Главная Семён Людвигович Франк

Общие понятия систем, признаки, свойства, классификация. Понятие системы, ее свойства и признаки

Существует множество понятий системы. Рассмотрим понятия, которые наиболее полно раскрывают ее существенные свойства (рис. 1).

Рис. 1. Понятие системы

«Система – это комплекс взаимодействующих компонентов».

«Система – это множество связанных действующих элементов».

«Система – это не просто совокупность единиц... а совокупность отношений между этими единицами».

И хотя понятие системы определяется по-разному, обычно все-таки имеется в виду, что система представляет собой определенное множество взаимосвязанных элементов, образующих устойчивое единство и целостность, обладающее интегральными свойствами и закономерностями.

Мы можем определить систему как нечто целое, абстрактное или реальное, состоящее из взаимозависимых частей.

Системой может являться любой объект живой и неживой природы, общества, процесс или совокупность процессов, научная теория и т. д., если в них определены элементы, образующие единство (целостность) со своими связями и взаимосвязями между ними, что создает в итоге совокупность свойств, присущих только данной системе и отличающих ее от других систем (свойство эмерджентности).

Система (от греч. SYSTEMA, означающего «целое, составленное из частей») представляет собой множество элементов, связей и взаимодействий между ними и внешней средой, образующих определенную целостность, единство и целенаправленность. Практически каждый объект может рассматриваться как система.

Система – это совокупность материальных и нематериальных объектов (элементов, подсистем), объединенных какими-либо связями (информационными, механическими и др.), предназначенных для достижения определенной цели и достигающих ее наилучшим образом. Система определяется как категория, т.е. ее раскрытие производится через выявление основных, присущих системе свойств. Для изучения системы необходимо ее упростить с удержанием основных свойств, т.е. построить модель системы.



Система может проявляться как целостный материальный объект, представляющий собой закономерно обусловленную совокупность функционально взаимодействующих элементов.

Важным средством характеристики системы являются ее свойства . Основные свойства системы проявляются через целостность, взаимодействие и взаимозависимость процессов преобразования вещества, энергии и информации, через ее функциональность, структуру, связи, внешнюю среду.

Свойство – это качество параметров объекта, т.е. внешние проявления того способа, с помощью которого получают знания об объекте. Свойства дают возможность описывать объекты системы. При этом они могут изменяться в результате функционирования системы . Свойства – это внешние проявления того процесса, с помощью которого получается знание об объекте, ведется за ним наблюдение. Свойства обеспечивают возможность описывать объекты системы количественно, выражая их в единицах, имеющих определенную размерность. Свойства объектов системы могут изменяться в результате ее действия.

Выделяют следующиеосновные свойства системы :

· Система есть совокупность элементов . При определенных условиях элементы могут рассматриваться как системы.

· Наличие существенных связей между элементами . Под существенными связями понимаются такие, которые закономерно, с необходимостью определяют интегративные свойства системы.

· Наличие определенной организации , что проявляется в снижении степени неопределенности системы по сравнению с энтропией системоформирующих факторов, определяющих возможность создания системы. К этим факторам относят число элементов системы, число существенных связей, которыми может обладать элемент.

· Наличие интегративных свойств , т.е. присущих системе в целом, но не свойственных ни одному из ее элементов в отдельности. Их наличие показывает, что свойства системы, хотя и зависят от свойств элементов, но не определяются ими полностью. Система не сводится к простой совокупности элементов; декомпозируя систему на отдельные части, нельзя познать все свойства системы в целом.

· Эмерджентностъ – несводимость свойств отдельных элементов и свойств системы в целом.

· Целостность – это общесистемное свойство, заключающееся в том, что изменение любого компонента системы оказывает воздействие на все другие ее компоненты и приводит к изменению системы в целом; и наоборот, любое изменение системы отзывается на всех компонентах системы.

· Делимость – возможна декомпозиция системы на подсистемы с целью упрощения анализа системы.

· Коммуникативность . Любая система функционирует в окружении среды, она испытывает на себе воздействия среды и, в свою очередь, оказывает влияние на среду. Взаимосвязь среды и системы можно считать одной из основных особенностей функционирования системы, внешней характеристикой системы, в значительной степени определяющей ее свойства.

· Системе присуще свойство развиваться , адаптироваться к новым условиям путем создания новых связей, элементов со своими локальными целями и средствами их достижения. Развитие – объясняет сложные термодинамические и информационные процессы в природе и обществе.

· Иерархичность . Под иерархией понимается последовательная декомпозиция исходной системы на ряд уровней с установлением отношения подчиненности нижележащих уровней вышележащим. Иерархичность системы состоит в том, что она может быть рассмотрена как элемент системы более высокого порядка, а каждый ее элемент, в свою очередь, является системой.

· Важным системным свойством является системная инерция, определяющая время, необходимое для перевода системы из одного состояния в другое при заданных параметрах управления.

· Многофункциональность – способность сложной системы к реализации некоторого множества функций на заданной структуре, которая проявляется в свойствах гибкости, адаптации и живучести.

· Гибкость – это свойство системы изменять цель функционирования в зависимости от условий функционирования или состояния подсистем.

· Адаптивность – способность системы изменять свою структуру и выбирать варианты поведения сообразно с новыми целями системы и под воздействием факторов внешней среды. Адаптивная система – такая, в которой происходит непрерывный процесс обучения или самоорганизации.

· Надежность – это свойство системы реализовывать заданные функции в течение определенного периода времени с заданными параметрами качества.

· Безопасность – способность системы не наносить недопустимые воздействия техническим объектам, персоналу, окружающей среде при своем функционировании.

· Уязвимость – способность получать повреждения при воздействии внешних и (или) внутренних факторов.

· Структурированность – поведение системы обусловлено поведением ее элементов и свойствами ее структуры.

· Динамичность – это способность функционировать во времени.

· Наличие обратной связи .

Любая система имеет цель и ограничения. Цель системы может быть описана целевой функцией U1 = F (х, у, t, ...), где U1 – экстремальное значение одного из показателей качества функционирования системы.

Поведение системы можно описать законом Y = F(x), отражающим изменения на входе и выходе системы. Это и определяет состояние системы.

Состояние системы – это мгновенная фотография, или срез системы, остановка ее развития. Его определяют либо через входные взаимодействия или выходные сигналы (результаты), либо через макропараметры, макросвойства системы. Это совокупность состояний ее n элементов и связей между ними. Задание конкретной системы сводится к заданию ее состояний, начиная с зарождения и кончая гибелью или переходом в другую систему. Реальная система не может находиться в любом состоянии. На ее состояние накладывают ограничения – некоторые внутренние и внешние факторы (например, человек не может жить 1000 лет). Возможные состояния реальной системы образуют в пространстве состояний системы некоторую подобласть Z СД (подпространство) – множество допустимых состояний системы.

Равновесие – способность системы в отсутствие внешних возмущающих воздействий или при постоянных воздействиях сохранять свое состояние сколь угодно долго.

Устойчивость – это способность системы возвращаться в состояние равновесия после того, как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних или внутренних возмущающих воздействий. Эта способность присуща системам, когда отклонение не превышает некоторого установленного предела.

3. Понятие структуры системы .

Структура системы – совокупность элементов системы и связей между ними в виде множества.Структура системы означает строение, расположение, порядок и отражает определенные взаимосвязи, взаимоположение составных частей системы, т.е. ее устройства и не учитывает множества свойств (состояний) ее элементов.

Система может быть представлена простым перечислением элементов, однако чаще всего при исследовании объекта такого представления недостаточно, т.к. требуется выяснить, что представляет собой объект и что обеспечивает выполнение поставленных целей.


Рис. 2. Структура системы

Понятие элемента системы. По определению элемент – это составная часть сложного целого. В нашем понятии сложное целое – это система, которая представляет собой целостный комплекс взаимосвязанных элементов.

Элемент – часть системы, обладающая самостоятельностью по отношению ко всей системе и неделимая при данном способе выделения частей. Неделимость элемента рассматривается как нецелесообразность учета в пределах модели данной системы его внутреннего строения.

Сам элемент характеризуется только его внешними прояв­лениями в виде связей и взаимосвязей с остальными элемен­тами и внешней средой.

Понятие связи. Связь – совокупность зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы. Установить связь между двумя элементами – это значит выявить наличие зависимостей их свойств. Зависимость свойств элементов может иметь односторонний и двусторонний характер.

Взаимосвязи – совокупность двухсторонних зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы.

Взаимодействие – совокупность взаимосвязей и взаимоотношений между свойствами элементов, когда они приобретают характер взаимосодействия друг другу.

Понятие внешней среды. Система существует среди других материальных или нематериальных объектов, которые не вошли в систему и объединяются поняти­ем «внешняя среда» – объекты внешней среды. Вход характеризует воздействие внешней среды на систему, выход – воздействие системы на внешнюю среду.

По сути дела, очерчивание или выявление системы есть разделение некоторой области материального мира на две части, одна из которых рассматривается как система – объект анализа (синтеза), а другая – как внешняя среда.

Внешняя среда – набор существующих в пространстве и во времени объектов (систем), которые, как предполагается, оказывают действие на систему.

Внешняя среда – это совокупность естественных и искусственных систем, для которых данная система не является функциональной подсистемой.

Типы структур

Рассмотрим ряд типовых структур систем, использующихся при описании организационно-экономических, производственных и технических объектов.

Обычно понятие "структура" связывают с графическим отображением элементов и их связей. Однако структура может быть представлена и в матричной форме, форме теоретико-множественного описания, с помощью языка топологии, алгебры и других средств моделирования систем .

Линейная (последовательная) структура (рис. 8) характеризуется тем, что каждая вершина связана с двумя соседними При выходе из строя хотя бы одного элемента (связи) структура разрушается. Примером такой структуры является конвейер.

Кольцевая структура (рис. 9) отличается замкнутостью, любые два элемента обладают двумя направлениями связи. Это повышает скорость общения, делает структуру более живучей.

Сотовая структура (рис. 10) характеризуется наличием резервных связей, что повышает надежность (живучесть) функционирования структуры, но приводит к повышению ее стоимости.

Многосвязная структура (рис. 11) имеет структуру полного графа. Надежность функционирования максимальная, эффективность функционирования высокая за счет наличия кратчайших путей, стоимость - максимальная.

