В чем заключается разница между внешними и внутренними связями системы

iSopromat.ru

Рассмотрим внешние и внутренние связи, возникающие в разных видах опор и элементах сооружений под действием комплекса нагрузок:

Внешние связи

Внешние связи обеспечивают неподвижность сооружений относительно земли и называются опорами.

Согласно третьему закону Ньютона в них возникают реакции, которые вместе с заданными нагрузками представляют уравновешенную систему сил.

Рис. 1.10 — Шарнирно-подвижная опора

Рис. 1.11- Шарнирно-неподвижная опора

Реакция – это сила, проходящая через центр шарнира. Ее ориентация определяется внешней нагрузкой. Таким образом, реакция характеризуется величиной и направлением.

Они, как правило, неизвестны. Можно определить их непосредственно или ограничиться составляющими этой реакции в двух произвольных направлениях (например горизонтальном и вертикальном).

Рис. 1.12 — Заделка (внешний вид и расчетная схема)

4. Ползун: две связи

Рис. 1.13 — Ползун (внешний вид и расчетная схема)

Число стержней в схематическом изображении внешних связей всегда равняется числу параметров, определяющих полную реакцию этой опоры.

Внутренние связи

Внутренние связи определяют взаимодействие элементов конструкции.

1) Жесткое (иногда называют припайкой) соединение.

В этом соединении невозможны ни поступательные движения, ни повороты.

До и после нагружения считается, что направление А’А||ВВ’, А’В’||АВ, a=const, b=const.

Рис. 1.14 – Пример жесткого соединения

Многие узлы железобетонных конструкций являются жесткими.

2) Шарнирные соединения — препятствуют взаимным поступательным движениям, но не сопротивляются повороту.

Рис. 1.15 – Пример шарнирного соединения

3) Упругое соединение. В этом соединении поворот и поступательное движение пропорциональны жесткости соединения.

Рис. 1.16 – Упругое соединение

Уважаемые студенты!
На нашем сайте можно получить помощь по техническим и другим предметам:
✔ Решение задач и контрольных
✔ Выполнение учебных работ
✔ Помощь на экзаменах

Источник

Связи в системе и их классификация

Взаимодействие элементов системы между собой и с элементами других систем обеспечивается наличием связей между ними (см. рис.1.1). Связи в системе – это то, что объединяет элементы системы в одно целое.

Изучая и формируя связи между элементами различных систем, в кибернетике пользуются понятиями «вход» и «выход» элементов. На входе элемент получает воздействие со стороны других элементов и внешней среды, а на выходе вырабатывает, в свою очередь, воздействия на связанные с ним элементы и внешнюю среду. С этих позиций под связью понимается такое отношение между элементами (системами), при котором выход элемента (системы) одновременно является входом какого-либо другого элемента (системы). Связь может быть прямой (последовательной или параллельной), обратной(положительной или отрицательной) или комбинированной (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Виды связей между элементами

Необходимо так же отметить, что связи могут быть материальными, энергетическими и информационными.

Полное представление о порядке внутренних пространственно-временных связей между отдельными элементами системы и их взаимодействие с внешней средой дает структура системы – одна из важнейших ее характеристик, во многом определяющая эффективность ее функционирования.

Классификация систем

Все существующие в природе системы, исходя из их определения, можно по происхождению разделить на два основных вида:

К естественным системам относятся системы, созданные природой: неорганические и биологические.

Из множества искусственных систем в соответствии с целями и задачами настоящего курса выделим два класса систем: технические и общественные.

К техническим системам будем относить машины, механизмы, приборы, устройства, орудия той или иной отрасли производства.

Под общественными системами будем понимать социальные, экономические, организационные, административные и т.п. системы.

Совокупность технических систем и общественных систем будем относить к разряду социо-технических систем (гибридные человеко-машинные системы).

Существует и другое деление систем. Все системы условно можно разделить на материальные и идеальные (абстрактные).

