Что называется входным выходным полюсом системы
2 предмет конспекты. Борисова Марина Валентиновна, преподаватель Иркутск 2015 г. Содержание пояснительная записка 5 Раздел Общие сведения об ис 8 Тема Общая характеристика ис 8 лекция
Раздел 1. Общие сведения об ИС
Тема 1.1. Общая характеристика ИС
Лекция 1. Основные понятия ИС
Системным анализом называется раздел науки, посвященный исследованию, описанию и реализации систем различной природы и характера.
Каждая система может быть отнесена к определенной части реального мира, называемой предметной областью.
Системой называется целостная совокупность взаимосвязанных элементов, обладающая свойствами, которые не сводятся к свойствам этих элементов и не выводятся из них.
Система называется связной, если возможен обмен ресурсами между любыми двумя ее подсистемами.
Структурное строение систем
Процесс последовательного членения системы на образующие ее подсистемы называется декомпозицией.
Для любой системы более низкого уровня система более высокого уровня называется надсистемой или суперсистемой.
Система называется большой, если в ее описании существенное значение имеют пространственные (географические) факторы.
Множество элементов системы, посредством которых среда влияет на систему, называется входным полюсом системы.
Множество элементов системы, посредством которых система влияет на среду, называется выходным полюсом системы.
Мгновенная характеристика влияния среды на систему на входном полюсе системы называется входной ситуацией для системы в данный момент времени.
Мгновенная характеристика влияния среды на систему на выходном полюсе системы называется выходной ситуацией для системы в данный момент времени.
Процесс изменения входной ситуации во времени называется входным процессом системы или входным воздействием на систему.
Процесс изменения выходной ситуации во времени называется выходным процессом системы или реакцией системы.
Состоянием системы называется совокупность характеристик системы, однозначно определяющих, при известном входном воздействии, выходную ситуацию в будущем.
Процесс изменения состояния динамической системы во времени называется движением динамической системы.
Динамическая система с фиксированным состоянием называется кинематической системой.
Кинематическая система, у которой входная и выходная ситуации неизменны во времени (являются константами), называется статической системой.
Кинематические и статические системы, получаемые из динамических, часто используются для упрощения исследований при решении многих прикладных задач.
Моделью системы называется вспомогательная система, находящаяся в объективном соответствии с изучаемой системой и позволяющая получать информацию об этой системе (рисунок 1).
Рисунок 1 – Классификация моделей
Классификация систем
СИСТЕМА
Одним из основных понятий, играющих важную роль в теории управления и других системных научных направлениях, является понятие «система». В настоящее время существует много определений данного понятия, которые применяются в соответствии с целями и решаемыми задачами. Эти определения различаются, главным образом, степенью общности, обусловленной количеством и детальностью описания свойств объектов, классифицируемых как системы. Достаточно полным и конструктивным, т. е. соответствующим целям и задачам курса, можно считать следующее определение.
Определение 1. Система – единое целое, представимое совокупностью взаимосвязанных и взаимодействующих объектов, обладающее свойствами (хотя бы одним), которых не имеет ни одна из частей целого при любом способе его членения, и не выводимыми из свойств частей.
Исходя из данного определения, выделим основные свойства системы: целостность, отграниченность, членимость, интегративность, организованность.
Целостность – свойство, характеризующее внутреннее единство, завершенность, законченность системы. Оно обусловлено наличием внутренних связей, т. е. связей между объектами, образующими систему, и взаимодействием этих объектов. Для обеспечения целостности системы внутренние связи и взаимодействия должны быть достаточно сильными.
Отграниченность (обособленность) определяет возможность отграничить (обособить, выделить) систему из окружающего мира. Это свойство обусловлено относительной слабостью связей системы с внешней средой.
Между целостностью и отграниченностью существует довольно тесная связь. Чем более система выделена, отграничена от окружающего мира, тем более она внутренне целостна. Целостность и отграниченность системы свидетельствуют о том, что внутренние связи в системе сильнее, чем внешние.