Звездная структура (рис. 12) имеет центральный узел, который выполняет роль центра, все остальные элементы системы являются подчиненными.

Графовая структура (рис. 13) используется обычно при описании производственно-технологических систем.

Сетевая структура (сеть) - разновидность графовой структуры, представляющая собой декомпозицию системы во времени.

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

Иерархическая структура получила наиболее широкое распространение при проектировании систем управления, чем выше уровень иерархии, тем меньшим числом связей обладают его элементы. Все элементы кроме верхнего и нижнего уровней обладают как командными, так и подчиненными функциями управления.

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

Иерархические структуры, в которых каждый элемент нижележащего уровня подчинен одному узлу (одной вершине) вышестоящего (и это справедливо для всех уровней иерархии), называют древовидными структурами (структурами типа "дерева"; структурами, на которых выполняются отношения древесного порядка, иерархическими структурами с сильными связями) (рис 14, а).

Структуры, в которых элемент нижележащего уровня может быть подчинен двум и более узлам (вершинам) вышестоящего уровня, называют иерархическими структурами со слабыми связями (рис 14, б).

В виде иерархических структур представляются конструкции сложных технических изделий и комплексов, структуры классификаторов и словарей, структуры целей и функций, производственные структуры, организационные структуры предприятий.

В общем случае термин иерархия шире, он означает соподчиненность, порядок подчинения низших по должности и чину лиц высшим, возник как наименование "служебной лестницы" в религии, широко применяется для характеристики взаимоотношений в аппарате управления государством, армией и т.д., затем концепция иерархии была распространена на любой согласованный по подчиненности порядок объектов.

Таким образом, в иерархических структурах важно лишь выделение уровней соподчиненности, а между уровнями и компонентами в пределах уровня могут быть любые взаимоотношения. В соответствии с этим существуют структуры, использующие иерархический принцип, но имеющие специфические особенности, и их целесообразно выделить особо.

Системные признаки, свойства, характеристики. Основные положения системного анализа. Особенности анализа редких событий Системное мышление и управление. Эффективность функционирования и развития систем. Основные принципы системного управления. Энтропийные закономерности.

СИСТЕМНЫЕ ПРИЗНАКИ, СВОЙСТВА, ХАРАКТЕРИСТИКИ

Общесистемные закономерности - это закономерности, характеризующие принципиальные особенности построения, функционирования и развития сложных систем.

Поскольку не существует достаточно корректного определения системы, анализ различных системных понятий показывает, что существует несколько основных признаков, свойств и характеристик, которыми должен обладать объект или явление, чтобы их можно было считать системой .

Прежде всего, это признаки целостности и членимости. Основным здесь является признак целостности, так как система рассматривается как единое целое, состоящее из взаимодействующих и (или) взаимосвязанных элементов.

Целостность - первичность целого по отношению к частям, появление у системы новой функции, нового качества, органично вытекающих из составляющих ее элементов, но не присущих ни одному из них, взятому изолированно. Под целостностью понимают внутреннее единство и принципиальную несводи- мость свойств системы к сумме свойств составляющих ее элементов. Целостная система определяется как множество элементов {к R с фиксированным свойством R

S - предикат «...быть системой*.

Наличие це,юстности подразумевает, что изменение состояния любого элемента системы оказывает воздействие на другие элементы и может вести к изменению состояния всей системы. Поэтому часто невозможно провести декомпозицию системы так, чтобы не потерять ее интегративных свойств.

  • Ко второй группе относятся признаки наличия устойчивых связей (отношений) между элементами системы, превосходящих по своей силе (мощности) связи этих элементов с элементами, не входящими в данную систему. Следует учитывать, что среди любых связей главные - системообразующие. Их формирование определяет интегративные свойства системы, ее специфику. При этом отдельные свойства ряда элементов могут усиливаться, а другие подавляться. Однако степень подавления, как правило, никогда не бывает полной, в связи с чем при формировании системы возникают не только «полезные» функции, обеспечивающие эффективность большинства состояний и сохранение качественных особенностей, но и дисфункции, негативно влияющие на функционирование системы. Но с системных позиций определяющими являются лишь существенные связи, определяющие интегративные свойства.
  • Третья группа признаков определяет наличие интегративных свойств (качеств), присущих системе в целом, но отсутствующих у элементов. Интегративные свойства обусловливает тот факт, что свойства ее, несмотря на зависимость от свойств элементов, не определяются ими полностью. Интегративное свойство - это то новое, что формируется при согласованном взаимодействии объединенных в структуру элементов и чем элементы до этого не обладали.

Возникновение новых качеств (связей, свойств) при объединении элементов в подсистемы, а подсистем в систему носит название эмерджентности.

Эмерджентность - степень несводимое™ свойств системы к свойствам элементов, из которых она состоит. Это свойство, обусловливающее появление новых качеств, не присущих элементам, входящих в состав системы. Сущность эмерджентности заключается в накоплении и усилении одних свойств компонентов одновременно с нивелированием, ослаблением и скрытием других свойств за счет их взаимодействия. Поэтому оказывается невозможным предсказать свойства системы в целом, разбирая и анализируя ее по частям.

Каждый элемент системы к , как правило, обладает совокупностью собственных свойств (состояний , режимов функционирования , поведенческих возможностей и т.п.) О Однако количество свойств системы N всегда больше, чем сумма свойств отдельно взятых элементов 0 этой системы. При этом у системы появляется

новых, особых системных свойств, обеспечивающих ее целостность (интегра - тивность) - внутреннее единство и несводимое™ свойств системы к сумме свойств, составляющих се элементов. Хотя свойства сложных систем не сводятся к сумме свойств элементов, они имеют важную особенность своего развития: элементы их с течением времени приобретают все более специализированные функции при одновременном возрастании целостности и устойчивости исходной системы. Этим тоже определяется наличие интегративных свойств (качеств), присущих системе в целом.

Одним из системных признаков является неаддитивность , поскольку свойства изучаемого объекта невозможно свести к свойствам его частей, а также вывести только на их основании.

Неаддитивность - принципиальная несводимое™ свойств системы к сумме свойств состаатяющих её компонентов. Поэтому попытка оценить эффективность системы Э с в виде суммы взвешенных частных эффективностей ее компонентов Эi является грубым приближением и справедлива только для вырожденной системы, распавшейся на отдельные элементы. Только тогда становится справедливым равенство, определяющее физическую аддитивность".

к(- нормированные коэффициенты, учитывающие «вклад» каждого /-го компонента в эффективность системы -

Четвертая группа - это признаки, характеризующие наличие в системе определенной организации , что проявляется в снижении неопределенности (энтропии), охватывая только те свойства элементов, которые связаны с процессами сохранения и развития целостности, т.е. существования системы. Организация возникает в том случае, когда между элементами (объектами, явлениями) возникают закономерные устойчивые связи или (и) отношения, актуализирующие одни свойства элементов и ограничивающие другие. Организация проявляется в структурных особенностях системы, сложности, способности развития и сохранения системы. Организованность системы является более высокой ступенью ее упорядоченности. Для повышения организованности и самоорганизации необходимо извне или изнутри (из подсистем) получить дополнительную энергию и негэнтропию.

Свойство системы определяет ее отличие или сходство ее с другими системами, проявляющееся при их взаимодействии.

Характеристика - то, что отражает некоторое свойство системы.

Свойства системы порождаются ее структурными закономерностями. В зависимости от вида организации из комбинации элементов и их связей можно образовать различные структуры.

В хорошо организованной системе взаимодействия структурных элементов /ь h> > tm системы S взаимосогласованы, целенаправленны и синхронизированы на достижение общей цели. Потенциал 0(5) такой системы больше суммы потенциалов всех составляющих элементов (подсистем)

Таким образом, структурные закономерности это наиболее общие закономерности, которые порождают свойства системы как целого.

Одним из основных системных свойств является иерархическое строение системы. Ото связано с потенциальной членимостью системы и наличием для каждой системы многообразия связей и отношений. Иерархическое строение может быть присуще и отношениям (связям), так как они тоже могут быть разложены на элементарные, и на этой основе сформирована система более низкого уровня. В результате система выступает как сложное иерархическое образование, в котором выделяются различные уровни и типы взаимосвязей.

Иерархия - принцип структурной организации многоуровневых систем, состоящий в упорядочении взаимодействий между уровнями и предусматривающий подчиненность системы надсистеме (гиперсистеме) и подсистемы - системе. При этом каждый компонент системы может рассматриваться как система (подсистема) более широкой глобальной системы. Цель каждого элемента нижнего уровня - подчинение цели более высокого уровня. Только тогда сложная иерархическая система может функционировать как единое целое. На рис. 3.1 схематично представлена иерархическая система, в которой подлежащие детальному исследованию системы A t А 2 , А$ входят в надсистсму (гиперсистему) D. Система А состоит из трех подсистем В { , В 2 , By Если исследователя заинтересуют характеристики одной из подсистем, например, В } то уже В будет исследуемой системой, y-fi - ее надсистемой (гиперсистемой), a Q, С2, С3 - подсистемами.


Рис. 3.1.

В результате иерархического строения появляется возможность последовательного включения систем более низкого уровня в системы более высокого уровня. Иерархия систем хорошо иллюстрируется древовидными структурами теории графов. Понятие уровень употребляется в нескольких значениях.

Во-первых, уровень трактуется в организационном плане.

Например, уровень организации работ Системного оператора (ЦДУ) по типам решаемых задач существенно отличается от задач, решаемых на уровне РДУ и уровне диспетчерских служб потребителей.

Во-вторых, уровнем фиксируется определенная общность законов функционирования, единство пространственно-временной топологии построения компонентов системы. С этих позиций любой производственный объект может рассматриваться на технологическом, информационно-управленческом, экономическом, социальном или иных уровнях. Уровни такого типа принято называть стратами. Стратифицированное представление можно использовать как средство последовательного углубления представлений о системе, ее детализации. Идея стратификации и Si с заданными на них отношениями R и /?2 считаются изоморфными, если:

а) их элементы попарно взаимооднозначно соответствуют друг другу;

б ) если некоторое подмножество элементов первой системы связано отношением /?!, то подмножество соответствующих элементов второй системы связано отношением Ri и наоборот.

