1.4. Основные свойства систем

Следуя принципам интуитивного подхода к определению такого фундаментального понятия, как система, его необходимо дополнить перечислением специфических свойств, присущих данному объекту. Следует подчеркнуть, что некоторые из этих свойств, с одной стороны, выделяют из всей совокупности систем некоторые обособленные классы систем, для описания которых используются специальные методы и подходы, а с другой стороны есть такие свойства, которые могут и отсутствовать у рассматриваемой системы.

Из приведенных определений следует, что системы должны обладать следующими свойствами.

1. Целостность (единство) означает, что система отделена от внешней среды. Среда может оказывать воздействие на систему через ее входы и воспринимать отклик (реакцию системы на внешнее воздействие) через выходы системы.

2. Структурированность означает, что система имеет внутреннюю структуру, то есть в системе можно выделить как ее элементы, так составные компоненты – подсистемы. Подсистемы и элементы системы взаимодействуют между собой так же, как целостная система взаимодействует с внешней средой.

3. Целенаправленность – отражает тот факт, что деятельность системы направлена на достижение некоторой цели. Целенаправленные системы, т. е. системы, деятельность которых служит достижению группы строго определенных целей, как поставленных извне, так и возникающих в самой системе играют особую роль в современной теории систем. Примерами таких систем являются социально-экономические организации (промышленное объединение, предприятия, научно-исследовательский институт); технические системы (система телефонной связи, АСУ предприятием); биологические системы (система кровообращения, двигательный аппарат человека или животного) и др.

4. Управляемость – это способность системы функционировать заданным образом. Установить, обладает ли система данным свойством, можно проанализировав выходы системы. Поскольку выход системы зависит от входов, то условия определяющие, присуще ли системе свойство управляемости, могут быть сформулированы только с учетом существования определенных входных воздействий, которые мы будем называть управлением. Кроме входов и выходов системы, необходимо ввести еще и некоторый показатель или оценочную функцию, которая позволяет установить, является ли реакция системы на управляющее воздействие желаемой.

5. Наблюдаемость

Свойство наблюдаемости связано с понятиями выходов и состояний системы. Система является наблюдаемой, если по результатам измерения значений выходов системы, на некотором интервале времени , можно определить ее состояние. Например, измерив, падение напряжений на сопротивлении можно установить его температуру

,

здесь - значение сопротивление при комнатной температуре; -температурный коэффициент сопротивления. Зная температуру сопротивления, тем самым определяют его тепловое состояние.

1.5. Этапы исследования систем

Одной из самых важных задач исследования систем различных типов является установление их структуры, поскольку разработка модели системы собственно и заключается в выборе ее структуры. Поэтому анализ системы нецелесообразно начинать сразу с разработки подробной математической, численной или иной модели. Прежде всего, необходимо проверить основные гипотезы, установить механизмы функционирования системы и определить ее структуру. Это особенно актуально для систем, состоящих из большого числа взаимосвязанных подсистем. В этом случае целесообразно вначале установить основные подсистемы, определить главные взаимосвязи между ними, а затем уже приступить к детальному моделированию механизмов функционирования различных подсистем.

В большинстве технических задач для выявления общей структуры системы используются принципиальные схемы. Они также применяются для дальнейшей структуризации системы и разработки аналитических моделей. При этом основное преимущество принципиальных схем заключается в их простоте. Как будет показано далее, модели теории систем, с одной стороны, вносят в описание математическую строгость, а с другой - сохраняют простоту и наглядность свойственные принципиальным схемам. Роль общей теории систем в системном анализе можно пояснить схемой, приведенной рис. 1.1.

Необходимо подчеркнуть, что выделение этапов системного анализа является в определенном смысле условным. По крайней мере, первые два этапа не только взаимно дополняют друг друга, но и довольно часто реализуются одновременно.

Первый этап исследования системы заключается в разработке словесного описания ее модели. Его основное назначение – описательная характеристика системы и, по возможности, ее структуры, установление целей, задач и выбор методов моделирования и реализации системы.

Проиллюстрируем этапы исследования систем на следующем примере. В настоящее время многие организации (прежде всего такие финансовые учреждения как банки) используют компьютерные сети и базы данных для информационной поддержки своих производственных процессов. Традиционные технологи, основанные на использовании баз данных, предполагают, что пользователь - сотрудник организации имеет специальную подготовку. Поэтому обеспечение простого и удобного доступа к имеющимся базам данных - актуальная задача. На сегодня самый эффективный способ ее решения – использование WEB-технологий.

Предположим, что необходимо разработать информационную систему, которая обеспечивает доступ к информационным ресурсам предприятия с использованием WEB-технологий.

