Общие понятия теории систем. Система

Введение

 

Современный системный анализ является прикладной наукой, нацеленной на выяснение причин реальных сложностей, возникших перед «обладателем проблемы» (обычно это конкретная организация, учреждение, предприятие, коллектив), и на выработку вариантов их устранения. В наиболее развитой форме системный анализ включает и непосредственное, практическое улучшающее вмешательство в проблемную ситуацию.

Системность не должна казаться неким нововведением, последним достижением науки. Системность есть всеобщее свойство материи, форма ее существования, а значит, и неотъемлемое свойство человеческой практики, включая мышление. Однако всякая деятельность может быть менее или более системной. Появление проблемы — признак недостаточной систем­ности; решение проблемы - результат повышения системности.

Желательность и необходимость повышения системности возникает в самых разнообразных областях. В частности, успех в современном бизнесе и менеджменте во многом опирается на оперативный анализ экономической ситуации и выбор оптимального решения из возможных альтернатив, зачастую в условиях неполноты данных и неопределенности ситуаций.

Тема№1
Системные исследования

Системные исследования представляют собой совокупность научных теорий, концепций и методов, в которых объект исследования рассматривается как система.

Объектом системных исследований являются системы, представляющие множество взаимосвязанных элементов, выступающих как единое целое со всеми присущими ему внутренними и внешними связями и свойствами.

Основные методологические особенности системных исследований:

1. Для системных исследований характерен особый тип изучаемой действительности – она является, как правило, многоплоскостной. (решается ряд различных задач, отнесенных нередко к удаленных друг от друга научным дисциплинам).

2. Возможность и необходимость использования методов и средств различных наук в одном системном исследовании выдвигает проблему предметной отнесенности, т.е. выявление того, насколько адекватна та или иная группа средств данному предмету исследования.

3. Высокая степень абстрактности системных исследований создает для каждого из таких исследований большие возможности построения эмпирического материала. С одной стороны широта эмпирической области позволяет быстро получать теоретические выводы, с другой – она является препятствием, когда надо осуществить переход от абстрактных теоретических систем к получению заданных предметом результатов.

В системных исследования выделяют три аспекта:

· разработка теоретических основ системного подхода;

· построение адекватного системному подходу исследовательского аппарата (формальная сфера);

· приложение системных идей и методов (прикладная сфера).

Существуют «мягкая системная методология» и «жесткая системная методология».

Общая схема « мягкой системной методологии » включает семь основных стадий процесса:

1. Осознание наличия проблемной ситуации и аккумуляция возможно более полной информации, характеризующей эту ситуацию.

2. Фиксация проблемной ситуации в виде некоторого описания.

3. Выработка «основных определений» соответствующей системы, отражающей зафиксированную проблемную ситуацию.

4. Создание и тестирование концептуальных моделей, направленных на определение способов полного или частичного разрешения рассматриваемой проблемы.

5. Сравнение и сопоставление результатов моделирования с описанием проблемной ситуации.

6. Определение на основе проведенного на предыдущем этапе сопоставления комплекса осуществимых и желательных изменений в исходной ситуации.

7. Действия субъекта по практическому осуществлению этих изменений.

Согласно П.Чекленду наиболее важные в методологическом плане стадии – третья и четвертая. Адекватное «основное определение» системы должно включать, как минимум, шесть элементов, обозначаемых символом CATWOE (Рис.1.1).

 

 

Рис.1.1. Элементы «основного определения»

Центральным элементом является процесс трансформации (Т), посредством которого заданные исходные условия преобразуются в заданный результат. Следующий элемент – владелец системы (О). Внутри самой системы выделяют действующие лица (А), осуществляющие основные виды деятельности данной системы. Внутри и вне системы находятся внутренние и внешние потребители (С) системы, на которых осуществляемая системой и в системе деятельность оказывает влияние. Пятый элемент – ограничения со стороны окружающей среды – Е. Шестой элемент – это концептуальные рамки, позиции, предпосылки, которые делают осмысленными вырабатываемые «основные определения».

В основе « жесткой системной методологии » лежит определение альтернативных способов достижения заданной цели и выбор альтернативы, удовлетворяющей заданным критериям. Для этого создается модель, позволяющая генерировать и сравнивать различные альтернативы.