Например. между элементами Х, *2 и у у, У 2 первой системы Si существуют отношения R. Аналогично во второй системе Si соотносятся Rj соответствующие им элементы (рис. 3.4, а).


Рис. 3.4.

Наличие изоморфизма двух анализируемых систем и Si означает, что если система S является изоморфной системе Si, то S может рассматриваться как

модель M(S) системы Si и наоборот. Тогда изучение свойств системы 5*2 сводится к изучению свойств модели системы S - M(S{) или к использованию ее известных свойств.

Например, изоморфной является структура радиальной электрической сети, обеспечивающая питание группы разнородных потребителей.

Практика показывает выполняется некоторое отношение R t то для соответствующих элементов второй системы выполняется соответствующее отношение Ri (рис. 3.4, б).

При гомоморфизме аналогия между двумя системами меньше, чем при изоморфизме, сходство с оригиналом неполное, а реальная система может иметь различные гомоморфные ей модели. Таким образом изоморфизм является частным случаем гомоморфизма.

Такие показатели, как количество элементов (объем оборудования), составляющих систему; структура связей между ними; квалификация персонала, осуществляющего создание системы, ее монтаж, наладку, эксплуатацию; удобство эксплуатации и т.п. уже дают интуитивное представление о сложности системы , которая является одной из основных системных характеристик. Объективная характеристика сложности системы зависит от качественных и количественных различий компонентов и связей системы (ее разнообразия).

Сложность:

  • 1) относительное понятие, зависящее от уровня исследования (анализа) системы;
  • 2) характеристика системы, нелинейно зависящая от множества составляющих ее элементов (подсистем), качественных различий между ними, количества, вида и формы связей;
  • 3) свойство, обусловленное внутренней закономерностью системы, которое определяет ряд наиболее существенных ее параметров, включая пространственную структуру и свойства протекающих в этой структуре процессов.

Сложные системы нельзя описать на языке простых законов. Сложность в большей степени зависит от разнообразия элементов и связей, чем от их количества. Число элементов, сила межэлсментных связей, их локализация могут неконтролируемо меняться, что делает поведение сложных систем плохо предсказуемым. Опыт наблюдения за реальными объектами показывает, что они функционируют в условиях действия большого количества случайных факторов. Поэтому предсказание поведения сложной системы может иметь смысл только в рамках вероятностных категорий. Для ожидаемых событий могут быть указаны лишь вероятности их наступления, а относительно целого ряда величин приходится анализировать законы распределения, средние значения, дисперсии и другие вероятностные характеристики.

Для изучения процесса функционирования каждой конкретной сложной системы с учетом случайных факторов необходимо иметь достаточно четкое представление об источниках случайных воздействий и надежные данные об их количественных характеристиках. Поэтому расчету или теоретическому анализу, связанному с исследованием сложной системы, предшествует накопление статистического материала, характеризующего поведение отдельных элементов и системы в целом в реальных условиях эксплуатации.

В большинстве исследований различают:

  • - структурную, или статическую сложность, определяемую структурой и связностью элементов и подсистем;
  • - динамическую сложность (сложность поведения) системы во времени;
  • - эволюционную сложность (сложность развития), включающую качественно различные состояния, стадии, фазы, этапы и уровни развития системы.

Сложность системы определяет и нелинейность се переменных параметров, структуры, связей. Нелинейность приводит к тому, что многие переменные зависят не только от времени, но и являются функциями других переменных, влияют друг на друга. Поэтому одна из задач оптимизации системы - достижение максимальной организованности при той же сложности или уменьшение сложности при данном уровне организованности. В процессе познания любой системы необходимо ставить вопросы, яатяющиеся критериальными парами, взаимосвязи которых представлены на рис. 3.5.


Рис. 3.5.

Система, состоящая даже из относительно небольшого количества элементов способна обладать большой динамической сложностью. Следует учитывать, что появление даже одного дополнительного элемента может привести к созданию множества дополнительных связей. Причём добавление каждого последующего элемента увеличивает количество связей в большей степени, чем при добавлении предыдущего.

Например, имеется два элемента А и В. Здесь возможны только две связи и два направления (рис. 3.6, а).

Добавление ещё одного элемента С увеличивает число возможных связей до 6 (рис. 3.6, 6 ). Если два элемента А и В вступают в коалицию, и она начинает влиять на С, то число связей увеличивается до 8 (рис. 3.6, в). А если таких коалиций может быть 3 (АВ, АС, ВС), то число связей достигнет 12.

Формальное понятие сложности можно представить следующим образом.

Пусть имеется п типов элементов и к - число элементов каждого типа. Для каждого типа элементов методом экспертных оценок или интуитивно (с учетом накопленного опыта) устанавливается величина сложности элемента, измеряемая некоторым числом sy. Тогда сложностью s системы, состоящей из элементов со сложностью Sj (/" = 1, 2, я), будем называть величину

kj (j - [, 2, m) - число элементов /-го типа, входящих в систему.


Рис. 3.6.

Так как при наличии пк = L элементов в системе максимальное число связей между ними N = L(L -1), то при достаточно большом L число фактических

связей - N При этом относительное число реализованных связей а = .

Тогда сложность системы оценивается как

где

v - коэффициент, учитывающий сложность связей по сравнению со сложностью элементов системы.

Есть немало предложений по представлению большой технической системы в виде «черного ящика». Однако еще С. Лем 1 в «Сумме технологии» отмечал: черный ящик нельзя запрограммировать с помощью алгоритма.

Алгоритм:

  • 1) раз и навсегда составленная программа действий, в которой все заранее предусмотрено;
  • 2) точное, воспроизводимое, поддающееся исполнению предписание, определяющее - шаг за шагом, - каким путем надлежит решать поставленную задачу.

Имея алгоритм некоторого процесса, можно исследовать - в заданных границах - все последовательные фазы, все этапы этого процесса.

Применительно к очень сложным системам подобное исследование невозможно. Черный ящик, как очень сложная система, не поддается описанию; алгоритм его никому неизвестен и не может быть известен, его действия имеют вероятностный характер, и, значит, поставленный дважды в одну и ту же ситуацию, он вовсе нс обязан поступать одинаково. Кроме того - и это, наверное, самое важное, - черный ящик есть машина, которая учится на собственных ошибках в процессе предпринимаемых ею конкретных действий.

1 Лем С. Сумма технологии. М.: Изд-во ACT; СПб.: Terra Fantastica, 2002. 668 с.

Реальная сложность проблемы не позволяет замкнуться и в вероятностных схемах. Даже там, где имеются системы с высокой степенью организации, весьма малые структурные изменения могут вызвать значительные перемены, далеко не всегда сопровождающиеся положительными последствиями. Поэтому можно отметить, что простых систем в действительности не существует. Однако на практике этой сложностью можно пренебречь, если она не влияет на то, что нас интересует. В современной теории систем эта процедура называется - выделение уровня исследования : исследователь переходит от исходной системы, имеющей бесконечно сложную структуру, к модели , структура которой содержит ограниченное число связей и переменных. Все исследование сводится к выявлению существенных перемешцдх и одновременному (научно обоснованному) отбрасыванию несущественных.

Одной из характеристик сложности может быть способность системы к самоорганизации.

Самоорганизация - свойство системы изменять свою внутреннюю структуру и функцию для адаптации к воздействию окружающей среды. Самоорганизация связана с образованием новой структуры и снижением энтропии системы. Порядок в системе может поддерживаться не только управлением из единого центра, а и с помощью самоорганизации.

Самоорганизующиеся системы делают возможной адаптацию к окружающей среде, и именно такие системы гибки и устойчивы к возмущениям внешних условий. Самоорганизация выражается в возможности прогнозировать изменения структуры и функций системы при выборе цели с адаптацией к окружающей среде и выполнять управление с определенной целью. В самоорганизующихся системах фиксируется опыт о прошлом, настоящем и возможном будущем, как системы, так и окружающей среды. На основании этих знаний формируются прогнозы будущего, которые определяют стратегические цели и траектории движения к ним. Самоорганизующиеся системы наследуют «родовые признаки» и приобретают новые свойства, адекватные изменениям внешней среды, в том числе путем мутации, что свидетельствует о творческой сущности природы в се эволюции.

Основоположниками современной теории самоорганизации систем считаются лауреат Нобелевской премии И. Пригожий и Ю А. Урманцев, которыми показано, что только в диссипативных системах возможно возникновение новых структур и, следовательно, самоорганизация. Основным признаком диссипатив- ности системы и ее самоорганизации является необратимость процесса, происходящего в системе.

Если система физическая, то благодаря диссипации (рассеянию энергии или переходу энергии движения в тепловую) процессы, происходящие в ней, необратимы.

Если система социальная, экономическая и т.п., в ней не вводится классическое понятие энергии. Необратимость происходящего в таких системах процесса - условна. Диссипативность в них понимается в более широком смысле, чем простое рассеяние энергии, а именно как свойство, отвечающее за необратимость происходящих процессов. С этой точки зрения рассеяние энергии (диссипация) - частное проявление данного свойства в физических системах.

Необратимость процесса является главным свойством самоорганизации системы, так как только при необратимых процессах, происходящих в системе, возможна ее самоорганизация и снижение энтропии. В обратимых процессах, характерных для консервативных систем, самоорганизация невозможна, и энтропия всегда постоянна или растет.

Рассмотрим систему А , взаимодействующую с внешней средой и выполняющую возложенную на ее функцию. Другая система - В контролирует качество работы системы А, путем оценки тех воздействий, которые внешняя среда оказывает на систему А. Если воздействия внешней среды на систему А находятся в допустимых пределах, зафиксированных в памяти системы В, она выдает подтверждающий сигнал. В противном случае система В вырабатывает команды, способные изменять значения параметров некоторых элементов и (или) структуру за счет разрыва некоторых связей или включения новых, отключения ненужных в данный момент или включения резервных элементов системы А. Процесс последовательного изменения свойств системы А заканчивается попаданием воздействий внешней среды уже в допустимые пределы параметров функционирования системы А. Это означает, что качество работы системы А удовлетворяет заданным требованиям, и свойства ее не подлежат дальнейшему изменению до тех пор, пока условия внешней среды вновь не выйдут за допустимые пределы, тогда процесс управления продолжится.

