Иерархия и виды систем

Так как любая система рассматривается как совокупность элементов, то она имеет, как правило, иерархическую структуру.

Иерархическую систему управления определяют как систему, имеющую многоуровневую структуру в функциональном, организационным или каким-либо иным плане.

При решении практических задач анализа в тех или иных систем достаточным оказывается выделение ограниченного числа ступеней иерархии. При этом системы низшего уровня являются подсистемами более высокого уровня, которые в свою очередь являются подсистемами систем ещё более высокого уровня и т.д. вплоть до так называемой «супер системы», находящихся на верхней ступени иерархической структуры. Так в качестве супер системы можно рассматривать экономическую систему страны. Подсистемами этой системой по функциональным признакам являются отрасли народного хозяйства, по признаку территориального деления – экономические системы областей. На следующих низших уровнях находятся министерства, производственные объединения, предприятия, цеха и т.д.

Обилие возможных связей между большим количеством подсистем, входящих в систему, наличие таких связей так между системами и подсистемами различных уровней (по вертикали), так и на одном уровне (по горизонтали), наличие перекрестных связей чрезвычайно затрудняет анализ систем как единого целого. При этом возникает понятие большой системы, под которой понимается такая система, которую практически невозможно исследовать, без выделения в ней более простых подсистем. После разделения большой системы, на ряд более простых систем, их начинают рассматривать как, до известной степени, независимые системы. Однако такая процедура разбиение большой системы в целях её анализа на отдельные простые компоненты во многих случаях оказывается несостоятельны. Дело в том, что существуют системы, функционирования компонентов которых, настолько взаимообусловлено и тесто связано, что изолирования рассмотрение последних либо просто невозможно, либо приводит к абсолютно не верным выводам. Такие системы называют сложные.

Типичным примером сложных систем является экономические системы, подсистемы которых, как правило, характеризуется на столько тесными двухсторонними связями, что в большинстве случае изолирование изучение этих подсистем может привести к неверным выводам.

Сложной системой является система народного хозяйства в целом, отдельные отрасли народного хозяйства, фирмы, производственные объединения, промышленные и сельскохозяйственные предприятия.

Таким образом, основное отличие сложных систем от простых можно сформулировать так:

Простой называют такую систему, функционирования которой можно исследовать (в пределах поставленной задачи), как нечто целое, без разбиение её на более мелкие системы. Так работу двигателя автомобиля можно изучить автономно без самого автомобиля, на специальном стенде.

Большими и сложными называют системы с разветвленной структурой и значительным количеством взаимосвязанных и взаимодействующих элементов. При этом считают, что большие системы переходят в сложные по мере усиления взаимодействия составляющих их компонентов, хотя такую границу между большими и сложными системами провести невозможно.

По характеру перехода из одного состояния другое, системы делят на:

- статические

- динамические

Динамические называют такие системы, переход которых в новое состояние не может совершаться в мгновенно, а происходит в результате некоторого процесса, растянутого во времени.

Строго говоря, все системы являются динамические. Однако, практически можно пренебречь времени переходного процесса, если оно весьма мало, по сравнению с временем того или иного состоянию систем. Так систему «Выключатель – лампочка электрическая» можно отнести к статическим, по сколько время, которое проходит от момента поворота выключателя до зажигания или гашения лампы, измеряется долями секунды, что не своезмеримо мало, по сравнению с временем последующего нахождения в зажженном или погашенном состоянии.

Типичным примером динамической системы является любая экономическая система, которая никогда не может скачкообразно перейти в одно состояние в другое.

Кибернетика занимается в основном в изучении динамических систем, что отражено в частности в одном из её определению, как науки об управления сложными динамическими системами.

По своему происхождению, системы разделяются на:

- естественные

- искусственные.

К естественным системам относятся все системы, возникшие без участия человека.

К искусственным системам – системы спроектированные и построенные человеком.

Система и внешняя среда

Функционирования любой системы происходит в некоторой окружающей ее внешней среды не входящей в систему, но определенным образом, взаимодействующим с ним.

Эти воздействия (влияние) могут вносить направленный характер. Так, например, воздействие электрического тока, светового луча и т.д. Либо распределенный характер, например, общий тепловой нагрев, атмосферное давление, радиация.

Подобно связи между элементами системы, связи её со внешней средой, то есть воздействие внешней среды на систему и системы на внешнюю среду, могут носить вещественный, энергетический и информационный характер.