Членимость характеризует возможность членения (декомпозиции) системы, т. е. представления ее в виде совокупности взаимосвязанных и взаимодействующих объектов. Мысленно можно представить любые членения системы, однако, допустимыми являются только естественные, которые определяются самой сутью системы, ее внутренними свойствами. Такие членения позволяют, изучая их структуру, выявить существенные свойства системы. В то же время членения, не связанные с сущностью и внутренними свойствами системы, не дают возможности увязать свойства системы и ее частей, выявить преемственность этих свойств, а сами свойства в этом случае производят впечатление неустойчивых, случайных.
Интегративность системы обусловлена наличием у нее интегративных (системных) свойств.
Определение 2. Интегративное (системное) свойство – свойство системы, которое не имеет ни одна из ее частей при любом способе членения и не выводимое из свойств частей.
Системные свойства формируются путем накопления, усиления и проявления одних свойств частей системы с одновременным нивелированием, ослаблением и сокрытием других при взаимодействии частей. На определенном уровне взаимодействия происходит скачок (переход количества в качество) – появление у совокупности взаимодействующих объектов свойств, не присущих этим объектам.
Наличие у системы интегративных свойств свидетельствует о том, что, во-первых, система не сводится к простой совокупности объектов и, во-вторых, расчленяя систему на отдельные части и изучая их, нельзя познать все свойства системы.
Организованность характеризует внутреннюю упорядоченность системы, согласованность взаимодействия ее частей.
Приведенное выше понятие системы уже, чем используемое в философии. Философское понятие определяет систему как отграниченную совокупность взаимодействующих объектов. Тем самым в класс систем включается любая совокупность объектов, так как в мире все взаимосвязано, а любая совокупность всегда обладает свойствами, отличными от свойств образующих ее объектов. Это означает, что систему определяют как одну из форм существования материи.
В теории управления организационными системами из класса систем исключают суммативные системы, у которых сила внутренних и внешних связей одного порядка. Это зависит от того, что объектом изучения в теории управления являются особые, так называемые сложные, системы, которые будут рассмотрены далее.
Определение 3. Подсистема – часть системы, которая, в свою очередь, является системой.
Определение 4. Надсистема – это система, для которой рассматриваемая система является ее частью (подсистемой).
Понятия «подсистема», «система» и «надсистема» устанавливают иерархию систем в окружающем мире. Любая система является надсистемой для своих подсистем и в то же время служит подсистемой для некоторой надсистемы.
Определение 5. Элемент – это часть системы, у которой только внешние связи и взаимодействия оказывают существенное влияние на свойства системы.
Из данного определения следует, что внутренние связи и взаимодействия в элементе не оказывают существенного влияния на свойства системы и поэтому при рассмотрении объекта как системы не учитываются.
При членении системы элемент мыслится как неделимое целое, у которого учитываются только внешние связи и взаимодействия. Элементы составляют последний, самый глубокий уровень членения системы. Конечно, в общем случае элемент лишь относительно неделим, однако для данной системы он является абсолютно неделимым, так как дальнейшее его деление в рамках системы приводит к потере необходимых, существенных для системы свойств. Членение системы в общем случае не имеет предела, поэтому элемент может быть также рассмотрен как система, но это будет уже другая система, отличная от той, элементом которой он является.
Определение 6. Окружающая среда – это объекты окружающего мира, не вошедшие в систему, но оказывающие на нее влияние либо подверженные влиянию со стороны системы.
Окружающую среду иногда для краткости называют просто средой.
Определение 7. Входной полюс (вход) системы – это совокупность элементов системы, через которые окружающая среда оказывает воздействие на систему.
Определение 8. Выходной полюс (выход) системы – это совокупность элементов системы, через которые система воздействует на окружающую среду.
Определение 9. Входная ситуация – это мгновенная обстановка на входном полюсе системы, отражающая воздействие окружающей среды на систему.
Определение 10. Выходная ситуация – это мгновенная обстановка на выходном полюсе системы, отражающая воздействие системы на окружающую среду.