Такой подход позволяет объединить системы А и В в единую систему. Если в этой новой системе процессы последовательного изменения свойств, параметров, показателей за конечное время приводят к тому, что воздействия внешней среды попадают в допустимые пределы, то эта система называется самоорганизующейся. Другими словами, самоорганизующимися называют такие системы, которые за счет изменения своих свойств обладают способностью устойчиво сохранять характер взаимодействия с внешней средой, несмотря на возможные изменения внешних и внутренних факторов.

Одним из условий существования любой системы является ее устойчивость к возмущающим воздействиям, которым она постоянно подвергается. Термин устойчивость, как и многие другие термины теории систем многозначен и представляется в нескольких редакциях в зависимости от вида системы и ее состояния, цели исследования и других факторов и параметров.

Устойчивость:

  • 1) способность системы сохранять динамическое равновесие со средой как способность к изменению и адаптации;
  • 2) способность системы реагировать на возмущения внутренних и внешних параметров, сохраняя одно и то же, или близкое к нему состояние (поведение), на протяжении определенного периода времени;
  • 3) способность системы самостоятельно поддерживать свой гомеостазис.

Увеличение устойчивости иногда прямо связано с увеличением сложности

системы (общего числа элементов и их резервированием), усложнением реакции на возмущения. Для ясности изложения вводятся понятия классической (по A.M. Ляпунову !) и структурной устойчивости. Первое используется в задачах исследования результатов внешних воздействий на фиксированные системы, второе - для выявления качественных изменений в траекториях движения (поведении) системы при изменениях ее структуры.

В функционировании и трансформации нелинейных систем с неустойчивым равновесием (или в области неустойчивого равновесия) важную роль играют случайные события. При этом даже ничтожное по своему значению и величине событие из-за положительной нелинейной обратной связи может вызвать существенные и неожиданные по своей эффективности воздействия (часто отрицательные) на систему. В точках бифуркации начинается процесс ветвления возможных

1 Александр Михайлович Ляпунов (1857-1918) - русский математик и механик, академик Петербургской АН, в фундаментальной работе «Общая задача об устойчивости движения» он всесторонне рассмотрел проблему устойчивости движения систем с конечным числом степеней свободы.

путей развития системы, прогноз хода которого с достаточной точностью невозможен. Эти вопросы находят отражение в «теории хаоса».

Часть параметров системы являются системными (основными, жизненно важными). Они могут быть не только количественными, но и качественного характера. От их значения зависит ответ на вопрос: возможно ли длительное, устойчивое существование системы, ее живучесть , сохранение ее гомеостаза.

Гомеостаз - функциональное состояние системы, при котором обеспечивается поддержание динамического постоянства в допустимых пределах жизненно важных функций и параметров системы при изменениях внутренней и внешней среды. Он сохраняет жизненно важные функции и параметры, поддерживая тем самым существование самой системы с интегративными свойствами. Предполагается, что гомеостаз достигается за счет действия систем управления. В более широком смысле можно говорить о наличии гомеостаза при резервировании элементов системы.

Влияние изменения жизненно важных параметров на систему неодинаково и зависит от множества факторов внешнего (состояние среды, связи с другими системами) и внутреннего (диапазон изменений параметров) характера. Как уже отмечалось (раздел 2), последовательная смена состояний системы, связанная с изменением параметров режима и (или) параметров системы во времени, определяет ее поведение.

Пример. Определим (рис. 3.7) область допустимого изменения общесистемного параметра X как {а, 0}.


Рис. 3. 7.

Пока его значение не выходит за пределы а X

При выходе X за пределы области системного гомеостаза (пунктир на рис. 3.7) система утрачивает свое интегративное качество, и по определению при / > *5 перестает существовать. Однако критические значения частных компонент общесистемного параметра X могут принимать значения {у > а, 6 частичного гомеостаза у X X или 5 X 0 система обычно переходит в новое качественное состояние, но не прекращает существовать как целое. Это происходит в диапазонах времен {/,/ 2 } и {/ 3 ,/ 4 }.

Приближение системных параметров к предельно допустимым значениям (области А и В на рис. 3.7) может порождать ситуацию системного кризиса - стадии жизни системы, когда длительное дальнейшее функционирование системы оказывается под вопросом.

Системный кризис может привести к распаду, разрушению и даже прекращению существования системы, если вовремя не принять соответствующие меры. Здесь система вступает в зону бифуркации и будущее ее состояние становится непредсказуемым. Под влиянием малейших флуктуаций даже какого-либо одного фактора, внутреннего или внешнего, она может начать процесс случайного движения в нескольких альтернативных направлениях, крайние из которых - возврат в нормальное состояние или прекращение существования.

В качестве иллюстрации на рис. 3.8 приведены траектории движения системы с точками возможной бифуркации .


Рис. 3.8.

Под действием ряда факторов в некоторой точке р, происходит разветвление траектории движения системы. В этой точке система сама принимает решение и случайным образом выбирает новое направление своего дальнейшего движения до следующей точки бифуркации pj+. Там снова происходит выбор и процесс повторяется. Точно предсказать моменты бифуркаций и результаты выбора направления движения невозможно ни при каком сколь угодно глубоком и полном знании системы, ни при каком сколь угодно длительном наблюдении за ее поведением.

Особый вид кризисов представляют собой внезапные, резкие, лавинообразные изменения параметров систем из-за дезорганизующих внешний воздействий или внутренних противоречий. Сущность любого скачкообразного преобразования заключается в таких резких изменениях отдельных структурных элементов системы (или системы в целом), которые приводят к внезапному изменению путей ее дальнейшего развития. Некоторые формы таких скачков рассматриваются как катастрофы (штрих-пунктир на рис. 3.7).

Лавинообразный процесс (рис. 3.9) обусловлен накоплением факторов (энергии) деградации еще до возникновения «взрыва*. Постоянно накапливаемая энергия деградации образует негативный фон Э Н ф. После превышения энергией деградации значения Э Н фл при / л происходит интенсивное, лавинообразное развитие процесса, которое в момент / в достижения величины Э Н ф„ приводит к катастрофе («взрыву*). Частным случаем развитием лавинообразного процесса является экспоненциальный рост , который обладает характерным свойством, называемым «время удвоения *. Время удвоения - интервал, за который происходит удвоение значения соответствующей переменной величины системы.


Катастрофа, «взрыв»

Пороговое значение энергии деградации

Рис. 3.9. Развитие лавинообразного процесса за счет накопления негативного фона деградации

Пример. Экспоненциальный рост нагляден при сравнении его с некоторым пределом. Предположим, что один из системных параметров, начиная со значения Я - 0,1. удваивается каждый год (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Кризисный уровень этого системного параметра примем П кр = 10,0. Быше его конфликтные взаимодействия между его ростом и принятым ограничением становятся существенными. Для более наглядной иллюстрации при построении зависимости Я(/) масштаб следует выбирать так, чтобы кризисный уровень находился примерно на середине вертикальной оси, поскольку при этом наглядно видно крутизну кривой и «взрывной* характер процесса.

Если внутри системы наблюдается напряженное состояние, то достаточно появления спускового (три герного) механизма , способного перевести систему в другое состояние. В зависимости от величины напряженности требуется разный уровень спускового механизма для освобождения внутренней энергии системы и ее преобразования.

Примерами развития аварийных лавинообразных процессов в электроэнергетике, приводящих к нарушению ее устойчивости, являются «лавина напряжения» и «лавина частоты*.

Чтобы остановить любой лавинообразно развивающийся процесс необходимо выполнить четыре основных условия:

  • 1) уменьшить рост (снижение) определяющего системного параметра;
  • 2) уменьшить время нахождения определяющего параметра в критических областях А и В (см. рис. 3.7);
  • 3) повысить вероятность результативного воздействия на определяющий параметр при приближении к области системного гомеостаза а р (см. рис. 3.7);
  • 4) эффективно прогнозировать поведение определяющего параметра.

В эволюции развития сложных систем существенную роль играет системная интеграция. Она основана на механизме отбора, сохраняющем, координирующем и усиливающем те связи и отношения, которые увеличивают структурное и функциональное соответствие элементов системы, разрушая и ослабляя неустойчивые соотношения. При этом наблюдается совершенствование организации системы и ее структуры, что, как правило, сопровождается изменением (часто увеличением) количества элементов и разнообразия связей с окружающей средой. Такое явление представляется как системный прогресс.

Системный прогресс характеризуется возникновением структурных и функциональных изменений, ведущих к совершенствованию организации системы. Он состоит в увеличении количества полезной информации, заключенной в ее структуре и может сопровождаться усложнением организации, хотя процесс развития социальных структур, научных теорий часто приводит к их упрощению. Однако в целом продвинутые системы в виде современных технологий, экономики, общественных структур обычно становятся сложнее.

Резюмируя приведенные рассуждения, отметим, что изучаемый объект представлен в данном исследовании как система, если он идентифицируется по признакам членимости, целостности, связанности и неаддитивности, а само исследование относится к классу системных, если оно процедурно строится без нарушения положений этих признаков.

Понятие «система» широко используется в науке, технике и повседневной жизни, когда говорят о некоторой упорядоченной совокупности любого содержания. Система является фундаментальным понятием как системотехники, так и базовых теоретических дисциплин (теории систем, исследования операций, системного анализа и кибернетики). Система - это объективное единство закономерно связанных друг с другом предметов, явленна, сведении, а также знаний о природе, обществе u m.п. . Каждый объект, чтобы его можно было считать системой, должен обладать четырьмя основными свойствами или признаками (целостностью и делимостью, наличием устойчивых связей, организацией и эмерджентностью).

Основные признаки систем

Целостность и делимость. Система - это прежде всего целостная совокупность элементов. Это означает, что, с одной стороны, система - целостное образование и, с другой - в ее составе отчетливо могут быть выделены целостные объекты (элементы). При этом следует иметь в виду, что элементы существуют лишь в системе. Вне системы это в лучшем случае объекты, обладающие системнозначимыми свойствами. При вхождении в систему элемент приобретает системнооп-ределенное свойство взамен системнозначимого. Для системы первичным является признак целостности, т. е. она рассматривается как единое целое, состоящее из взаимодействующих частей, часто разнокачественных, но одновременно совместимых.

