Система. Понятие система в проектировании

Понятие система в науке появилось с тех пор, как человек научился осмысливать, исследовать процессы, явления, предметы в их взаимосвязи и взаимозависимости. Не менее широко это понятие используется и в повседневной жизни. Речь может идти о системе взглядов на систему энергоснабжения, об информационной и автоматизированной системах и т.д. Трудно найти сферу применения человеческих интересов, где бы не фигурировало это понятие.

Понятие система является одним из основных понятий науки и техники. Существует несколько понятий системы. Одни из них настолько широки и абстрактны, что не дают возможности отличить систему от несистемы, другие наоборот очень узки и, как правило, определяют лишь те свойства систем, которые важны для того или иного исследования. Дадим некоторые из этих определений.

Система – есть множество элементов (объектов) и отношений (связей между ними), образующих целостность (единство).

Это определение наиболее абстрактно, оно не отражает ни характера, ни силы связи между элементами, ни результата объединения элементов системы. При таком определении трудно отличить груду металлолома от совокупности приборов, объединенных в АСУП и т.д.

Рассмотрим другое понятие системы, основанное на выделении пяти базовых свойств, которыми должен обладать объект для того, чтобы его можно было назвать системой. Такими свойствами являются:

1. наличие цели функционирования;

2. целостность и членимость;

3. наличие связей;

4. упорядоченность (организация);

5. наличие интегративных качеств.

Первое свойство указывает на то, что система должна быть делима на составные элементы (части, подсистемы), которые образуют, взаимодействуя друг с другом, целостное единое множество. При этом данное множество элементов должно быть совместимо. Совместимость – это желание и способность элементов осуществлять друг с другом качественный обмен информацией, энергией, веществом во имя достижения общей цели. Это и приводит к совместному устойчивому функционированию всех элементов образующих систему на заданном интервале времени.

Второе свойство означает наличие достаточно сильных и длительно действующих (неразрушающихся, устойчивых, стабильных) взаимных связей (отношений) между элементами и их свойствами. Причем сила этих внутренних связей должна быть заведомо больше, чем сила внешних связей этих же элементов с другими элементами, не входящими в данную систему и относящимися к окружающей среде. Мощность, развиваемая этой силой внутреннего взаимодействия, и порождает интегративные свойства системы, что позволяет отличить систему от простой суммы элементов и выделять ее из окружающей среды в виде целостного единого состояния. Отметим, что в физических системах под связью подразумевается реальный физический канал, по которому осуществляется обмен веществом, энергией, информацией как между элементами внутренней системы, так и между системой и окружающей средой. Под отношением понимают модель реального физического канала связи, представленную в абстрактном, концептуальном или формализованном виде.

Третье свойство обусловлено объективным существованием в ней упорядоченного распределения элементов и связей между ними как в пространстве, так и во времени. Порядок (организация) между ними базируется на том, что способы установления связи между элементами подчинены определенным правилам и законам операции и композиции. Степень организованности системы, то есть степень упорядоченности элементов в системе может быть различной.

Четвертое свойство выражается в том, что в системе может быть достигнуто такое качество, которое присуще системе в целом и не имеется ни у одного из элементов в отдельности. Хотя свойство системы и зависит от свойств ее отдельных элементов и связей между ними, но оно не определяется их простой суммой. Это внезапное появление качественно новых свойств системы, как результат объединения частей в целом называется эмерджентностью (от англ. emerge - возникающий из ничего, появляющийся внезапно). Из этого свойства следует весьма важный вывод. Изучая свойства каждого элемента (части, подсистемы) в отдельности нельзя познать всех свойств системы в целом.

Пятое свойство выражается в том, что любая система имеет цель функционирования. Под целью здесь понимается желаемое конечное состояние, либо желаемый конечный результат деятельности системы, достижимый в пределах некоторого интервала времени и кванта пространства. Если указан срок достижения цели и даны количественные характеристики желаемого конечного результата, то цель становится задачей. В общем случае цель выступает как более общая категория и часто достигается в результате решения ряда задач.

Таким образом, система – целостное упорядоченное множество, стабильно взаимосвязанных и устойчиво взаимодействующих в пространстве и во времени элементов, формирующих ее некоторые интегративные свойства и функционирующих совместно для достижения определенной цели (решения задачи), стоящей перед данной системой.

Рассмотренные два определения: узкое и расширенное абстрактной системы, основаны на ее строении из базовых элементов и связей между ними, ее свойствах, целостности и организованности. Эти два понятия фактически являются понятиями абстрактной системы, то есть такой системы, по отношению к которой остальные системы являются теми или иными интерпретациями или реализациями. Все дальнейшие рассуждения и выводы будут базироваться на рассмотренных понятиях.

Далее рассмотрим еще два важных понятия: подсистема и надсистема.

Любая система может быть декомпозирована (разбита) либо на отдельные части, либо на отдельные элементы (объекты, которые ее образуют). При рассмотрении, описании, исследовании, проектировании системы данные элементы являются базовыми и рассматриваются как неделимое целое, поэтому эти элементы и часть системы, образованная из этих элементов рассматривается по отношению к системе в целом как подсистема. Не исключено, что каждый из элементов нужно будет поделить на более мелкие, то есть первые элементы могут быть рассмотрены, как некоторые системы, состоящие из взаимосвязанных элементов более низкого уровня рассмотрения. Тогда последние будут являться подсистемами, по отношению к элементам более высокого уровня. Эти рассуждения можно продолжить по аналогии дальше.

С другой стороны не исключено, что исходная система является либо базовым элементом, либо подсистемой более сложной системы. Последняя называется надсистемой или суперсистемой.

Таким образом, всегда необходимо оговаривать на уровне каких базовых элементов рассматривается данная система. При этом системы, описанные на уровнях разных базовых элементов, образуют иерархию, то есть расположение этих систем как частей целого, в порядке подчинения (по структуре) от высшего к низшему.

Например, производственная система может быть описана на уровне цехов и отделов, которые выполняют самостоятельные функции. В свою очередь цеха состоят из лабораторий, участков и групп, которые так же выполняют функции и являются для первых базовыми элементами. Лаборатории, группы, участки также состоят из специалистов, которые расположены в порядке их подчинения и выполняют вполне конкретные производственные функции в соответствии с данными в их распоряжение ресурсами и поставленными перед ними задачами. В то же время производственная система является лишь подсистемой некоторого предприятия, которое занимается проектированием, производством и реализацией некоторой продукции. Одновременно предприятие выступает в роли отдельного элемента в рамках некоторой области, которую определяет множество операций.

Дата добавления: 2014-01-15