1 Системы и их свойства

Термин «система» употребляется в различных науках. Соответственно, разных ситуациях применяются различные определения системы: от философских до формальных. Для целей курса лучше всего подходит следующее определение: система – совокупность элементов, объединённых связями и функционирующих совместно для достижения цели.

Системы характеризуются рядом свойств, основные из которых делятся на три группы: статические, динамические и синтетические.

1.1 Статические свойства систем

Статическими свойствами называются особенности некоторого состояния системы. Это то чем обладает система в любой фиксированный момент времени.

Целостность. Всякая система выступает как нечто единое, целое, обособленное, отличающееся от всего остального. Это свойство называется целостностью системы. Оно позволяет разделить весь мир на две части: систему и окружающую среду.

Открытость. Выделяемая, отличаемая от всего остального система не изолирована от окружающей среды. Наоборот, они связаны и обмениваются различными видами ресурсов (веществом, энергией, информацией и т.д.). Эта особенность обозначается термином «открытость».

Связи системы со средой носят направленный характер: по одним среда влияет на систему (входы системы), по другим система оказывает влияние на среду, что-то делает в среде, что-то выдаёт в среду (выходы системы). Описание входов и выходов системы называется моделью чёрного ящика. В такой модели отсутствует информация о внутренних особенностях системы. Несмотря на кажущуюся простоту, такой модели зачастую вполне достаточно для работы с системой.

Во многих случаях при управлении техникой или людьми информация только о входах и выходах системы позволяет успешно достигать цели. Однако для этого модель должна отвечать определённым требованиям. Например, пользователь может испытывать затруднения, если не будет знать, что в некоторых моделях телевизоров кнопку включения нужно не нажимать, а вытягивать. Поэтому для успешного управления модель должна содержать всю информацию, необходимую для достижения цели. При попытке удовлетворить это требование может возникнуть четыре типа ошибок, которые проистекают из того, что модель всегда содержит конечное число связей, тогда как у реальной системы количество связей неограниченно.

Ошибка первого рода возникает в том случае, когда субъект ошибочно рассматривает связь как существенную и принимает решение о её включении в модель. Это приводит к появлению в модели лишних, ненужных элементов. Ошибка второго рода, напротив, совершается тогда, когда принимается решение об исключении из модели якобы несущественной связи, без которой, на самом деле, достижение цели затруднено или вообще невозможно.

Ответ на вопрос о том, какая из ошибок хуже, зависит от контекста, в котором он задаётся. Понятно, что использование модели, содержащей ошибку, неизбежно ведёт к потерям. Потери могут быть небольшими, приемлемыми, нетерпимыми и недопустимыми. Урон, наносимый ошибкой первого рода связан с тем, что информация, внесённая ею, лишняя. При работе с такой моделью придётся тратить ресурсы на фиксацию и обработку лишней информации, например, тратить на неё память ЭВМ и время обработки. На качестве решения это, возможно, и не скажется, а на стоимости и своевременности скажется обязательно. Потери от ошибки второго рода – урон от того, что информации для полного достижения цели не хватит, цель не может быть достигнута в полной мере.

Теперь ясно, что хуже та ошибка, потери от которой больше, а это зависит от конкретных обстоятельств. Например, если время является критическим фактором, то ошибка первого рода становится гораздо более опасной, чем ошибка второго рода: вовремя принятое, пусть не наилучшее, решение предпочтительнее оптимального, но запоздавшего.

Ошибкой третьего рода принято считать последствия незнания. Для того, чтобы оценивать существенность некоторой связи, нужно знать, что она вообще есть. Если это не известно, то вопрос о включении связи в модель вообще не стоит. В том случае, если такая связь несущественна, то на практике её наличие в реальности и отсутствие в модели будет незаметно. Если же связь существенна, то возникнут трудности, аналогичные трудностям при ошибке второго рода. Разница состоит в том, что ошибку третьего рода сложнее исправить: для этого необходимо добывать новые знания.

Ошибка четвёртого рода возникает при ошибочном отнесении известной существенной связи к числу входов или выходов системы. Например, точно установлено, что в Англии 19-го века здоровье мужчин, носящих цилиндры, значительно превосходило здоровье мужчин, носящих кепки. Навряд ли из этого следует, что вид головного убора можно рассматривать как вход для системы прогнозирования состояния здоровья.

