Морфологическое описание систем

Свойства и закономерности систем (взаимодействия части и целого, иерархической упорядоченности систем, осуществимости систем, развития систем, возникновения и формулирования целей).

Время

— Система функционирует во времени

— входы осуществляются в какие-то моменты времени

— выходная реакция также связана с временем

— Время может быть дискретным и непрерывным

4. Классические классификации систем (по Биру, Винеру, Боуллингу)

Существуют различные подходы к классификации систем.

Три классические классификации:

· Ст. Бир,

· Н. Винер,

· К. Боулдинг

Бир Делит все системы (в природе и в обществе), с одной стороны на

· простые,

· сложные, и

· очень сложные,

с другой - на

· детерминированные и

· вероятностные

Винер исходит из особенностей поведения системы (бихевиористский подход) и строит дихотомическую систему: систему, характе-резующуюся пассивным и активным поведением.

· С активным поведением - на системы

· со случайным и

· целенаправленным поведением

· Целенаправленные –

· без обратной связи и

· с обратной связью

· и т.д.

Боулдинг выделяет восемь уровней иерархии системы, начиная с простых статических (н-р карта земли) и простых кибернетических (механизм часов), продолжая разного уровня сложности кибернетическими системами, вплоть до самых сложных, - социальных организаций.

Классификация - это только модель реальности.Полнота классификации является предметом особого внимания при ее построении.

5. Классификайия систем.

По взаимодействию с внешней средой

— Открытые

— Закрытые

— Комбинированные

Закрытой называется система, которая не взаимодействует со средой или взаимодействует со средой строго определённым образом. В первом случае предполагается, что система не имеет входных полюсов, а во втором, что входные полюса есть, но воздействие среды носит неизменный характер и полностью (заранее) известно.

Все реальные системы тесно или слабо связаны с внешней средой – открытые.

Если временный разрыв или изменение характерных внешних связей не вызывает отклонения в функционировании системы сверх установленных заранее пределов, то система связана с внешней средой слабо. В противном случае – тесно.

Комбинированные системы содержат открытые и закрытые подсистемы. Наличие комбинированных систем свидетельствует о сложной комбинации открытой и закрытой подсистем.

По характеру функций

— Специализированные

— Многофункциональные

— Универсальные

Для специальных систем характерна единственность назначения.

Многофункциональные системы позволяют реализовать на одной и той же структуре несколько функций. Пример: производственная система, обеспечивающая выпуск различной продукции в пределах определённой номенклатуры.

Для универсальных систем реализуется множество действий на одной и той же структуре, однако состав функций по виду и количеству менее однороден (менее определён).

По характеру развития

— Стабильные

— Развивающиеся

У стабильной системы структура и функции практически не изменяются в течение всего периода её существования и, как правило, качество функционирования стабильных систем по мере изнашивания их элементов только ухудшается. Восстановительные мероприятия обычно могут лишь снизить темп ухудшения.

Отличной особенностью развивающихся систем является то, что с течением времени их структура и функции приобретают существенные изменения. Функции системы более постоянны, хотя часто и они видоизменяются. Практически неизменными остаётся лишь их назначение. Развивающиеся системы имеют более высокую сложность.

По степени организованности

— Хорошо организованные

— Плохо организованные (диффузные)

Представить анализируемый объект или процесс в виде хорошо организованной системы означает определить все элементы системы, их взаимосвязь, правила объединения в более крупные компоненты. Проблемная ситуация может быть описана в виде математического выражения. Решение задачи при представлении ее в виде хорошо организованной системы осуществляется аналитическими методами формализованного представления системы. Примеры хорошо организованных систем: солнечная система, описывающая наиболее существенные закономерности движения планет вокруг Солнца;

При представлении объекта в виде плохо организованной или диффузной системы не ставится задача определить все учитываемые компоненты, их свойства и связи между ними и целями системы. Система характеризуется некоторым набором макропараметров и закономерностями, которые находятся на основе исследования не всего объекта или класса явлений, а на основе определенной с помощью некоторых правил выборки компонентов, характеризующих исследуемый объект или процесс.

По сложности поведения

— Автоматические

— Решающие

— Самоорганизующиеся

— Предвидящие

— Превращающиеся

Автоматические однозначно реагируют на ограниченный набор внешних воздействий, внутренняя их организация приспособлена к переходу в равновесное состояние при выводе из него (гомеостаз).

Решающие имеют постоянные критерии различения их постоянной реакции на широкие классы внешних воздействий. Постоянство внутренней структуры поддерживается заменой вышедших из строя элементов.

Самоорганизующиеся имеют гибкие критерии различения и гибкие реакции на внешние воздействия, приспосабливающиеся к различным типам воздействия. Устойчивость внутренней структуры высших форм таких систем обеспечивается постоянным самовоспроизводством.