Материальные системы представляют собой множество элементов реального мира, существующих объективно, независимо от человека. Сюда можно отнести всевозможные технические, экономические и организационные системы.

Абстрактные системы являются продуктом человеческого мышления. Они представляют собой множество элементов, выделяемых человеком-исследователем с целью решения определенных задач. К таким системам можно отнести: систему знаний, теории, систему гипотез, различные математические модели и др.

В процессе своего функционирования системы изменяются во времени, поэтому всякая реальная система является динамической.

Системы характеризуются как простые, большие и сложные.

Простаясистема содержит небольшое количество элементов и связей между ними. Такая система легко поддается исследованию, так как множество ее возможных состояний невелико.

Большаясистема содержит такое количество элементов и связей между ними, которое превосходит возможности ее исследования в полном объеме. Однако структура таких систем однородна.

Сложнаясистема характеризуется множеством различных неоднородных структур и множеством различных связей этих структур. В силу этого число ее возможных состояний велико, а исследования таких систем, их описание вызывает определенные трудности.

Системы, которые не испытывают влияние внешней среды и не оказывают на нее обратного влияния считаются изолированными.

По реакции на воздействие внешней среды системы бывают адаптивные и неадаптивные. К адаптивным системам относятся системы, умеющие приспосабливаться к реальным условиям (условиям внешней среды). Если система не может приспособится к изменяющимся условиям, то они относятся к разряду неадаптивных.

Классификация систем приведена в табл. 1.1.

УПРАВЛЕНИЕ СИСТЕМАМИ

Для обеспечения эффективного и целенаправленного функционирования любой сложной системы при изменяющихся условиях ее взаимодействия с внешней средой, необходимо управлять ее поведением, т.е. необходимо управление системой.

Управление предполагает наличие объекта управления и аппарата управления. Структура их взаимодействия представлена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Структура взаимодействия аппарата

управления и объекта управления

Объект управления (предприятие, технологический процесс и т.д.) проводит те или иные действия для реализации поставленной перед ним цели. Например, преобразует сырье, материалы, комплектующие изделия и т.д. (входящий материальный поток) в готовую продукцию (выходящий материальный поток).

Аппарат управления выполняет совокупность операций по обеспечению нормальной работы элементов объекта управления в соответствии с избранной целью.

Функционирование аппарата управления осуществляется на базе информационных потоков, которые отражают как внутреннее состояние объекта управления, так и состояние его входов и выходов.

Во всех системах, кроме биологических, цель ее функционирования задается извне. В технических системах цели формируются их создателями, а в экономических ставятся обществом.

Функционирование любой системы управления с технологической точки зрения представляет собой получение, передачу и обработку информации.

Следует особенно подчеркнуть, что различаясь по своим целям, задачам и содержанию управление в любых системах одинаково по форме: оно всегда является информационным процессом, процессом преобразования информации.

Источник

Связи в системе

Отношения, которые обеспечивают возникновение и сохранение целостности системы называются системными связями или просто связями. Таким образом, связи характеризуют строение системы. Иногда связь определяют и как средство ограничения степени свободы элементов. Действительно, если, например, два элемента имеют между собой некоторую связь, то они не уже не могут действовать вполне независимо друг от друга (у них появились ограничения на свободу).

Для осуществления связей в системе должны находиться определенные объекты, называемые сигналами, осуществляющие непосредственное взаимодействие между элементами (или подсистемами) системы, а также между элементами системы и окружающей ее средой. Чаще всего в качестве сигнала выступает процесс передачи потока (вещества, энергии, информации). Средства, по которым могут распространяться сигналы, называются каналами связи. Отметим, что каналы связи часто также называют просто связями.

Принципиально важным является то, что, передавая поток (вещества, энергии, информации) с выхода одного объекта к входу другого объекта, каналы связи не изменяют этот поток. В этой связи можно сказать, что каналы связи являются «пассивными» компонентами системы. Поэтому с точки зрения функционирования системы находящиеся в ней каналы связи тривиальны, поскольку они практически не изменяют проходящие по ним потоки (в отличие от «активных» компонентов системы, которые эти потоки заметно изменяют).