Часто входную ситуацию называют импульсом, а выходную ситуацию – реакцией системы на импульс.
Процессы изменения входной и выходной ситуации во времени называют соответственно входным и выходным процессами.
На рис. 1 приведена схема, поясняющая введенные понятия.
Рис. 1. Схема взаимодействия системы и окружающей среды
Раздел 1. Общие сведения об ИС
Тема 1.1. Общая характеристика ИС
Лекция 1. Основные понятия ИС
План:
1. Системный анализ. Его основные понятия и определения.
2. Структурное строение систем.
3. Терминальное представление систем.
4. Моделирование систем.
5. Классификация систем.
Системным анализом называется раздел науки, посвященный исследованию, описанию и реализации систем различной природы и характера.
Каждая система может быть отнесена к определенной части реального мира, называемой предметной областью.
Системой называется целостная совокупность взаимосвязанных элементов, обладающая свойствами, которые не сводятся к свойствам этих элементов и не выводятся из них.
Свойства системы:
• членимость на составляющие элементы;
Подсистемой некоторой системы называется совокупность ее элементов, которая сама является системой.
Среда является внешним окружением системы. Взаимодействие системы и среды характеризуется:
Система называется замкнутой, если взаимодействие со средой отсутствует или им можно пренебречь; в противном случае система называется открытой.
Система называется связной, если возможен обмен ресурсами между любыми двумя ее подсистемами.
Структурное строение систем
Структуры систем бывают разного типа, разной топологии:
— иерархические (древовидные) структуры
Система называется сложной, если образующие ее элементы сами являются системами.
Процесс последовательного членения системы на образующие ее подсистемы называется декомпозицией.
Для любой системы более низкого уровня система более высокого уровня называется надсистемой или суперсистемой.
Система называется большой, если в ее описании существенное значение имеют пространственные (географические) факторы.
Множество элементов системы, посредством которых среда влияет на систему, называется входным полюсом системы.
Множество элементов системы, посредством которых система влияет на среду, называется выходным полюсом системы.
Мгновенная характеристика влияния среды на систему на входном полюсе системы называется входной ситуацией для системы в данный момент времени.
Мгновенная характеристика влияния среды на систему на выходном полюсе системы называется выходной ситуацией для системы в данный момент времени.
Процесс изменения входной ситуации во времени называется входным процессом системы или входным воздействием на систему.
Процесс изменения выходной ситуации во времени называется выходным процессом системы или реакцией системы.
Принцип причинности
Принцип причинности, широко используемый для исследования систем, выражается в виде двух тезисов.
• Упорядоченность причинно-следственных связей во времени. Выходная ситуация системы в любой момент времени не зависит от ситуаций, которые могут возникнуть на входном полюсе системы в более поздние моменты времени.
• Однозначность причинно-следственных связей во времени. Выходная ситуация системы в любой момент времени в будущем может быть определена однозначно, если известны:
— все сведения о системе, характеризующие ее и воздействие на нее среды в прошлом и настоящем;
— входное воздействие на систему в будущем.
Система, удовлетворяющая принципу причинности, называется динамической системой. Все реальные системы являются динамическими.
Состоянием системы называется совокупность характеристик системы, однозначно определяющих, при известном входном воздействии, выходную ситуацию в будущем.
Процесс изменения состояния динамической системы во времени называется движением динамической системы.
Динамическая система с фиксированным состоянием называется кинематической системой.
Кинематическая система, у которой входная и выходная ситуации неизменны во времени (являются константами), называется статической системой.
Кинематические и статические системы, получаемые из динамических, часто используются для упрощения исследований при решении многих прикладных задач.
Моделью системы называется вспомогательная система, находящаяся в объективном соответствии с изучаемой системой и позволяющая получать информацию об этой системе (рисунок 1).
Рисунок 1 – Классификация моделей
Классификация систем
1. По отношению к среде выделяют системы:
2. По происхождению выделяют системы:
3. По описанию переменных системы могут быть:
• с качественными переменными;
• с количественными переменными;
• ‘ со смешанными переменными.
