Системный подход

В основе системного подхода лежит стремление изучить объект (систему, явление, процесс) как нечто целостное и организованное, во всей полноте и многообразии связей – ориентирует на рассмотрение объекта как системы, взаимодействующей с внешней средой (другими системами).

Такой подход основывается на признании того, что если даже каждый элемент или подсистема имеет оптимальные конструктивные или функциональные характеристики, то результирующее поведение системы в целом может оказаться лишь субоптимальным вследствие взаимодействия между ее отдельными частями.

Шеннон: «Архитектор может рассматривать дом вместе с его электрической, отопительной и водопроводной системами как одну большую систему. Но инженер-теплотехник вправе рассматривать отопительную систему как законченную систему, а дом как окружающую среду. Для социопсихолога дом может рассматриваться как среда, окружающая семью, а последняя – как система, исследованием которой он занимается. Для него связь между отопительной и электрической системами может не иметь никакого значения, но для архитектора эта взаимосвязь может быть очень важной».

Системный подход предполагает рассматривать объект как сложно организованную систему, состоящую из множества взаимодействующих элементов.

Поведение объекта должно рассматриваться «в окружении» (с учетом влияния внешней среды). Это же относится и к отдельному элементу системы.

Процедуры исследования, прежде всего, предполагают выделение самостоятельно функционирующих подсистем сложной системы, то есть - определение ее структуры.

Любой элемент можно в свою очередь разбить на более мелкие части и повторно применить к ним системный подход - структурная декомпозиция объекта и его иерархическая организация.

Системный подход реализует представление сложного объекта в виде иерархической системы взаимосвязанных моделей, позволяющих фиксировать целостные свойства объекта, его структуру и динамику.

Системный подход позволяет представить одну сложную задачу совокупностью более простых. На любом иерархическом уровне исследование ведется с учётом окружающей среды.

Сущность системного подхода: все компоненты системы и все операции в ней должны рассматриваться как одно целое, во взаимосвязи друг с другом и с внешней средой.

Свойства системы – не просто сумма свойств составляющих ее элементов - система обладает особыми свойствами, которых может и не быть у отдельных элементов.

Локальные решения, учет недостаточного числа факторов, локальная оптимизация на уровне отдельных элементов не могут быть эффективными.

Системные исследования имеют циклический итеративный характер с постепенным углублением понимания сущности системы (используются соответствующие математические модели). Основные методы системных исследований – анализ и синтез.

Последовательность работ при системных исследованиях.

В основе системного подхода лежит рассмотрение системы как интегрированного целого, причем это рассмотрение при разработке начинается с главного: формулировки цели функционирования.

Системный подход рассматривает исследуемую систему в виде целенаправленного множества взаимосвязанных элементов (структурный подход) и предполагает создание модели путем перехода от общего к частному, когда в основе рассмотрения лежит цель исследования, при этом исследуемый объект выделяется из окружающей среды.

1.Объект представляется как элемент системы более высокого уровня, на основании чего определяется цель исследования объекта.

2. Выявление действий системы (назначение, свойства), которые обеспечивают достижение цели системы. Формирование и определение основных понятий, используемых в системе. Определение типов выходов системы (материальные, энергетические, информационные).

3. Выявление основных компонентов системы (подсистем, элементов) и их функций, обеспечивающих выполнение необходимых действий для достижения цели, определение роли компонентов в системе, выявление укрупненной структуры системы, основных внутренних и внешних связей, их типов.

4. Выявление основных процессов в системе, их роли и условий осуществления, выявление смены состояний при функционировании системы.

5. Выявление неопределенностей и случайностей в системе, степени их влияния на систему.

Классификация систем

Классификация - разделение всех изучаемых объектов на отдельные группы в соответствии с каким-либо важным для исследователя признаком.

При классификации различные понятия и соответствующих им явления объединяются в определенные группы, типы с целью установления связей между объектами и классами объектов.

Становление каждой науки связано с созданием классификаций изучаемых объектов, явлений.

Классификация - это процесс упорядочивания информации. В процессе изучения новых объектов в отношении каждого такого объекта делается вывод: принадлежит ли он к уже установленным классификационным группам. В некоторых случаях при этом обнаруживается необходимость перестройки системы классификации.

