Раздел 2 Понятие системы. Виды систем и их свойства

Тема 2.1 Понятие системы. Ее компоненты. Свойства систем

Потребность в использовании по­нятия «система» возникает для объектов различной природы в тех случаях, когда невозможно что-то проде­монстрировать, изобразить, представить формулой и т.п. и нужно подчеркнуть, что это будет большим, сложным, не полностью сразу понятным, при этом целым, единым. Например - Солнечная система, система управления станком, система организационного управления предприятием (городом, регионом и т. п.), экономическая система, система кровообращения, система уравнений и система ис­числения в математике и т. д. Существует несколько десятков определений этого понятия. Приведем некоторые из них. Система - совокупность элементов, находящихся в опре­деленных отношениях друг с другом и со средой (Л. фон Берталанфи, [12]). Система - совокупность условно первичных элементов, устойчивое многообразие взаимодействий и взаимосвязей между которыми предает ей целостный характер и определяет поведение [5]. Система - категория, обозначающая объект, организованный в качестве целостности, где энергия связей между элементами системы превышает энергию их связей с элементами других систем [11]. Рассматривая различные определе­ния системы, необходимо осознавать, что на разных этапах представления объекта в виде системы, в различных конкретных ситуациях можно пользоваться разными определениями. Причем по мере уточнения представлений о системе ее определение не только может, но и должно уточняться. Таким образом, при проведении системного анализа нужно, преж­де всего, сформулировать «рабо­чее» определение, которое может уточняться, расширяться, или су­жаться в зависимости от хода анализа. При этом необходимо, чтобы лица, формирую­щие это «рабочее» определение системы, в одинаковом смысле использовали характеризующие его понятия. К таким понятиям относят понятия элемента, связи, структуры, цели, подсистемы. Рассмотрим их. Под элементом принято понимать простейшую, неде­лимую часть системы. Однако ответ на вопрос, что является такой ча­стью, может быть неоднозначным. Например, в качестве элементов системы «стол» можно назвать «ножки, ящики, крышку и т. д.», а можно - «атомы, молекулы», в зависимости от того, какая задача стоит перед исследователем. Аналогично в системе управления предприятием элементами можно считать подразделения аппарата управления, а можно - каждого сотрудника или каждую операцию, которую он выполняет. Поэтому примем следующее определение: элемент - это предел членения системы с точки зрения аспекта рассмотрения, решения кон­кретной задачи. Понятие связь входит в любое определение системы и обеспечивает возникновение и сохранение ее целостных свойств. Это понятие одновременно характеризует и строение (статику), и функцио­нирование (динамику) системы. ^ Связь определяют как ограничение степени свободы элементов. Действительно, элементы, вступая во взаимодействие (связь) друг с дру­гом, утрачивают часть своих свойств, которыми они потенциально обла­дали в свободном состоянии. Связи можно охарактеризовать:

• направлением (направленные и нена­правленные)

• силой (сильные и слабые)

Связи в конкретных системах могут быть одновременно охарактери­зованы несколькими из названных признаков. Важную роль в моделировании систем играет понятие обратной связи. Обратную связь можно проиллюстрировать схемой: где X(t) - закон или алгоритм (программа) управления Х_треб - требуемое значение регулируемого параметра Х_i - фактическое значение регулируемого параметра ΔХ - рассогласование между Х_треб и Х_i Обратная связь может быть:

• отрицательной - противодействующей тенденциям изменения выходного параметра, т.е. направленной на сохранение, стабилизацию требуемого значения параметра (например, стабилизацию выходного напряжения, или в системах организационного управления – количества выпускаемой продукции и т. п.);

• положительной - сохраняющей тенденции происходящих в системе изменений того или иного выходного параметра (что используется при разработке генераторов разного рода, при моделировании развивающихся систем).

обратная связь является основой саморегулирования, развития систем, приспособления их к изменяющимся условиям существования. При разработке моделей функционирования сложных самоорганизующихся систем в них, как правило, одновременно присутствуют и отрицательные, и положительные обратные связи. Понятие цель и связанные с ним понятия целесообразности, целенаправленности лежат в основе развития системы. Под целью будем понимать предвосхищаемый в сознании, заранее мыслимый результат деятельности человека, группы людей. Система может быть представлена простым перечислением элементов или черным ящиком (моделью «вход – выход»). Однако чаще всего при исследовании объекта такого представления недостаточно, так как требуется выяснить, что собой представляет объект, что в нем обеспечивает выполнение поставленной цели, получение требуемых результатов. В этих случаях систему отображают путем расчленения на элементы, подсистемы и вводят понятие структуры. Понятие подсистема подразумевает, что выделяется относительно независимая часть системы, обладающая свойствами системы, и в частности имеющая подцель, на достижение которой ориентирована подсистема. Расчленяя систему на подсистемы, следует иметь в виду, что так же, как и при расчленении на элементы, выделение подсистем зависит от цели и может меняться по мере ее уточнения и развития представлений исследова­теля об анализируемом объекте или проблемной ситуации. Структура (от латинского structure – строение, расположение, порядок) есть определенная совокупность законов, определяющих связь элементов в системе, превращая ее в единое целое. В сложных системах структура включает не все элементы и связи между ними (в предельном случае, когда пытаются применить понятие структуры к простым, полностью детерминированным объектам, понятия структуры и системы совпадают), а лишь наиболее существенные компоненты и связи, которые мало меняются при текущем функционировании системы и обеспечивают существование системы и ее основных свойств. Иными словами, структура характеризует организованность системы, устойчивую упорядоченность элементов и связей. Структурные связи обладают относительной независимостью от элементов и могут выступать как инвариант при переходе от одной системы к другой, перенося закономерности, выявленные и отраженные в структуре одной из них на другие. При этом системы могут иметь различную физическую природу. К основным типам структур относят:

• линейные (пример – структура станций метро на некольцевой линии);

• линейно-функциональные (пример – структура управления вузом: «Ректор – Проректора – Деканы – Заведующие кафедрами и подразделениями – Преподаватели кафедр и сотрудники других подразделений»);

• сетевые (пример – структура организации строительно-монтажных работ при строительстве дома: некоторые работы, например, монтаж стен, благоустройство территории и др. можно выполнять параллельно);

• матричные (пример – структура работников отдела НИИ, выполняющих работы по одной и той же теме).

Кроме указанных основных типов структур используются и другие, образующиеся с помощью их корректных комбинаций – соединений и вложений. Обобщая все вышесказанное, сформулируем «рабочее» для настоящего курса лекций определение системы. ^ Система – это совокупность взаимосвязанных элементов, образующих единое целое.