Лабораторная работа 1 представление объекта в виде системы
 Скачать 136.66 Kb.
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБЪЕКТА В ВИДЕ СИСТЕМЫ 1.1 Цель работы Научиться рассматривать сложные объекты в виде систем, выделять надсистемы, подсистемы различных уровней и элементы систем. 1.2 Общие теоретические сведения Под системой понимают совокупность взаимосвязанных не- которой структурой элементов, объединенных единством цели (или назначения) и функциональной целостностью. Структурой называют совокупность тех свойств системы, которые являются существенными с точки зрения проводимого ис- следования, обладают инвариантностью (постоянством) и обеспе- чивают целостность системы на всем интересующем исследователя интервале функционирования системы. Структуры различают разных типов и топологий: линейные (структура станций метро на одной линии), иерархические (струк- тура управления вузом), сетевые (структура организации строи- тельно-монтажных работ при строительстве дома: некоторые рабо- ты, например, монтаж стен, благоустройство территории и др. можно выполнять параллельно) и т.п. Любая система образуется в результате взаимодействия составляющих ее элементов, причем это взаимодействие придает системе новые свойства, отсутствую- щие у отдельно взятых элементов. 2 Под элементом понимается далее неделимая единица систе- мы, обладающая самостоятельностью по отношению к данной сис- теме. Неделимость элемента рассматривается как нецелесообраз- ность учета в пределах данной системы и способе расчленения его внутреннего строения. В зависимости от целей исследования эле- менты системы могут рассматриваться как подсистемы. Таким об- разом, в любой системе можно выделить подсистемы различных уровней. Подсистема представляет собой подмножество элементов системы, для которых можно указать некоторое системообразую- щее отношение, позволяющее отделить данное подмножество от других элементов системы. В качестве важнейшей системной характеристики выступает связь – взаимное ограничение на поведение объектов, создающее ограничение на поведение объектов и зависимость между ними. Связи между подсистемами и элементами ведут к появлению в сис- теме новых свойств, не присущих подсистемам и элементам по от- дельности. При этом свойства системы не сводятся к сумме свойств составных элементов. Чем большим числом связей характеризуется система, тем она сложнее. Максимальное количество связей в сис- теме определяется числом возможных сочетаний между элемента- ми и может быть найдено по формуле: С = n(n–1), где n – количе- ство элементов, входящих в систему; С – количество связей между ними. Необходимым условием существования системы является внешняя среда. Под внешней средой понимают совокупность рав- 3 нозначных систем, которые взаимодействуют с рассматриваемой системой, задают правила поведения системы, обмениваются с ней ресурсами (веществом, энергией и информацией). При этом часть внешней среды, в которую входит изучаемая система, называется надсистемой – более общая система, частью которой является рассматриваемая система. На рисунке 1 представлена обобщенная модель состава сис- темы. Вход Выход Связь Элемент Внешняя среда Внутренняя среда Система Подсистема Элемент Надсистема Рисунок 1 – Обобщенная модель состава системы Главная сложность при построении модели состава систе- мы заключается в том, что вычленение из целостной системы отдельных областей является относительным, условным и зави- сящим от целей моделирования (это относится не только к грани- цам между областями системы, но и к границам самой систе- 4 мы). Кроме того, относительным является и определение самой малой части – элемента. Существует три основных способа выделения систем: 1. Явление или процесс расчленяется на множество составных элементов и между ними выявляются системообразующие межэле- ментные связи и отношения, придающие этому множеству целост- ность. Пример: факультет – это система, состоящая из кафедр, спе- циальностей, групп и студентов. 2. Представление не всего исследуемого объекта, явления, или процесса как системы, а только лишь его отдельных сторон, граней, аспектов, разрезов, которые считаются существенными для исследуемой проблемы. В этом случае каждая система в одном и том же объекте выражает лишь определенную грань его сущно- сти. Такое применение понятия системы позволяет досконально и цельно изучать разные аспекты или грани единого объекта. Пример: рассмотрение производства силовой установки само- лёта в технологическом аспекте, рассмотрение работы двигателя внутреннего сгорания с позиций его экономичности – в экономическом аспекте. 