Наличие устойчивых связей. Наличие существенных устойчивых связей (отношений) между элементами или (и) их свойствами, превосходящих по мощности (силе) связи этих элементов с элементами, не входящими в данную систему, является следующим атрибутом системы. Система существует как некоторое целостное образование, когда мощность (сила) существенных связей между элементами системы на интервале времени, не равном нулю, больше, чем мощность связей этих же элементов с внешней средой. Для информационных связей оценкой потенциальной мощности может служить пропускная способность данной информационной системы, а реальной мощности - действительная величина потока информации. Однако в общем случае при оценке мощности информационных связей необходимо учитывать качественные характеристики передаваемой информации (ценность, полезность, достоверность и т. п.).

Организация . Это свойство характеризуется наличием определенной организации, что проявляется в снижении энтропии (степени неопределенности) системы H(S) по сравнению с энтропией систе-моформирующих факторов H(F), определяющих возможность создания системы.

Эмерджентность . Эмерджентность предполагает наличие таких качеств (свойств), которые присущи системе в целом, но не свойственны ни одному из ее элементов в отдельности.

Наличие интегрированных качеств показывает, что свойства системы хотя и зависят от свойств элементов, но не определяются ими полностью. Отсюда можно сделать выводы:

1) система не сводится к простой совокупности элементов;

2) расчленяя систему на отдельные части, изучая каждую из них в отдельности, нельзя познать все свойства системы в целом.

Любой объект, который обладает всеми рассматриваемыми свойствами можно называть системой. Одни и те же элементы (в зависимости от принципа, используемого для их объединения в систему) могут образовывать различные по свойствам системы. Поэтому характеристики системы в целом определяются не только и не столько характеристиками составляющих ее элементов, сколько характеристиками связей между ними. Наличие взаимосвязей (взаимодействия) между элементами определяет особое свойство сложных систем -организованную сложность. Добавление элементов в систему не только вводит новые связи, но и изменяет характеристики многих или всех прежних взаимосвязей, приводит к исключению некоторых из них или появлению новых.

Понятие «черного ящика»

Одним из главных средств преодоления организованной сложности системы - это декомпозиция, т. е. деление системы на части (так называемые «черные ящики») и организация этих частей в иерархическую систему. Расчленение системы на соподчиненные части производится так, чтобы каждая часть содержала объекты, наиболее тесно связанные друг с другом. Следовательно, расчленение системы производится по слабым связям.

Декомпозиция является условным приемом, позволяющим в конечном итоге оценить степень сложности объекта и привести его к некоторым конечным элементам, анализ которых может быть выполнен известными методами. Будем считать, что элемент - это часть системы, дальнейшее разделение которого приводит к нарушению функциональных связей элемента и получению свойств выделенной совокупности, не адекватных свойствам элемента как целого.

Выгода в использовании «черных ящиков» заключается в том, что пользователю необходимо знать лишь вход и выход «черного ящика» и его назначение, т. е. выполняемую функцию, не вдаваясь в принципы работы и используемые алгоритмы. В обыденной жизни мы достаточно часто сталкиваемся с «черными ящиками» и охотно пользуемся ими. Например, мы используем принтер для подготовки документов, не зная, каким образом он производит перекодирование и печать информации. Мы можем заменить принтер на другой при поломке или на более современный, не будучи специалистами по техническому обеспечению. Идея организации «черных ящиков» в иерархические структуры взята человеком у природы. Все сложные системы Вселенной организованы в иерархии. И сама Вселенная включает галактики, звездные системы, планеты и т. д.

Иерархическая система

Если множество элементов объединено в систему по определенному признаку, то всегда можно ввести некоторые дополнительные признаки для разделения этого множества на подмножества, выделяя тем самым из системы ее составные части - подсистемы. Возможность многократного деления системы на подсистемы приводит к тому, что любая система содержит ряд подсистем, полученных выделением из исходной системы. В свою очередь, эти подсистемы состоят из более мелких подсистем и т. д.

Подсистемы, полученные выделением из одной исходной системы, относят к подсистемам одного уровня или ранга. При дальнейшем делении получаем подсистемы более низкого уровня. Такое деление называют иерархией (деление должностей на высшие и низшие, порядок подчинения низших по должности лиц высшим и т. п.). Одну и ту же систему можно делить на подсистемы по-разному - это зависит от выбранных правил объединения элементов в подсистемы. Наилучшим, очевидно, будет набор правил, который обеспечивает системе в целом наиболее эффективное достижение цели.

При делении системы на подсистемы следует помнить о правилах такого разбиения:

· каждая подсистема должна реализовывать единственную функцию системы;

· выделенная в подсистему функция должна быть легко понимаема независимо от сложности ее реализации;

· связь между подсистемами должна вводиться только при наличии связи между соответствующими функциями системы;

· связи между подсистемами должны быть простыми (насколько это возможно).

Число уровней, число подсистем каждого уровня может быть различным. Однако всегда необходимо соблюдать одно важное правило: подсистемы, непосредственно входящие в одну систему более высокого уровня, действуя совместно, должны выполнять все функции той системы, в которую они входят.

Управление любой организацией, производящей товары или оказывающей услуги, строится по иерархическому принципу. Деятельность по созданию товаров и услуг имеет место во всех организациях. Производство - это создание товаров и оказание услуг путем преобразования входа системы (необходимых ресурсов всех видов) в ее выход (готовые товары и услуги). На производственных фирмах деятельность по созданию товаров обычно очевидна. Ее результатом являются конкретные товары (например, станки или самолеты). В других организациях. которые не создают физические товары, производственные функции могут быть менее очевидны, скрыты от публики и каждого из покупателей. Например, это деятельность, которая осуществляется в банке, офисе аэролинии или колледже. Деятельность таких компаний называют сервисом. Управляющие производственной деятельностью принимают решения, которые необходимы для преобразования ресурсов в товары и услуги.

В иерархической системе, управления любая подсистема некоторого уровня подчинена подсистеме более высокого уровня, в состав которой она входит и управляется ею. Для систем управления деление системы возможно до тех пор, пока полученная при очередном делении подсистема не перестает выполнять функции управления. С этой точки зрения системой управления низшего иерархического уровня являются такие подсистемы, которые осуществляют непосредственное управление конкретными орудиями труда, механизмами, устройствами или технологическими процессами. Система управления любого другого уровня, кроме низшего, всегда осуществляет управление технологическими процессами не непосредственно, а через подсистемы промежуточных, более низких уровней.

Важным принципом построения системы управления предприятием является рассмотрение предприятия как системы с многоуровневой (иерархической) структурой (рис. 1.2). От звеньев, расположенных на более высоком уровне, идет поток управляющих воздействий, а информация о текущем состоянии объекта управления более низкого уровня поступает звеньям более высокого уровня. Рассматривая своеобразное «дерево» управления, можно отметить, что преимущество иерархической структуры управления состоит в том, что решение задач управления возможно на базе локальных решений, принимаемых на соответствующих уровнях иерархии управления.

Рис. 1.2. Иерархические системы управления предприятия

Нижний уровень управления является источником информации для принятия управленческих решений на более высоком уровне. Если рассматривать поток информации от уровня к уровню, то количество информации, выраженное в числе символов, уменьшается с повышением уровня, но при этом увеличивается ее смысловое (семантическое) содержание.

На современном уровне развития общества научно-технический прогресс в области материального производства и систем управления обеспечивает возможность концентрации и централизации значительных финансовых, материальных и других ресурсов. Эти возможности реализуются в индустриально развитых странах в виде создания межнациональных объединений (например, Европейский союз, объединяющий ряд европейских стран; дочерние фирмы, филиалы и предприятия крупных концернов во многих странах мира и т. д.). Преимуществом централизации является возможность направлять на реализацию решений крупные ресурсы, что позволяет решать сложные проблемы, требующие больших капиталовложений. В централизованной системе сравнительно легко обеспечить скоординированную, согласованную деятельность подсистем, направленную на достижение единых целей. Потери в отдельных частях системы компенсируются результатами работы других ее частей. Многоуровневая централизованная система обладает большой живучестью за счет оперативного перераспределения функций и ресурсов. Не случайно в армиях всех времен и народов строго соблюдается принцип централизации.

Вместе с тем централизация в системах большой размерности имеет свои недостатки. Многоуровневость и связанная с этим многократная передача информации с уровня на уровень вызывает задержки, снижающие оперативность оценки обстановки и реализации управленческих решений, приводит к искажениям как в процессе передачи информации, так и при ее обработке на промежуточных уровнях. В ряде случаев стремление подсистем к самостоятельности входит в противоречие с принципом централизации. В многоуровневых централизованных организационно-административных системах управления, как правило, присутствуют элементы децентрализации.

При рациональном сочетании элементов централизации и децентрализации информационные потоки в системе должны быть организованы таким образом, чтобы информация использовалась в основном на том уровне, где она возникает, т. е. надо стремиться к минимальной передаче данных между уровнями системы. В децентрализованных одноуровневых системах всегда выше уровень оперативности как при сборе информации о состоянии управляемой системы, оценке ситуации, так и при реализации принятых решений. Благодаря оперативному контролю за реакцией на управляющие воздействия снижаются отклонения от выбранной траектории движения к цели.

Степень централизации системы, которая определяется на основе установления соотношения взвешенных объемов задач, решаемых на смежных уровнях, служит в известном смысле мерой разделения полномочий между уровнями. Смещение основной массы решений в сторону вышестоящего уровня, т. е. повышение степени централизации, отождествляют обычно с повышением управляемости подсистем. Оно требует, как правило, улучшения переработки информации на верхних уровнях иерархии управления. Повышение степени децентрализации соответствует увеличению самостоятельности подсистем и уменьшению объема информации, перерабатываемой верхними уровнями.

Обычно высшие менеджеры многоуровневых систем разрабатывают стратегические решения, например, сколько моделей автомобилей должен производить каждый из заводов компании. Они не должны решать вопроса о типоразмерах и количестве каждой выпускаемой модели на каждом из заводов. Это относится к уровню тактических решении, которые принимаются заводскими менеджерами среднего звена управления. Заводской менеджер должен решить вопрос, сколько произвести и продать, сколько сохранить на складе готовой продукции (сезонный спрос) и сколько рабочих нанять или уволить. Операционное принятие решений осуществляется на производственном уровне начальниками цехов, которые определяют детальное планирование и производство. Этот иерархический подход, который должен включать и обратную связь, может и не обеспечить оптимальное решение, но он позволяет лучше и более своевременно управлять производственным процессом.

