Структуры систем, их виды

План

Системы и закономерности их функционирования

1. Системы и их классификация

2. Социально-экономические системы и их особенности

3. Свойства больших систем.

Термин система используется в тех случаях, когда хотят охарактеризовать исследуемый объект как нечто целое, сложное. Существует несколько десятков определений этого понятия. В переводе с греч. «система» - состав, т.е. нечто составленное из частей.

Система — это целое, созданное из частей и элементов, для целенаправленной деятельности.

Из эволюции понятия системы видно, в первых определениях в систему включались только элементы и связи (отношения) между ними (Л.фон Берталанфи, А. Холл); затем появляется понятие цели как конечного результата, системообразующего критерия (В.И. Вернадский, П.П. Анохин); далее вводят наблюдателя (исследователя), т.е. лицо, представляющее объект или процесс в виде системы (У.Р.Эшби).

Для систем управления необходимо удобно в определении учитывать цели и планы, ресурсы внешние и внутренние, исполнителей, процесс, ограничения и помехи, эффект.

Причем по мере уточнения представлений о системе или при переходе на другую стадию исследования определение системы может уточняться.

Система — это совокупность целостных упорядоченных элементов и подсистем, взаимодействующих между собой для достижения какой-либо цели.

.

Признаки системы:

· множество элементов и частей,

· единство главной цели для всех элементов и частей,

· наличие связей между ними,

· целост­ность и единство элементов,

· структура и иерархичность, относи­тельная самостоятельность,

· четко выраженная управляемость.

Свойства системы условно могут разделены на два ряда.

Свойства I ряда – свойства, имеющие непосредственно системное происхождение:

· целостность – система представляет собой организационное сложное целое;

· делимость – система всегда может быть разделена на подсистемы, компоненты.

· множественность – каждая система состоит из множества частей (уровни иерархии, количество элементов и связей);

· целеустремленность – каждая составляющая система должна быть ориентирована на достижение общей цели.

·

Свойства II ряда – свойства, которые обеспечивают работоспособность системы:

· гомогенность (однородность) – система должна иметь хотя бы одно общее свойство;

· гетерогенность (разнородность) – в каждой системе должно быть многообразие свойств разнородных элементов;

· самоорганизованность – самостоятельно существующая и функционирующая система не должна разрушаться;

· централизованность – в каждой системе должно быть центральное звено, которое будет стоять над всеми уровнями иерархии;

· эмерджентность – свойства системы в целом отличаются от свойств отдельных ее элементов.

Строение систем.

Среди понятий, характеризующих строение систем выделяют следующие:

1. элемент системы

2. связь

3. цель.

Элемент – это часть системы, причем простейшая неделимая ее часть, которая обладает некоторой самостоятельностью и имеет свои связи с другими частями.

Рассматривают элементы однородного, разнородного и смешанного характера.

Элементы могут образовывать соединения различных уровней сложности (компоненты). Компоненты, в свою очередь, входят в образования более сложного уровня (подсистемы).

Подсистема — это часть системы, представляющая собой совокупность некоторых элементов и отличающаяся соподчиненностью с точки зрения выполняемых функций.

Связь. Понятие связь входит в любое определение системы и обеспечивает возникновение и сохранение целостных ее свойств. Это понятие одновременно характеризует и строение (статику), и функционирование (динамику) системы.

Связь определяют как ограничение степени свободы элементов. Действительно, элементы, вступая в связь друг с другом, утрачи­вают часть своих свойств, которыми они потенциально обладали в свободном состоянии.

Связи можно охарактеризовать (рис.1) направлением, силой, характе­ром (или видом). По первому признаку связи делят на направленные и ненаправленные. По второму — на сильные и слабые. По характеру различают связи подчинения, связи порожде­ния, равноправные (связи координации), связи управления.

Рис.1. Классификация видов связей

По предсказуемости связи бывают: функциональные (каждому значению факторного признака соответствует вполне определенное значение результативного признака) и стохастические (каждому значению факторного признака соответствует множество значений результативного признака).

Связи в конкретных системах могут быть одновременно охарак­теризованы несколькими из названных признаков.

Очень важную роль в моделировании систем играет понятие обратной связи.

Принцип обратной связи служит для формирования управляющих воздействий по улучшению функционирования системы или элемента.

Цель. Понятие цель и связанные с ним понятия целесообраз­ности, целенаправленности лежат в основе развития системы.

Анализ определений цели и связанных с ней понятий показы­вает, что в зависимости от стадии познания объекта, этапа систем­ного анализа в понятие цель вкладывают различные оттенки — от идеальных устремлений до конкретных целей-резуль­татов, достижимых в пределах некоторого интервала времени, формулируемых иногда даже в терминах конечного продукта деятельности.