Однако в зависимости от задачи один и тот же объект может выступать как связь или как компонент системы. Например, провода в бытовых электросетях играют роль каналов связи и обычно не рассматриваются в качестве потребителей энергии. Между тем проводники обладают электрическим сопротивлением и, следовательно, потребляют некоторую мощность. Поэтому, если рассматривают магистральные энергосистемы, то суммарные потери в многокилометровых проводах весьма существенны и их влияние уже учитывают, рассматривая их в виде элементов энергосети – потребителей электроэнергии.

Связи можно классифицировать по самым различным признакам. Различают, например, направленные и ненаправленные связи, сильные и слабые, связи подчинения, порождения и управления, внутренние и внешние связи, связи взаимодействия (координации) и принуждающие связи (подробнее об этом см. например, в работе[38] [20]). В целях математического моделирования рассматривают детерминированные(жесткие) связи, которые, как правило, однозначно связывает причину и следствие, что дает возможность сформировать четко обусловленную формулу взаимодействия элементов, которые она связывает и вероятностные(гибкие) связи, обусловливающие многозначную (вероятностную, неявную, косвенную и т.п.) зависимость между элементами системы.

Для нашего рассмотрения является важной классификация связей по направлению взаимодействия: связи могут быть прямыми и обратными. Прямые связи предназначены для заданной функциональной передачи сигналов от одного элемента к другому в направлении основного процесса, они обычно связывают выходы одних элементов с входами других элементов системы. Прямая связь представляет собой в некотором смысле первичное воздействие элемента на элемент. Так, например, в системах управления прямая связь выражается потоком директивной информации (сигналами команд) направляемой от элементов управленческого аппарата к объекту управления.

Обратные связи, служат для передачи сигналов в обратном относительно основного процесса направлении, связывая выходы одних элементов с входами других элементов системы. Они, в основном, выполняют осведомляющие функции, отражая изменение состояния и/или выхода системы в результате тех или иных причин. Например, поток отчетной информации о выполнении принятых решений идет в обратном относительно распорядительной информации направлении.

Принято считать, что если выходной сигнал (вернее сведения о нем) с выхода системы подается на ее вход, то в системе имеет место обратная связь. Однако это лишь необходимое условие. Для фактической реализации обратной связи обязательно должен быть действовать механизм реакции системы на этот обратный сигнал. Так наличие, например, в организационной системе наличия критики еще не говорит о существовании в ней обратной связи. Она будет таковой, если критика непременно вызывает соответствующие изменения в системе. Сравните две ситуации.

1. Руководство фирмы отчитывается перед собранием акционеров о проделанной работе (и все).

2. По результатам отчета руководства принято решение о мерах по устранению выявленных ошибок и корректуре плана дальнейшей деятельности фирмы. Как говорится: «Почувствовали разницу?»

Механизм обратной связи имеет важную особенность: он по своей сути является циклическим. Дело в том, что выходной сигнал есть уже результат функционирования системы. Только после этого обратный сигнал подается на вход системы, которая находится уже в измененном состоянии, по крайней мере, по отношению к тому состоянию, которое обусловило этот выходной сигнал. Иными словами для систем характерно несовпадение времени возникновения причины и следствия, как реакции на эту причину.

Обратная связь может рассматриваться как механизм, обеспечивающий ответную реакцию на некоторое воздействие (изменение), который может оказывать влияние на последующую деятельность системы. Таким образом, обратная связь в системе функционирует в цикле: «Входной сигнал – Деятельность системы – Формирование выходного сигнала – Формирование сигнала обратной связи – Входной сигнал».

Если обратная связь усиливает результаты тенденции функционирования объекта (например, способствует дальнейшему отклонению выходного сигнала от заданного значения), то она называется положительной обратной связью, если ослабляет – отрицательной обратной связью.

