Принципы системного подхода в моделировании систем

В настоящее время при анализе и синтезе сложных, т.е. больших, составных систем, получил системных подход, который отличается от классического, индуктивного подхода. Отметим, что классический подход рассматривает систему путем перехода от частного к общему и конструирует систему путем слияния ее компонент, синтезируемых по отдельности. В свою очередь системный подход предполагает последовательный переход от общего к частному, причем исследуемый объект виртуально выделяется из окружающей его среды.

При проектировании и эксплуатации сложных систем приходится иметь дело с системами управления различной сложности, но обладающими одним общим свойством – стремлением достичь определенной цели. Введем некоторые определения: система S – целенонаправленное множество взаимосвязанных элементов любой природы; внешняя среда E – множество существующих вне системы элементов любой природы, оказывающих влияние на систему или находящихся под ее воздействием. В зависимости от цели исследования могут рассматриваться разные соотношения между самим объектом S и внешней средой E. Таким образом, в зависимости от уровня, объект исследования может выделяться по-разному, а также могут иметь место его различные схемы взаимодействия с внешней средой.

В рамках системного подхода, необходимо четко определить цель моделирования, т.к. в большинстве случаев оказывается невозможным полностью смоделировать реально функционирующую систему (систему-оригинал или первую систему), следовательно, создается конкретная модель (система-модель), соответствующая поставленной проблеме. Таким образом, применительно к вопросам моделирования цель возникает из постановки самой задачи моделирования. Кроме того, важным аспектом является определение структуры системы – совокупности причинно-следственных связей между ее элементами, отражающих их взаимодействие. Структура системы может изучаться извне с точки зрения состава отдельных подсистем и отношений между ними, а также изнутри, если анализируются свойства или функции системы.

В соответствии с выше изложенным, на текущий момент наметились два базовых подхода к исследованию взаимодействия структуры системы с ее свойствами – структурный и функциональный. При структурном подходе выявляются состав выделенных элементов системы S и связи между ними. Менее общим оказывается функциональное описание структуры системы, т.е. случай, когда рассматриваются ее отдельные функции, под которыми понимаются соответствующие свойства, приводящие к достижению цели. Отметим, что при наличии некоторого эталона сравнения можно ввести качественные и количественные характеристики систем. Проявление функций системы во времени S(t), т.е. функционирование системы, означает переход системы из одного состояния в другое или движение в пространстве состояний Z.

Следует отметить, что создаваемая модель M некоторой системы c точки зрения системного подхода также является системой, т.е. S¢ = S¢(M), и может рассматриваться по отношению к внешней среде E. Наиболее просты по представлению модели, в которых сохраняется прямая аналогия явления. Применяются также модели, не содержащие промой аналогии, но отражающие общие законы и закономерности поведения элементов системы.

Независимо от типа используемой модели при ее построении необходимо руководствоваться следующими принципами системного подхода:

1. пропорционального и последовательного продвижения по этапам и направления создания модели;

2. согласования информационных, ресурсных, надежностных и других характеристик;

3. правильного соотношения отдельных уровней иерархии в системе моделирования;

4. целостности отдельных обособленных стадий построения модели.

Модель должна отвечать заданной цели ее создания, поэтому ее отдельные части должны компоноваться взаимно, исходя из единой системной задачи. Цель может быть сформулирована качественно, тогда она будет обладать большей содержательностью, а также длительное время отображать объективные возможности данной системы моделирования. При количественной формулировке цели возникает целевая функция, отображающая наиболее существенные факторы, влияющие на достижение цели.