Основанная особенность и отличие «мягкого системного подхода» состоит в том, что он включает фазу сравнения, сопоставления моделей с описанием исходной проблемной ситуации.

Специфика системного исследования определяется выдвижением новых принципов подхода к объекту изучения. В самом общем виде этот подход выражается в стремлении построить целостную картину объекта и характеризуется следующими положениями:

· при исследовании объекта как системы описание элементов не носит самодовлеющего характера, поскольку элемент описывается с учетом его места в целом;

· один и тот же материал выступает в системном исследовании как обладающий одновременно разными характеристиками, параметрами, функциями и даже различными принципами строения. Одним из проявлений этого является иерархичность строения системы;

· исследование системы неотделимо от исследования условий ее функционирования;

· специфической для системного подхода является проблема порождения свойств целого из свойств элементов, и наоборот, порождения свойств элементов из характеристик целого;

· источник преобразования системы или ее функций лежит обычно в самой системе, поскольку это связано с целесообразным характером функционирования систем. Существенная черта целого ряда системных объектов состоит в том, что они являются не просто системами, а самоорганизующимися системами. С этим связана и другая особенность, присущая многим системным исследованиям: наличие у системы некоторого множества индивидуальных характеристик.

Контрольные вопросы

1. Раскройте понятие системного исследования.

2. Что является объектом системных исследований?

3. Раскройте методологические особенности системных исследований.

4. Назовите различие «мягкой» системной методологии и «жесткой» системной методологии.

5. Перечислите стадии процесса «мягкой» системной методологии.

6. Опишите элементы «основного определения» системы согласно П. Чекленду.

7. Раскройте специфику системного исследования.

Тема№2
Системный подход

Системный подход представляет собой совокупность методов и средств, позволяющих исследовать свойства, структуру и функции объектов и процессов в целом, представив их в качестве систем со сложными межэлементными взаимосвязями, взаимовлиянием самой системы на ее структурные элементы.

Системный подхода заключается в рассмотрении элементов системы как взаимосвязанных и взаимодействующих для достижения глобальной цели функционирования системы. Особенностью системного подхода является оптимизация функционирования не отдельных элементов, а всей системы в целом.

Основные преимущества системного подхода:

· Высвечивается то общее в различных объектах и процессах, что затеняется различными деталями и трудно обнаруживается, пока не отброшены частности.

· Методы принятия решений переносятся из одних функциональных областей в другие;

· Не допускается переоценка возможностей отдельных методов при принятии решений, например, только математического моделирования в ущерб экспертным оценкам. Другими словами, исключается «снятие» всех проблем с использованием одного инструмента;

· Осуществляется синтез знаний из различных наук;

· В проекты вводится информационное описание системы(виды, объемы, назначение и пути прохождении информации) и разрабатывается процесс сбора и обработки данных и информации;

· Возникает объективная основа для выбора необходимых направлений дальнейшего развития исследований в области, к которой относится проектируемая система.

Принципы системного подхода:

Единства – совместное рассмотрение системы как единого целого и как совокупность частей;

Развития – учет изменяемости системы, ее способности к развитию, накапливанию информации с учетом динамики среды;

Глобальной цели – ответственность за выбор глобальной цели, оптимум подсистем не является оптимумом всей системы;

Функциональности – совместное рассмотрение структуры системы и функций с приоритетом функций над структурой;

Сочетания децентрализации и централизации;

Иерархии – учет соподчинения и ранжирования частей;

Неопределенности – учет вероятностного наступления событий;

Организованности - степень выполнения решений и выводов.

Этапы системного подхода:

1. Выделение объекта исследования из общей совокупности процессов, очертание контура и границ системы, ее элементов, связей со средой; установление цели исследования, выяснение структуры и функций системы; выделение главных свойств элементов и системы в целом, установление их соответствий;

2. Определение основных критериев эффективного функционирования системы, а также основных ограничений и условий функционирования;

3. Определение вариантов структур и элементов, учет основных факторов, влияющих на систему;

4. Составление модели системы;

5. Оптимизация функционирования системы по достижению цели;

6. Определение оптимальной схемы управления системой;

7. Установление надежной обратной связи по результатам функционирования, определение работоспособности и надежности функционирования систем.

