Вопрос 10 Классификация систем

Системы могут быть классифицированы по следующим призна­кам: природа элементов, роль человека в создании системы, степень участия людей в реализации управляющих воздействий, степень взаимодействия с внешней средой, уровень сложности, характер взаимосвязей между элементами системы, степень организованности, степень управляемости, уровень централизации, целеполагание, вид отображаемого объекта, реакция на возбуждающее воздействие.

В зависимости от природы элементов различают реальные (физические) и абстрактные системы. Реальные (физические) систе­мы представляют объекты, состоящие из материальных элементов. Среди них могут быть механические, энергетические, биологические, природные, социальные и другие. Абстрактные системы состоят из элементов, не имеющих прямых аналогов в реальном мире. Они соз­даются путем мысленного отвлечения от тех или иных сторон, свойств, связей, реальных объектов и являются результатом творче­ской деятельности человека.

В зависимости от роли человека в создании систем разли­чают естественные и искусственные системы. Естественные си­стемы созданы и функционируют без участия человека. Такие систе­мы, как правило, обладают свойством адаптации, то есть способно­стью реагировать на воздействие окружающей среды так, чтобы полу­чить благоприятные результаты для деятельности системы. Системы подобного типа имеют как бы заранее запланированное "конечное со­стояние", и их поведение таково, что они достигают этого состояния, несмотря на неблагоприятные условия окружающей среды.

Искусственные системы созданы человеком, и им присущи мно­гие свойства естественных систем. Вместе с тем, существуют допол­нительные свойства искусственных систем, например, совместимость и оптимизация. Под совместимостью понимается согласованность характеристик независимых систем при их совместной деятельности. Системы могут быть совместимыми друг с другом в одном отношении и несовместимыми в другом. Оптимизация означает приспособление системы к окружающей среде, в результате которого обеспечивается наилучшее функциони­рование системы в определенном отношении, то есть в одних отноше­ниях она может быть оптимальна, в других - нет. Поэтому важнейшим направлением анализа искусственных систем является определение критериев оптимальности функционирования и их приоритетности.

По степени участия людей в реализации управляющих воздействий выделяют технические, человеко-машинные и органи­зационные системы.

К техническим относятся системы, которые функционируют без участия человека. Это системы автоматического управления (регули­рования), представляющие собой комплексы устройств для автомати­ческого изменения координат объекта управления с целью поддержа­ния желаемого режима его работы. Они могут быть как адаптивными, то есть приспосабливающимися к изменению внешних и внутренних условий в процессе работы путем изменения своих параметров или структуры для достижения требуемого качества функционирования, так и неадаптивными. Человеко-машинные системы предполагают, что деятельность человека сопряжена с техническими устройствами, причем окончательное решение принимает человек, а средства авто­матизации лишь помогают ему в обосновании правильности этого ре­шения. К организационным системам относятся социальные сис­темы - группы, коллективы людей, общество в целом.

По степени взаимодействия с внешней средой различают закрытые и открытые системы. Закрытая система отличается тем, что в нее не поступает и из нее не выделяется энергия, масса и ин­формация и, следовательно, она изолирована от внешней среды и ее компоненты не меняются. Открытая система имеет такие отличи­тельные черты, как способность обмениваться со средой массой, энергией и информацией. Закрытость и открытость системы имеют от­носительный характер и могут меняться в процессе ее развития. По степени сложности можно выделить простые, большие, сложные и очень сложные системы. Простые системы характери­зуются малым числом внутренних связей и легкостью математического описания. Большая система - это система, не наблюдаемая едино­временно с позиции одного наблюдателя либо во времени, либо в пространстве, либо в других параметрах, и которая не может рассмат­риваться иначе как в качестве совокупности априорно выделенных подсистем. Для исследования большой системы необходимо последо­вательно рассматривать ее по частям, строя ее подсистемы по иерар­хическим уровням. Сложная система имеет разветвленную структуру и разнообразные внутренние связи, которые поддаются описанию. К ним в первую очередь относятся закрытые системы, построенные для ре­шения многоцелевых задач и отражающие разные стороны характери­стики объекта, краткосрочные научно-технические и социально-экономические проблемы. К очень сложным системам относятся следующие: имеющие разные, трудно сравнимые аспекты характери­стик объекта; построенные для решения долгосрочных многоцелевых программ; для описания которых необходимо использование несколь­ких языков; не поддающиеся непосредственному математическому описанию ввиду исключительного многообразия и сложности связей; описание которых включает взаимосвязанный комплекс разных моде­лей; долгосрочные научно-технические и социально-экономические проблемы.