Внутренняя неоднородность систем, раличимость частей. Если заглянуть внутрь «чёрного ящика», то выяснится, что система неоднородна, не монолитна. Можно обнаружить, что различные качества в разных частях системы отличаются. Описание внутренней неоднородности системы сводится к обособлению относительно однородных участков, проведению границ между ними. Так появляется понятие о частях системы. При более детальном рассмотрении оказывается, что выделенные крупные части тоже неоднородны, что требует выделять ещё более мелкие части. В результате получается иерархическое описание частей системы, которое называется моделью состава.

Информация о составе системы может использоваться для работы с системой. Цели взаимодействия с системой могут быть различными, в связи с чем могут различаться и модели состава одной и той же системы. На первый взгляд различить части системы нетрудно, они «бросаются в глаза». В некоторых системах части возникают произвольно, в процессе естественного роста и развития (организмы, социумы и т.д.). Искусственные системы заведомо собираются из заранее известных частей (механизмы, здания и т.д.). Есть и смешанные типы систем, такие как заповедники, сельскохозяйственные системы. С другой стороны, с точки зрения ректора, студента, бухгалтера и хозяйственника университет состоит из разных частей. Самолёт состоит из разных частей с точки зрения пилота, стюардессы, пассажира. Трудности создания модели состава можно представить тремя положениями.

Во-первых, целое можно делить на часть по-разному. При этом способ деления определяется поставленной целью. Например, состав автомобиля по разному представляют начинающим автолюбителям, будущим профессиональным водителям, слесарям, готовящимся к работе в автосервисе, продавцам в автомагазинах. Естественно задать вопрос о том, существуют ли части системы «на самом деле»? Ответ содержится в формулировке рассматриваемого свойства: речь идёт о различимости, а не о разделимости частей. Можно различать нужные для достижения цели части системы, но нельзя разделять их.

Во-вторых, количество частей в модели состава зависит и от того, на каком уровне остановить дробление системы. Части на конечных ветвях получающегося иерархического дерева называются элементами. В различных обстоятельствах прекращение декомпозиции производится на разных уровнях. Например, при описании предстоящих работ приходится давать опытному работнику и новичку инструкции разной степени подробности. Таким образом, модель состава зависит от того, что считать элементарным. Встречаются случаи, когда элемент имеет природный, абсолютный характер (клетка, индивид, фонема, электрон).

В-третьих, любая система является частью большей системы, а иногда и нескольких систем сразу. Такую метасистему также можно делить на подсистемы по-разному. Это означает, что внешняя граница системы имеет относительный, условный характер. Определение границ системы производится с учётом целей субъекта, который будет использовать модель системы.

Структурированность. Свойство структурированности заключается в том, что части системы не изолированы, не независимы друг от друга; они связаны между собой, взаимодействуют друг с другом. При этом свойства системы существенно зависят от того, как именно взаимодействуют её части. Поэтому так частот важна информация о связях элементов системы. Перечень существенных связей между элементами системы называется моделью структуры системы. Наделённость любой системы определённой структурой и называется структурированностью.

Понятие структурированности дальше углубляет представление о целостности системы: связи как бы скрепляют части, удерживают их как целое. Целотность, отмеченная ранее как внешнее свойство, получает подкрепляющее объяснение изнутри системы – через структуру.

При построении модели структуры также встречаются определённые трудности. Первая из них связана с тем, что модель структуры определяется после того, как выбирается модель состава, и зависит от того, каков именно состав системы. Но даже при фиксированном составе модель структуры вариабельно. Связано это с возможностью по-разному определить существенность связей. Например, современному менеджеру рекомендуется наряду с формальной структурой его организации учитывать существование неформальных отношений между работниками, которые тоже влияют на функционирование организации. Вторая трудность проистекает из того, что каждый элемент системы, в свою очередь, представляет собой «маленький чёрный ящичек». Так что все четыре типа ошибок возможны при определении входов и выходов каждого элемента, включаемого в модель структуры.

Свойства системы

Существенным проявлением целостности являются новые взаимоотношения системы, как целого, с внешней средой, отличные от взаимоотношений с внешней средой отдельных ее элементов. Свойство целостности связано с целью, для выполнения которой предназначена система.