Для того чтобы отразить диалектическое противоречие, за­ключенное в понятии цель, в Энциклопе­дическом словаре дается следующее определение: цель - «заранее мыслимый результат сознательной деятельности человека», подчер­кивается также, что понятие цели связано с человеком, его дея­тельностью, сознанием.

Цель - определенный результат, к достижению которого стремиться система.

Составляющие при формулировке цели:

1 – глагол (раскрывает целевую активность - увеличить, оптимизировать т.д.)

2 – целевой параметр (показывает на что направлена целевая активность – доля рынка, денежный поток и т.д.)

3 – предмет деятельности (показывает, что является предметом целевой активности – товары, активы и т.д.)

4 – вид деятельности (определяет, за счет какой деятельности будет достигаться целевой параметр – продажи, анализа, управления и т.д.)

5 – место деятельности (пространственные ограничения - регион, область)

6 – период деятельности (продолжительность периода, за который должна быть достигнута цель)

7 – ограничения деятельности (могут учитывать цели вне бизнеса (исследования) или иные обстоятельства, ограничивающие способы достижения.

Обязательными являются составляющие 1-4; составляющие 5-7 включаются в определение по усмотрению в зависимости от вида и сложности исследования.

Пример постановки цели: «Повысить конкурентоспособность машиностроительной продукции за счет совершенствования методов управления предприятием в краткосрочной перспективе».

Структура (от латинского «structure», означающего строение, расположение, порядок) отражает определенные взаимосвязи, взаиморасположение составных частей системы, ее устройство (строение).

Обычно понятие структура связывают с графическим отобра­жением. Одна и та же система может быть представлена разными струк­турами в зависимости от стадии познания объекта или процесса аспекта их рассмотрения, цели создания. При этом в процессе исследования или проектирования структура системы может из­меняться.

Различные виды структур имеют специфические особенности и могут рассматриваться как самостоятельные понятия теории систем и системного анализа. Кратко охарактеризуем основные из них.

1. Сетевая структура или сеть представляет собой декомпозицию системы во времени.

Например, сетевая структура может отображать порядок дей­ствия технической системы, этапы деятельности человека (при производстве продук­ции — сетевой график, при проектировании - сетевая модель, при планировании — сете­вой план и т. д.).

2. Иерархические структуры представляют собой декомпозицию системы в пространстве. Все вершины (узлы) и связи (дуги, ребра) существуют в этих структурах одновре­менно (не разнесены во времени).

Структуры типа а, в которых каждый элемент ниже­лежащего уровня подчинен одному узлу (одной вершине) вышеле­жащего (это справедливо для всех уровней иерархии), называют иерархическими структурами с «сильными» связями, структурами типа дерева.

Структура типа б, где элемент нижележащего уровня (один или несколько) может быть подчинен двум и более узлам (вершинам) вышележащего, называют иерархическими структурами со “слабыми” связями. В последнем случае отношения, имеющие вид слабых связей между уровнями, подобны отношениям в матрице, образованной из составляющих этих двух уровней.

3. Смешанные иерархические структуры (типа в) с вертикальными и горизонтальными связями, могут иметь как вертикальные связи разной силы (управление), так и горизонтальные связи взаимодействия (координация).

4. Структуры с произвольными связями – используются на начальном этапе познания системы, когда не известен характер взаимодействий между элементами и распределение элементов по уровням иерархии.

Системы и их классификация

В основу классификации положим следующие признаки (рис. 1): происхождение системы; специфику содержания; объективность существования; степень связи с окружающей средой; зависимость от времени; обусловленность действия; место в иерархии систем.

По происхождению различают системы:

а) естественные (природные) – системы существующие в естественных процессах (например, Солнечная система, планеты, матери­ки, океаны и т. п.);

б) искусственные (антропогенные), то есть обязанные своим происхождением труду человека или побоч­ным результатам труда (например, пред­приятия, машины).

В рамках нашей планеты практически все природные системы оказались подверженными влиянию человека. Так как человечество лишь в очень малой мере познало законы природы, то его деятельность приходит все в большее противоречие с природой. Вследствие этого возникают экологические кризисы, истощаются неэффективно используемые ресурсы, загрязняется окружающая среда, ухудшаются условия существования человека как биологического, родового существа.

Искусственные, то есть антропогенные системы мо­гут быть, в свою очередь, разделены по специфике содержания, например, на системы: технические; технологические; информационные; социальные; экономические или иные.