В зависимости от характера взаимосвязей между элемента­ми системы делятся на детерминированные и вероятностные. Де­терминированной считается система, в которой составные части взаимодействуют точно предвиденным образом и если известно пре­дыдущее состояние, то безошибочно можно предсказать ее после­дующее состояние. Вероятностная система имеет неопределенный характер развития, для нее невозможно сделать точного детального предсказания и любое предсказание относительно поведения такой системы не может выйти из логических рамок вероятностных катего­рий, при помощи которых это поведение описывается

Управляемые системы - это системы, способные изменить свое развитие и движение, переходить в различные состояния под влияни­ем управляющих воздействий. В них всегда присутствует орган, осу­ществляющий функции управления. Управляемые системы иерархичны, то есть имеют многоступенчатое построение, при котором функции управления распределяются между соподчиненными частями систе­мы. Такая система постоянно находится в движении, ей присущ дина­мический характер.

Класс самоорганизующихся систем характеризуется стохастичностью, непредсказуемостью поведения, нестабильностью отдельных параметров, способностью адаптироваться к изменяющимся условиям среды. Системы подобного типа имеют как бы заранее запланирован­ное "конечное состояние", и их поведение направлено на то, чтобы достичь этого состояния, несмотря на неблагоприятные условия окру­жающей среды. Моделирование самоорганизующихся систем наибо­лее сложно в связи с ограниченностью применения математических моделей и сложностью доказательства адекватности их применения. Накопление информации об объекте, как правило, носит многошаго­вый характер.

В зависимости от уровня централизации различают цент­рализованные и децентрализованные системы. Централизованной называется система, в которой некоторый элемент (подсистема) игра­ет главную, доминирующую роль в ее функционировании и его не­большие изменения вызывают значительные изменения всей систе­мы. Децентрализованная система не имеет главной подсистемы. В ней важнейшие подсистемы имеют приблизительно одинаковую цен­ность и построены не вокруг центральной подсистемы, а соединены между собой последовательно или параллельно.

11.сущность и содержание методологии системного анализа Системный анализ - это методология исследования трудно на¬блюдаемых и понимаемых свойств и отношений в объектах путем представления этих объектов в качестве целенаправленных систем и изучения свойств этих систем, взаимоотношений между целями и средствами их реализации. Системный анализ, базирующийся на теории систем, учитывает принципиальную сложность исследуемого объекта, его разветвленные и прочные взаи¬мосвязи с окружающей средой, не наблюдаемость целого ряда его свойств. Исследователь в рамках системного анализа, отталкиваясь от реального явления, от имеющихся фактических данных о его свойст¬вах, внутренних и внешних связях, переводит их в абстрактные катего¬рии и на основе известных свойств систем выявляет новые свойства и новые взаимосвязи. Главное в системном анализе - как сложное превратить в про¬стое, как не только трудноразрешимую, но и труднопонимаемую про¬блему превратить в четкую серию задач, имеющих методику решения. Системный анализ не исчерпывается расчленением сложной пробле¬мы на более мелкие, а направлен на то, чтобы понять сущность цело¬го, выявить факторы, влияющие на принятие решений и, в конечном счете, вернуться к целому, к проблеме. Сила системного анализа сложных систем заключается в том, что он позволяет, с одной стороны, разложить слишком сложную для решения проблему на ее составляющие, вплоть до постановки кон¬кретных, имеющих отработанные методы решения задач, а с другой -удерживать их вместе в качестве единого целого. Системный анализ представляет собой совокупность определен¬ных научных методов и практических приемов, используемых при ис¬следовании и конструировании сложных и сверхсложных объектов и решения разнообразных проблем, возникающих во всех сферах целе¬направленной деятельности, при проектировании и управлении соци¬альными, экономическими, человеко-машинными и техническими сис¬темами. Характерным для системного анализа является то, что поиск лучшего решения проблемы начинается с определения и упорядоче¬ния целей деятельности системы, при функционировании которой воз¬никла данная проблема. Системный анализ предназначен для исследования в первую очередь слабоструктурированных систем, состав элементов и взаимо¬связей которых установлен только частично, для решения задач, воз¬никающих в ситуациях, характеризующихся неопределенностью и со¬держащих неформализуемые элементы, которые не переводятся на язык математики. Поэтому основная особенность методик системного анализа заключается в сочетании формальных методов и неформали¬зованного экспертного знания.