Иерархичность. Это свойство заключается в построении и использовании при управлении нескольких уровней. На каждом уровне выполняются определенные задачи, полученные при декомпозиции (разделении) общей задачи, стоящей перед всей системой. Важнейшая особенность свойства иерархичности выражается в том, что свойство целостности проявляется на каждом уровне иерархии. Благодаря этому на каждом уровне возникают новые свойства, которые не могут быть выведены как сумма свойств подчиненных элементов. На каждом уровне иерархии происходят сложные качественные изменения, которые не всегда могут быть формально представлены. Каждый подчиненный элемент приобретает новые свойства в иерархической системе, которые отсутствует у него в изолированном состоянии. В зависимости от задач исследования одна и та же система может иметь различные иерархические структуры, которые будут соответствовать разным целям.

Коммуникативность. Это свойство выражается в том, что система не изолирована, а связана множеством коммуникаций с внешней средой, причем эти связи сами по себе не однородны. Коммуникационные связи пронизывают и саму систему изнутри.

Историчность. Это свойство проявляется в том, что каждая система рождается (проектируется), развивается, функционирует и погибает (утилизируется).

Эквифинальность. Это свойство характеризует предельные возможности системы.

Организационная система S состоит из системы управления (управляющей подсистемы) S₁ и управляемой подсистемы (объекта управления) S₂.

Схема организационной системы S приведена на рис. 2.1.

Рис. 2.1.

Организационные системы представляют собой сложные социально-технические системы. Необходимо выделить характерные особенности этих систем, говорящих об их сложности [9]. К таким характерным особенностям относятся следующие.

Многоцелевой характер деятельности систем, где каждая цель может выражаться несколькими критериями качества.

Неоднородность и большое разнообразие элементов, составляющих систему (люди, технические средства, информация, продукты труда и жизнедеятельности и т.д.).

Большая размерность систем, т.е. большое количество элементов, связей между ними и связей с внешней средой.

Неоднозначность языка описания систем. Различные процессы, происходящие в системе, описываются дифференциальными уравнениями, моделями теории массового обслуживания, логическими функциями и т.д.

Многоуровневая иерархическая структура системы.

Множество состояний системы, вариантов перехода из одного состояния в другое.

Большая неопределенность знаний о состоянии и поведении системы.

Большие объемы информации, циркулирующей в системе, при измерении которой применяются различные меры: структурная, статистическая, семантическая, прагматическая.

Широкое применение средств вычислительной техники, сетевых технологий, телекоммуникационных сетей, экспертных и интеллектуальных систем при обработке данных и принятии решений.

Участие человека (группы людей) в управлении организационными системами.

Необходимость координации деятельности отдельных подсистем в целях эффективного выполнения глобальной задачи, стоящей перед всей системой.

Обучение, самообучение, адаптация и самоорганизация, присущие системе управления по самой ее природе.

Одной из основных задач исследования таких систем является задача структурного анализа и синтеза.

Управление в таких системах представляет собой процесс планирования, организации, координации, мотивации и контроля.

При формировании управляющих воздействий необходимо учитывать экономические, технологические, социальные, информационные аспекты поведения таких систем.

Устойчивость организационных систем определяется структурной устойчивостью и устойчивостью поведения (функционирования). Устойчивость функционирования таких систем представляет собой способность систем сохранять требуемый характер взаимодействия с внешней средой в допустимых пределах при воздействии внешних и внутренних возмущений. Устойчивость поведения характеризуется комбинацией устойчивости плановых решений, устойчивости координирующих воздействий и устойчивости оперативного управления.

Управление в организационных системах является не только наукой, практикой, но и искусством.

Свойства системы

Существенным проявлением целостности являются новые взаимоотношения системы, как целого, с внешней средой, отличные от взаимоотношений с внешней средой отдельных ее элементов. Свойство целостности связано с целью, для выполнения которой предназначена система.

Иерархичность. Это свойство заключается в построении и использовании при управлении нескольких уровней. На каждом уровне выполняются определенные задачи, полученные при декомпозиции (разделении) общей задачи, стоящей перед всей системой. Важнейшая особенность свойства иерархичности выражается в том, что свойство целостности проявляется на каждом уровне иерархии. Благодаря этому на каждом уровне возникают новые свойства, которые не могут быть выведены как сумма свойств подчиненных элементов. На каждом уровне иерархии происходят сложные качественные изменения, которые не всегда могут быть формально представлены. Каждый подчиненный элемент приобретает новые свойства в иерархической системе, которые отсутствует у него в изолированном состоянии. В зависимости от задач исследования одна и та же система может иметь различные иерархические структуры, которые будут соответствовать разным целям.

