- •Дополнительные материалы к лекциям по дисциплине «Теория систем и системный анализ»
- •1. Теоретические основы исследования управления
- •1.1. Условия проведения исследований
- •1.2. Понятие исследования
- •1.3. Распознавание проблемных ситуаций и формулировка проблемы
- •3. Установление места этих проблем в системе накопленных знаний
- •4. Разработка вариантов решения проблемы и их предварительная оценка по приоритетности (предварительный отбор, отсев) с учетом ограничений, трудностей, недостатков
- •5.1. Характеристики исследования
- •5.2. Проблема как предмет исследования. Виды проблем
- •5.3. Концепция управления исследованиями
- •2. Системы и закономерности их функционирования
- •2.1. Понятие системы
- •1. По направлению связи могут быть:
- •3. По характеру различают:
- •2.5. Классификация систем
- •2.6. Система управления предприятием как объект исследования
- •3. Методы исследования систем управления
- •3.1. Аналитические методы
- •3.2. Статистические методы
- •3.3. Теоретико-множественные методы
- •3.4. Логические методы
- •3.5. Методы, направленные на активизацию использования опыта и интуиции специалистов
- •1. Метод мозговой атаки
- •3.5. Графические методы
- •3.6.3. Метод «Дельфи»
- •3.8.5. Морфологические методы
- •3.6.7. Метод организованных стратегий
2.5. Классификация систем
Системы разделяют на классы по различным признакам, и в зависимости от решаемой задачи выбираются различные принципы классификации. Можно классифицировать системы по виду отображаемого объекта (технические, биологические, экономические и т.д.); по виду научного направления (математические, физические и т.п.); по наличию взаимосвязей с внешней средой (открытые и закрытые); по возможности (сложности) предсказания поведения системы (жесткие и мягкие). Деление систем на классы приведено в табл. 4.
Таблица 4
Классификация систем
Признак классификации |
Классы систем и их характеристика | |
1. По происхождению |
Естественные — системы, существующие в естественных процессах |
Искусственные — системы, являющиеся продуктом человеческого ума, труда. В искусственной системе существуют три различные по своей роли подпроцесса: основной процесс, обратная связь, ограничение |
2.По характеру поведения |
Управляемые — системы, которым присущ целенаправленный характер поведения |
Неуправляемые — системы, не обладающие целенаправленным поведением |
3. По степени сложности |
Простые |
Сложные |
4. По длительности существований |
Постоянные системы, функционирующие в интервале, характеризующемся как бесконечность |
Временные — системы, созданные человеком и существующие на некотором интервале времени. Временные системы всегда являются искусственными системами |
5. По изменению свойств |
Стабильные — системы, свойства которых не меняются во времени. Если изменения присутствуют, то они носят циклический характер |
Нестабильные — системы, для которых характерно изменение свойств во времени, и изменения не носят циклического характера |
6. По характеру реакции на воздействия среды |
Пассивные — системы, не оказывающие ответного воздействия на среду |
Активные — системы, реагирующие на воздействия окружающей среды |
7. По степени предсказуемости поведения системы |
Стохастические (вероятностные) — это системы, для которых результаты могут быть лишь спрогнозированы в пределах какого-го диагноза возможных значений |
Детерминированные (функциональные) - это системы, все результаты и действия которых могут быть точно определены |
8. По наличию входящих и выходящих потоков |
Абстрактные системы представляют собой систему без входных и выходных потоков (например, система целей предприятия, математическая система уравнений и др.) |
Конкретная система построена на связях между элементами посредством процессов (действий) на входных и выходных потоках |
Однако следует помнить, что классификация всегда относительна. Цель любой классификации — ограничить выбор подходов к исследуемой системе, сопоставить выделенным классам приемы и методы анализа, дать рекомендации по выбору методов для соответствующего класса систем.
