Динамическая модель показывает изменения, протекающие в системе. Примером является функциональная схема (переход от рубенсовских полных женщин до женщин типа 90-60-90).
Лекция 3
Виды моделей системы
Как было сказано ранее искусственная система есть средство достижения цели. Рассмотрим примеры:
|
№ |
Цель |
Система |
|
1 |
В произвольный момент указать время |
Часы |
|
2 |
Обеспечить выпечку хлеба в достаточном ассортименте для значительного количества людей. |
Хлебопек-я |
|
3 |
Передать зрительную информацию и звуковое сопровождение на значительные расстояния практически мгновенно |
Система телевидения |
|
4 |
Обеспечить быстрое перемещение большого количества людей в соответствии с их желаниями в пределах города |
Городской транспорт |
Как известно название и определение являются моделями своих объектов или явлений, таким образом в таблице представлено 8 моделей для 4 систем. Правая колонка содержит название без детализации и благодаря жизненному опыту мы понимаем, что это за система и какими чертами она обладает. При этом внутреннее устройство такой системы на первый взгляд не определено. Такая модель называется моделью «черного ящика».
Модель «черного ящика»
Эта модель представляет собой систему, выделенную из окружающей среды непрозрачными стенками и имеющими как минимум 1 выход являющийся целью существования этой системы.
Перечисление дополнительных (неосновных) требований к системе дает нам множество в модели «черного ящика». Перечисляя условные применение системы дает множество входов в «черный ящик». Разная глубина детализации требований и условий разные качества входов и выходов. Например, в модели «часы» можно потребовать получение информации в темноте и возможность работать без подзавода 30 дней.
В первом случае требуется звуковое оповещение или собственный источник света. Во втором – наличие собственного емкого источника питания. Подобные требования могут быть продолжены почти до бесконечности (требования защиты окружающей среды, эргономики, эстетики, различные медицинские показания). Это увеличивает количество входов и выходов до бесконечности. По мнению автора несущественные входы и выходы можно отбрасывать, но при этом уменьшается адекватность модели и появляется вероятность ошибки, заключающаяся в отбросе существенных черт.
Важно подчеркнуть, что практически всегда можно потребовать получение информации в темноте и выполнение только главной цели без выполнения второстепенных делает ненужным или вредным и опасным выполнение этой главной цели. На примере часов можно увидеть, что во второй половине 20 века в качестве светящегося состава применялся фосфор с радиоактивными элементами.
Модель «черного ящика» часто оказывается полезной для первичного сбора и представления о системе, а в ряде случаев она единственно возможна форма модели. Например, при исследовании психики человека или строении элементарных частиц, поскольку мы не знаем что внутри «черных ящиков» (человеческая душа, электрон) в качестве модели применяются только «черные ящики» с перечнем их свойств.
Модель состава системы
Анализируя таблицу 1 и читая формулировки средней колонки можно построить модель системы, имеющей не только входы и выходы, но и необходимые составные части. Так для системы «часы» первая часть фразы в произвольный момент подразумевает наличие источника внутреннего датчика времени, а окончание фразы обязательное наличие отображающего устройства.
Такая модель называется «модель состава системы», она также может содержать входы и выходы, и она обязательно содержит информацию из каких элементов, т.е. неделимых частей и подчастей, т.е. агрегата состоит данная система, при этом взаимодействие между этими составными частями не рассматривается.
Также как и для модели «черный ящик» модель состава одной и той же системы может быть представлена множеством различных способов. В зависимости от поставленной задачи и других условий, например, для требований к часам отображающее устройство должно быть не элементом, а агрегатом как минимум из двух элементов: экран и подсветка или активатор и динамик, или оба варианта.
Можно выделить 3 важные причины, приводящие к различным формам представления состава системы одной и той же системы.
1. Понятие элементарности может быть понятно по-разному. Что с одной стороны – элемент, с другой – система ( электропечь, разбираемая на атомы).
2. Все модели являются целевыми, поэтому модель одной и той же системы для разных целей отображается по-разному. Например, завод для директора, начальника охраны и главного бухгалтера имеет абсолютно разную структуру.
3. Любое разделение целого на подсистему всегда является относительным, например, тормозную систему автомобиля можно отнести как к ходовой части, так и к системе управления.
Эта же относительность касается и границ системы. Например, в системе «часы» должен присутствовать эталон времени, в противном случае – это не часы, а секундомер, измеритель коротких промежутков времени. Является ли эталон времени частью системы «часы» или не является, или же часы являются подсистемой в общей системе указания времени определяется при составлении модели состава системы индивидуально из соображений поставленной задачи.
Лекция 4
Модель структуры системы
Для того, чтобы модель отражала сущность работоспособности системы необходимо, чтобы она помимо состава этой системы содержала информацию о связях элементов внутри системы. Например, чтобы иметь велосипед недостаточно иметь только множество его деталей. Необходимо собрать их в правильном порядке, другими словами установить между его элементами правильные связи.
Структурой системы называют совокупность необходимых и достаточных для достижения цели отношений между элементами этой системы. Модель структуры предполагает перечень только взаимосвязанных элементов, поэтому построение ее без модели структуры теоретически для ее изучения модель состава может быть не нужна.
a)
б)
в)
г)
В действительности между элементами системы существует бесконечное количество взаимосвязей, и основной задачей при построении структуры системы является учет всех важных для работы системы связей, и исключение (не включение) всех неважных. Например, при построении механических часов, гравитационное взаимодействие между элементами игнорируется, хотя гравитационное взаимодействие всех деталей с Землей учитывается обязательно (поскольку обязательно учитывается их вес).
Такая модель носит название структурной схемы системы, и содержит все элементы и связи между ними, и все входы и выходы этой системы, т.е. связи определенных элементов с окружающей средой.
Подобную модель иногда называют «прозрачным» или «белым» ящиком.
Поскольку почти любую систему можно изобразить в виде структурной схемы подобно рисунку 2 появилась необходимость в формализации работы с подобными моделями. В качестве инструмента была взята модель графов, при этом модель строится в виде графа.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.