Положительная обратная связь ускоряет реакцию системы в том же самом направлении, поэтому ее еще называют усиливающей. Вот примеры систем с такой обратной связью: познание человечеством окружающего мира (чем больше узнаем, тем больше прилагаем усилий для расширения своих знаний), рост населения (увеличение рождаемости приводит, вообще говоря, к увеличению населения, что в свою очередь влечет еще большую численность населения), банковский счет (со временем на счет поступают проценты от вклада, которые складываясь с самим вкладов приносят еще большие проценты).

На практике же такое развитие ситуации происходит далеко не всегда, срабатывают механизмы, включающие отрицательную обратную связь. Отрицательная обратная связь как бы гасит наметившиеся возмущения и отклонения, обеспечивая тем самым функциональную устойчивость системы (в этой связи ее еще называют уравновешивающей обратной связью). Уравновешивающая обратная связь поддерживает систему в устойчивом состоянии, вызывая сопротивление системы попыткам вторгнуться в нее с целью изменения ее функционирования.

Этот эффект обеспечивается за счет того, что уравновешивающая обратная связь (в отличие от усиливающей) всегда направлена на уменьшение различия между желаемым и существующим состояниями системы. Как только возникает это различие, уравновешивающая обратная связь начинает подталкивать систему к «нужному» состоянию. И чем ближе система подходит к своей цели, тем меньшее различие улавливает обратная связь и тем ближе сама система к исходному покою или равновесию. Как отмечено в работе[39], системный подход можно рассматривать как отражение циклического мышления, поскольку связи между элементами очень часто образуют циклы обратной связи.

Примеры уравновешивающей обратной связи можно наблюдать повсюду: человек, как система, поддерживающая параметры своего существования (к механизмам с обратной связью относятся все системы обеспечения его жизнедеятельности), системы управления в обществе (в случае наблюдения негативных тенденций принимаются меры к их устранению или компенсации), автопилот самолета (практически все технические системы имеют механизмы отрицательной обратной связи).

Источник

Вопрос 1.7. Элементы и связи в системе. Характеристики системы

Дата добавления: 2013-12-23 ; просмотров: 6627 ; Нарушение авторских прав

Вопрос 1.6. Функция и структура системы

Функция системы и структура системы являются системообразующими факторами.

Функция системы – ее основное назначение, миссия, то, ради чего система существует (функционирует). Функция характеризует смысл существования системы. Функция является системообразующим фактором, так как дает возможность выделить систему из среды и исследовать ее как целое.

Какова функция – такова и система.

Функцию не следует путать с целью системы.

Цель системы – это желаемое состояние выхода. Цель следует формулировать в терминах количественных характеристик. В целях реализуется функция.

Если функция позволяет выделить систему из среды, то структура объединяет элементы множества в систему, поэтому правомерно говорить и о системообразующей роли структуры.

Под структурой системы понимают состав ее элементов и постоянные связи между ними.

Структура представляет собой определенный «срез» системы. Любая сложная система обладает множеством структур, связанных между собой. При анализе фирм выделяют, например, производственную, организационную, юридическую структуру.

Структуры могут иметь самые различные конфигурации, их удобно представлять графически. На рис. 2.2 приведены различные виды организационных структур.

Рис. 2.2. Структурные схемы организации

Функция и структура определенным образом взаимосвязаны. То, как реализуется функция системы, определяется, в первую очередь, структурой системы, хотя это и не означает, что ведущая роль в системе принадлежит структуре.

Основными компонентами структуры являются элементы, их пространственное расположение и характер связи.

Компоненты системы:

Функционирование совокупности отдельных объектов в качестве целостных систем обеспечивается взаимодействием этих объектов, т.е. установлением и реализацией определенных связей между ними. Именно взаимодействия (связи) элементов системы порождают у нее такие свойства, которыми ни один элемент в отдельности или подмножество элементов не обладают.

Важнейшую роль в управлении и системных исследованиях играет понятие обратной связи.

