ПОДХОДЫ К ОПРЕДЕЛЕНИЮ

ИНТЕГРАТИВНЫХ СВОЙСТВ СИСТЕМЫ

Данилов А.М., Болтышев С.А.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

 

При проектировании сложных систем одной из основных проблем является установление ее интегративных свойств, определяющих ее целостное функционирование (например, при разработке иерархической структуры критериев качества и в соответствии с ней иерархической структуры застройки в градостроительстве; исследовании композитов в строительном материаловедении и др.). Ниже эта задача решается с использованием принципов системного подхода.

В сложных системах связь между системами строится по принципу иерархии, предусматривающей подчиненность системы надсистеме и подсистемы системе (в понятие структуры системы вводят иерархию ее подсистем; иерархические системы называются структурированными). Цель каждого элемента нижнего уровня – подчине­ние цели более высокого уровня;  вся сложная иерархиче­ская система может функционировать как единое целое. В любой структуре присутствуют: элементный состав, наличие связей, неиз­менность (инвариантность) во времени. В простейшем случае под структурой по­нимается множество эле­ментов системы, между которыми имеются связи (взаимоотно­шения). Математически это выражается множеством элемен­тов с одним или более отношением, определенным на данном множестве. При такой структуре все элементы считаются неделимыми.  Многие реальные системы обладают более сложной структурой и не соответствуют такому простому описанию. Под структурными элементами системы понимают ее наимень­шую часть, поведение которой еще подчиняется структурным законо­мерностям системы (порождают те свойства системы, которые выделяют эту систему, как целую среди других). Структурный элемент сам может содержать свои собственные структурные элементы.Иерархическое строение имеет место также для отношений и связей в системе. Для любой системы и они могут быть разложены на более элементарные (в частности, как элемент иерархии,  можно рассматривать ковалентные, Ван-дер-Ваальсовские, ионные, металли­чес­кие связи). На их основе формируется система более низкого уровня. За исключением разви­вающихся систем (структура меняется с развитием системы) под структурой понимается совокупность устойчивых связей и отношений между элементами системы (является ее инвариантом).

 Для системы главным является признак целостности (внутреннее единство и прин­ципиаль­ная несводимость свойств системы к сумме свойств, составляю­щих ее элементов). Не всякие отношения придают множеству элементов целостность. Поэтому выделяются специальные отношения, которые при­нято называть системообразующими или  интегративными (часто отождествляются). Они присущи системе в целом, но не присущи ее элементам в отдельности. Совокупность элементов и связей между ними еще не система, и поэтому, расчленяя систему на от­дельные части (элементы) и изучая каждую из них в отдельности, нельзя познать все свойства нормально (хорошо) организованной системы в целом. Интегративное свойство форми­руется при согласованном взаимодействии объединенных в струк­туру элементов и которым элементы до этого не обладали  (например, смачиваемость дисперс­ных фаз вяжущим веществом и управление этим процессом). Поддержание интегративных параметров в допустимых пределах (управление) определяет гомеостазис системы. Интегративные свойства отли­чают систему от простого конгломерата и выделяют систему в виде целостного образования из окружающей среды.

В системах не все связи и элементы равноценны. Можно обнаружить доминирующие элементы и связи, незначительные изменения которых приводят к существенным изменениям свойств системы (например, подсистемы управления). Централизация (усиление влияния доминирующей подсистемы) сопровождается ростом интегративности (смена руководителя предприятия может резко изменить курс развития). В системе могут присутствовать элементы и связи, влияние которых на функции системы выражены слабо (потеря одного колеса не лишает боеспособности БТР; затопление некоторых отсеков корабля ухудшает, но сохраняет его плавучесть; разрыв части стальных волокон еще не означает потерю  работоспособности троса и др.). Но есть  количественный предел потерь; его превышение  приводит к разрушению системы (переходу её в новое качество; в минимальной системе  она разрушается при удалении хотя бы одного её элемента), При многократном дублировании доминирующих элементов интегративные системы можно рассматривать как суммативные (свойства суммативных (аддитивных) систем равны сумме свойств ее компонентов). Отметим, в интегративных системах незначительное воздействие на параметры порядка могут вызвать резкие (нелинейные) изменения состояния управляемого объекта. В суммативных системах изменения происходят линейно, пропорционально степени воздействия.

Такой подход с большой эффективностью использовался при разработке композиционных материалов специального назначения: построении иерархической структуры критериев качества на основе когнитивного моделирования и построении в соответствии с ней иерархической структуры собственно композита.

 

Литература

1.           Данилов А.М., Гарькина И.А.Методология проектирования сложных систем при разработке материалов специального назначения / Известия ВУЗов Строительство. 2011. №1. – С.80-85

2.           Баженов Ю.М., Гарькина И.А., Данилов А.М., Королев Е.В. Системный анализ в строительном материаловедении: монография -М.: МГСУ: Библиотека научных разработок и проектов. -2012. –432 с.