Структура систем управления в народном хозяйстве строится по отраслевому или территориальному принципу. Отраслевой принцип применяется в тех случаях, когда речь идет о сложных, специфических видах производства, проектирования и строительства, о развитии и внедрении научных исследований в производство определенного типа. По территориальному принципу построены органы государственного административного управления.

Управляющие системы

Любой процесс в природе (физический, химический, социальный, мыслительный и т. п.) развивается и протекает по некоторым присущим ему закономерностям, Однако в силу всеобщей связи между явлениями в природе на него воздействуют другие процессы и он сам воздействует на эти процессы. В результате таких воздействий происходят различные отклонения от первоначального развития процесса, т. е. он протекает по более сложным закономерностям. Внешние воздействия на процесс можно разделить на случайные и управляющие. Случайные воздействия не преднамерены. Управляющие воздействия специально предназначены для изменения хода того процесса, на который они направлены.

Совокупность управляющих воздействий, направленных на то, чтобы действительный ход процесса соответствовал желаемому, называют управлением . Таким образом, управление предполагает, что существует некоторый орган, систематически или по мере необходимости вырабатывающий управляющие воздействия. Такой управляющий орган принято называть системой управления. Управление обычно осуществляется через исполнительные органы, которые и изменяют действительный ход процесса. Управление должно быть целенаправленным. Управляющие воздействия должны быть скоординированы между собой, а не носить случайного характера, при котором не исключена возможность воздействий, прямо противоположных друг другу.

Управление предполагает наличие управляемого объекта или группы объектов (живой организм или его часть, отдельный механизм или технологическая установка, предприятие или отрасль народного хозяйства и т. д.). Кроме управляемого объекта должен существовать некоторый управляющий орган, вырабатывающий управляющие воздействия, направленные на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта в соответствии с имеющейся программой или целью управления. Процесс управления - это целенаправленное воздействие управляющей системы на управляемую, ориентированное на достижение определенной цели и использующее главным образом информационный поток. Оптимальное управление заключается в выборе наилучших управляющих воздействий из множества возможных с учетом ограничений и на основе информации о состоянии управляемого объекта и внешней среды.

В системах административного или организационного управления управляющее воздействие заключается в принятии решений в процессах планирования и оперативного управления, реализуемых на более низших уровнях управления, а также в контроле за реализацией принятых решений. Людей, выполняющих эти функции, называют администраторами или руководителями. (За рубежом применяют термины manager - руководитель, управляющий и management - административное управление в отличие от control -управление в производственных системах.)

В производственных системах человек с помощью технических средств, которыми он манипулирует, непосредственно управляет технологическим или производственным процессом. Человека, осуществляющего такое управление, называют оператором, а систему, составным элементом которой является оператор, называют эргатической (эргатив - действующее лицо, деятель).

Администратор получает и передает информацию в виде различных документов, в ходе переговоров с другими людьми, через системы ЭВМ и т. д. Оператор, как правило, получает сведения о состоянии управляемой системы в форме, представленной различными техническими средствами отображения информации - цифровыми и графическими табло, пультами со стрелочными, цифровыми и индикаторными приборами, средствами звуковой сигнализации. Принятые решения оператор реализует, воздействуя на производственный процесс, используя технические средства управления. Процесс принятия решений оператором гораздо легче формализуем, чем для администратора. Наборы возможных ситуаций и применяемых решений для оператора обычно четко очерчены; во всяком случае, они значительно же, чем у администратора.

При синтезе эргатических систем в единую систему управления используют сочетания аналитических и неформальных методов. Аналитическими методами определяют функциональную структуру синтезируемой системы, постановку задач и методы их решения. Неформальные методы используют при распределении функций между человеком и техническими средствами, определении роли и функциональных обязанностей человека. Задачи эти взаимосвязаны, поэтому их решают параллельно или путем последовательных приближений.

В деятельности крупных фирм (в особенности транснациональных корпораций, представляющих собой комплексы большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих предприятий, расположенных в разных странах) передача информации является непременным и первостепенным фактором нормального функционирования фирмы. При этом особое значение приобретает обеспечение оперативности и достоверности сведений. Для многих компаний внутрифирменная система информации решает задачи организации технологического процесса и носит производственный характер. Это касается, прежде всего, процессов обеспечения предприятий продукцией, поступающей по кооперации со специализированных предприятий по внутрифирменным каналам. Здесь информация играет важную роль в предоставлении сведений для принятия управленческих решений и является одним из факторов, обеспечивающих снижение издержек производства и повышение его эффективности. Особое значение имеет прогнозирование рыночных процессов.

Потребность в управлении возникает в том случае, когда необходима координация действий членов некоторого коллектива, объединенных для достижения общих целей: обеспечение устойчивости функционирования или выживания объекта управления в конкурентной борьбе, получение максимальной прибыли, выход на международный рынок и т. п. Цели сначала носят обобщенный характер, а затем в процессе уточнения они формализуются управленческим аппаратом в виде целевых функций.


Похожая информация.


Страница 23 из 35

Признаки системности и системные концепции.

Применение теории систем к управлению помогает руководителям увидеть организацию в единстве составляющих ее частей, которые неразрывно переплетаются с внешним миром. Эта теория также способствует интеграции положений всех школ, которые в разное время доминировали в теории и практике управления.

Теория систем впервые была применена в точных науках и в технике, а в конце 50-х годов стала использоваться в управлении, что явилось важнейшим вкладом в науку управления. Системный подход – это не набор каких-то руководств или принципов для управляющих, а способ мышления применительно к организации и управлению. Чтобы осознать, как системный подход помогает руководителю лучше понять организацию и более эффективно достичь целей, следует определить, что такое система.

Система – это некоторая целостность, состоящая из взаимозависимых частей, каждая из которых вносит свой вклад в характеристики целого. Примеры систем – машины, компьютеры, телевизоры, состоящие из множества взаимозависимых частей, каждая из которых работает во взаимодействии с другими для создания целого, имеющего свои конкретные свойства. Если одна из частей будет отсутствовать или неправильно функционировать, то и вся система будет функционировать неправильно. Все биологические организмы также представляют собой системы. Жизнь человека зависит от правильного функционирования многих взаимозависимых органов, которые все вместе представляют уникальный организм человека.

Все организации – это системы, поскольку люди являются наряду с техникой социальными компонентами организаций. Таким образом, социотехнические системы – это люди и техника, используемые совместно в процессе производства. Точно так же, как и в биологическом организме, все части организации взаимозависимы.

Открытые и закрытые системы. Существует два основных типа систем: закрытые и открытые. Закрытая система, имеющая жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы от окружающей систему среды. Часы – пример закрытой системы. Взаимозависимые части часов двигаются непрерывно и очень точно, как только часы заведены или поставлена батарейка. И пока в часах имеется источник накопленной энергии, их система независима от окружающей среды.

Открытая система – это система, взаимодействующая с внешней средой, приспосабливающаяся к изменениям в ней. Энергия, информация, материалы – это объекты обмена с внешней средой через проницаемые границы системы. Такая система не является самообеспечивающейся, она зависит от энергии, информации и материалов, поступающих извне.

Руководители, в основном, занимаются открытыми системами, потому что все организации являются открытыми системами. Выживание любой организации зависит от внешнего мира.

Подсистемы. Крупные составляющие сложных систем, таких, как организация, человек или машина, зачастую сами являются системами. Части, т.е. крупные функциональные составляющие сложной системы, называются подсистемами. Основное различие подсистем одной системы – в функциональности, т.е. каждая подсистема выполняет особую функцию. Понятие подсистемы – это важное понятие в управлении. Путем подразделения организации на отделы руководство намеренно создает внутри организации подсистемы – управленческие, кадров, маркетинга, финансов, и т.д. Отделы, управления и различные его уровни – каждый из этих элементов играет важную роль в организации в целом. Социальные и технические составляющие организации считаются подсистемами.

Подсистемы, в свою очередь, могут состоять из более мелких подсистем. Поскольку все они взаимозависимы, неправильное функционирование даже самой маленькой подсистемы может повлиять на систему в целом. Проржавевший проводок от аккумулятора не подает ток в электросистему автомобиля, вследствие чего не может работать вся машина. Точно так же работа каждого отдела и каждого работника в организации очень важна для успеха организации в целом.

Понимание того, что организации представляют собой сложные открытые системы, состоящие из нескольких взаимозависимых подсистем, помогает объяснить, почему каждая из школ в управлении оказалась практически приемлемой лишь в ограниченных пределах. Каждая школа стремилась сосредоточить внимание на какой-то одной подсистеме организации. Бихейвиористская школа в основном занималась социальной подсистемой. Школы научного управления и науки управления, главным образом, – техническими подсистемами. В результате они часто не могли правильно определить все основные компоненты организации. Ни одна из школ серьезно не задумывалась над воздействием среды на организацию. Более поздние исследования показывают, что это очень важный аспект работы организации. Сейчас широко распространена точка зрения, что внешние силы могут быть основными детерминантами успеха организации, которые предопределяют, какое средство из арсенала управления может оказаться подходящим и, вероятнее всего, успешным.

Модель организации как открытой системы (рис. 6) представляет собой упрощенное изображение организации как открытой системы, есть входы и выходы. Входы – это компоненты, которые организация получает от окружающей среды: информация, капитал, человеческие ресурсы и материалы. В процессе преобразования организация обрабатывает эти входы, преобразуя их в продукцию или услуги. Эта готовая продукция и услуги, выносимые организацией во внешнюю среду, являются выходами. Если организация управления эффективна, то в ходе процесса преобразования образуется добавленная стоимость входов, включающая сумму затрат на заработную плату, процент на капитал, ренту и прибыль.

В результате появляются многие возможные дополнительные выходы, такие, как: прибыль, увеличение доли рынка, увеличение объема продаж (в бизнесе), реализация социальной ответствен-ности, удовлетворение работников, рост организации и т.п.

Рис. 6. Модель организации как открытой системы

Основными признаками системы, отвечающими дескриптивному определению «система», могут быть: совокупность, связь, объект, подсистема, элемент,структура, организация, управление, цель, функция,функционирование, поведение, эффективность,оптимальность. Дадим их краткое определение.