4. По типу описания закона (законов) функционирования:
5. По способу управления в системе:
• управляемые извне системы;
• управляемые изнутри системы;
• с комбинированным управлением.
Вопросы для самоконтроля:
1. Что изучает системный анализ?
2. Что такое система, подсистема, среда?
3. Какие основные структурные топологии систем Вы знаете?
4. Какая система называется замкнутой?
5. Какая система называется открытой?
6. Какая система называется связной?
7. Какая система называется сложной?
8. Какая система называется большой?
9. Какой процесс называется декомпозицией?
10. Какой процесс называется агрегированием?
11. Что называется входным (выходным) полюсом системы?
12. Что называется входной (выходной) ситуацией для системы в данный момент времени?
13. Что называется входным (выходным) процессом системы?
14. Что называется моделью системы? Какие классы моделей Вы знаете?
15. По каким признакам классифицируют информационные системы?
ВНУТРЕННЯЯ СРЕДА СИСТЕМЫ – это все, что находится внутри границ системы. Все, что не относится к конкретной системе, и находится за ее границами, является внешней средой системы.
Наиболее общее принципиальное изображение любой системы представлено на рис. 1.
 |
Рис. 1. Схематичное представление системы
При системном подходе выделяются определенные свойства, которые имеются у любой системы, и которые необходимо учитывать при формировании и анализе функционирования системы управления. Среди основных свойств систем необходимо выделить следующие:
— делимость на составные части, или подсистемы; вхождение в системы более высокого уровня в качестве их составных частей, или подсистем;
— ориентация всех подсистем на достижение единой цели;
— подчиненность целей подсистем целям систем более высокого уровня, приоритетность целей систем по отношению к целям подсистем;
— исчезновение или изменение качеств системы при изменении набора ее элементов;
— наличие целостной структуры (внутренней формы организации) системы, характеризующейся устойчивостью, наличием границ, противодействием внутренним и внешним воздействиям, постоянным развитием, согласованностью функционирования, субординацией частей, а также причинно-следственным содержанием связей.
Системный подход наряду с такими общенаучными методами, как логический, математический, вероятностный, статистический, кибернетический и др., применим в различных областях науки, и имеет общеметодологическое значение.
системный анализ – является методом научного анализа конкретных проблем, основанным на концепции системного подхода. Системный анализ имеет выраженное прикладное направление, является методом решения конкретных проблемных ситуаций, и совокупность его методических приемов каждый раз должна соответствовать решаемой конкретной задаче. Основные принципы системного анализа вытекают из общих положений и методологических идей системного подхода, под влиянием и на основе которых он и возник. Этапы и содержание проведения системного анализа следующие:
— анализ конкретной системы и ее компонентов;
— выявление и анализ имеющихся проблемных ситуаций;
— разработка моделей оптимизации системы;
— синтез оптимизированной системы;
— анализ результатов функционирования оптимизированной системы.
— методы упрощения систем используются для уменьшения сложности системы. Он основан на эквивалентном преобразовании сложной системы в более простую при сохранении целостности, информативности, назначения и способа функционирования системы. Чаще всего используется исключение отдельных элементов или их связей, а также их свертывание в более общие объединенные подсистемы;
— методы оценки структурной адекватности позволяют оценить, насколько соответствуют друг другу отдельные подсистемы, в какой степени деятельность каждой из подсистем соответствует цели, как соответствуют структура и функции системы друг другу и между собой и т.д.;
— методы оценки взаимодействия структурных частей направлены на изучение связей в системе, ибо без них не может существовать ни одна из систем. Анализ взаимосвязей в системе и за ее пределами является основой любого системного анализа. При этом связи классифицируются, устанавливаются их типы и характер, сила направленности, наличие и степень развития, дублирование и т.д.;
При проведении и использовании системного анализа особое место занимает моделирование.
