Типы и закономерности систем (стр. 2 из 5)
Интегративные качества. Это качества, которые присущи системам в целом, но не свойственны, ни одному из её элементов в отдельности. Наличие интегративных качеств показывает, что свойства системы, хотя и зависят от свойств элементов, но не определяются ими полностью.
Выводы:
система не сводится к простой совокупности элементов;
расчленяя систему на отдельные части и изучая каждую из них в отдельности, нельзя познать все свойства системы в целом.
Таким образом, исходным моментом в определении системы является ее противопоставление среде, т.е. среда - это все то, что не входит в систему, а система - это конечное множество объектов, каким-то образом выделенное из среды.Между средой и системой существует бесконечное множество взаимных связей, с помощью которых реализуется процесс взаимодействия среды и системы. Выделение системы из среды и определение границ их взаимодействия является одной из первоочередных задач системного анализа. От правильности определения границ зависят не только выполняемые функции, эффективность и качество системы, но и нередко сама ее жизнедеятельность. С другой со стороны, диалектической основой системных исследований является принцип системности, суть которого сводится к тому, что система как нечто целое обладает свойствами, не присущими составляющим ее элементам. В этом случае при определении системы необходимо исходить из двух основополагающих понятий:
система как совокупность взаимодействующих элементов;
система как целостная среда, обладающая новыми системообразующими свойствами.
С учетом вышеизложенного перечислим следующие отличительные качества системы:
система есть нечто целое;
система есть множество элементов, свойств и отношений;
система есть организованное множество элементов;
система есть динамическое множество элементов.
Тогда определение системы можно сконструировать следующим образом: система есть конечное множество функциональных элементов и отношений между ними, выделяемое из среды в соответствии с определенной целью, в рамках определенного временного интервала.
В этом случае под элементом принято понимать простейшую неделимую часть системы - подсистему. При этом ответ на вопрос, что является такой частью не может быть однозначным и зависит от целей рассмотрения объекта как системы.
С современной точки зрения системы классифицируются на:
целостные, в которых связи между составляющими элементами прочнее, чем связи элементов со средой, и суммативные, у которых связи между элементами одного и того же порядка, что и связи элементов со средой;
органические и механические;
динамические и статические;
открытые и закрытые;
самоорганизующиеся и неорганизованные и т.д.
Отсюда может возникнуть вопрос о неорганизованных системах, правильнее сказать — совокупностях. Являются ли они системами? Да, и этому можно привести доказательства, исходя из следующих посылок:
неорганизованные совокупности состоят из элементов;
элементы определенным образом между собой связаны;
эта связь объединяет элементы в совокупность определенной формы (куча, толпа и т.п.);
поскольку в такой совокупности существует связь между элементами, значит неизбежно проявление определенных закономерностей и, следовательно, временной или пространственный порядок.
Структура системы
Элементы любого содержания, необходимые для реализации функции, назовем частями или компонентами системы. Совокупность частей (компонентов) системы образует ее элементный (компонентный) состав. При этом те элементы системы, которые рассматриваются как неделимые, будут называться элементарными. Часть системы, состоящая более чем из одного элемента, образует подсистему. Вместе с тем каждую из подсистем, реализующих конкретную функцию, можно, в свою очередь, рассматривать как новую систему и т.д. Упорядоченное множество отношений между частями, существенное по отношению к цели, необходимое для реализации функции, образуетструктурусистемы.
Понятие структуры происходит от латинского слова structure, означающего строение, расположение, порядок, а наиболее точное определение структуры выглядит следующим образом: "Под структурой понимается совокупность элементов системы и взаимосвязей между ними". При этом понятие "связи" может характеризовать одновременно и строение (статику), и функционирование (динамику) системы. Кроме того, при проведении анализа используются два определяющих понятия структуры: материальная структура и формальная структура.
В общем случае под формальной структурой понимается совокупность функциональных элементов и их отношений, необходимых и достаточных для достижения системой поставленных целей. Из определения следует, что формальная структура описывает нечто общее, присущее системам одного типа.