Выделяются два основных вида связей – прямые и обратные. Различие между прямой и обратной связями заключается в том, чтопрямая связь обеспечивает передачу воздействия (вещества, энергии, информации) с выхода одного элемента на вход другого, а обратная связь – с выхода некоторого элемента на вход того же элемента, либо непосредственно, либо через другие элементы.

Системное исследование предполагает анализ взаимодействия системы со средой.

Характеристики системы:

· Функция – назначение, миссия, то, ради чего система существует

· Входы и выходы – вещество, энергия, информация, поступающие в систему и из нее, соответственно

· Процессор – оператор преобразования входов в выходы

Более сложные характеристики системы:

· Состояние – это характеристика, отражающая состав элементов, связей и свойств системы в конкретный момент времени. Отражает статику системы.

· Развитие— смена состояний системы; необратимое, направленное, закономерное изменение объекта. Основное содержание процесса развития составляют достаточно существенные изменения в строении объекта и в формах его функционирования.

· Функционированиеесть движение в состоянии одного и того же уровня, связанное лишь с перераспределением элементов, функций и связей в объекте. Развитиеже – это смена состояний, в основе которой лежит невозможность сохранения существующих форм функционирования. Здесь объект как бы оказывается вынужденным выйти на иной уровень функционирования, прежде недоступный и невозможный для него, а условием такого выхода является изменение организации объекта.

Итак, под развитиемпонимается последовательное изменение состояний системы от некоторого зафиксированного момента времени. Характер этих изменений определяется процессами, протекающими в системе, взаимодействием со средой. Изменения могут быть монотонными, скачкообразными, с повторением уже пройденных состояний (циклическое развитие). Развитиепредставляется необратимым, направленным, закономерным изменением материи и сознания, их универсальным свойством; в результате развития возникает новое качественное состояние объекта — его состава или структуры [2].

Источник

В чем заключается разница между внешними и внутренними связями системы

Внутреннее устройство системы представляет собой единство состава, организации и структуры системы. Состав системы сводится к полному перечню ее элементов, т. е. это совокупность всех элементов, из которых состоит система. Состав характеризует богатство, многообразие системы, ее сложность.

Природа системы во многом зависит от ее состава, изменение которого приводит к изменению свойств системы. Например, меняя состав стали при добавке в нее компонента, можно получить сталь с заданными свойствами. Состав как определенный набор частей, компонентов элементов составляет субстанцию системы.

Заметим, что состав — необходимая характеристика системы, но, отнюдь, не достаточная. Системы, имеющие одинаковый состав, нередко обладают разными свойствами, поскольку элементы систем: во-первых, имеют различную внутреннюю организацию, а во-вторых, по-разному взаимосвязаны. Поэтому в теории систем есть две дополнительные характеристики: организация системы и структура системы. Нередко их отождествляют.

Элементы представляют собой кирпичики, из которых строится система. Они существенно влияют на свойства системы, в значительной степени определяют ее природу. Но свойства системы не сводятся к свойствам элементов.

Элемент — это далее не разложимая единица при данном способе расчленения, входящая в состав системы. Наличие связей между элементами ведет к появлению в целостной системе новых свойств (эмерджентность), не присущих элементам в отдельности. В силу этого подмножества элементов системы могут рассматриваться как подсистемы (компоненты), что зависит от целей исследования. Следует подчеркнуть, что понятие «элемент» опирается на понятие «простота», под которой подразумевается свойство множества, выступающего в другом множестве как элемент. Однако отождествлять простоту и элементарность неправомерно. Развитие науки доказывает, что попытки сведения всех систем к элементарным образованиям носят временный характер. Всякий раз через некоторый период времени установленное и, казалось бы, незыблемое, элементарное оказывалось состоящим из более элементарного. Элементарность очень тесно связана с принципом неисчерпаемости материи — одним из фундаментальных принципов мироустройства. Для элементов системы характерны некоторые свойства.