Методология системного подхода опирается на доминирующую роль целого по отношению к составным частям элементов. В системном подходе мысль движется от целого к составным частям, от системы к элементам, от сложного к простому явлению, и целое определяет характер и специфику элементов и частей, входящих в состав данного целого.

Современное развитие системного подхода идет в трех направлениях:

· системология как теория систем;

· системотехника как практика;

· системный анализ как методология.

Системология понимается как наука:

· о методах системного исследования окружающего нас мира (объектов, процессов, явлений);

· о системах различной природы и различного назначения, изучаемых с позиции целостного (интегрированного) восприятия происходящих процессов;

· о выявлении присущих системам общих и частных закономерностей и использовании их для анализа и познания существующих систем и для создания более совершенных систем, обеспечивающих более эффективное достижение поставленных целей.

Системотехника - научное планирование, проектирование, оценка и конструирование систем человек – машина.

Системотехника вызвана к жизни появлением больших технических систем, которые могут иметь огромное количество разнообразных составляющих, часто разбросанных по обширной территории и объединенных в одно целое средствами автоматизированного управления, что требует высокой скорости переработки информации.

Цель создания системотехники - " сократить разрывы во времени между научными открытиями и их приложением и между возникновением человеческих потребностей и производством новых систем, призванных удовлетворить эти потребности".

Методологией системотехники является методология системного подхода - методология планирования, разработки и создания систем как единого целого.

Создателем системы является системотехник - специалист широкого профиля, способный объединить специалистов разных специальностей, связать множество решений частных задач в единое, подчинив общей цели.

Системный анализ является родственным к системотехнике направлением, но обычно понимается более широко, охватывая нетехнические вопросы проектирования, организации и управления.

Объектами его исследования являются большие и сложные системы, которые являются одновременно открытыми (взаимодействующими с внешней средой) и в состав которых входит человеческий фактор.

Основу методологии системного анализа так же составляет системный подход, для которого определяющим является представление о целостности исследуемых, проектируемых и синтезируемых объектов. Методологически системный анализ направлен на исследование причин сложности систем и их устранения.

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой системный подход?

2. Как в системном подходе рассматриваются элементы системы?

3. Перечислите преимущества системного подхода.

4. Раскройте основные принципы системного подхода.

5. Перечислите и опишите этапы системного подхода.

6. Что рассматривает наука «системология»?

7. Назовите цель создания системотехники.

8. Какие задачи решает специалист системотехник?

9. Что является объектом системного анализа?

 

Тема№3
Теория систем. Система.
Классификация систем

3.1 Теория систем
как междисциплинарная наука

По мере развития системных исследований становилось все более очевидным, что речь идет не об утверждении какой-то единственной концепции, претендующей на общенаучное значение, а о новом направлении исследовательской деятельности, о выработке новой системы принципов научного мышления, о формировании нового подхода к объектам исследования.

Общая теория систем в ее нынешнем состоянии рассматриватся, как совокупность различных моделей и способов описания систем разного рода. Среди них выделяются, прежде всего, качественные системные концепции. Их общая сторона состоит в выделении и фиксации самой " системной действительности" в ее первоначальном расчленении. Строить на этой основе концепции можно различными путями:

· выявлением изоморфизмов (сходных по форме) законов в разных научных областях и построении на этой основе обобщенных научных моделей;

· разбиением изучаемой научной действительности на ряд связанных друг с другом (по горизонтали или вертикали) системных сфер, которые иногда называют структурными уровнями.

Более перспективными на нынешнем уровне развития представляются попытки построения теоретических моделей отдельных типов системных объектов. Весомый вклад в решении этой задачи внесли: Л. фон Берталанфи - модель открытой системы; У. Росс Эшби - методы и принципиальные возможности исследования, основанные на подходе к объекту как черному ящику; Р. Акофф - модели организации; И. Клир - способы кибернетического исследования систем; модели многоуровневых многоцелевых систем - М. Месарович.

Каждая такая проблема требует для своего решения соответствующих методов - не только содержательных, но и формальных. К содержательным концепциям ОТС примыкают формальные варианты этой теории. В этом проявляется наибольшее многообразие подходов и позиций: М. Месарович (США) стремится построить математическое основание ОТС; М. Тод и Э. Шуфорд - теоретико-вероятностный анализ структуры систем; У. Росс Эшби - теоретико-множественную концепцию гомеостазиса (совокупность сложных приспособлений, направленных на поддержание равновесия).

