Основные признаки и свойства системы. Понятие и признаки системы
Понятие системы. Признаки системности
Конспект лекций по дисциплине
Теоретические основы информационных процессов
Глава 1
Основные понятия теории информационных систем
Основные понятия и определения
Понятие системы. Признаки системности
Потребность в использовании понятия «система» возникала для объектов различной физической природы с древних времен: еще Аристотель обратил внимание на то, что целое (т. е. система) несводимо к сумме частей, его образующих. Сейчас ученые, изучающие общую теорию систем, провозгласили «принцип эмерджентности».
Принцип эмерджентности заключается в том, что свойства целого не сводятся к простой сумме свойств составляющих его частей, а при объединении частей в целое образуется новое качество, не присущее отдельным частям.
Термин «система» и связанные с ним понятия комплексного, системного подхода исследуются и подвергаются осмыслению философами, биологами, психологами, кибернетиками, физиками, математиками, экономистами, инженерами различных специальностей. Потребность в использовании этого термина возникает в тех случаях, когда невозможно что-то продемонстрировать, изобразить, представить одним выражением и нужно подчеркнуть, что это будет большим, сложным, не полностью сразу понятным (с неопределенностью) и целым, единым. Например – «солнечная система», «система управления станком», «система организационного управления предприятием (городом, регионом и т. п.)», «экономическая система», «система кровообращения» и т.д.
В математике термин система используется для отображения совокупности математических выражений или правил – «система уравнений», «система счисления», «система мер» и т. п. Казалось бы, в этих случаях можно было бы воспользоваться терминами «множество» или «совокупность». Однако понятие системы подчеркивает упорядоченность, целостность, наличие определенных закономерностей.
Если попытаться дать общее определение для любых систем, то оно будет очень абстрактным и не удобным для практических целей, однако у всех систем, независимо от их физической природы, есть некоторые общие признаки.
Система – множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определенную целостность, единство.
Признаки системности:
§ структурированность, то есть возможность расчленения системы на составляющие компоненты; С одной стороны, система это целостное образование и представляет целостную совокупность элементов, а, с другой стороны, в системе четко можно выделить ее элементы (целостные объекты).
§ взаимосвязанность отдельных частей, то есть наличие более или менее устойчивых связей (отношений) между элементами системы, превосходящих по своей силе (мощности) связи (отношения) этих элементов с элементами, не входящими в данную систему. В системах любой природы между элементами существуют те или иные связи (отношения). При этом с системных позиций определяющими являются не любые связи, а только лишь существенные связи (отношения), которые определяют интегративные свойства системы.
§ интегративность системы, то есть наличие единых целей, свойств, качеств, присущих системе в целом, но не присущих ее элементам в отдельности. Интегративные свойства системы обуславливает тот факт, что свойство системы, несмотря на зависимость от свойств элементов, не определяется ими полностью. Из этого следует, что простая совокупность элементов и связей между ними еще не система, и поэтому, расчленяя систему на отдельные части (элементы) и изучая каждую из них в отдельности, нельзя познать все свойства нормально (хорошо) организованной системы в целом.
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.
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.
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
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:
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.