Свойство — это вхождение вещи, элемента в некоторый класс вещей, когда не образуется новый предмет; характеристика, присущая вещам и явлениям, позволяющая отличать или отождествлять их.

Все элементы обладают двумя видами свойств: первое — это эле-ментальность при данном способе расчленения; второе, точнее группа свойств, — это свойства природы элементов. Речь идет о том, что для химических элементов свойственны валентность, атомные веса, для живых организмов — место в иерархии видов, активность, для человека — система ролей, статусов, ценностей, интересов и т.п.

Многое в системе зависит от типов элементов. Поэтому в теории систем значительную методологическую роль играет построение классификации элементов. Заметим, что этой проблеме в теории систем уделяется мало внимания: идея целостности, доминирующая в системном подходе, что называется «застилает глаза» и мешает видеть влияния природы элементов на природу системы. Поэтому вто-ричность элементов по сравнению с целым оказывается слабо исследованной. Интересную классификацию элементов дает В. А. Карташов [16, с. 313-315], которая представлена табл. 8.

Название	Характеристика	Изображение
Упругий	Противостоит внешним воздействиям, однозначно передает воздействие по связи
Рефлексивный	Обладает внутренним движением и осуществляет внутреннее преобразование по какому-либо алгоритму
Потребитель	Воспринимает воздействие без образования направленного эффекта
Источник	Образует направленный эффект в присутствии понуждающего внешнего воздействия
Полирецепторный	Рефлексивный элемент, воздействует по нескольким направлениям
Полиэффекторный	Рефлексивный элемент, образующий воздействия по нескольким направлениям при восприятии одного понуждающего воздействия
Полиэлемент	Рефлексивный элемент, образующий воздействия по нескольким направлениям при условии восприятия нескольких внешних воздействий
Полиисточник	Источник, образующий в данных неизменных условиях воздействия по нескольким направлениям
Полипотребитель	Потребитель, воспринимающий воздействия по нескольким внешним связям

Таблица 8 — Разновидности элементов по В. А. Карташову

По нашему мнению, элементы системы могут быть классифицированы по более многообразным основаниям: по степени родства — гомогенный и гетерогенный; по степени самостоятельности — программный, адаптивный, инициативный; по времени существования — постоянный, временный; по роли в системе — основной, неосновной; по активности в системе — активный, пассивный (табл. 9).

Таблица 9 — Классификация элементов системы

По характеру воздействия на систему: определенные или предсказуемые и неопределенные или непредсказуемые; по характеру восприятия сигнала — на отторгающие сигнал, преобразующие сигнал и передающие сигнал; по количеству входов-выходов — на элементы с одним входом без выхода, с одним выходом без входа, с одним входом и одним выходом, элементы с несколькими входами и одним выходом, с одним входом и несколькими выходами, элементы с несколькими входами и несколькими выходами.

Элементы в системе находятся не сами по себе, а связаны один с другим. Под связью понимается любого рода взаимоотношения между частями системы. Она выступает в виде качества, которое присуще материи и заключается в том, что все предметы, явления объективной действительности находятся в бесконечно многообразной зависимости и в многообразных отношениях [18, с. 524].

Связь — взаимное ограничение объектов, создающее ограничение на их поведение, зависимость между ними, обмен между элементами веществом, энергией, информацией. Связи играют исключительно важную роль в системе. На них ложится значительная смысловая нагрузка в понимании природы систем. Без них принципиально невозможна система. Это подметил А. И. Уемов: « Поскольку связь выступает в виде системообразующего отношения, то можно утверждать, что если предметы не существуют вне связи друг с другом, то они не существуют и вне соответствующей системы» [44, с. 133]. Связи выполняют в системе несколько функций, наиболее важные из них:

Проблема связей, как и проблема элементов, относится к числу недостаточно исследованных. Можно согласиться со В. Н. Спицна-делем в том, что предпринятые в литературе попытки прямо и сразу построить концепцию связи обнаружили относительно невысокую эффективность такого способа решения проблемы [39].