Рассмотрим, например человека, как систему, взаимодействующую с окружающей средой. Вещественные связи человека со средой, реализуемой процессом обмена веществ, заключается потреблением пищи, воды, кислорода и выделения не нужных и вредных для организма продукта.

Энергетические связи заключаются в поглощении тепла, радиации и отдачи тепла в окружающую среду.

Информационные связи состоят в непрерывном восприятии человека информации об окружающей среде, в частности от других членов общества и передачи информации другими людям в процессе общения с ними.

Количество различных взаимодействий между любой системой и окружающей средой весьма велико, поэтому исходя и практических задач исследования, поведения систем необходимо выделить лишь наиболее существенные связи, определяющие поведение системы в конкретных условиях управления. Как например, если рассматривать информационное взаимодействие некоторой фирмы со внешней средой, то рыночное изменение цен на её продукцию или решение по строительстве непосредственно близости от цехов транспортной магистрали, могут оказать существенное влияние на хозяйственную деятельность этого предприятия. Однако изменение цен на ткани или увеличение выпуска учебников , или новое открытие в области атомной физики представляет информационное воздействие , которое в данном случае можно пренебречь. Хотя строго говоря и эти воздействия непосредственно или опосредовано через более или менее длительные цепочки причинно-следственные связи, так же могут сыграть в некоторую, пусть даже очень не большую роль в бизнес процессе фирмы.

В общем все процессы в окружающей нас среде связаны между собой, при чем эти связи в ряде случаев, не смотря на их кажущуюся мало значимость, могут оказывать весь существенное воздействие. В качестве примера можно указать на актуальные экологические проблемы, связывающие человека и природу.

Таким образом, внешняя среда всегда оказывает влияние на любые системы. Однако в зависимости от степени и практической значимости этого влияния, кибернетические системы подразделяются на:

- открытые

- закрытые

Процессы в открытых системах определяются влияниями внешней среды и сами оказывают на неё воздействие. Следовательно, их функционирование определяется как внутренней, так и внешней информацией, поступающей на вход системы. В качестве типичных видов открытых систем, можно назвать:

1)системы не полностью изолированные от внешней среды (с внешними возмущениями или неопределенностями)

2)системы, реагирующие на внешнее воздействие так, что это вызывает существенные изменение характера их поведения (например, организмы животных и растении и вообще различные самоорганизующие системы).

3)Системы, с которыми внешняя среда взаимодействует двухсторонне, то есть при воздействия на систему из вне, среда одновременно испытывает реакцию систему или воздействие с её стороны.

Закрытые или замкнутые системы – это системы, в процессе функционирования которых используется только та информация, которая вырабатывается внутри самой системы, так что все взаимодействия между элементами системы определяется процессами, протекающими внутри самой системы.

Системный подход

При изучении явлений и процессов в любых системах можно применять 2 подходы:

- локальный - который заключается в изучении структуры и функциональный особенностей автономных, отдельно взятых элементов системы.

- системный подход – который представляет собой исследование способов организации элементов системы в единое целое и взаимного воздействия процессов функционирования системы, её подсистем и элементов друг на друга.

Использование системного подхода в исследовании может получит достаточно полное и близкое к истинному представлению о процессах в сложных систем.

Характерными сторонами системного подхода и соответственно системного анализа, как метода исследования, является стремление учесть всю сложность присущую системе, в частности тесную связь между обилием фактов, определяющих ей поведение, неполную определенность поведения, развития системы, связанная с изменением свойств её компонентов.

Основным из способов исследования экономических систем, то есть системный подход позволяет осуществить разработку прицепов, на основе которых можно подойти не только в определении оптимального направления развития экономики, но и осуществить внедрения результатов оптимального планирования в хозяйственную практику.

Невозможно полностью охватить все стороны связи и опосредование приводит к тому, что при осуществления системного анализа с одной стороны есть стремление к максимальной полноте описания, а с другой стороны к разумному упрощению объекта.

Системный поход играет важнейшую роль не только при анализе действующих сложных систем, но и при реализации задач системы техники, то есть задач проектирования больших технических систем. Более широкое определение системы техники относит к сфере её приложений вопросы планирования, проектирования, оценки и конструирования человеко-машинных систем и составляющих их элементов. При этом определении систему-технику можно считать научной основой проектирования автоматизирования систем управления всех уровней. А системный анализ – основных методов решения этих задач.