Если устойчивость по своей сложности начинает превосходить сложные воздействия внешнего мира – это предвидящие системы: она может предвидеть дальнейший ход взаимодействия.

Превращающиеся – это воображаемые сложные системы на высшем уровне сложности, не связанные постоянством существующих носителей. Они могут менять вещественные носители, сохраняя свою индивидуальность. Науке примеры таких систем пока не известны.

По характеру связи между элементами

— Детерминированные

— Стохастические

Системы, для которых состояние системы однозначно определяется начальными значениями и может быть предсказано для любого последующего момента времени, называются детерминированными.

Стохастические системы – системы, изменения в которых носят случайный характер. При случайных воздействиях данных о состоянии системы недостаточно для предсказания в последующий момент времени.

По характеру структуры управления

— Централизованные

— Децентрализованные

В некоторых системах одной из частей может принадлежать доминирующая роль (её значимость значительно превосходит значимость других частей). Такой компонент – будет выступать как центральный, определяющий функционирование всей системы. Такие системы называют централизованными.

В других системах все составляющие их компоненты примерно одинаково значимы. Структурно они расположены не вокруг некоторого централизованного компонента, а взаимосвязаны последовательно или параллельно и имеют примерно одинаковые значения для функционирования системы. Это децентрализованные системы.

По назначению

— Производящие

— Управляющие

— Обслуживающие

В производящих системах реализуются процессы получения некоторых продуктов или услуг. Они в свою очередь делятся на

— вещественно-энергетические, в которых осуществляется преобразование природной среды или сырья в конечный продукт вещественной или энергетической природы, либо транспортирование такого рода продуктов;

— информационные – для сбора, передачи и преобразования информации и предоставление информационных услуг.

Назначение управляющих систем – организация и управление вещественно-энергетическими и информационными процессами.

Обслуживающие системы занимаются поддержкой заданных пределов работоспособности производящих и управляющих систем.

По характеру взаимодействия с другими системами

— пассивное существование;

— материал для других систем;

— противостояние другим системам (выживание);

— поглощение других систем (экспансия);

— преобразование других систем и сред (активная роль).

Под свойством понимают сторону объекта, обуславливающую его отличие от других объектов или сходство с ними и проявляющуюся при взаимодействии с другими объектами.

Характеристика – то, что отражает некоторое свойство системы

Взаимодействия части и целого.

Эмерджентность (от анг. emerge – возникать, появляться) – свойство систем, обусловливающее появление новых свойств и качеств, не присущих элементам, входящих в состав системы.

Эмерджентность – принцип противоположный редукционизму, который утверждает, что целое можно изучать, расчленив его на части и затем, определяя их свойства, определить свойства целого. Свойству эмерджентности близко свойство целостности системы. Однако их нельзя отождествлять.

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

Закономерность целостности/ эмерджентности проявляется в системе в появлении у нее новых свойств, отсутствующих у элементов.

Объединенные в систему элементы, как правило, утрачивают часть своих свойств, присущих им вне системы, т.е. система как бы подавляет ряд свойств элементов. Но, с другой стороны, элементы, попав в систему, могут приобрести новые свойства.

Закономерности, двойственная по отношению к закономерности целостности - физической аддитивностью, (независимость, суммативность, обособленность).

Свойство физической аддитивности проявляются у системы, как бы распавшейся на независимые элементы; тогда становится справедливым:

Прогрессирующей факторизацией - стремлением системы к состоянию с все более независимыми элементами, и прогрессирующей систематизацией - стремлением системы к уменьшению самостоятельности элементов, т. е. к большей целостности.

Интегративность

Этот термин часто употребляется как синоним целостности.

Однако некоторые исследователи выделяют эту закономерность как самостоятельную, стремясь подчеркнуть интерес не к внешним факторам проявления целостности, а к более глубоким причинам, обусловливающим возникновение этого свойства, к факторам, обеспечивающим сохранение целостности.

Интегративными называют системообразующие, системосохраняющие факторы, в числе которых важную роль играют

— неоднородность и противоречивость элементов, с одной стороны, и

— стремление их вступать в коалиции - с другой.

Иерархическая упорядоченность систем

Эта группа закономерностей характеризует и взаимодействие системы с ее окружением – со средой (значимой или существенной для системы), надсистемой, подчиненными системами.

Коммуникативность

Система не изолирована от других систем, она связана множеством коммуникаций со средой, представляющей собой, в свою очередь, сложное и неоднородное образование, содержащее надсистему (метасистему – систему более высокого порядка, задающую требования и ограничения исследуемой системе), подсистемы (нижележащие, подведомственные системы), и системы одного уровня с рассматриваемой. Такое сложное единство со средой названо закономерностью коммуникативности, которая, в свою очередь легко помогает перейти к иерархичности как закономерности построения всего мира и любой выделенной из него системы.