Классификация связей, предложенная И. В. Блаубергом, В. Н. Садовским, Э. Г. Юдиным, которые выделяют связи взаимодействия, порождения, преобразования, строения, функционирования, развития, управления, является слишком обобщенной. Это приводит к тому, что связь заслоняется более сложными явлениями (взаимодействие, строение, функционирование и т. п.).

В. В. Дружинин и Д. С. Конторов [10, с. 84-99] делят связи на прямые и обратные. При этом прямые связи бывают усиливающие (ослабляющие) сигнал, ограничивающие, запаздывающие и селектирующие (осуществляющие отбор), а обратные делятся: на положительные (усиливающие исходный процесс) и отрицательные (ослабляющие исходный сигнал); на гладкие (действуют во всем диапазоне изменений выходного процесса) и пороговые (действуют, когда процесс превышает некоторое значение, называемое нижним порогом и не превышает некоторое значение, выступающее как верхний порог); на двусторонние, реагирующие на увеличение и на уменьшение; связи первого, второго и старшего порядка; на связи мгновенные, запаздывающие и опережающие.

Связи представляют собой довольно сложное явление, они столь многоплановы, что требует осмысления с позиции нескольких подходов. По нашему мнению, связи между элементами системы нужно рассматривать с точки зрения четырех подходов:

Каждый из этих подходов сам по себе имеет ограниченные возможности для объяснения связей. Здесь требуется использование их в единстве как взаимодополняющих подходов (табл. 10).

Связи	Изображение
Ненаправленная непрерывная
Направленная непрерывная
Прерывистая, дискретная
Двусторонняя
Внутренние
Равноправные
Неравноправные
Входные и выходные
Односторонние внешние связи

Таблица 10 — Разновидности связей в системах (формальный подход)

При формальном подходе связи делятся на такие разновидности, как ненаправленные, направленные, прерывистые, односторонние, двусторонние, равноправные и неравноправные, внутренние и внешние. Кроме того, они различаются продолжительностью (долговременные и кратковременные), а также частотой (частые и редкие).

При функциональном подходе связи рассматриваются с точки зрения выполняемой ими функции. При этом выделим два вида: нейтральные, при которых действие и противодействие равны по величине, изменений не происходит (поэтому эти связи называют нейтральными или статическими [16, с. 303]); функциональные, характеризующиеся тем, что действие и противодействие не совпадают, и элемент начинает реализовывать в системе некоторую функцию.

В свою очередь функциональные можно представить как связи:

Кроме того, под функциональный подход подпадают прямые и обратные связи, каждая из которых выполняет свое назначение. Обратная связь информирует вход системы о состоянии ее выхода, а прямая — связывает один элемент с другим. Обратным связям принадлежит исключительно важная роль в управлении, поскольку они несут для субъекта управления необходимую ему информацию об объекте управления.

При логическом подходе связи делятся в соответствии с основными типами детерминации: причинно-следственные — одно явление порождает другое. Причинная связь выступает как необходимая связь между явлениями А и В, где А — причина, а В — следствие (при этом под причиной чаще всего понимается совокупность необходимых и достаточных условий осуществления события); корреляционные — изменение одного явления приводит к изменению другого, а это другое меняет, приводит к изменению первого; состояний — из одного состояния системы вытекает другое, а отношение порождения отсутствует.

При содержательном подходе связи подразделяются на: энергетические — процессы передачи энергии между элементами системы; материально-вещественные — характеризуются материально-вещественными преобразованиями; информационные — представляют собой информационные потоки.

Связи выступают важнейшей системной характеристикой. Можно с уверенностью утверждать, чем большим числом связей характеризуется система, тем она сложнее, тем больше возможностей для ее высокой организации.

Максимальное количество связей в системе определяется числом возможных сочетаний между элементами и может быть найдено по формуле

где n — количество элементов, входящих в систему; C — количество связей между ними.