Коммуникативность. Это свойство выражается в том, что система не изолирована, а связана множеством коммуникаций с внешней средой, причем эти связи сами по себе не однородны. Коммуникационные связи пронизывают и саму систему изнутри.

Историчность. Это свойство проявляется в том, что каждая система рождается (проектируется), развивается, функционирует и погибает (утилизируется).

Эквифинальность. Это свойство характеризует предельные возможности системы.

Организационная система S состоит из системы управления (управляющей подсистемы) S₁ и управляемой подсистемы (объекта управления) S₂.

Схема организационной системы S приведена на рис. 2.1.

Рис. 2.1.

Организационные системы представляют собой сложные социально-технические системы. Необходимо выделить характерные особенности этих систем, говорящих об их сложности [9]. К таким характерным особенностям относятся следующие.

Многоцелевой характер деятельности систем, где каждая цель может выражаться несколькими критериями качества.

Неоднородность и большое разнообразие элементов, составляющих систему (люди, технические средства, информация, продукты труда и жизнедеятельности и т.д.).

Большая размерность систем, т.е. большое количество элементов, связей между ними и связей с внешней средой.

Неоднозначность языка описания систем. Различные процессы, происходящие в системе, описываются дифференциальными уравнениями, моделями теории массового обслуживания, логическими функциями и т.д.

Многоуровневая иерархическая структура системы.

Множество состояний системы, вариантов перехода из одного состояния в другое.

Большая неопределенность знаний о состоянии и поведении системы.

Большие объемы информации, циркулирующей в системе, при измерении которой применяются различные меры: структурная, статистическая, семантическая, прагматическая.

Широкое применение средств вычислительной техники, сетевых технологий, телекоммуникационных сетей, экспертных и интеллектуальных систем при обработке данных и принятии решений.

Участие человека (группы людей) в управлении организационными системами.

Необходимость координации деятельности отдельных подсистем в целях эффективного выполнения глобальной задачи, стоящей перед всей системой.

Обучение, самообучение, адаптация и самоорганизация, присущие системе управления по самой ее природе.

Одной из основных задач исследования таких систем является задача структурного анализа и синтеза.

Управление в таких системах представляет собой процесс планирования, организации, координации, мотивации и контроля.

При формировании управляющих воздействий необходимо учитывать экономические, технологические, социальные, информационные аспекты поведения таких систем.

Устойчивость организационных систем определяется структурной устойчивостью и устойчивостью поведения (функционирования). Устойчивость функционирования таких систем представляет собой способность систем сохранять требуемый характер взаимодействия с внешней средой в допустимых пределах при воздействии внешних и внутренних возмущений. Устойчивость поведения характеризуется комбинацией устойчивости плановых решений, устойчивости координирующих воздействий и устойчивости оперативного управления.

Управление в организационных системах является не только наукой, практикой, но и искусством.

Свойства системы | Системный анализ

В силу того, что системный анализ направлен на решение любых проблем понятие системы должно быть очень общим, применимым к любым ситуациям. Выход видится в том, чтобы обозначить, перечислить, описать такие черты, свойства, особенности систем, которые, во-первых, присущи всем системам без исключения, независимо от их искусственного или естественного происхождения, материального или идеального воплощения; а во-вторых, из множества свойств были бы отобраны и включены в список по признаку их необходимости для построения и использования технологии системного анализа. Полученный список свойств можно назвать дескриптивным (описательным) определением системы.

Необходимы нам свойства системы естественно распадаются на три группы, по четыре свойства в каждой.

Статические свойства системы

Статическими свойствами назовем особенности конкретного состояния системы. Это как бы то, что можно разглядеть на мгновенной фотографии системы, то, чем обладает система в любой, но фиксированный момент времени.

Динамические свойства системы

Если рассмотреть состояние системы в другой, отличный от первого, момент времени, то мы вновь обнаружим все четыре статических свойства. Но если наложить эти две «фотографии» друг на друга, то обнаружится, что они отличаются в деталях: за время между двумя моментами наблюдения произошли какие-то изменения в системе и ее окружении. Такие изменения могут быть важными при работе с системой и, следовательно, должны быть отображены в описаниях системы и учтены в работе с нею. Особенности изменений со временем внутри системы и вне ее и именуются динамическими свойствами систем. Если статические свойства — это то, что можно увидеть на фотографии системы, то динамические-то, что обнаружится при просмотре кинофильма про систему. О любых изменениях мы имеем возможность говорить в терминах перемен в статических моделях системы. В этой связи различаются четыре динамических свойства.

Синтетические свойства системы

Этот термин обозначает обобщающие, собирательные, интегральные свойства, учитывающие сказанное раньше, но делающие упор на взаимодействия системы со средой, на целостность в самом общем понимании.

Из бесконечного числа свойств систем выделено двенадцать присущих всем системам. Они выделены по признаку их необходимости и достаточности для обоснования, построения и доступного изложения технологии прикладного системного анализа.

Но очень важно помнить, что каждая система отличается от всех других. Это проявляется, прежде всего, в том, что каждое из двенадцати общесистемных свойств в данной системе воплощается в индивидуальной форме, специфической для этой системы. Кроме того, помимо указанных общесистемных закономерностей, каждая система обладает и другими, присущими только ей свойствами.

Прикладной системный анализ нацелен на решение конкретной проблемы. Это выражается в том, что с помощью общесистемной методологии он технологически направлен на обнаружение и использование индивидуальных, часто уникальных особенностей данной проблемной ситуации.

Для облегчения такой работы можно употребить некоторые классификации систем, фиксирующие тот факт, что для разных систем следует использовать разные модели, разную технику, разные теории. Например, Р. Акофф и Д. Гарайедаги предложили различать системы по соотношению объективных и субъективных целей у частей целого: системы технические, человеко-машинные, социальные, экологические. Другая полезная классификация, по степени познанности систем и формализованности моделей, предложена У. Чеклендом: «жесткие» и «мягкие» системы и, соответственно, «жесткая» и «мягкая» методологии, обсужденные в гл. 1.

Итак, можно сказать, что системное видение мира состоит в том, чтобы, понимая его всеобщую системность, приступить к рассмотрению конкретной системы, уделяя основное внимание ее индивидуальным особенностям. Классики системного анализа сформулировали этот принцип афористически: «Думай глобально, действуй локально».

© Тарасенко Ф. П. Прикладной системный анализ (наука и искусство решения проблем): Учебник. — Томск; Издательство Томского университета, 2004. ISBN 5-7511-1838-3. Фрагмент

Система

2.1. Понятие системы и её свойства

Понятие системы широко используется в науке, технике, в экономике когда говорят о некоторой упорядоченной совокупности любого содержания.

Система – это объективное единство закономерно связанных друг с другом предметов и явлений, а так же знаний о природе и обществе.

Определение системы, как объекта исследования, начинается с выделения входящих в нее элементов из внешней среды, с которой она взаимодействует.

Под элементом системы понимается простейшая неделимая часть системы. Элемент является пределом деления системы с точки зрения решаемой исследователем задачи. Система может быть разделена на элементы не сразу, а последовательным расчленением ее на подсистемы.

Элемент системы не способен к самостоятельному существованию и не может быть описан вне его функциональных характеристик. С точки зрения системы важно не то, из чего состоит элемент, а какова его функция в рамках системы. Элемент определяется как минимальная единица, способная к самостоятельному осуществлению некоторой функции.

Подсистема представляет собой совокупность взаимосвязанных элементов, способных выполнять относительно независимую функцию, направленную на достижение общей цели системы.

Элементы, образующие систему, находятся в определенных отношениях и связях между собой. Как целое, система противостоит среде, во взаимодействии с которой проявляются ее свойства. Функционирование системы во внешней среде и сохранение ее целостности возможно благодаря определенной упорядоченности ее элементов, описываемой понятием структуры.

Структура есть совокупность наиболее существенных связей между элементами системы, мало изменяющихся при ее функционировании и обеспечивающих существование системы и ее основных свойств. Понятие структуры отражает инвариантный аспект системы. Структура системы часто изображается в виде графа, в котором элементы представлены вершинами, а связи между ними дугами.

Возможность выделения для системы внешнего окружения и относительно независимых подсистем приводит к представлению об иерархичности систем. Иерархичность означает возможность представить каждую систему как подсистему или элемент системы более высокого уровня. В свою очередь, каждая подсистема может рассматриваться как самостоятельная система, для которой исходная система служит системой более высокого уровня. Этот взгляд приводит к представлению о мире, как о иерархической системе взаимно вложенных систем.

Основным свойством системы, выделяющим ее из простой совокупности элементов, является целостность. Целостность – это принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств ее элементов, а также невыводимость свойств системы из свойств ее элементов. Система есть нечто большее, чем сумма ее частей. Именно наличие этого свойства выделяет системы из произвольных совокупностей элементов как самостоятельный объект исследования.

2.2. Классификация систем

Классификацию систем можно проводить по различным признакам. В наиболее общем плане системы можно разделить на материальные и абстрактные.

Материальные системы представляют собой совокупность материальных объектов. Среди материальных систем можно выделит неживые системы (физические, химические, технические и т.п.), живые или биологические системы и системы, содержащие в своем составе как неживые, так и биологические элементы. Важное место среди материальных систем занимают социально-экономические системы, в которых связями между элементами являются общественные отношения людей в процессе производства.

Абстрактные системы – это продукты человеческого мышления: знания, теории, гипотезы и т.п.

В зависимости от изменения состояния системы во времени различают статические и динамические системы. В статических системах с течением времени состояние не изменяется, в динамических системах происходит изменение состояния в процессе функционирования.

По степени определенности состояния системы делятся на детерминированные и стохастические (вероятностные). В детерминированное системе состояние её элементов в любой момент времени полностью определяется их состоянием в предшествующие моменты времени. Поведение детерминированной системы всегда можно точно предсказать. Состояние стохастической системы можно предсказать только с некоторой вероятностью.

По способу взаимодействия системы с внешней средой различают замкнутые и открытые системы. Замкнутые системы не взаимодействуют с внешней средой, все процессы, кроме энергетических, замыкаются внутри системы. Открытые системы активно взаимодействуют с внешней средой, что позволяет им развиваться и усложнять свою структуру.

По степени сложности системы делятся на простые и сложные.

Под сложностью системы часто понимается количество ее элементов и связей между ними. Такое определение сложности не отражает качественных изменений, происходящих в поведении систем при их усложнении. Под сложной системой будем понимать систему, способную управлять своим поведением. Системы, не обладающие таким свойством, отнесем к простым. В соответствии с этим определением атом и солнечную систему следует отнести к простым системам. Любые технические системы, взятые сами по себе, вне зависимости от человека, также являются простыми. Действительно сложными системами, способными управлять своим поведением, являются человеко-машинные системы. В строгом смысле сложные системы появляются только с появлением жизни.

Среди сложных систем можно выделить системы, существенной особенностью которых является наличие разумной деятельности. Примерами таких систем являются экономическая система, любые виды социальных систем, эколого-экономическая система. Характерной особенностью таких систем является целенаправленность их поведения.

Под целенаправленностью понимается способность системы к выбору поведения в зависимости от внутренней цели. Для обозначения такого рода систем с высшим типом сложности в общей теории систем вводится понятие целеустремленной системы.

Целеустремленной системой называется система, осуществляющая целенаправленное поведение и способная к самосохранению и развитию посредством самоорганизации и самоуправления на основе переработки информации. Способность системы формировать цель своего поведения предполагает присутствие в ней человека, обладающего свободой выбора при принятии решений. Все социальные и экономические системы являются целеустремленными, поскольку в них присутствуют люди, ставящие перед собой определенные цели.

Целенаправленная система должна обладать следующими свойствами, позволяющими ей моделировать и прогнозировать свое поведение во внешней среде:

• воспринимать и распознавать внешнее воздействие, формирую образ внешней среды;

• обладать априорной информацией о среде, хранимой в виде ее образов;

• обладать информацией о самой себе и о своих свойствах, хранимой в виде морфологического и функционального образов, образующих информационное описание системы.

1) Определения системы, виды системного представления объекта.

А) Существует множество определений системы.

1. Система есть комплекс элементов, находящийся во взаимодействии.

2. Система — это множество объектов вместе с отношениями этих объектов.

3. Система — множество элементов находящихся в отношениях или связях друг с другом, образующая целостность или органическое единство (толковый словарь)

Система — это полный, целостный набор элементов (компонентов), взаимосвязанных и взаимодействующих между собой так, чтобы могла реализоваться функция системы.

Б) Исследование объекта как системы предполагает использование ряда системных представлений (категорий) среди которых основными являются:

1. Структурное представление связано с выделением элементов системы и связей между ними.

2. Функциональные представление систем — выделение совокупности функций (целенаправленных действий) системы и её компонентов направленное на достижение определённой цели.

3. Макроскопическое представление — понимание системы как нерасчленимого целого, взаимодействующего с внешней средой.

4. Микроскопическое представление основано на рассмотрении системы как совокупности взаимосвязанных элементов. Оно предполагает раскрытие структуры системы.

5. Иерархическое представление основано на понятии подсистемы, получаемом при разложении (декомпозиции) системы, обладающей системными свойствами, которые следует отличать от её элемента — неделимого на более мелкие части (с точки зрения решаемой  задачи). Система может быть представлена в виду совокупностей подсистем различных уровней, составляющую системную иерархию, которая замыкается снизу только элементами.

6. Процессуальное представление предполагает понимание системного объекта как динамического объекта, характеризующегося последовательностью его состояний во времени.

   2. Основные свойства системы, понятия элементов системы, подсистемы , метасистемы. Свойства систем.

состоянием системы называется совокупность существенных свойств, которыми система обладает в каждый момент времени.

Характеристика — то, что отражает некоторое свойство системы.

Какие свойства систем известны.

Эмерджентность — принцип противоположный редукционизму, который утверждает, что целое можно изучать, расчленив его на части и затем, определяя их свойства, определить свойства целого.

Целостностьсистемы означает, что каждый элемент системы вносит вклад в реализацию целевой функции системы.

Организованность— сложное свойство систем, заключающиеся в наличие структуры и функционирования (поведения). Непременной принадлежностью систем является их компоненты, именно те структурные образования, из которых состоит целое и без чего оно не возможно.

Функциональность— это проявление определенных свойств (функций) при взаимодействии с внешней средой. Здесь же определяется цель (назначение системы) как желаемый конечный результат.

Структурность— это упорядоченность системы, определенный набор и расположение элементов со связями между ними. Между функцией и структурой системы существует взаимосвязь, как между философскими категориями содержанием и формой. Изменение содержания (функций) влечет за собой изменение формы (структуры), но и наоборот.

Фундаментальным свойством систем является устойчивость, т.е. способность системы противостоять внешним возмущающим воздействиям. От нее зависит продолжительность жизни системы.

Надежность — свойство сохранения структуры систем, несмотря на гибель отдельных ее элементов с помощью их замены или дублирования, а живучесть — как активное подавление вредных качеств. Таким образом, надежность является более пассивной формой, чем живучесть.

Адаптируемость — свойство изменять поведение или структуру с целью сохранения, улучшения или приобретение новых качеств в условиях изменения внешней среды. Обязательным условием возможности адаптации является наличие обратных связей.

Понятие элемента системы

Элемент системы– это такой фрагмент который не может расчленяться для рассмотрения и выполняет определенные функции.

Понятие подсистемы

Подсистема – это часть системы выполняющая одну из основных функций имеющая определенную автономность и независимость.

Понятие метасистемы

2.4. Свойства систем

Свойства систем можно условно разделить на общие свойства, характеризующие тип системы; структурные, характеризующие особенности организации системы; динамические, характеризующие поведение системы и особенности взаимодействия с окружающей сре­дой; отдельную группу составляют свойства, характеризующие описание и управление в системе. Перечисленные группы свойств для организационно-технических (больших) систем представлены в табл. 2.

Таблица 2

Основные свойства организационно-технических (больших) систем

Общие свойства системы	Структура	Динамика	Описание и управление
Размерность Сложность Открытая Связность Непредсказуемость поведения	Иерархическая упорядоченность Вертикальная целостность Горизонтальная обособленность Централизация	Систематизация и рост Стабильность Адаптивность Инерционность Совместимость Оптимизация	Неполнота (нечеткость) информации Многоцелевой характер описания Неоднозначность оценок оптимальности Многовариантность управления

К основным структурным свойствам относятся: иерархическая упорядоченность, централизация, а также вертикальная целостность и горизонтальная обособленность. К основным динамическим свойствам относятся систематизация, изоляция, стабильность, адаптивность, инерционность и ряд других. Иерархическая упорядоченность заключается в возможности разделения системы на подсистемы и отражает тот факт, что поведение подсистемы не может быть полностью аналогичным поведению системы. Большинство систем иерархически упорядочены. Для технических систем, в частности, это проявляется в модульном принципе построения. Целостность системы проявляется в том, что изменение в некоторой ее части вызывает изменения в других частях и в системе в целом. В этом случае говорят о связном образовании. Обособленность проявляется в том, что система, может быть представлена в виде совокупности несвязных частей. Изменение в каждой части зависит только от самой этой части. Изменение в системе в целом есть физическая сумма изменений в ее отдельных частях. В этом случае говорят об обособлении или физически суммативном поведении. Следует отметить, что целостность и обособленность могут проявляться в одной и той же системе в разной степени.

Свойство прогрессирующей изоляции. Большинство неабстрактных систем изменяется во времени. Если эти изменения приводят к постепенному переходу от целостности к суммативности, то говорят, что такая система подвержена прогрессирующей изоляции. Изоляция может проявляться в виде распада, имеющего место при разрушении системы, и роста, заключающегося в возрастании деления на подсистемы; при этом возрастает дифференциация функций (процесс творчества, эволюция, развитие).

Свойство прогрессирующей систематизации является обратным к предыдущему и заключается в усилении прежних отношений между частями и развитии отношений между частями, не связанными между собой (унификация системы в целом). Изоляция и систематизация могут происходить в одной системе одновременно и в течение длительного времени (говорят, что система находится в равновесном состоянии) или последовательно.

Централизация. Централизованная система — это такая, в которой один элемент или подсистема играет главную (доминирующую) роль в функционировании всей системы. Эта часть системы называется ведущей или центром системы. При этом малые изменения в ведущей части вызывают значительные изменения в системе. Существуют как централизованные, так и децентрализованные (распределенные) системы. При этом речь идет о функциональном влиянии центра, определяющем назначение системы. Например, в измерительном приборе центр – датчик, в автомобиле – двигатель, в компьютере центр отсутствует (одинаково важны и процессор, и память). Высокоорганизованные системы также могут не быть централизованными. Например, человек имеет осевую симметрию (одинаково важны сердце и мозг). Отметим, что центр не следует отождествлять с системой управления. Например, в вузе центром является преподавательский состав, в институте – специалисты, в интегрированных производствах – техника и т.п. Целостность и систематизация могут сопровождаться прогрессирующей централизацией.

Адаптивность системы заключается в способности системы сохранять свои функции при воздействии окружающей среды, т.е. реагировать на среду так, чтобы получить благоприятные последствия для деятельности системы (обучение, эволюция в больших системах). Подчеркнем, что речь идет о функциональной адаптивности. Все системы в той или иной степени адаптивны: наименее адаптивны неживые системы; более адаптивны – биологические (живые системы) и технические системы; наиболее адаптивны социальные и организационно-технические системы. Свойство адаптивности тесно связано с живучестью систем, которая состоит в способности сохранять равновесие со средой.

О стабильности системы можно говорить относительно некоторых ее свойств (величин, переменных), если они стремятся сохраниться в определенных пределах. Система может быть стабильной в одном отношении и нестабильной в другом.

Так как наибольший практический интерес представляют организационно-технические системы, то остановимся на их особенностях. Организационно-технические системы являются динамическими и обладают свойствами адаптивности, стабильности, совместимости, а также в известной мере свойством оптимизации, заклю­чающейся в приспособлении к среде. В силу существующих ограничений на развитие таких систем имеется тенденция к усилению оптимизации, что проявляется в необходимости оптимизации структуры, функций, минимизации затрат на развитие, в возрастании эффективности систем и т.д. Важным свойством больших, сложных систем, таких как организационно-технические, является инерционность, связанная со скоростью изменения функций. Она определяется временем отклика системы в ответ на внешнее возмущение, т.е. промежутком времени от начала возмущающего воздействия до изменения деятельности системы в нужном направлении, и зависит от возмущающего воздействия (t = t₁ + t₂, где t₁ – время отклика управляющей подсистемы; t₂ – время прохождения возмущения через все уровни системы). В связи с этим системы такого типа следует рассматривать как обладающие относительными свойствами, т.е. как относительно открытые, относительно адаптивные и т.д. Динамические свойства проявляются в полной мере, если промежуток времени, в течение которого изучается система, превышает время отклика, и если возмущающее воздействие превышает некоторый порог. Свойство инерционности тесно связано с такими свойствами систем и их элементов, как быстродействие, жесткость, адаптивность, стабильность и другие. Изменение свойств организационно-технических систем обусловлено объективными изменениями, происходящими в процессе развития (эволюция), и субъективными, т.е. планируемыми людьми (директивными). В силу этого существенное значение имеет полнота информации о системах. Неполнота (нечеткость) информации о системе может привести к существенному изменению ее динамических свойств (например, увеличить инерционность, замедлить рост, снизить адаптивность и т. д.). Решающим обстоятельством, оказывающим влияние на развитие таких систем, является установление оптимальных пропорций, в том числе временных, между эволюционными и директивными изменениями.