В результате определился ряд перспективных направлений, которые решают основные задачи теории систем.

Кибернетика, базирующаяся на принципе обратной связи и вскрывающая механизмы целенаправленного и самоконтролируемого поведения;

Теория информации, вводящая понятие информации как некоторого количества и развивающая принципы передачи информации;

Теория игр, анализирующая в рамках особого математического аппарата рациональную конкуренцию двух или более противодействующих сил с целью достижения максимального выигрыша и минимального проигрыша;

Теория решений, анализирующая аналогично теории игр рациональные выборы внутри человеческих организаций, на основе рассмотрения данной ситуации и ее возможных исходов;

Топология, или реляционная математика, включающая не метрические области, такие, как теория сетей и теория графов;

Факторный анализ, т.е. процедуры изоляции посредством использования математического анализа факторов в много переменных явлениях в различных областях знания;

Общая теория систем в узком смысле, пытающаяся вывести из общего определения понятия " система" - комплекса взаимодействующих компонентов - ряд понятий, характерных для организованных объектов: взаимодействие, сумма, централизация, конкуренция и другие.

Поскольку теория систем в широком смысле является по своему характеру фундаментальной междисциплинарной наукой, она имеет прикладную сферу, включающую ряд областей:

· системотехнику (Systems Engineering), т.е. научное планирование, проектирование, оценку и конструирование систем человек - машина;

· исследование операций(Operations research), т.е. научное управление существующими системами людей, машин материалов, финансов и т.д.;

· инженерную психологию(Human Engineering), т.е. анализ приспособления систем, и, прежде всего, машинных систем, для достижения максимума эффективности при минимуме денежных и иных затрат.

Перечисленные теории имеют определенные общие черты:

1. Они сходны в том, что необходимо как-то решать проблемы, характерные для многих наук.

2. Эти теории вводят новые понятия и модели, например, обобщенное понятие системы, понятие информации (сравнимой по значению с понятием энергии в физике).

3. Эти теории, как указывалось выше, имеют дело преимущественно со многими переменным.

4. Вводимые этими теориями модели являются междисциплинарными по своему характеру и далеко выходят за пределы сложившихся областей научного знания.

5. Вводятся такие понятия, как целостность, организация, направленность движения или функционирования, за которыми в механистической науке закрепилось представление как о ненаучных или метафизических.

Одной из наиболее веских причин разработки общей теории систем является проблема связи между различными научными дисциплинами. Хотя и существует аналогия между основными методами исследований, каждый из которых является научным методом, результаты исследований в одной области не так часто пересекают границы данной научной дисциплины. Понятия и гипотезы, разработанные в одной научной области, редко применяются в других областях, где они могли бы, возможно, привести к значительным достижениям.

Одним из возможных подходов к созданию общей теории систем может служить отбор явлений, касающихся одновременно различных дисциплин, и построение отражающих эти явления общих моделей. Другой подход заключается в построении главной иерархии уровней сложности для основных типов систем в различных реальных областях. Это связано с определением уровня абстрагирования при представлении каждого уровня иерархии.

Подход, основанный на иерархии уровней, приводит к понятию " системы систем", применяемому в большинстве предпринимательских и других организаций. Уровни подхода следующие:

1. Уровень статической структуры. Он мог бы называться уровнем " основ". Описание этой структуры служит началом систематизированных теоретических знаний почти в любой области науки, так как невозможно создать точную функциональную или динамическую теорию, не имея достоверного описания статических взаимоотношений.

2. Уровень иерархии систем. Это уровень простой динамической системы с предопределенными, обязательными изменениями. Он может быть назван уровнем " часового механизма". Большая часть теоретических положений в физике, химии, и даже в экономике, относится к этой категории.