Если система состоит из пяти элементов, то максимальное количество связей для нее равно 20. Эта формула верна только для тех систем, у которых между двумя элементами допустима одна связь.

Понятие структуры системы

Структура системы (лат. structura — строение, порядок связи) — это совокупность устойчивых связей между элементами системы, которые обеспечивают целостность системы и тождественность самой себе. Структура оказывается намного богаче состава, ибо состав отвечает на вопрос «Из чего состоит система?», а структура обеспечивает ответ на более сложный вопрос: «Как устроена система?». Один из основоположников исследования структур В. И. Свидерский писал: «Под понятием структуры мы будем понимать принцип, способ, закон связи элементов целого, систему отношений элементов в рамках данного целого» [38, с. 135], т.е. термин «структура» является более богатым по сравнению с термином «состав». Он обладает способностью не только фиксировать свойства системы, но и объяснять их определенным строением системы. Система становится системой только тогда, когда ее элементы, имеющие определенную пространственную, временную и целевую организацию, определенным образом взаимосвязываются один с другим.

Структура системы объясняет процессы, которые представляют собой развертывание элементов системы во времени. Кроме того, временная структура позволяет понять процессы развития системы, ее движение от прошлого к настоящему и к будущему.

Хотя время однонаправленно от прошлого к будущему, соотношение элементов прошлого, настоящего и будущего в системах одной и той же природы может быть различным. В силу действия разных причин (факторов, условий и т.д.) одни элементы системы могут как бы задерживаться в прошлом, другие — элементы настоящего, а третьи символизируют будущее.

Структуры можно классифицировать по разным основаниям (табл. 11): сферам существования — материальные и мысленные; выполняемой роли — нормативная, идеальная, целевая, реальная; размещению — внутренняя и внешняя; направленности — субстанциальные и функциональные; разнообразию — простые и сложные; характеру связи — порядковые, композиционные, топологические; типу связей — прямые, обратные, смешанные; устойчивости структуры — детерминированные, вероятностные, хаотические; композиции структуры — координационные, иерархические, смешанные; степени равноправия элементов — структуры с равноправными элементами и структуры с неравноправными элементами; степени открытости — открытие и закрытые; временной детерминации — прошлые, настоящие, будущие; степени изменчивости — статические и динамические.

Таблица 11 — Классификация структур систем

Любая структура описывается следующими основными характеристиками:

В практике управления структуры выполняют весьма многообразные роли. Они могут выступать в виде некоторой нормативной системы, которая используется для приведения в соответствие с ними других систем, как некоторый идеал деятельности, а также строиться под поставленные цели и задачи деятельности.

Для практической деятельности особенно важны две проблемы: описание и оптимизация структур. Для описания структур применяется теория графов. Граф — графическая модель структуры, которая состоит из множества вершин и ребер (дуг), символизирующих элементы и их связи. Граф определяется: множеством вершин графа и множеством пар вершин, между которыми существует связь. Теория графов — это область дискретной математики, занимающаяся исследованием и решением разнообразных проблем, связанных с графами. Для графа свойственно то, что число путей, по которым можно пройти от одной вершины к другой, отличается разнообразием. При этом наблюдаются различия в длительности этих путей. На идее сокращения пути прохождения между крайними вершинами графа строится оптимизация структур.

Граф имеет две формы представления: графическую и матричную (рис. 9). При этом матрица графа называется матрицей инциденций.

Рис. 9 — Граф и матрица инциденций

В матрице наличие связи фиксируется единицей, а ее отсутствие — нулем.

Важной структурной характеристикой системы является ее устойчивость. Она сложна и противоречива. С одной стороны, устойчивость определяет способность структуры противостоять внешним воздействиям, т.е. это характеристика жизнеспособности системы. С другой стороны, наиболее устойчивые структуры свойственны для детерминистских систем, которые отличаются примитивностью. Современное представление о структурах широко использует такое понятие, как «хаотические, или диссипативные структуры», позволяющие объяснять переходные состояния системы.

Источник