Словесное описание модели информационной системы.

Использование WEB-технологий для обеспечения доступа к информационным ресурсам системы подразумевает:

• наличие IP-сети с поддержкой базового набора услуг по передаче данных с единой политикой нумерации, маршрутизации и работающим сервисом имен DNS;

• наличие выделенного WEB-сервера, обеспечивающего предоставление гипертекстовых документов через IP-сеть в ответ на запросы пользователей: WEB-клиентов.

Доступ к информационным ресурсам системы осуществляется по следующим сценариям:

1. Однократное или периодическое преобразование содержимого базы данных в статические документы. Информация, содержащаяся в базе данных, обрабатывается специальной программой, которая создает некоторое множество связанных HTML-документов. Эти документы переносятся на WEB-сервер. Доступ к ним осуществляется как к статическим гипертекстовым документам сервера.

2. Динамическое создание гипертекстовых документов на основе содержимого базы данных. Создание динамических HTML-документов основывается на использовании экранных форм, содержащих поля ввода. Эти поля служат для ввода информации пользователем и обеспечивают диалоговый режим обращения к информационным ресурсам. На основании значений полей ввода формируется динамический гипертекстовый документ. (Простейшим примером такой экранной формы является поисковая система, содержащая одно поле для ввода одного или нескольких ключевых слов; на основании этих ключевых слов осуществляется поиск документов необходимых данному пользователю.)

3. Создание и сопровождение информационного ресурса на основе высокопроизводительной системы управления базой данных (СУБД).

Основные задачи разработки информационной системы:

• разработать структуру статических гипертекстовых документов, пользовательский интерфейс в виде совокупности экранных форм для создания динамических HTML-документов, структуру данных и запросов;

• разработать топологию сети передачи данных и установить состав необходимого оборудования;

• разработать модель данных для создания и сопровождения информационного ресурса системы;

• определить состав прикладного программного обеспечения для разработки пользовательских интерфейсов, программного обеспечения для WEB-сервера и для создания базы данных;

• определить структуру прав доступа к информационным ресурсам и разработать средства защиты от непреднамеренного и несанкционированного изменения данных со стороны пользователей, а также аппаратных сбоев.

Цель разработки информационной системы – предоставление высококачественных информационных услуг при минимальной себестоимости.

Следующий этап – схематическое описание системы. На основании словесного описания модели и анализа функционирования системы составляется схематическое описание. Схематическое описание модели может отражать структуру системы, т.е. основные элементы системы и их назначение, а также схематическое описание структуры и принципов функционирования ее компонент.

Применительно к примеру разработки информационной системы ее схематическое описание может включать: общую схему системы (см. рис. 1.2.); схему сети передачи данных с учетом территориального расположения пользовательских компьютеров (см. рис. 1.3.), схематическое описание принципов функционирования компонент системы (см. рис 1.4).

С ледующий этап – формализация словесного и схематического описаний систем, т.е. разработка модели общей теории систем [2]. В общем случае эта модель должна отражать связи между компонентами системы, а также ее связи с внешней средой. Для сложных явлений и объектов разработка модели теории систем - совершенно необходимый этап исследования, так как методы и результаты обшей теории систем позволяют решить многие проблемы исходя из общих принципов, что создает предпосылки для эффективного решения сложных практических задач.

В озвращаясь к примеру разработки информационной системы, для того чтобы создать модель в терминах теории систем, выделим следующие ее компоненты: пользователи, администратор базы данных (АБД), система управления базой данных. В данном случае, связи между компонентами системы – это потоки информации. Не вдаваясь в подробности, приведем обобщенную модель системы (см. рис. 1.5.). Входами подсистемы СУБД являются «информация от пользователя» и «информация от АБД», а выходами «информация для пользователя» и «информация для АБД».

После разработки полной модели общей теории систем приступают к последнему этапу исследования – создание детальной модели. В зависимости от природы системы и целей исследования детальная модель может использоваться для постановки численного эксперимента - численная модель, либо для обеспечения оптимального управления системой – математическая модель. Что касается информационных систем, то для разработки детальных моделей используются специальные методы – инфологическое и даталогическое моделирование. Методы разработки этих детальных моделей, а также типы таких моделей, будут рассматриваться в дальнейшем.

В заключение отметим, что описание моделей в общей теории систем основывается на использовании теоретико-множественного подхода для представления таких понятий как система, связи и состояния системы. При этом, в общих чертах, система определяется как некоторое отношение, заданное на множестве объектов, которые являются состояниями, структурными элементами, входами и выходами. Связи между этими объектами рассматриваются как отношения.