Классификационные методы позволяют свести многообразие фактов к сравнительно небольшому числу образовани й (классов, типов, форм, видов, групп и т.д.), разработать систему соответствующих понятий и терминов, обнаружить регулярности, устойчивые признаки и отношения, в конечном счете – эмпирические закономерности, подвести итоги предшествующих исследований и предсказать существование ранее неизвестных объектов или их свойств, вскрыть новые связи и зависимости между уже известными объектами.

В естественных науках представлены как описательные классификации, позволяющие просто привести к удобному виду накопленные результаты, так и структурные классификации, позволяющие выявить и зафиксировать соотношения объектов. Так, в физике описательные классификации – это деление фундаментальных частиц по заряду, спину, массе, по участию в разных типах взаимодействий.

Методологические проблемы классификаций: несовпадение формальных условий и правил построения классификаций и реальной практики.

Требование дискретности признаков порождает в ряде случаев искусственные приемы разбиения целого на дискретные значения признаков; не всегда возможно вынести категорическое суждение о принадлежности объекту признака, при многоструктурности признаков ограничиваются указанием на частоту встречаемости и т.д.

Известно немало примеров удачных классификаций, но никто не владеет рецептом построения удачной классификации.

Классификация – неформализуемый процесс, выполняется итеративно: концептуальное описание классов (содержательная постановка), выделение существенных свойств или функций (что может быть не одно и то же), уточнение и т.д., при этом в основу могут быть положены прототипы (как по свойствам, так и по функциям).

Агрегирование в классы – нетривиальная процедура. Класс может рассматриваться как результат действия оператора вида: «ЕСЛИ <условия на агрегируемые признаки>, ТО <имя класса>. Класс может задаваться совокупностью признаков.

Основная проблема классификации – допустимая минимизация описания системы или явления. При декомпозиции эта проблема решается компромиссом при определении понятия существенности применительно к целям исследований – возникает риск недостаточной полноты или излишней подробности. При агрегировании риск неполноты становится недопустимым (описали не то, что необходимо для исследований) – требуется установить перечень минимальных свойств, учет которых необходим для заданных исследований (определить конфигуратор).

Примеры классификаций - таблица Менделеева, классификации животных, растений и т.д. Для представителей живой природы установлена определенная градация: класс, отряд, род, вид, вариация.

Классификации представляются в виде схем, таблиц, используемых для ориентировки в многообразии понятий или соответствующих объектов.

Нечеткость понятия системы, многообразие систем приводят к неопределенности принципов классификации, уровней деления. Полной классификации систем нет и не может быть.

В основу классификации могут быть положены различные принципы: происхождение систем, сложность, целевой характер, типы управления, свойства и др.

Классификация моделей и видов моделирования объектов и систем должна выделить в них наиболее общие признаки и свойства реальных систем.

В силу многозначности понятия «система» в науке и технике не существует единой классификации видов систем.

По своим свойствам системы могут быть классифицированы по следующим признакам.

* По назначению: производящие (реализуют процессы получения некоторых продуктов и услуг), потребляющие (по отношению к производящим), управляющие (организуют и управляют вещественными, энергетическими или информационными процессами), обслуживающие (поддержание заданных пределов работоспособности обслуживаемых систем и восстановление работоспособности при ее утрате), обеспечивающие системы (создают надлежащие условия эксплуатации и использования обеспечиваемых систем).

* По характеру функций: специализированные (единственность назначения), многофункциональные (набор нескольких функций в одной и той же структуре), универсальные системы (разнообразный набор функций в одной и той же структуре для решения широкого круга задач, не всегда заранее определенного).

* По характеру развития: стабильные и развивающиеся системы (изменяются или не изменяются свойства, структура и функции системы за весь период существования).

* По происхождению: естественные, искусственные, смешанные, абстрактные системы, каждая из которых может быть разделена по различным принципам.

Пример двухуровневой классификации систем по происхождению (природной принадлежности):

Естественные (природные): неорганические, биологические, экологические, другие.

Искусственные: материальные, абстрактные (идеальные), абстрактно-материальные.

Смешанные: организационно-технические, социально-экономические, другие.

* Организационные системы - системы, содержащие активные элементы (подсистемы), которые имеют возможность самостоятельно принимать решения относительно своего состояния.

В организационных системах структура реализуется в виде совокупности персонала, методов, алгоритмов, технических устройств различного назначения.