По характеру поведения системы могут быть:

- управляемые – системы, которым присущ целенаправленный характер поведения;

- неуправляемы е - системы, не обладающие целенаправленным поведением

По объективности существования системы могут быть:

— материальными (существующими объективно, то есть независимо от сознания человека);

— идеальными, то есть «сконструированными» в со­знании человека в виде гипотез, образов, представ­лений. В последнем случае они могут выступать в виде систем — формул, уравнений, знаковых схем, музыкальных и зрительных образов и т. п.

Системы различаются по степени связи с окружаю­щей средой и могут быть: открытыми; относительно обособленными; закрытыми; изолированными.

Строго говоря, не существует закрытых или изоли­рованных систем и вместе с тем каждая система явля­ется, как минимум, относительно обособленной.

По зависимости от времени различают системы:

а ) статические, параметры которых не зависят от вре­мени;

б) динамические — их параметры связаны со вре­менем, или, как говорят, являются функцией вре­мени.

По обусловленности действия системы бывают:

а) детерминированным и – результат можно точно определить

б) вероятностными – системы, для которых результаты могут быть лишь спрогнозированы Приме­рами вероятностных систем являются школьный класс, группа студентов, которые приходят на учебу,— каждый раз число учеников, сту­дентов может быть различным, как и их состав.

Примером классификации систем по сложности может служить классификация, предложенная Боулдингом (табл. 1).

Таблица 1

Классификация систем по Боулдингу

Тип системы	Уровень сложности	Пример
Неживые системы	Статические структуры	Кристалл
Простые динамические структуры с заданным законом поведения	Часовой механизм
Живые системы	Открытые системы с самосохраняемой структурой	Клетки
Живые организмы с низкой способностью воспринимать информацию	Растения
Живые организмы с более развитой способностью воспринимать информацию, но не обладающие самосознанием	Животные
Системы, характеризующиеся самосознанием, мышлением	Люди
Социальные системы	Социальные организации

	открытые   относительно обособленные   закрытые   изолированные

Рис. 1. Классификация систем

При изучении процессов, происходящих в об­ществе, в том числе и в области экономики, весьма эф­фективно использование понятия больших систем. В них совершенно необязательно наличие большого числа эле­ментов или связей между ними. Следует отметить, с по­знавательной точки зрения, глубокие, принципиальные отличия между системами и большими системами; эти отличия имеют прежде всего качественный характер.

Большие системы (БС) — это такие системы, которые могут быть представлены совокупностью подсистем по­стоянно уменьшающегося уровня сложности вплоть до элементарных подсистем, выполняющих в рамках дан­ной большой системы базовые элементарные функции.

Процесс представления БС в виде иерархии подсистем называется декомпозицией.

Примером декомпозиции БС является представление народного хозяйства (национальной экономики страны) как совокупности подсистем — отраслей, объединений, предприятий, цехов, участков, рабочих мест. Базовой подсистемой выступает отдельный работник на рабочем месте. Помимо этого национальная экономика может быть представлена совокупностью региональных эконо­мик; регионов с различным уровнем развития; с погра­ничными зонами; с различным уровнем дохода на душу населения и т. д.

Осуществляя декомпозицию БС по указанному пра­вилу (рис. 2), можно представить ее совокупностью под­систем первого уровня — последовательностью 1, 2, 3... М подсистем. В дальнейшем в качестве примера на каждом последующем уровне представим результаты раз­биения только одной из подсистем. На втором уровне ре­зультатами разбиения подсистемы 2 выступают подсистемы более низкого уровня — 2.1, 2.2, и т. д., вплоть до подсистемы 2.К. На третьем уровне представлены результаты разбиения только подсистемы 2.2 — это подсистемы 2.2.1, 2.2.2, 2.2.3 и т.д. вплоть до подсистем 2.2.N. И, наконец, на пятом уровне представлены подсистемы 2.2.2.2.1, 2.2.2.2.2 и т.д. вплоть до подсистем 2.2.2.2.R.

Рис. 2. Декомпозиция большой системы

Важнейшая особенность БС заключается в том, что в них любая подсистема по отношению к подсистемам низшего уровня является большой, но она не является таковой по отношению к подсистемам более высокого уровня. Так, отрасль по отношению к предприятию является большой системой, но она является подсистемой (субсистемой) по отношению к народному хозяйству.

Признаки больших систем:

· наличие подсистем, имеющих собственное целевое назначение, подчиненное целевому назначению системы;

· наличие большого числа разнообразных связей между подсистемами;

· наличие в системе элементов самоорганизации;

· участие в функциональной системе людей, машин и природной среды (открытость системы);

· трудность в описании системы.

Дата добавления: 2014-01-03