2.2.3 Классификация систем

Развитие системного подхода привело к парадоксальной ситуации главное и основополагающее определение "система" стало отходить в тень. В философии это определение звучит следующим образом: " совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которая образует целостность, единство". Это определение вводит понятия одного порядка общности и неправомерно пытается определить их одно через другое понятие. Можно привести еще и другие примеры, но вывод однозначен: сами системы объективная реальность, а определения разнородны и расплывчаты. Причём большинство предлагаемых моделей структуроцентричны, - рассматривают взаимодействия и связи - статику, и практически не рассматривают поведение и развитие - динамику.

На наш взгляд, определение системы должно включать все необходимые моменты (рис.2). Рассмотрим необходимые понятия, которые должны войти в определение системы. Заранее оговорим, что это определение касается только класса технических и организационно-хозяйственных систем, и не распространяется на социальные, глобально-экономические и экологические системы и тем более на космогонические.

А. Противодействие среды . Одной из главных задач проектирования является уяснение противоречий: " среда- система " и создание системы, как средства снятия этих противоречий.

Б. Функция, функционирование, поведение. Функция - это свойство системы, необходимое для достижения цели (разрешения актуальных противоречий со средой ) в заданных условиях среды. Функционирование - функциональное поведение, ориентированное на снятие противоречий. Поведение может быть функциональным, нейтральным или дисфункциональным. Эти понятия нельзя путать, чтобы не потерять возможность оценки тенденции развития системы.

В. Организация. Это понятие имеет множество значений: структура, социальный институт, упорядоченность, аппарат принятия решений и т.д. В этом контексте будем считать, что организация - это общая системная характеристика, рассматриваемая в двух аспектах:

- свойство системы ,обуславливающее её функциональность (статика),

• процесс формирующий это свойство (динамика).

Г. Управление. Управление - ведущая часть организационного процесса, однако не единственная. Организационный процесс включает в себя:

1. Ресурсное и информационное обеспечение.

2. Управление, т.е. выработка управляющей информации, доведение её до исполнительных систем и контроль исполнения.

3. Исполнение, т.е. преобразование управляющей информации непосредственно в функциональные эффекты.

Д. Целостность и селективность. Для выполнения поставленной цели (целей) система должна обладать не случайным набором компонентов, а специально выбранным (селективным) с учётом условий среды и задач и соединённых в функционально необходимой и достаточной структуре (целостность).

Е. Качество целевого функционирования ( КЦФ или Q_f) Характеристика, оценивающая выходной эффект целевого функционирования, обладающая свойствами измеримости , полноты и достоверности. При постановке задачи проектирования вектор Q_f - должен быть четко определён. Объединим перечисленные выше свойства.

Определение: Система - организованная целостность селективно избранных компонентов, взаимодействие и взаимосвязь которых в процессе управления обеспечивает достижение поставленных целей с необходимым качеством целевого функционирования в условиях противодействия среды.

Поскольку качество принимается как философская категория то все понятия эффективности, стоимости, управляемости, живучести, надёжности и т.д. включаются в определение - качество целевого функционирования. Поэтому КЦФ положено в основу приводимой ниже классификации.

Придерживаясь данного выше определения оценим, на какие классы можно разделить технические, организационные и управленческо-хозяйственные системы, которые объединены по общим признакам наличия технических средств, систем передачи информации, операторов , ЛОР, ЛПР и объединяющих их организационных структур. Под организационной системой будем понимать группу людей, обладающих совокупностью средств, методов, ресурсов и ориентированных на достижение фиксированной цели в рамках созданной структуры. Под управленческо-хозяйственной системой будем понимать совокупность организационных и технических систем, призванную увеличивать (изменять) объём и состав общественных потребностей. Все указанные системы могут быть оценены характеристиками КЦФ, положенного в основу предлагаемой классификации [3,4 ]. Всю номенклатуру систем этого класса можно разделить на три типа: простые, сложные и большие системы.

А. Простые системы (simple system). Простой системой будем называть такую техническую систему, в которой, несмотря на любое количество элементов, отказ одного из элементов приводит к прекращению функционирования всей системы. Отметим , что Q_f такой системы имеет всего два несовместных состояния: 1- в случае работоспособной системы и 0 при прекращении функционирования. Подобный класс систем представляет чисто теоретический интерес и к нему относятся простейшие сигнализаторы и бытовые приборы первых поколений.

Б. Сложные системы (complex system). К этому классу относится всё многообразие технических систем без учёта наличия в них при функционировании человеческого звена. Система становится сложной, как только она приобретает дополнительные свойства за счёт иерархической структуры, многоканальности и многофункциональности, наличия обратных связей, различного вида избыточности. При этом система приобретает возможность функционировать с уменьшенным КЦФ при накоплении нарушений. Так, элементная база РЭС последнего поколения за счёт программируемых пользователем вентильных матриц приобретает такие возможности адаптации, о которых нельзя было мечтать даже несколько лет назад.

Очевидно, что КЦФ этих систем будет принимать ряд дискретных значений от единицы до допустимого значения - Q_fa. Выбор допустимого значения зависит от требований заказчика, структуры системы, поставленной цели. Очевидно, что при требовании не допускать снижения КЦФ на любую сколь угодно малую величину, отличную от единицы, система теряет свойства сложности и переходит в разряд простых

. Рассмотрим возможные виды введения резерва (избыточности ) в сложную систему:

Структурный. Вид резерва, когда компонент (элемент, устройство, система) замещается аналогичным, могущим работать по разным схемам соединения или режимам. Влияние структурного резерва сказывается только на времени нормального функционирования, не влияя на показатели КЦФ.

Функциональный. Такой вид резерва, когда функциональное устройство замещает отказавшее, не будучи для этого специально предназначенным (например, две аналогичных по параметрам ЭВМ, одна из которых стоит в контуре управления системой, а вторая решает информационные задачи. Выход из строя первой приводит к невыполнению задачи, а замена её второй только снизит КЦФ системы) или наличие в системе комплексированных измерителей, не равноценных по объёму выполняемых функций.

Временной. Такой вид резерва, когда во временном графике функционирования допустимы перерывы, за которые функционирование системы может быть восстановлено в полном объёме. К таким системам относятся системы работающие сеансами : различного типа РЛС, системы космической связи, сети ЭВМ.

Информационный. Такой вид резерва, когда за счёт специальных методов кодирования обеспечивается достоверность информации (кодовый) или за счёт исключения длинных, но менее важных алгоритмов ведётся многократный просчет коротких, но более значимых (алгоритмический).

Все указанные виды резерва могут присутствовать в системе одновременно.

В. Большие системы (large system). Большая система это техническая, организационная или управленческо - хозяйственная система, в которой объединены сложная система и "человеческое звено" в виде оператора, диспетчера, ЛОР, ЛПР и т.д. При этом система приобретает дополнительные качества , так как, кроме оценки коэффициентов значимости, необходимо вводить характеристику, учитывающую психофизиологические реакции человека, обоснованность и своевременность его решений. Необходимо четко понимать, что к этому классу систем относятся системы АСНИ., САПР, АСУ и т.д..