Под совокупностью можно понимать сочетание, соединение, объединение объектов.

Связь - обязательное свойство элементов системы. Она рассматривается как способ воздействия, взаимодействия или отношение элементов между собой, обусловливающий структуру системы и ее размещение в пространстве и вo времени. Обычно рассматриваются следующие типы связей: материальные

энергетические, информационные. Это понятие характеризует одновременно и строение (статику), и функционирование (динамику) системы. Связь характеризуется направлением (направленные и ненаправленные), силой (сильные и слабые), характером (связи подчинения, равноправные связи), а также местом приложения (внутренние и внешние) и направленностью

процессов в системе и ее частях (прямые и обратные).

Постулируется, что связи существуют между всеми системными элементами, между системами и подсистемами и между двумя и более подсистемами.

Связями первого порядка называются связи, функционально необходимые друг другу. Связи второго порядка -это такие связи, которые являются дополнительными. Как правило, такие связи не являются функционально необходимыми, но они в значительной степени улучшают действие системы. Примером могут служить синергические связи, которые при кооперативных

действиях независимых организаций обеспечивают увеличение их общего эффекта до величины большей, чем сумма эффектов этих же независимо действующих организаций. В том случае, если связи являются излишними или противоречивыми, то они определяются как связи третьего порядка. Избыточность описывает такое состояние системы, когда она содержит

ненужные элементы. Противоречие существует тогда, когда система содержит два объекта, таких что, если один истинен то другой ложен по

определению.

Под объектом понимается то, что существует вне нас, и не зависит от нашего сознания, выступает предметом познания и воздействия.

Подсистема - часть системы, представляющая собой совокупность некоторых ее элементов, и отличающаяся подчиненностью, с точки зрения выполняемых функций. Подсистемы выделяются по функциональным и (или) технологическим признакам. Названием "подсистема" подчеркивается, что такая часть должна обладать свойствами системы (в частности, свойством целостности).

Элемент - часть системы, обладающий некоторой самостоятельностью и имеющий связи с другими частями. Элемент системы при данном рассмотрении объекта не подлежит дальнейшему расчленению, т. е. - это предел разделения системы с точки зрения решения конкретной задачи и



поставленной цели. При исследовании элемента нас должны интересовать только те свойства, которые определяют его взаимодействие с другими элементами. Обычно рассматривают элементы однородного, разнородного и смешанного характера.

Структура - совокупность элементов системы и связи между ними. Это понятие происходит от латинского слова structure, означающее строение, расположение, порядок. Выявление структуры позволяет зафиксировать объект как нечто целое. Структура под воздействием функции во многом определяет свойства системы, в том числе и общесистемные свойства

целостности, иерархичности и интегративности. Она также играет важную роль в функционировании системы, обеспечивая относительную ее устойчивость и способствуя сохранению качественной определенности системы. Со структурой системы тесно связана ее организация, нередко эти понятия отождествляются. Существуют также попытки определить организацию как сложность системы (такой взгляд был характерен для Н. Винера и JI. фон Неймана), хотя понятие организации давно определено каквзаимодействие частей целого, обусловленное его строением .

Это определение ясно показывает отличие и взаимосвязь организации и структуры. Если структура системы отражает ее устойчивые компоненты и связи, то организация – как устойчивые, так и неустойчивые объекты и связи, т.е.организация выражает и структурные, и составные аспекты системы.

На практике часто используют два понятия структуры системы: организационная структура и функциональная структура. Организационная структура понимается как взаимосвязь объектов системы, находящихся на разных уровнях управления.

При этом связь между объектами представляет собой совместное выполнение ими операций по обработке потоковой информации, идущих с верхних уровне управления вниз и на оборот.

Функциональная структура понимается как взаимосвязь объектов системы находящихся, как правило, на одном уровне управления осуществляющаяся путем совместной обработки потоков информации, материальных или энергетических потоков в интересах функционального взаимодействия для выполнения своих задач.

Управление - совокупность информационных воздействий, для достижения поставленных целей.

Цель - область состояний среды и системы, которую необходимо достичь при функционировании системы. По другому, цель - это "желаемое" состояние ее выходов, т.е. некоторое значение или подмножество значений функций системы. Цель может быть заданной как из вне и поставлена системой самой себе; в последнем случае цель будет выражать внутренние потребности системы. Поэтому, вопреки сложившемуся в экономической литературе, так и в исследованиях по теории систем мнению, цели подсистемы, если она, в свою очередь, является целенаправленной

самоуправляемой системой, не могут (и не должны) быть подчинены целям системы, в которую она входит, в силу изначального различия потребностей. Их цели должны быть непротиворечивыми, взаимно не исключающими друг друга, для чего в теории систем разработано немало эффективных процедур,

подробно описанных в соответствующей литературе. Вопреки достаточно распространенному, в частности среди тех, кто разрабатывает и осуществляет социальные реформы, волюнтаристскому взгляду, система может достичь цели не из любого состояния, не при любом начальном условии и тем более не в любой промежуток времени. Чтобы достичь цели, система должна находиться в "области достижимости ".

Основным системообразующим признаком является функция системы. Единого мнения по поводу того, что представляетсобой функция, не сложилось. Анализ научной литературыпозволяет выделить четыре основных группы взглядов на природу ипроисхождение функции системы.

Исследователи первой группы полагают, что функция системы состоит в переработке входов в выходы. Несуразность подобного подхода очевидна: если, например, рассмотреть такую систему, как фирма, выпускающая компьютеры, то ее функцией нужно назвать переработку пластмассы, интегральных схем, идей, энергии и др. в компьютеры. А зачем? Для чего это, в свою очередь, нужно? Практика СССР показала, что подобное понимание функции истощает ресурсы и приводит систему к разрушению.

Вторая точка зрения близка первой и видит функцию в сохранении системы, поддержании ее структуры, т.е. получается, что система должна существовать для того, чтобы существовать.

Третья группа исследователей отождествляет функцию и функционирование системы, определяя вторую как способ или средства достижения цели, как действия, предпринимаемые для этого, однако возможно существование нецелевых систем, осуществляющих функционирование, а значит, и имеющих функцию.

И, наконец, четвертой группой функция рассматривается как смысл существования, назначение, необходимость системы. Именно эту точку зрения и следует признать наиболее близкой к истине, ибо, по определению, функция отражает назначение системы, что исключает и споры по вопросу, каково ее происхождение.

Функция задается системе извне и показывает, какую роль данная система выполняет по отношению к более общей системе, в которую она включена составной частью наряду с другими системами, выступающими для нее средой. Это положение имеет очень важные следствия: импульс к изменению, в том числе и развитию системы, может как генерироваться внутри системы, так и вызываться внешними факторами. Если первое достаточно обосновано еще в рамках материалистической диалектики, то

второе нуждается в логическом обосновании. Во-первых, любое изменение функции, производимое средой, вызывает смену механизма функционирования системы (по определению понятий "функция" и "функционирование"), а это приводит к изменению структуры системы, которое может происходить как в направлении прогресса, так и в направлении регресса. Во-вторых, с усложнением функции в пределах старого строения происходит дифференциация, которая в будущем может вызвать обособление новой части, т.е. развитие системы. Именно то, что функцияопределяет структуру, функционирование и развитиесистемы, дает основание говорить о ней как о главномсистемообразующем факторе.

Немаловажное значение имеет вопрос о соотношении функции и цели системы, особенно для целенаправленных социальных систем, тем более что нередко цель и функция либо отождествляются, либо функцию считают подчиненной цели. По определению, функция отражает назначение системы, ее роль в среде и является объективно обусловленной средой; цель, наоборот,

выражает внутренние потребности системы, имеющей внутренний блок управления, следовательно, об отождествлении цели и функции или подчинении одного другому речь идти не может.

Может утверждаться лишь, что каждая из них в состоянии препятствовать осуществлению другой, или не препятствовать. При этом главенствующая роль принадлежит функции, поскольку именно от нее зависит возможность самого существования системы: если функция не выполняется, влияние среды может быть для системы разрушительным, в то время как обратное

верно не всегда - если система выполняет свою функцию, то недостижение (или достижение) цели, как правило, не несет непосредственной угрозы разрушения. Например, если какая-либо фирма не удовлетворяет потребностей потребителей своей, продукцией (функция), то рано или поздно она разорится. Если же, вполне удовлетворяя потребности, фирма не получает прибыль (одна из возможных целей), она вполне может существовать значительное время.

Конечно, цель оказывает огромное влияние как на структуру, так и на поведение системы и наряду с функцией должна быть признана системообразующим фактором, но при решающей роли функции.

Функционирование - осуществление различных процессов в системе при взаимодействии со средой. Функционирование системы во времени называют ее поведением . Все еще встречающуюся в литературе по теории трактовку поведения как суммы или последовательного набора состояний следует признать неверной, поскольку никакая "сумма" (если вообще можно применять это понятие к качественным категориям) дискретных статических срезов системы не в состоянии показать ее динамические характеристики, одной из которых является поведение (хотя изучение поведения системы

человеком в силу особенностей его мышления происходит так, как подмечено выше, но является отражением законов познающего субъекта, а не познаваемого объекта).

В процессе функционирования система достигает определенного результата - эффекта. Вопрос об эффективности системы, а тем более формализованном ее выражении можно считать до сих пор не разрешенным, хотя определенные высказывания на этот счет имеются.

Поскольку какой бы то ни было эффект (результат), включая, возможно, и достижение какой-либо цели, является продуктом функционирования системы, то эффективность или результативность следует понимать как степень достижения результата, заданного ее функцией, как степень соответствия действительного результата тому, который должен иметь место

при всей полноте выполнения системой своей функции. Иногда оптимум системы отождествляется с эффективностью. В литературе определение оптимума – как экстремума целевой функции системы, - страдает неопределенностью, поскольку неясно, какой экстремум функции - максимум или минимум - имеется в виду. Понятие оптимума системы можно в общем определить следующим образом.

Оптимум системы представляет собой максимально (минимально) достижимое при имеющихся ресурсах значение целевой функции системы.

Таким образом, система может быть эффективной, но не оптимальной; оптимальной, но неэффективной и как эффективной, так и оптимальной.

