické, morální a fyziologické faktory, které nelze formalizovat a lze je zohlednit pouze v systémech lidského řízení;

potřeba v některých případech činit rozhodnutí na základě neúplných informací, zohledňovat neformalizovatelné faktory – to vše musí dělat osoba s rozsáhlými zkušenostmi, která dobře rozumí úkolům, kterým systém čelí; mohou existovat systémy, ve kterých neexistují žádné vztahy podřízenosti, ale pouze interakční vztahy (mezistátní vztahy, horizontální podnikové vztahy).