Понятие системы

Производственные процессы и управляющие ими системы состоят из многочис­ленных и разнообразных элементов, сложным образом взаимодействующих друг с другом. Эти элементы связаны между собой так, чтобы обеспечить обмен материей, энергией и информацией для получения определенного конечного результата.

Термин "система" имеет много значений, однако в интересующем нас контексте под системой понимается любой объект, который рассматривается, с одной стороны, как единое целое, а с другой — как совокупность связанных между собой определенным образом составляющих.

Цель системы — получить результат, качественно или количественно превосходя­щий механическую (простую) сумму результатов работы отдельных ее компонентов. Объединение в систему добавляет "нечто большее", что и объясняет ее назначение, — принцип "синергизма". Это "нечто большее" определяется не наличием тех или иных компонентов системы, а скорее есть результат их взаимодействия.

На практике встречаются системы самых различных типов, например электрические, химические, механические или биологические. Компьютер — это система, основными функциональными элементами которой являются процессор, память и периферийные устройства. Взятые порознь, эти части не допускают никакого осмысленного применения. Если их объединить и добавить программное обеспечение, то получится система, которую можно использовать для решения многих задач.

Для описания систем и их элементов можно применять разнообразные матема­тические методы. Как подчеркнуто в большинстве учебников, эти методы можно использовать, только когда все элементы системы и окружающая ее среда описыва­ются количественными соотношениями. Математический подход — это не единственный способ описания систем. Очевидное преимущество математических методов в том, что они основаны на формальных доказательствах, и поэтому, как правило, им следует отдавать предпочтение перед другими методами.

Важнейшей характеристикой системы является ее динамика, знание которой позволяет предсказать поведение системы и выбрать правильное управляющее воздействие в соответствии с поставленной целью. Динамика системы представляет собой сложный вопрос из-за того, что приходится учитывать многочисленные взаимодействия между различными частями. Часто кажется, что эволюция системы идет "не в том" направлении или по крайней мере не соответствует "интуитивным" ожиданиям. Любой водитель инстинктивно представляет себе динамику автомобиля. При движении вверх или вниз по склону он увеличивает или уменьшает давление на педаль газа для того, чтобы сохранить скорость. Нормальное поведение автомобиля хорошо известно и прогнозируемо, однако на мокрой или обледенелой дороге он может стать неуправляемым. Аналогичные проблемы возникают ежедневно и в управлении техническими процессами.

В крупных технических задачах одной из важнейших проблем является структурирование системы. В процессе эксплуатации взаимодействуют множество людей, происходит постепенная замена оборудования и добавление новых функций. Сложную систему необходимо рассматривать как с общих позиций, так и с позиций всех ее компонентов.

Возникающие проблемы обычно нельзя разрешить только на одном уровне — их надо рассматривать под соответствующим углом зрения и на соответствующем уровне. Это не означает, что требуется знать все детали каждой конкретной ситуации, а скорее предполагает возможность при необходимости получить любые подробности. Решение, выработанное на несоответствующем уровне, чаще всего вообще не является решением и может даже ухудшить ситуацию. Нет смысла искать ошибки в программе, которая не выполняет предусмотренную печать, если выключен принтер.

Границы между компетенцией инженеров-электронщиков, программистов, прикладных специалистов и пользователей в настоящее время постоянно размываются. Нельзя рассматривать сложную систему только с одной точки зрения, а решения принимать, опираясь на знания специалистов лишь из одной области. Чтобы понять или создать сложную систему, состоящую из множества взаимодействующих частей, необходим специальный подход.