Как эффективность, так и оптимальность системы сильно зависят от того, насколько эффективны и оптимальны ее подсистемы, и наоборот, однако зависимость здесь не прямая: эффективность функционирования объектов способствует эффективности системы в целом, но не всегда приводит к ней в

силу системного свойства интегративности. Что касается оптимума, то здесь еще более сложная и противоречивая зависимость, которая может быть даже обратной: достижение системой глобального оптимума нарушило бы нормальное функционирование подсистем; а подсистемы не могут одновременно достичь оптимума, ибо это может вывести за допустимые пределы переменные других подсистем.

Дескриптивный подход к определению системы требует также описание основных ее свойств. В качестве общесистемных свойств могут выступать: целостность, иерархичность,интегративность, переходный процесс, устойчивость,управляемость, достижимость, обратная связь,адаптивность, открытость (закрытость).

Дадим краткое описание основным свойствам системы.

Целостность - это общесистемное свойство, заключающееся в том, что изменение любого объекта системы оказывает воздействие на все другие ее объекты и приводит к изменению системы в целом; и наоборот, любое изменение системы отзывается на всех объектах системы; она означает также

преобразование компонентов, входящих в систему, соответственно ее природе.

Иерархичность системы состоит в том, что она может быть рассмотрена как элемент системы более высокого порядка, а каждый ее элемент, в свою очередь, является системой. И, наконец, интегративность представляет собой обладание системой свойствами, отсутствующими у ее элементов (верно и обратное - элементы обладают свойствами, не присущими системе).

Реакция системы на какой-либо входной сигнал называется переходным процессом. Переходные процессы систем изображены на рис. 1.2. Эти процессы характеризуются временем переходного процесса Т, величиной

перерегулирования σ (максимальное отклонение Y1 от Y0 за время переходного процесса).

Переходный процесс - это показатель функционирования системы во времени, указывающий как быстро и в какое новое состояние перейдет система в результате появления входного сигнала. Система находится в равновесии, если ее состояние может оставаться неизменным неограниченное время. В системе может быть несколько состояний равновесия.

Под устойчивостью системы понимается ее способность под действием входного сигнала переходить из одного состояния равновесия в другое. На рис. 1.2. переходные процессы I и II соответствуют устойчивой системе, а III - неустойчивой.

Понятие устойчивости связано с величиной воздействия, вызвавшего изменения состояния системы. Надо учитывать предельное значение входного сигнала.

Принцип управляемости выражает необходимость зависимости показателя эффективности, целевой функции от параметров управления системой (входных сигналов).

Достижимость означает что параметры, как самой системы, так и ее среды должны достичь определенных значений.

Обратная связь означает получение информации о результате управления. Обратная связь может быть отрицательной и положительной.

Отрицательная обратная связь характеризуется тем, что выходной сигнал, воздействующий на вход системы, имеет противоположный знак по отношению к входному, вызывающему изменение состояния системы. Системы с отрицательной обратной связью обычно предназначены для

поддержания ее в устойчивом состоянии.

Положительная обратная связь характеризуется тем, что выходной сигнал, подаваемый на вход в качестве обратной связи, имеет одинаковый знак с входным сигналом. Системы с положительной обратной связью неустойчивы.

Свойством адаптивности обладает система, имеющая управление с обратной связью, которая отличается наличием специального адаптивного механизма накапливающего и анализирующего информацию о прошлых управленческих ситуациях, вырабатывающего новое поведение. Адаптивное управление присуще сложным системам, которым в процессе управления приходится изменять программы и стратегии поведения путем обучения.

Теория адаптивного управления пока не получила большого развития, в следствие чрезвычайной сложности формирования процессов обучения.

Открытость - означает, что система имеет связь со средой.

Закрытость – система не имеет связи со средой.

Классификация систем

Системы могут быть разделены на классы по различным признакам. На рисунке 1.3 представлена классификация систем по наиболее общим признакам:

− по природе элементов;

− по происхождению;

− по степени сложности;

− по характеру поведения;

− по степени автоматизации управления;

− по приспособленности к среде;

− по отношению к среде;

− по длительности существования;

− по изменению свойств;

− по характеру реакции на воздействие среды.

Физические системы состоят из изделий, оборудования и машин и, вообще, из естественных или искусственных объектов. Этим системам могут быть противопоставлены абстрактныесистемы, которые не имеют прямого аналога. В абстрактных системах свойства объектов, которые могут существовать только в уме исследователя, представляют символы. Это могут быть: языки (естественные и искусственные), системы исчислений и т.п. Идеи, планы гипотезы и понятия, находящиеся в процессе исследования, могут также быть представлены как абстрактные системы.

Естественные системы - это системы, которые существуют реально, например: механические, биологические, эргодические (человеко-машинные). В свою очередь, искусственные системы являются продуктом человеческого труда и ума.

Разделение систем на простые и сложные является условным.

Мы будем относить к разряду сложных систем те, для которых характерны следующие признаки:

Наличие большого количества взаимодействующих между

собой элементов;

Возможность разбиения системы на подсистемы;

Сложность функционирования системы;

Наличие управления (обработки потоков информации);

Наличие взаимодействия с внешней средой и

функционирование в условиях воздействия случайных факторов.

Рисунок 1.3 Классификация систем управления

Любую сложную систему в соответствии с кибернетическим подходом к исследованию систем можно рассматривать как систему управления , состоящую из двух или более систем. При этом одна из них является управляющей системой , а другая управляемой системой . Адаптивная система - это система, которая способна

приспосабливаться к внешнему воздействию, или, другими словами, в которой происходит непрерывный процесс обучения или самоорганизации.

Системы существуют в определенной окружающей среде и обусловливаются ею. Открытые системы обмениваются с окружающей средой веществом или энергией регулярным и понятным образом. Деловая деятельность в основном происходит в обстановке открытой системы.

Противоположностью открытым системам являются закрытые системы, у которых отсутствует взаимодействие с внешнейсредой, или которые действуют с относительно небольшимобменом энергией или веществом с окружающей средой. Лучшийпример частично закрытой системы в деловом мире - монополия,процессы и продукты которой защищены патентами или другимисредствами. Отсутствие конкуренции может позволить монополии

действовать менее открытым способом. Сделанные человеком системы являются закрытыми, если они характеризуются как полностью структурированные. Конструирование деловых систем имеет целью переход к открытым системам. Эта цель достигается с помощью обратной связи. Системы, сделанные человеком, могут быть также адаптивными.

Постоянная система - это естественная система, но на практике довольно часто некоторые искусственные системы относят к постоянным системам.

Стабильная система - это система, свойства которой не меняются во времени. В том случае, если изменения все-таки имеют место, то они носят циклический характер.

Пассивные системы не оказывают ответного воздействия на среду. В случае, если ответная реакция имеет место, то такая система является активной.

Как видно из рисунка 1.4, каждая управляемая система в свою очередь может быть представлена системой управления состоящей из управляющей и управляемой систем. Таким образом, любую сложную систему можно рассматривать каккомплекс вложенных друг в друга систем управления . Образно говоря, сложная система - это «матрешка», число, вложений в

которую зависит от целей исследования системы. Они конкретно определяют, какую по счету управляемую систему не следует далее

представлять системой управления с двумя составляющими - управляющей и управляемой.

Функционирование сложной системы как системы управления, состав которой показан на рисунке 1.4, можно представить в виде процесса управления, состоящего из последовательности следующих четырех системных операций:

− операции прогноза;

− операции принятия решения;

− операции планирования;

− операции регулирования или оперативного управления,

состоящей в свою очередь из операций контроля (учет и анализ

выполнения мероприятий плана) и управляющего воздействия в

интересах выполнения плана.

Рисунок 1.4 – Состав системы управления

В общем случае процесс управления является циклическим процессом (рисунок 1.5). Это значит, что каждая из четырех операций может выполняться в цикле в зависимости от возможностей состава системы – количества элементов и их свойств, и воздействия окружающей среды.

Первый цикл - повторение операции контроля до тех пор, пока не обнаружено отклонение мероприятий от плана.

Второй цикл - в случае обнаружения отклонений от плана повторяется операция управляющего воздействия, затем снова выполняется операция контроля.

Третий цикл - повторение операции планирования - корректировки старого плана так, чтобы операция оперативного управления в целом оставалась эффективной. При этом вначале выполняется операция принятия решения.

Четвертый цикл - повторяется операция принятия решения на разработку нового плана, если корректировка старого плана не принесла успеха. При этом, как правило, выполняется и операция прогнозирования.

Рисунок 1.5 – Циклический процесс управления

Такое циклическое повторение характерно для всех сложных систем, нас окружающих. Отличия могут заключаться лишь в той или иной конкретной детализации состава циклов. Теперь несколько слов о простых системах. Главной отличительной чертой простой системы является, как правило,

небольшое количество элементов в составе системы и отсутствие управления.

При большом количестве элементов простые системы называются большими системами .

Состояние простой системы не может меняться (структура, элементы) поскольку отсутствует управление, то есть, нет управляющей части. Состояние простой системы изменяется только под воздействием внешней управляющей системы, когда простая система превращается в управляемую, но не в систему управления.

В отличие от управляющей системы, обрабатывающей информационные потоки, простая система, превращенная в управляемую, обрабатывает материальные или энергетические потоки. На практикетакими системами является различное оборудование,управляемое людьми или автоматами. Подобные системы могутвходить в качестве элементов в состав систем управления,примером которых являются такие сложные системы какпредприятия текстильной или легкой промышленности. Этипредприятия полностью соответствуют определению сложнойсистемы, а значит, системы управления, структура которойопределяется информационными, материальными иэнергетическими связями.

Последние материалы раздела:

Все, что нужно знать о бактериях
Все, что нужно знать о бактериях

Бактерии представляют собой одноклеточные безъядерные микроорганизмы, относящиеся к классу прокариотов. На сегодняшний день существует более 10...

Кислотные свойства аминокислот
Кислотные свойства аминокислот

Cвойства аминокислот можно разделить на две группы: химические и физические.Химические свойства аминокислотВ зависимости от соединений,...

Экспедиции XVIII века Самые выдающиеся географические открытия 18 19 веков
Экспедиции XVIII века Самые выдающиеся географические открытия 18 19 веков

Географические открытия русских путешественников XVIII-XIX вв. Восемнадцатый век. Российская империя широко и вольно разворачивает плечи и...