Признаки систем

Основные признаки систем следующие:

· целостность, связанность или относительная независимость от среды и систем. С исчезновением связанности исчезает и система, хотя элементы системы и даже некоторые отношения между ними могут быть сохранены;

· наличие подсистем и связей между ними или наличие структуры системы. С исчезновением подсистем или связей между ними может исчезнуть и сама система;

· возможность обособления или абстрагирования от окружающей среды, т.е. относительная обособленность от тех факторов среды, которые в достаточной мере не влияют на достижение цели;

· связи с окружающей средой по обмену ресурсами;

· подчиненность всей организации системы некоторой цели;

· эмерджентность или несводимость свойств системы к свойствам элементов;

· увеличение разнообразия типов частей системы, выполняемых ими функций, что обусловливает различия в их абсолютной стоимости;

· усложнение функционирования;

· сложность поведения, нелинейность характеристик;

· повышение уровня автоматизации, означающее, в частности, увеличение степени относительной самостоятельности системы в ее поведении;

· нерегулярное, статистически распределенное во времени поступление внешний воздействий;

· наличие в ряде случаев состязательного момента, т.е. такого функционирования системы, при котором необходимо учитывать конкуренцию отдельных частей;

· многоаспектность (техническая, экономическая, социальная, психологическая);

· контринтуитивность (причина и следствие жестко однозначно не связаны ни во времени, ни в пространстве);

· нелинейность (синергетика).

Классификация систем

Системы разделяются на классы по различным признакам, и в зависимости от решаемой задачи можно выбрать разные принци­пы классификации. При этом систему можно охарактеризовать одним или несколькими признаками. Чаще всего системы классифицируются следующим образом:

· по виду научного направления - математические, физи­ческие, химические и т. п.;

· по степени определенности функционирования: детерминированные и вероятностные. Детерминированной называют систему, если ее поведение можно абсолютно точно предвидеть. Система, состояния которой зависит не только от контролируемых, но и от неконтролируемых воздействий или если в ней самой находится источник случайности, носит название вероятностной. Приведем пример стохастических систем, это - заводы, аэропорты, сети и системы ЭВМ, магазины, предприятия бытового обслуживания и т.д.

· по степени организованности - хорошо организован­ные, плохо организованные (диффузные), самоорганизующиеся системы.

· по происхождению различают системы естественные, созданные в ходе естественной эволюции и в целом не подверженные влиянию человека (клетка), и искусственные, созданные под воздействием человека, обусловленные его интересами и целями (машина).

· по основным элементам системы могут быть разделены на абстрактные, все элементы которых являются понятиями (языки, философские системы, системы счисления), и конкретные, в которых присутствуют материальные элементы.

· по взаимодействию со средой различают системы замкнутые и открытые. Замкнутая система в процессе своего функционирования использует только ту информацию, которая вырабатывается в ней самой (система кондиционирования воздуха в замкнутом объеме). В открытойсистеме функционирование определяется как внутренней, так и внешней, поступающей на входы, информацией. Большинство изучаемых систем являются открытыми, т.е. они испытывают воздействие среды и реагируют на него и, в свою очередь, оказывают воздействие на среду.

· по степени сложности различают простые, сложные и очень сложные системы. Простые системы характеризуются небольшим числом элементов, связи между которыми легко поддаются описанию (средства механизации, простейшие организмы). Сложные системы состоят из большого числа элементов и характеризуются разветвленной структурой, выполняют более сложные функции. Изменения отдельных элементов и (или) связей влечет за собой изменение многих других элементов. Но все же отдельные конкретные состояния системы могут быть описаны (автоматы, ЭВМ, галактики). Очень сложные системы характеризуются большим числом разнообразных элементов, обладают множеством структур, не могут быть полностью описаны (мозг, хозяйство).

· по естественному разделению системы делятся на: технические, биологические, социально-экономические. Технические – это искусственные системы, созданные человеком (машины, автоматы, системы связи). Биологические – различные живые организмы, популяции, биогеоценозы и т.п. Социально-экономические – системы существующие в обществе, обусловленные присутствием и деятельностью человека (хозяйство, отрасль, бригада и т.п.).

· по определению выходных сигналов. Динамические системы характеризуются тем, что их выходные сигналы в данный момент времени определяются характером входных воздействий в прошлом и настоящем (зависит от предыстории). В противном случае системы называют статическими. Примером динамических систем является биологические, экономические, социальные системы; такие искусственные системы как завод, предприятия, поточная линия и т.д.