3. Способ выделения систем в сложном объекте без разбиения его на части, иначе называемый процессным подходом. Гранями служат существенные процессы, протекающие в сложном объекте, а системы принимают участие в этих процессах. Пример: представление обучения как процесса преобразова- ния школьника-старшеклассника в молодого специалиста или про- 5 изводства минеральной воды как процесса преобразования неочи- щенной воды из горного источника и бутылок в продукцию товар- ного вида. Допустим, рассмотрим системы телевизор и школа. На при- мере телевизора: 1. Телевизор состоит из: кинескопа, усилителя, антенны, корпуса и т.д. 2. В техническом аспекте телевизор – это электрическая схема. 3. При процессном подходе телевизор – объект, в котором аналоговый сигнал со входа антенны преобразу- ется в изображение на выходе электронно-лучевой трубки кине- скопа. Если рассматривать школу как систему, то можно выделить следующие подсистемы: администрация, хозяйственный и учебные блоки. Администрация включает директора, родительский комитет школы и секретарей. Все решения принимаются на педагогическом совете, который также входит в состав подсистемы «Администра- ция». Учебная часть (младшие и старшие классы) включает подсис- темы второго уровня «Учителя» и «Младший (старший) класс», ко- торые возглавляют заместители директора по учебной работе. В каждой такой подсистеме можно выделить классы, класс- ных руководителей, учителей предметников. Каждый класс состоит из старосты и учеников. Хозяйственный блок возглавляет замести- тель директора, которому подчиняются системный администратор, охрана, уборщицы. Модель структуры выше описанной системы «Школа» будет иметь следующий вид (рис. 2). 6 Секретари Директор Секретари Секретари Родительский комитет школы E 11 E 13 E 14 Администрация (P 1 ) Педагогический совет E 12 Зам. директора по учебной работе Староста Младшие классы (P 11 ) Младший класс (P 112 ) Секретари Секретари Классные руководители E 1111 Секретари Секретари Учителя предметники E 1112 Секретари Секретари Ученики E 1121 Учителя (P 111 ) Родительский комитет (P 113 ) Секретари Секретари Родители E 1132 Зам. директора по учебной работе Староста Старшие классы (P 12 ) Старший класс (P 121 ) Секретари Секретари Классные руководители E 1211 Секретари Секретари Учителя предметники E 1212 Секретари Секретари Ученики E 1211 Учителя (P 121 ) Председатель Родительский комитет (P 123 ) Секретари Секретари Родители E 1232 Председатель РАЙОННЫЙ ОТДЕЛ НАРОДНОГО ОБРАЗОВАНИЯ Граница системы Обслужиающий персонал (P 13 ) Зам. директора по общим вопросам Системный администратор Секретари Секретари Повара Заведующий столовой Секретари Секретари Уборщицы E 134 Секретари Секретари Охрана Столовая (P 131 ) E 1122 E 1212 E 1131 E 1231 E 131 E 132 E 1312 E 1311 E 133 E 121 E 111 Рисунок 2 – Модель системы «Школа» 7 1.3 Задачи для самостоятельного решения студентами 1. Составить структуру системы (например, университета, фа- культета). 3.2. Выделить в составленной структуре надсистему, подсис- темы первого, второго и третьего уровней с их элементами. 3.3. Определить внешние связи системы с надсистемой. 3.4. Составить полный перечень всех подсистем. 3.5. Составить перечень элементов для каждой подсистемы. 3.6. Показать взаимосвязи между подсистемами и элементами подсистем. 3.7. Ввести абстрактные обозначения для подсистем (P ijk ) и элементов (E Lijk ), где i, j, k – соответственно индексы первого, второго и третьего уровня, изменяемые от 1 до максимального ко- личество элементов или подсистем на уровне, а L – номер подсис- темы на уровне. 3.8. Заполнить таблицу (табл. 1) для классификации всех под- систем и элементов. Таблица 1 – Классификации подсистем и элементов системы Обозначение Тип (подсистема / элемент) Название (подсис- темы / элемента) Связи с подсистемами / элементами P 1 Подсистема первого уровня Администрация P 11 , P 12 , P 13 , E 11 , E 12 , E 13 , E 14 E 11 Первый элемент подсистемы первого уровня Директор P 1 , E 12 , E 13 , E 14 8 3.9. На основании таблицы построить абстрактную модель структуры системы. 3.10. Представить процесс освоения учебного курса (лекции, проведение и защита лабораторных и курсовых работ, сдача экза- мена) в виде системы. 3.11. Определить элементарные процессы в качестве элемен- тов системы. 3.12. Определить отношения между элементами, построить структурную модель в виде обозначений элементарных процессов (E i ). 3.13. Определить надсистему для процесса и внешние связи с ней. 1.4 Контрольные вопросы 1. Сформулируйте определение понятий «система», «подсис- тема», «элемент», «надсистема». 2. Приведите пример, демонстрирующий что свойства систе- мы не сводятся к сумме свойств ее составных элементов. 3. Что такое внешняя среда системы? 4. Каким образом осуществляется взаимодействие системы с внешней средой? 5. Перечислите факторы внешней среды, воздействующие на систему. 6. Приведите основные способы выделения систем. |