В свою очередь материальная структура является носителем конкретных типов и параметров элементов системы и их взаимосвязей.
Приведенные рассуждения позволяют сделать два вывода относительно сущности формальных структур: фиксированной цели соответствует как правило одна и только одна формальная структура; одной формальной структуре может соответствовать множество материальных структур.
При проведении системного анализа на этапе изучения формальных и материальных структур системы аналитики решают обычно следующие задачи:
соответствует ли существующая структура новым целям и функциям системы;
требуется ли реорганизация существующей структуры либо необходимо спроектировать принципиально новую структуру;
каким образом распределить (перераспределить) новые и старые функции системы по элементам структуры.
Все эти задачи во многом зависят от типов используемых в системе структур. В этой связи кратко рассмотрим ряд типовых структур систем, использующихся при описании организационно-экономических, производственных и технических объектов (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Типы (виды) структур
Линейная структура (рис.2.1, а) характеризуется тем, что каждая вершина связана с двумя соседними. При выходе из строя хотя бы одного элемента (связи) структура разрушается.
Кольцевая структура (рис.2.1, б) отличается замкнутостью, любые два элемента обладают двумя направлениями связи. Это повышает скорость общения, делает структуру более живучей.
Сотовая структура (рис.2.1, в) характеризуется наличием резервных связей, что повышает надежность (живучесть) функционирования структуры, но приводит к повышению ее стоимости.
Многосвязная структура (рис.2.1,г) имеет структуру полного графа. Надежность функционирования максимальная, эффективность функционирования высокая, за счет наличия кратчайших путей, стоимость - максимальная. Частным случаем многосвязной структуры является "колесо" - (рис.2.1,д).
Иерархическая структура (рис.2.1,е) 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. Каждый уровень такой системы характеризуется уровнем иерархии, который определяется как отношение числа исходящих связей к числу входящих.
Звездная структура (рис.2.1,ж) имеет центральный узел, который исполняет роль центра, все остальные элементы системы являются подчиненными.
Графовая структура (рис.2.1,з) является инвариантной по отношению к иерархической и используется обычно при описании производственно-технологических систем.
В целом структура является материальным носителем целевой деятельности по ликвидации проблемной ситуации и от ее эффективности во многом зависит конечный результат этой деятельности. В этом случае при выборе того либо иного варианта структур, целесообразно использовать некоторые показатели эффективности, например: оперативность, централизация, периферийность, живучесть, объем.
Оперативность оценивается временем реакции системы на воздействие внешней среды либо скоростью ее изменения и зависит в основном от общей схемы соединения элементов и их расположения.
Централизация определяет возможности выполнения одного из элементов системы руководящих функций. Численно централизация определяется средним числом связей центрального (руководящего) элемента со всеми остальными.
Периферийность характеризует пространственные свойства структур. Численно периферийность характеризуется показателем центра тяжести структуры, при этом в качестве единичной оценки меры связности выступает "относительный вес" элемента структуры.
Живучесть системы определяет способность сохранять значения показателей при повреждении части системы. Этот показатель может характеризоваться относительным числом элементов (или связей), при уничтожении которых остальные показатели не выходят за допустимые пределы.
Объем является количественной характеристикой структуры и определяется обычно общим количеством элементов либо средней плотностью.
Задача оптимизации структуры с целью получения наибольшей эффективности системы является актуальной и требует определенного математического аппарата для своего решения. В качестве такого аппарата обычно используется теория графов и целочисленное программирование.
3. Области существования и свойства систем
Свойства систем различаются в зависимости от области существования этих систем. Области существования можно классифицировать, исходя из следующих возможных условий: являются системы живыми или неживыми, абстрактными или конкретными, открытыми или замкнутыми; обладают высокой или низкой степенью энтропии, или неопределенности; являются системы простыми организованными, сложными неорганизованными или сложными организованными; являются ли они целенаправленными; существует ли в них обратная связь; иерархически упорядочены системы или нет; являются ли они организациями.