Если рассматривать классификацию систем по сложности, то можно говорить о том, что существует несколько подходов к данному делению. Так, можно связать сложность с размерами системы (число элементов и связей), с этой точки зрения различают простые, сложные и сверхсложные системы или малые, средние и большие. Но в то лее время большие и сложные системы — это не одно и то же. Сложные системы, каковыми и являются системы управления, обладают особенностями. К ним относятся:
большое разнообразие возможных состояний;
неопределенность и сложность реализуемых функций;
наличие функциональной и структурной избыточности. Эта черта позволяет системам выполнять функции при отказе элементов или даже группы элементов в системе, что позволяет достигнуть устойчивости их функционирования;
сложный характер связей между отдельными элементами;
необходимость учета взаимодействия с внешней средой;
невозможность формального описания сложной системы.
Однако, исследуя сложные системы, следует иметь в виду принцип чередования простого и сложного. Согласно ему в прогрессивно развивающейся системе рост сложности в определенный момент приводит к скачку качества: система утрачивает сложность, становясь простой, и обретая другие функциональные возможности. Далее в новом состоянии система, накапливая сложность, может опять испытать скачки подобного рода.
Системный подход к исследованию сложных объектов предполагает проведение исследования в трех взаимосвязанных аспектах: исторический анализ, структурный анализ, функциональный анализ (анализ внутренней и внешней среды функционирования).
Примером классификации систем по сложности может служить классификация, предложенная Боулдингом и представленная в табл. 5, где каждый последующий класс включает в себя предыдущий [16].
Классификация систем по степени организованности предполагает наличие трех классов:
Хорошо организованные системы.
Плохо организованные системы (диффузные).
Самоорганизующиеся системы.
Классификация систем по Боулдингу
Тип систем i,i |
Уровень сложности |
Примеры |
Неживые системы |
Статические структуры или остовы Простые динамические структуры с заданным законом поведения Кибернетические системы с управляемыми циклами обратной связи |
Кристалл Часовой механизм Термостат |
Живые Системы |
Открытые системы с самосохраняемой структурой. Живые организмы с низкой способностью воспринимать информацию Живые организмы с более развитой способностью воспринимать информацию, но не обладающие самосознанием Системы, характеризующиеся самосознанием, мышлением и нетривиальным поведением. Социальные системы Системы, лежащие в настоящий момент вне нашего познания (трансцендентные системы) |
Клетки Растения Животные Люди Социальные организации |
Представить анализируемый процесс (объект) в виде хорошо организованной системы означает определить элементы системы и их взаимосвязи между собой и с целями системы. Описание объекта в виде хорошо организованной системы применяется в тех случаях, когда можно предложить детерминированное описание системы и экспериментально показать правомерность его применения, то есть адекватность модели реальному объекту. Проблемная ситуация в данном случае может выглядеть как оптимизационная задача с целевой функцией и ограничениями. Для решения многокритериальных задач хорошо организованные системы не применяются, так как необходимо недопустимо большие затраты времени на получение и обработку модели, и трудно подобрать адекватную модель.
При представлении объекта в виде 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 выявляются не на основе исследования всего процесса, а путем изучения определенной достаточно представительной выборки компонентов. Получаемые характеристики и закономерности распространяются на всю систему в целом. Отображение объекта в виде диффузной системы находит широкое применение при решении задач, связанных с определением пропускной способности системы управления, при исследовании документальных потоков информации.
Отображение объектов в виде самоорганизующихся систем позволяет исследовать процессы с большой неопределенностью на начальном этапе постановки задачи. Самоорганизующиеся системы — это всегда неравновесные системы. Они обладают, помимо признаков, характерных для диффузных систем (стохастичность поведения, нестабильность отдельных параметров), специфическими признаками (непредсказуемостью поведения, способностью адаптироваться к изменяющимся условиям среды, формировать возможные варианты поведения и т. п.). При представлении исследуемого объекта (процесса) в виде самоорганизующейся системы задачи определения целей и выбора средств разделяются. При этом задача выбора целей может быть описана в виде самоорганизующейся системы.