Развитие искусственной системы и ее жизненный цикл

В системе как элементе системы более высокого уровня могут накапливаться противоречия (проблемы), для разрешения которых система должна иметь новые функциональные свойства – возникает необходимость преобразования системы (создание новой или модернизация существующей) для обеспечения новых функциональных свойств (создание новой структуры). Это может привести как к гибели, так и к возникновению качественно иной системы.

Возможны различные причины возникновения в системе противоречий (проблем): изменение целей, изменения условий внешней среды, проникновение в систему чуждых элементов, воздействующих на структуру системы (внешние причины); ограниченность пространства развития и обострение противоречий между элементами системы; накопление ошибок; прекращение воспроизводства элементов, составляющих систему (внутренние причины).

В зависимости от проблемы и возникших условий возможны как э волюционные (модернизация существующей системы) так и скачкообразные, революционные (формирование новой системы) преобразования, развитие системы.

Развитие возникает в результате необходимости снятия противоречий как внутри системы (структурные – между потоками ресурсов между компонентами системы, функциональные – разнонаправленные причинно-следственные связи), так и вне ее (влияние внешних связей).

Приобретаемые системой новые функциональные качества включают в себя специфические свойства, соответствующие новым внешним условиям и целям.

Основные этапы развития в обобщенном виде:

- подготовительный этап (накопление противоречий в старой системе, создание предпосылок развития новой системы),

- этап развития (формирование ресурсов системы, выделение системы из внешней среды, формирование интегративных свойств системы, ее структуры и функций),

- этап стабилизации (доводка и наладка системы),

- этап устойчивого функционирования (эксплуатации), этап деградации системы (снятие системы с эксплуатации).

Не следует понимать, что система всегда существует либо в стадии функционирования, либо в стадии развития. Пример: при реконструкции одного цеха завод в целом функционирует.

Частичная модернизация существующей системы – изменение ее параметров (а иногда и структуры) с целью незначительного улучшения одного или нескольких свойств системы.

Существенная модернизация – изменение параметров и структуры системы для значительного изменения свойств системы при решении прежних или новых целевых задач.

Создание новой системы – для решения новых целевых задач или для получения принципиально новых свойств системы при решении прежних задач.

Проектирование отдельных компонентов сложной системы при ее частичной модернизации является традиционной задачей, решаемой каждый раз на новом уровне в соответствии с развитием техники. Существенная модернизация или создание новой системы происходит чаще всего на основе типичных, ранее созданных компонентов системы, модернизированных для решения новых задач.

Жизненный цикл системы

Понятие «жизненный цикл» позволяет выделить систему во времени от начала работ по созданию системы до прекращения ее существования.

Жизненный цикл системы - это непрерывный процесс развития и существования системы с момента принятия решения о необходимости ее создания до момента ее полного изъятия из эксплуатации.

В процессе жизнедеятельности система проходит ряд взаимосвязанных этапов развития, отличающихся друг от друга формами взаимодействия со средой. Различают два генеральных периода жизненного цикла системы - развитие системы и целевое функционирование системы, каждый из которых характеризуется специфическим комплексом процессов – этапами жизненного цикла.

Жизненный цикл системы представляет собой достаточно сложную упорядоченную во времени совокупность взаимосвязанных процессов. Эти процессы пересекаются, и определить время всего жизненного цикла как сумму процессов невозможно. Жизненному циклу системы присущи все свойства систем – целостность, иерархичность структуры.

Развитие

Формирование концепции

Техническое предложение

Эскизное проектирование

Техническое проектирование

Изготовление рабочей документации

Экспериментальная отработка

Изготовление

Целевое функционирование и деградация

Функционирование

Восстановление функциональных характеристик, сохранение уровня эффективности

t

1.2 Моделирование

Моделирование как отражение реальной действительности зародилось вместе с человеком – от наскальной живописи, сказок, кукол, ритуальных танцев, сотворения идолов, карт звездного неба, календаря и т.п. и т.п. - до составления систем сложных математических моделей.

Основной прием в мышлении человека - строит в голове модели объектов окружающего мира, свертывает сложные конструкции в новые понятия, ежеминутно решает задачи на иерархических моделях и борется, таким образом, со сложностью окружающего мира.

Модельные методы познания появились уже в средние века – появилось понимание, что, изучая что-то на одном объекте (например, на человеке – анатомию, кровообращение), можно обобщить полученные знания на все подобные объекты.

Новые задачи требуют новых моделей.

Пример – модель солнечной системы как отражения реальной действительности. Геоцентрическая модель Птолемея для мореплавания давала способы расчета положения планет на небосводе. Затем появилась гелиоцентрическая модель Коперника, которая в сочетании с работами Кеплера позволила заменить модель Птолемея.

Модель в широком понимании – отражение действительности, понятие модели относится к любым знаниям и представлениям о реальном мире.

Искусство отражает окружающий мир, пытаясь создать ассоциации и передать эмоции, чувства.

Наука намного примитивнее, она грубо упрощает реальное, выделяя ограниченную группу явлений и полностью игнорируя остальные. Но это и создает основное преимущество науки – точность и универсальность результатов. Операции с объектами, описанными четкими определениями и аксиомами можно вести очень точно и единообразно. Здесь главное – освоение искусственных приемов, с помощью которых реальность отражается в ее абстрактные образы (приближенные эквиваленты). Полученные результаты исследований правомерны только в пределах применимости принятых определений и аксиом (изменение аксиомы о параллельных прямых в геометрии Евклида приводит к построению геометрии с новыми свойствами – геометрии Лобачевского).

Моделирование как способ познания

Понятие модели (как и понятие системы) не имеет строгого формального определения, допускается много различных трактовок в зависимости от целей моделирования и классификаций моделей (классификация как структурная форма наших представлений о предмете также является моделью).

Термин «модель» имеет весьма многочисленные трактовки. В наиболее общем виде можно сформулировать следующие основные положения.

Модель (лат. modus - масштаб, способ действия, фр. modиle – образец) – это материальный или абстрактно представленный объект, который в процессе познания (изучения) замещает оригинал, сохраняя некоторые важные для данного исследования типичные свойства. При этом отражаются наиболее существенные закономерности ее структуры и процесса функционирования, непосредственно изучается не сам интересующий нас объект, а некоторая вспомогательная искусственная или естественная система (модель), которая находится в некотором объективном соответствии с познаваемым объектом, обеспечивает изучение некоторых свойств оригинала;

Модель может выступать как в виде вещественного агрегата или физического процесса, так и в абстрактном виде, в знаковой форме – математическая модель.

Модель дает упрощенный образ, отражающий не все свойства прототипа, а только те, которые существенны для исследования.

Важнейшей особенностью любой модели является ее сходство с оригиналом в одном или нескольких из строго зафиксированных и обоснованных отношений.

Модель в широком понимании – отражение действительности, понятие модели относится к любым знаниям и представлениям о реальном мире.

Моделирование как способ познания предполагает перенос знания, полученного при анализе модели, на оригинальный объект. Прогресс развития науки и техники определяется возможностью познания - способностью создавать модели явлений, объектов. Новые задачи требуют новых моделей.