Иерархичность

Закономерности иерархичности или иерархической упорядоченности были в числе первых закономерностей теории систем, которые выделил и исследовал Л. фон. Берталанфи. Необходимо учитывать не только внешнюю структурную сторону иерархии, но и функциональные взаимоотношения между уровнями.

Иерархичность как закономерность заключается в том, что закономерность целостности проявляется на каждом уровне иерархии. При этом важно, что не только объединение элементов в каждом узле приводит к появлению новых свойств, которых у них не было, и утрате некоторых свойств элементов, но и что каждый член иерархии приобретает новые свойства, отсутствующие у него в изолированном состоянии. Таким образом, на каждом уровне иерархии происходят сложные качественные изменения, которые не всегда могут быть представлены и объяснены.

В силу закономерности коммуникативности, которая проявляется не только между выделенной системой и ее окружением, но и между уровнями иерархии исследуемой системы, каждый уровень иерархической упорядоченности имеет сложные взаимоотношения с вышестоящим и нижележащим уровнями.

Каждый уровень иерархии обладает свойством «двуликого Януса»:

— «лик», направленный в сторону нижележащего уровня, имеет характер автономного целого (системы), а

— «лик», направленный к узлу (вершине) вышестоящего уровня, проявляет свойства зависимой части (элемента вышестоящей системы).

Осуществимость систем

Эта закономерность характеризует предельные возможности систем определенного класса сложности.

Л. фон Берталанфи, предложивший этот термин, определяет эквифинальность применительно к «открытой» системе как способность (в отличие от состояний равновесия в закрытых системах) полностью детерминированных начальными условиями систем достигать не зависящего от времени состояния (которое не зависит от ее исходных условий и определяется исключительно параметрами системы).

В соответствии с данной закономерностью система может достигнуть требуемого конечного состояния, не зависящего от времени и определяемого исключительно собственными характеристиками системы при различных начальных условиях и различными путями.

Развитие систем

В последнее время все больше начинает осознаваться необходимость учета при моделировании систем принципов их изменения во времени, для понимания которых могут помочь рассматриваемые ниже закономерности.

Историчность

Очевидно, что любая система не может быть неизменной, что она не только возникает, функционирует, развивается, но и погибает, и каждый легко может привести примеры становления, расцвета, упадка (старения) и даже смерти (гибели) биологических и социальных систем.

Но все же для конкретных случаев развития организационных систем и сложных технических комплексов трудно определить эти периоды.

Не всегда руководители организаций и конструкторы технических систем учитывают, что время является непременной характеристикой системы, что каждая система подчиняется закономерности историчности.

При этом закономерность историчности можно учитывать не только пассивно, фиксируя старение, но и использовать для предупреждения «смерти» системы, разрабатывая «механизмы» реконструкции, реорганизации системы для сохранения ее в новом качестве.

Основа закономерности историчности — внутренние противоречия между компонентами системы.

Возникновения и формулирования целей

Обобщение результатов исследований процессов целеобразования, проводимых философами, психологами, кибернетиками, и наблюдение процессов обоснования и структуризации целей в конкретных условиях позволили сформулировать некоторые общие принципы, закономерности, которые полезно использовать на практике.

Зависимость представления о цели и формулировки цели от стадии познания объекта (процесса) и от времени. Анализ определений понятия «цель» позволяет сделать вывод о том, что, формулируя цель нужно стремиться отразить в формулировке или в способе представления цели основное противоречие: ее активную роль в познании, в управлении, и в то же время необходимость сделать ее реалистичной, направить с ее помощью деятельность на получение определенного полезного результата. При этом формулировка цели и представление о цели зависит от стадии познания объекта, и по мере развития представления о нем цель может переформулироваться.

Зависимость цели от внешних и внутренних факторов. При анализе причин возникновения и формулирования целей нужно учитывать, что на цель влияют как внешние по отношению к системе факторы (внешние требования, потребности, мотивы, программы), так и внутренние факторы (потребности, мотивы, программы самой системы и ее элементов, исполнителей цели); при этом последние являются такими же объективно влияющими на процесс целеобразования факторами, как и внешние (особенно при использовании в системах управления понятия цели как средства побуждения к действию).

Проявление в структуре целей закономерности целостности.

В иерархической структуре закономерность целостности (эмерджентности) проявляется на любом уровне иерархии. Применительно к структуре целей это означает, что, с одной стороны, достижение цели вышестоящего уровня не может быть полностью обеспечено достижением подчиненных ей подцелей, хотя и зависит от них, а, с другой стороны, потребности, программы нужно исследовать на каждом уровне структуризации, и получаемые разными ЛПР расчленения подцелей в силу различного раскрытия неопределенности могут оказаться разными, т.е. разные ЛПР могут предложить разные иерархические структуры целей и функций, даже при использовании одних и тех же принципов структуризации и методик.