При появлении новых задач и, соответственно, функций может оказаться необходимой корректировка структуры. После создания системы возможно уточнение ее структуры и отдельных функций в рамках существующих целей и задач, т.е. возможно обратное влияние структуры на функции.

* Экономические системы - системы, в которых действуют стоимостные или натуральные товарные переменные. В качестве экономической системы может выступать отдельная фирма; техническая или технологическая система, учитывающая стоимость технических средств или продукции; отрасль промышленности; экономика государства.

Экономическая система, в которой действуют социальные факторы, называется социально-экономической. В частности, любая макроэкономическая система государства или региона не может не включать социальный сектор и поэтому является социально-экономической.

Возможны классификации по следующим свойствам.

По характеру связей с внешней средой:

Закрытые системы — какой-либо обмен энергией, веществом и информацией с окружающей средой отсутствует. Имеют четко очерченные, жесткие границы. Для их функционирования необходима защита от воздействия среды.

Открытые системы обмениваются с внешней средой энергией, информацией и веществом. Обмен с внешней средой, способность приспосабливаться к внешним условиям является для открытых систем непременным условием их существования.

По характеру эволюции:

Динамические системы – эволюционируют с течением времени, параметры изменяются со временем, в статических – не изменяются.

Примеры динамических систем: биологические, экономические, социальные системы; такие искусственные системы как завод, предприятия, поточная линия и т.д.

По степени определенности: разделяются на детерминированные и вероятностные (стохастические) системы. В детерминированной системе по ее предыдущему состоянию и некоторой дополнительной информации можно вполне определенно предсказать ее последующее состояние. В вероятностной системе на основе такой же информации, можно предсказать лишь множество будущих состояний и определить вероятность каждого из них.

По характеру входных воздействий и внутренних состояний системы:

непрерывные и дискретные, линейные и нелинейные, стационарные и нестационарные, детерминированные и стохастические.

Для линейных систем реакция на сумму двух иди более различных воздействий эквивалентна сумме реакций на каждое возмущение в отдельности, для нелинейных – это не выполняется.

Если свойства системы изменяются во времени, то она называется нестационарной, противоположным понятием является понятие стационарной системы. Пример нестационарных систем – это системы, где процессы, например, старения являются на данном интервале времени существенными.

Если вход и выход системы измеряется или изменяется во времени дискретно, через шаг t, то система называется дискретной. Противоположным понятием является понятие непрерывной системы. Например: ЭВМ, электронные часы, электросчетчик – дискретные системы; песочные часы, солнечные часы, нагревательные приборы и т.д. – непрерывные системы.

Могут быть использованы и такие основания классификации – экологические, социальные и искусственные системы.

Экологическая система – это весь материальный мир обитания человека, обеспечивает жизнедеятельность живой материи на Земле и состоит из физических, химических и биологических систем.

Физические системы обеспечивают различные взаимодействия тел и полей, что является непрерывным процессом строительства всего мироздания. Механизмами взаимодействия, функционирования и управления этих систем являются объективные физические законы.

Химические системы осуществляют непрерывный обмен веществ в природе, их преобразование и транспортировку из внешней среды в биологические системы и обратно. Источниками развития этих систем являются вещества; механизмами функционирования – законы физики и химии.

Биологические системы координируют жизнедеятельность всех организмов и их отдельных органов, рост организма, строение, размножение, приспособление к внешней среде и т.д. Источником развития биологических систем являются физические, химические и в том числе и сами биологические системы вселенского пространства.

Социальные системы – это реальный мир, в котором живет человек (общество, государство, этнос, коллектив, семья, нация, институты, религия, искусства и т.д.). В этих системах люди, взаимодействуют друг с другом, создают механизмы и законы жизнеобеспечения. Роль социальных систем заключена в формировании мировоззрения, сознания, культуры, системы человеческих взаимоотношений. Социальные системы формируют модели поведения человека.

Искусственные системы – это системы, созданные человеком в результате научно-технического прогресса. Они предназначены для повышения эффективности труда, его механизации, автоматизации и кибернетизации. Источниками “жизнедеятельности” этих систем являются все виды систем, перечисленные выше.

Современный уровень развития науки позволяет говорить о мире как о бесконечной иерархической системе систем, находящихся на разном уровне иерархии и разных стадиях развития.

Дата добавления: 2014-11-29