Описательные (или дескриптивные) модели служат для изучения реально существующих систем и процессов, для их наблюдения, объяснения и предсказания развития. Они не предполагают какого-либо вмешательства в изучаемые процессы или системы. Такие модели обычно дают ответ на вопросы “Как есть?” или “Как будет?”. Такие модели дают общее представление о системе, объекте, и их используют для изучения самых общих изменений и тенденций.
Нормативные (или оптимизационные) модели используются для перестройки системы, для решения практических задач совершенствования управления системами. Они дают ответ на вопросы “Как должно быть?”. Такие модели используют для перестройки организаций, для управления системами по достижению поставленных целей, для выбора оптимальных вариантов решений, для оптимизации деятельности различных служб и учреждений.
Динамические (или имитационные) модели применяются для моделирования сложных систем, состоящих из множества подсистем. Функционирование последних зачастую имеет различные, нередко противоречивые цели, зависит от многих факторов и отличается неопределенностью. Эти модели отвечают на вопросы типа “Что будет, если события будут развиваться по тому или иному варианту?”, и зачастую состоят из различных моделей различного характера. Реализация моделей имитации деятельности изучаемых систем и проверки различных вариантов развития событий и решений осуществляется с помощью средств вычислительной техники.
Среди основных направлений применения системного анализа для решения проблем социальной медицины, организации и управления здравоохранением целесообразно выделить следующие:
— обоснование модели реформирования системы охраны здоровья, системы здравоохранения и отдельных медицинских служб и учреждений;
— прогноз развития здравоохранения на основе имитационного моделирования;
— разработка критериев для оценки здоровья отдельного человека, различных популяций и всего населения в целом;
— уточнение связей системы здравоохранения с другими системами жизни общества, а также роли факторов здравоохранения в формировании уровня здоровья населения;
— разработка комплексных критериев для оценки деятельности служб и учреждений здравоохранения, для оценки эффективности управления, а также для оценки здоровья населения;
— создание и выполнение целевых комплексных программ по приоритетным направлениям охраны здоровья и деятельности здравоохранения;
— разработка научно обоснованных систем информационного обеспечения управления здравоохранением;
— разработка автоматизированных систем управления здравоохранением;
— анализ возникновения проблемных ситуаций в здравоохранении, и выработка решений по их устранению.
Непосредственными результатами проведения системного анализа могут быть:
— построение моделей системы и ее компонентов;
— построение моделей управления системой;
— формирование “дерева” целей, функций, проблемных ситуаций и т.п.;
— построение информационных моделей;
— построение структурно-функциональных моделей;
— построение моделей взаимодействия и связей;
— разработка моделей оптимизации систем;
— обоснование развития автоматизированных систем управления;
— разработка моделей распределения ресурсов;
— создание программ реализации и совершенствования системы;
— обоснование принимаемых решений, и т.д.
При проведении системного анализа предполагается определенная первичная детализация основных элементов и компонентов системы здравоохранения (вход, процессы, выход и связи).
На входе системы находятся цели, потребности и ресурсы здравоохранения.
Среди процессов системы здравоохранения выделяются следующие:
— структурные (формирование и деятельность структурных подразделений управляющей и управляемой подсистем);
— функциональные (формирование и деятельность служб, занимающихся реализацией действий по достижению целей и удовлетворению потребностей системы);
— информационные (реализация сбора, обработки, сохранения и использования циркулирующей информации; информационное обеспечение системы и управления).
На выходе системы находятся данные о достижении целей, об удовлетворении потребностей и об использовании ресурсов в системе здравоохранения.
Среди внутрисистемных связей выделяются прямые и обратные связи между компонентами и элементами системы здравоохранения. Анализируется наличие, степень развития и устойчивость связей, способствующих достижению целей, удовлетворению потребностей и обеспечению процессов в системе здравоохранения.
При анализе системы “объект ↔ внешняя среда” предполагается детализация влияния на здравоохранение внешних факторов и условий, а также наличие и степень развития прямых и обратных внесистемных связей с другими отраслями народного хозяйства и сферами деятельности.