· по изменению во времени. Если вход и выход системы измеряется или изменяется во времени дискретно, через шаг t, то система называется дискретной. Противоположным понятием является понятие непрерывной системы. Например: ЭВМ, электронные часы, электросчетчик - дискретные системы; песочные часы, солнечные часы, нагревательные приборы и т.д. - непрерывные системы.

· По типу организации: централизованные (однополюсные, иерархические, биполярные с входным и выходным полюсами); децентрализованные (многополюсные сети, сети без полюсов с различной произвольной топологией; матрич­ные сети с регулярной топологией, сети смешанной топо­логии: регулярной и произвольной)

· По составу функций: одно- или многофункциональ­ные, с постоянным или переменным составом функций;

Объектом изучения системного анализа являются в большинстве своем стохастические открытые сложные и очень сложные системы любого происхождения.

Рассмотрим некоторые виды систем более подробно.

Хорошо организованные системы. Представить анализируемый объект или процесс в виде «хорошо организованной системы» означает определить элементы системы, их взаимосвязь, правила объединения в более крупные компоненты, т. е. определить связи между всеми компонентами и целями системы, с точки зрения которых рассматривается объект или ради достижения которых создается система. Проблемная ситуация может быть описана в виде математического выражения, связывающего цель со сред­ствами, т. е. в виде критерия эффективности, критерия функци­онирования системы, который может быть представлен сложным уравнением или системой уравнений. Решение задачи при пред­ставлении ее в виде хорошо организованной системы осуществ­ляется аналитическими методами формализованного представле­ния системы.

Примеры хорошо организованных систем: солнечная система, описывающая наиболее существенные закономерности движения планет вокруг Солнца; отображение атома в виде планетарной системы, состоящей из ядра и электронов; описание работы сложного электронного устройства с помощью системы уравне­ний, учитывающей особенности условий его работы (наличие шумов, нестабильности источников питания и т. п.). Для отображения объекта в виде хорошо организованной системы необходимо выделять существенные и не учитывать относительно несущественные для данной цели рассмотрения компоненты: например, при рассмотрении солнечной системы не учитывать метеориты, астероиды и другие мелкие по сравнению с планетами элементы межпланетного пространства.

Описание объекта в виде хорошо организованной системы применяется в тех случаях, когда можно предложить детермини­рованное описание и экспериментально доказать правомерность его применения, адекватность модели реальному процессу. По­пытки применить класс хорошо организованных систем для представления сложных многокомпонентных объектов или мно­гокритериальных задач плохо удаются: они требуют недопусти­мо больших затрат времени, практически нереализуемы и неадек­ватны применяемым моделям.

Плохо организованные системы. При представлении объекта в виде «плохо организованной или диффузной системы» не ста­вится задача определить все учитываемые компоненты, их свой­ства и связи между ними и целями системы. Система харак­теризуется некоторым набором макропараметров и закономер­ностями, которые находятся на основе исследования не всего объекта или класса явлений, а на основе определенной с помо­щью некоторых правил выборки компонентов, характеризующих исследуемый объект или процесс. На основе такого выборочного исследования получают характеристики или закономерности (статистические, экономические) и распространяют их на всю систему в целом. При этом делаются соответствующие оговорки. Например, при получении статистических закономерностей их распространяют на поведение всей системы с некоторой довери­тельной вероятностью.

Подход к отображению объектов в виде диффузных систем широко применяется при: описании систем массового обслужива­ния, определении численности штатов на предприятиях и учреж­дениях, исследовании документальных потоков информации в си­стемах управления и т. д.

Самоорганизующиеся системы. Отображение объекта в виде самоорганизующейся системы — это подход, позволяющий ис­следовать наименее изученные объекты и процессы. Самооргани­зующиеся системы обладают признаками диффузных систем: стохастичностью поведения, нестационарностью отдельных па­раметров и процессов. К этому добавляются такие признаки, как непредсказуемость поведения; способность адаптироваться к из­меняющимся условиям среды, изменять структуру при взаимо­действии системы со средой, сохраняя при этом свойства целост­ности; способность формировать возможные варианты поведе­ния и выбирать из них наилучший и др. Иногда этот класс разбивают на подклассы, выделяя адаптивные или самоприс­посабливающиеся системы, самовосстанавливающиеся, самовос­производящиеся и другие подклассы, соответствующие различ­ным свойствам развивающихся систем. Примеры: биологические организации, коллективное поведение людей, организация управления на уровне предприятия, отрасли, государства в целом, т.е. в тех системах, где обязательно имеется человеческий фактор.

