Основы общей теории систем.

Понятие системы.

Система - объект или процесс, в котором элементы-участники связаны некоторыми связями и отношениями.

Подсистема - часть системы с некоторыми связями и отношениями.

Любая система состоит из подсистем, подсистема любой системы может быть сама рассмотрена как система. Границы рассматриваемой системы определяются доступными ресурсами и окружением.

Под системой понимают упорядоченную совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов.

Систем как таковых в природе не существует, существуют предметы, объекты, процессы которые могут рассматриваться как системы.

Система состоит из элементов. Элемент – такая часть системы, которая выполняет определенную специфическую функцию и не подлежит дальнейшему разбиению с точки зрения рассматриваемого процесса функционирования системы. Разделение объекта на элементы и системы относительно. Каждая система может быть представлена как элемент системы большего масштаба, в свою очередь, любой элемент можно рассматривать в качестве относительно самостоятельной системы, состоящий из элементов.

Функционирование отдельных объектов как целостных систем обеспечивается установлением и реализацией связей между их элементами.

Под связью понимается перемещение и/или преобразование вещества, энергии, информации. Наличие зависимости между элементами так же трактуется как связь между ними. Если поведение элементов независимо, то связь между ними отсутствует.

Всякая система функционирует в среде. Среда – совокупность объектов (процессов, явлений, предметов, параметров), воздействующих на систему, но не подконтрольных ей. В процессе исследования граница между системой и средой может существенно меняться. Уточнение представлений о системе влечет за собой уточнение представлений о среде. Иногда выделяют внешнюю или внутреннюю среду в соответствии с тем, параметры каких объектов (внешних по отношению к системе или внутренних элементов, соответственно) рассматриваются как неконтролируемые.

Выделяются внутренние и внешние связи. Внутренние связи – это действия или взаимодействия элементов. Внешние связи – это взаимодействие системы с другими системами, воздействия системы на среду, воздействие среды на систему. В связи с этим в системе выделяются элементы, функция которых состоит в восприятии воздействий среды; эти элементы называются входами. Вещество, энергия, информация поступающие на вход системы – входные воздействия.

Элементы системы, реализующие выходные воздействия – выходы системы. Вещество, энергия, информация поступающие из системы в среду – выходные воздействия.

Система, в отличие от просто совокупности, объединения такой объект свойства которого не сводятся без остатка к свойствам составляющих его элементов. Причина того, что свойство системы не равно сумме свойств составляющих ее элементов, заключается в наличие определенной структуры связей между элементами.

Важнейшими характеристиками системы являются ее структура и функция.

Под структурой системы понимается состав элементов и постоянные связи между ними. Структура материальных объектов всегда относительно постоянна, устойчива во времени. Устойчивость – характерная особенность структуры вообще, поэтому понятие структуры включает в себя не все взаимодействия элементов, а только устойчивые во времени.

Под функцией системы понимается назначение, то ради чего система существует. Функция играет роль системообразующего фактора.

Функцию не следует путать с целью системы. Цель системы можно определить как ее определенное желаемое состояние или искомые значения ее параметров

Любая система выступает как единство функции и структуры. В процессе развития происходят изменения в системе и среде, что ведет к изменениям функции и структуры системы, в результате чего их согласованность может быть нарушена, при этом работоспособность системы снижается.

Системы и закономерности их функционирования.

Функционирование системы представляет собой довольно сложный для описания процесс, основанный на принципах структурной и функциональной целостности, относительной автономности элементов и функций, а также принципа активности систем. Система в процессе функционирования выступает как целостное образование, в котором между ее структурой и функциями существует взаимосвязь и взаимообусловленность. Функционирование системы обязательно опирается на ее структурные изменения.

< …>

Принцип обратной связи.

Обратная связь — воздействие результатов функционирования системы на характер этого функционирования.

Обратная связь представляет собой вид соединения элементов, когда связь между входом какого-либо элемента и выходом того же самого элемента осуществляется либо непосредственно, либо через другие элементы системы. Обратные связи бывают внутренние и внешние.

Управление по принципу обратной связи представляет собой сложный процесс, который включает:

• постоянный мониторинг функционирования системы;
• сравнение текущего функционирования системы с целями системы;
• выработку воздействия на систему для приведения ее в соответствие с целью;
• внедрение воздействия в систему.

Обратные связи бывают положительными и отрицательными. При этом положительная обратная связь усиливает действие входного сигнала, имеет с ним одинаковый знак. Отрицательная же обратная связь ослабляет входной сигнал. Положительная обратная связь ухудшает устойчивость системы, поскольку выводит ее из равновесия, а отрицательная — способствует восстановлению равновесия в системе.

Свойства систем: эмерджентность, устойчивость, равновесие, самоорганизация, открытость и замкнутость, динамика, разнообразие, организованность, диффузность, структуризация.

Эмерджентность - несводимость свойств системы к свойствам элементов. Эмерджентность - наличие у системы таких свойств, которых нет у ее отдельных элементов. Закон совокупных свойств системы, или закон эмерджентности - свойства системы не сводятся к свойствам ее элементов, а являются результатом их интеграции.

Устойчивость системы - способность ее возвращаться в состояние равновесия, которое является наиболее благоприятным для выполнения системой функций после воздействия на систему каких-либо внешних факторов.

Равновесие — способность системы возвращаться в первоначальное состояние, компенсируя возмущающее воздействие среды.

Самоорганизация – свойство системы выраженное в способности системы к адаптации к изменению условий внешней среды, способность изменять структуру при взаимодействии системы со средой, сохраняя при этом свойства целостности, способность формировать варианты поведения и выбирать из них лучшие.

Открытость - отсутствие полной изолированности от окружающей среды и наличие степеней свободы в поведении элементов. Открытая система - система, отличающаяся взаимодействием с окружающей средой, прозрачными границами и использованием ресурсов из среды.

Закрытость - полная изолированность системы от окружающей среды и жесткая детерминированность поведения элементов. Закрытая система - система, которая отличается закрытостью, не имеет “входов” и “выходов”, отличается непроницаемыми границами, протеканием процессов внутри себя за счет собственных ресурсов.

Динамика, или динамизм — это состояние движения, развития, изменения системы и ее составляющих под воздействием внешних и внутренних факторов. Динамическая система представляет собой постоянно изменяющуюся систему.

Разнообразие - это число различимых состояний системы.

Закон ограничения разнообразия системы У. Р. Эшби - организованные системы отличаются ограничением разнообразия.

Диффузные системы - системы, в которых большое число переменных, нельзя установить перегородки, разграничивающие одни компоненты от других.

Структурность – свойство системы поведение которой обусловлено не столько особенностями отдельных элементов, сколько свойствами ее структуры.

Информационный подход к анализу системы.

< …>

Этапы системного анализа: постановка целей и задач, задание критериев для управления объектом, формулирование и оценка вариантов достижения целей, выбор оптимальных вариантов в процессе моделирования системы, реализация рекомендаций системного анализа.

1. Любая задача системного анализа начинается с построения модели исследуемой системы. Для решения задачи построения модели необходимо вначале произвести изучение структуры системы, выполнить анализ её компонентов, выявить взаимосвязи между отдельными элементами.

2. Чтобы построить модель системы, необходимо помимо структуры системы знать ее параметры, поэтому следующим этапом функционирования системы является сбор данных о функционировании системы и исследование информационных потоков.

3. После выявления основных структурных элементов, динамических и информационных компонентов системы переходят к решению основной задачи – построению модели системы.

4. Для традиционных наук начальный этап работы заключается в постановке формальной задачи, которую надо решить. В исследовании сложной системы это промежуточный результат, которому предшествует длительная работа по структурированию исходной проблемы. Система, для которой формулируется цель проведения системного анализа, не является изолированной. Поэтому, формулируя проблему для рассматриваемой системы, необходимо учитывать, как решение данной проблемы отразиться на системах, с которыми связана данная система.

После того, как сформулирована проблема, которую требуется преодолеть в ходе выполнения системного анализа, переходят к определению целей и постановки задач. При формулировании цели нужно учитывать, что на цель оказывают влияние как внешние по отношению к системе факторы, так и внутренние.

5. Критерий – это способ сравнения альтернатив. Задача формирования критериев решается непосредственно после того, как сформулированы цели системного анализа. После того как критерий сформирован, т.е. найдена характеристика, которая будет положена в основу сравнения альтернатив, появляется возможность ставить задачи выбора и оптимизации. Сформированные критерии в некотором смысле должны заменять цели. Критерии являются отображением ценностей, воплощенных в целях.

6. Следующим этапом системного анализа является создание множества возможных способов достижения сформулированной цели. Иными словами на данном этапе необходимо сгенерировать множество альтернатив, из которых затем будет осуществляться выбор наилучшего пути развития системы. Конечная цель системного анализа состоит в выборе наилучшей альтернативы на заданном множестве и в обосновании этого выбора.

7. Целевое предназначение системного анализа состоит в том, чтобы в результате осуществить выбор. Для решения задач выбора предлагаются различные подходы, наиболее распространенный из которых – критериальный подход. Основным предложением критериального подхода является следующее: каждую отдельно взятую альтернативу можно оценить конкретным числом – значением критерия.

Сравнение альтернатив сводиться к сравнению результатов расчетов соответствующих критериев. Задача поиска наилушей альтернативы, простая по постановке, часто оказывается сложной для решения, поскольку метод её решения часто определяется размерностью и типом множества альтернатив.

8. Окончательное суждение о правильности и полезности системного анализа можно сделать лишь на основании результатов его практического применения. Конечный результат будет зависеть не только от того, насколько совершенны и теоретически обоснованны методы, применяемые при проведении анализа, но и от того, насколько грамотно и качественно реализованы полученные рекомендации. При внедрении результатов системного анализа необходимо иметь в виду следующее обстоятельство. Работа осуществляется на клиента, обладающего властью, достаточной для изменения системы теми способами, которые были определены в результате системного анализа. В работе должны непосредственно участвовать все заинтересованные стороны. В результате внедрения системных исследований необходимо обеспечить улучшение работы организации заказчика с точки зрения хотя бы одной из заинтересованных сторон; при этом не допускаются ухудшения этой работы с точки зрения всех остальных участников проблемной ситуации.