Закономерности формирования иерархических структур целей.

Учитывая, что наиболее распространенным способом представления целей в системах организационного управления являются древовидные иерархические структуры («деревья целей»), рассмотрим основные рекомендации по их формированию:

— приемы, применяющиеся при формировании древовидных иерархий целей, можно свести к двум подходам:

— формирование структур «сверху» - методы структуризации, декомпозиции, целевой или целенаправленный подход,

— формирование структур целей «снизу» - морфологический, лингвистический, тезаурусный, терминальный подход; на практике обычно эти подходы сочетаются;

— цели нижележащего уровня иерархии можно рассматривать как средства для достижения целей вышестоящего уровня, при этом они же являются целями для уровня нижележащего по отношению к ним;

— в иерархической структуре по мере перехода с верхнего уровня на нижний происходит как бы смещение рассмотренной выше «шкалы» от цели-направления (цели-идеала, цели-мечты) к конкретным целям и функциям, которые на нижних уровнях структуры могут выражаться в виде ожидаемых результатов конкретной работы с указанием критериев оценки ее выполнения, в то время как на верхних уровнях иерархии указание критериев может быть либо выражено в общих требованиях (например, «повысить эффективность»), либо вообще не приводится в формулировке цели;

— для того чтобы структура целей была удобной для анализа и организации управления, к ней рекомендуется предъявлять некоторые требования – число уровней иерархии и число компонентов в каждом узле должно быть (в силу гипотезы Миллера или числа Колмогорова) К = 5 ± 2 (предел восприятия человеком).

7. Модели черного ящика, состава, структуры системы.

Морфология – наука о форме, строении. Морфологическое описание должно давать представление о строении системы. Морфологическое описание иерархично.

Целями структурного анализа являются:

— разработка правил символического отображения систем;

— оценка качества структуры системы;

— изучение структурных свойств системы в целом и ее подсистем;

— выработка заключения об оптимальности структуры системы и рекомендаций по дальнейшему ее совершенствованию.

В структурном подходе можно выделить два этапа:

— определение состава системы, т.е. полное перечисление ее подсистем, элементов,

— выяснение связей между ними.

Элементный состав может быть:

— гомогенным (однотипные элементы);

— гетерогенным (разнотипные элементы);

— смешанным.

Назначение (свойства) элементов.

— информационные;

— энергетические;

— вещественные.

Различают обратимые и необратимые преобразования информации.

Обратимые не связаны с потерей (либо созданием новой) информации. Накопление (запоминание) является обратимым в том случае, если не происходит потерь информации в течение времени хранения.

Преобразование энергии состоит в изменении параметров энергетического потока. Процесс преобразования энергии, естественным образом, нуждается в информации.

Преобразование вещества может быть механическим (например, штамповка), химическим, физическим (например, резка), биологическим. В сложных системах преобразование вещества носит смешанный характер.

Морфологические свойства системы существенно зависят от характера связей между элементами. Связь одновременно характеризует и строение (статику) и функционирование (динамику) системы. Связи обеспечивают возникновение и сохранение структуры и свойств системы.

Выделяют:

· информационные,

· вещественные,

· энергетические связи.

Связь характеризуется:

· направлением,

· силой,

· видом.

По направлению:

· направленные и

· ненаправленные,

· обратные

· прямые

По силе

· сильные и

· слабые,

По виду

· подчинения,

· порождения (генетические),

· равноправные и

· связи управления.

Детерминированная (жесткая) связь, как правило, однозначно определяет причину и следствие, дает четко обусловленную формулу взаимодействия элементов.

Вероятностная (гибкая) связь определяет неявную, косвенную зависимость между элементами системы.

По характеру отношений между элементами структуры делятся на:

· многосвязные,

· иерархические,

· смешанные.

Наиболее устойчивы детерминированные структуры, в которых отношения либо постоянны, либо изменяются во времени по детерминированным законам.

Вероятностные структуры изменяются во времени по вероятностным законам.

Хаотические структуры характерны отсутствием ограничений, элементы в них вступают в связь в соответствии с индивидуальными свойствами. Классификация производится по доминирующему признаку.

Координация выражает упорядоченность элементов системы «по-горизонтали». Здесь идет речь о взаимодействии компонент одного уровня организации.

Субординация – «вертикальная» упорядоченность подчинения и субподчинения компонент. Здесь речь идет о взаимодействии компонент различных уровней иерархии.

Иерархия (hiezosazche – священная власть, греч.) – это расположение частей целого в порядке от высшего к низшему.

Дата добавления: 2015-04-24