При применении отображения объекта в виде самоорганизующейся системы задачи определения целей и выбора средств, к; правило, разделяются. При этом задача выбора целей может быть, в свою очередь, описана в виде самоорганизующейся системы, т. е. структура функциональной части АСУ, структура целей плана может разбиваться так же, как и структура обеспечивающей части АСУ (комплекс технических средств АСУ) или организационная структура системы управления.

Большинство примеров применения системного анализа основано на представлении объектов в виде самоорганизующихся систем.

Большие и сложные системы . Существует ряд подходов к разделению систем по сложности. В частности, Г. Н. Поваровв зависимости от числа элементов, входящих в систему, выделяет четыре класса систем: малые системы (10...10³ элементов), сложные (10⁴...10⁷ элементов), ультрасложные (10⁷...10³⁰ элементов) суперсистемы (10³⁰...10²⁰⁰ элементов). Так как понятие элемент; возникает относительно задачи и цели исследования системы, то и данное определение сложности является относительным, а не абсолютным.

Английский кибернетик С. Бир классифицирует все кибернетические системы на простые и сложные в зависимости от способа описания: детерминированного или теоретико-вероятностного. А. И. Берг определяет сложную систему как систему, которую можно описать не менее чем на двух различных мате­матических языках (например, с помощью теории дифференци­альных уравнений и алгебры Буля).

Очень часто сложными системами называют системы, кото­рые нельзя корректно описать математически, либо потому, что в системе имеется очень большое число элементов, неизвестным образом связанных друг с другом, либо неизвестна природа явлений, протекающих в системе. Все это свидетельствует об отсутствии единого определения сложности системы.

Так же дается следующее определение: сложной системой называется система, в модели которой недостаточно информации для эффективного управления этой системой. Таким образом, признаком простоты системы является достаточность информации для ее управления. Если же результат управления, полученный с помощью модели, будет неожиданным, то такую систему относят к сложной. Для перевода системы в разряд простой необходимо получение недостающей информации о ней и включение ее в модель.

При разработке сложных систем возникают проблемы, относящиеся не только к свойствам их составляющих элементов и подсистем, но также к закономерностям функционирования системы в целом. При этом появляется широкий круг специфи­ческих задач, таких, как определение общей структуры системы; организация взаимодействия между элементами и подсистемами; учет влияния внешней среды; выбор оптимальных режимов функ­ционирования системы; оптимальное управление системой и др.

Чем сложнее система, тем большее внимание уделяется вышеуказанным вопросам. Математической базой исследования сложных систем является теория систем. В теории систем большой системой сложной, системой большого масштаба, (Large Scale Systems) называют систему, если она состоит из большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих между собой элементов и способна выполнять сложную функцию.

От сложных систем необходимо отличать большие системы.

Под большой системой понимается совокупность материаль­ных ресурсов, средств сбора, передачи и обработки информации, людей-операторов, занятых на обслуживании этих средств, и лю­дей-руководителей, облеченных надлежащими правами и ответ­ственностью для принятия решений. Материальные ресурсы - это сырье, материалы, полуфабрикаты, денежные средства, раз­личные виды энергии, станки, оборудование, люди, занятые на выпуске продукции, и т. д. Все указанные элементы ресурсов объединены с помощью некоторой системы связей, которые по заданным правилам определяют процесс взаимодействия между элементами для достижения общей цели или группы целей. Таким образом, система, для актуализации модели которой в целях управления недостает материальных ресурсов (машинного времени, емкости памяти, других материальных средств моделирования) называетсябольшой. К таким системам относятся экономические, организационно-управленческие, биологические нейрофизиологические, и т.п. системы.

Характерные особенности больших систем. К подобным отличительным особенностям относятся следующие:

· большое число элементов в системе (сложность системы);

· взаимосвязь и взаимодействие между элементами;

· иерархичность структуры управления;

1234Следующая ⇒

Поделиться: