Теория систем и системный анализ (стр. 3 )

Мягкие системы – это системы, описываемые на основе качественных критериев, то есть системы, которые нельзя выразить математически: системы сравнивания товаров на полезность, субъективная привлекательность и т. д. Теория мягких систем Чекленда (по имени разработчика данной теории английского ученого П. Чекленда) охватывает круг сложноорганизованных объектов, связывающих системы различных структурных уровней, а следовательно, не имеющих жесткой привязанности к реальному миру.

Таким образом, если исследование жестких систем обычно опирается на категории: "проектирование", "оптимизация", "реализация", "функция цели" и другие, то для мягких систем используются чаще категории: "возможность", "желательность", "адаптируемость", "здравый смысл", "рациональность" и другие. Методы также различны: для жестких систем – методы оптимизации, теория вероятностей и математическая статистика, теория игр и другие; для мягких систем – многокритериальная оптимизация и принятие решений (часто в условиях неопределенности), метод Дельфи, теория катастроф, нечеткая логика, эвристическое программирование и др.

Следует особо выделить организационные системы. Как известно, любой системе присуща организация ее подсистем или элементов, без которой она теряет свою целостность. Упорядочивание элементов и их связей, т. е. организация, характерна для любой системы, так как она составляет несущее, системообразующее начало для этого понятия. Но в искусственных системах следует выделять специфичные образования, в которых организация является сутью, назначением системы, хотя элементы системы материальны, они обмениваются информационными или вещественными продуктами. Назначение такой системы состоит в поддержании определенного порядка, сохранение некоторой определенной структуры, которая, разумеется, в процессе развития может трансформироваться, но цель - сохранение – останется без изменений. К такого рода конструкциям следует, в первую очередь, отнести государственную систему, затем различные движения и партии, аналогично можно классифицировать правовую систему и другие структуры (в том числе – вооруженные силы), обеспечивающие сохранение государства как целостности.

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

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

И, наконец, приведем классификацию систем по степени организованности: хорошо организованные, плохо организованные (диффузные).

Представить анализируемый объект или процесс в виде хорошо организованной системы означает определить элементы системы, их взаимосвязь, правила объединения в более крупные компоненты. Проблемная ситуация может быть описана в виде математического выражения. Решение задачи при представлении ее в виде хорошо организованной системы осуществляется аналитическими методами формализованного представления системы.

Примеры хорошо организованных систем: солнечная система, описывающая наиболее существенные закономерности движения планет вокруг Солнца; отображение атома в виде планетарной системы, состоящей из ядра и электронов; описание работы сложного электронного устройства с помощью системы уравнений, учитывающей особенности условий его работы (наличие шумов, нестабильности источников питания и т. п.).

Описание объекта в виде хорошо организованной системы применяется в тех случаях, когда можно предложить детерминированное описание и экспериментально доказать правомерность его применения, адекватность модели реальному процессу. Попытки применить класс хорошо организованных систем для представления сложных многокомпонентных объектов или многокритериальных задач плохо удаются: они требуют недопустимо больших затрат времени, практически нереализуемы и неадекватны применяемым моделям.

При представлении объекта в виде плохо организованной или диффузной системы не ставится задача определить все учитываемые компоненты, их свойства и связи между ними и целями системы. Система характеризуется некоторым набором макропараметров и закономерностями, которые находятся на основе исследования не всего объекта или класса явлений, а на основе определенной с помощью некоторых правил выборки компонентов, характеризующих исследуемый объект или процесс. На основе такого выборочного исследования получают характеристики или закономерности (статистические, экономические) и распространяют их на всю систему в целом. При этом делаются соответствующие оговорки. Например, при получении статистических закономерностей их распространяют на поведение всей системы с некоторой доверительной вероятностью.

Подход к отображению объектов в виде диффузных систем широко применяется при описании систем массового обслуживания, определении численности штатов на предприятиях и учреждениях, исследовании документальных потоков информации в системах управления и т. д.

Перейдем теперь к классификации свойств системы и их характеристике. Попытки выделения свойств системы с различной степенью полноты предприняты во многих монографиях, учебниках и учебных пособиях, но наиболее цельно эта работа проведена [26].

Свойства систем можно разделить на четыре группы (таблица 1.1), характеризующие:

1.  сущность и сложность системы;

2.  связь системы с внешней средой;

3.  методологию целеполагания системы;

4.  параметры функционирования и развития системы.

Таблица 1.1

Классификация свойств системы

Свойства системы	Характеристика свойств
1	2
1-я группа – свойства, характеризующие сущность и сложность системы
1.Целостность системы	Не компоненты составляют целое, а, наоборот, целое порождает при своем членении компоненты системы. Первичность целого – основной постулат теории систем
2.Неаддитивность системы	Принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств составляющих ее компонентов и невыводимость свойств системы из свойства компонентов. Каждый компонент может рассматриваться только в его связи с другими компонентами системы. С другой стороны, функционирование системы не может быть сведено к функционированию отдельных ее компонентов
3.Размерность системы	Это число компонентов системы и связей между ними. В зависимости от числа компонентов системы подразделяются на малые, средние и большие.
4.Сложность структуры системы	Она характеризуется следующими параметрами: число уровней иерархии управления системой; многообразие компонентов и связей; сложность поведения и неаддитивность свойств; сложность описания и управления системой; число параметров модели управления, ее вид; объем информации, необходимой для управления и др.
5. Жесткость системы	Она характеризуется степенью изменения параметров системы за заданный промежуток времени, степенью влияния на функционирование системы объективных законов, степенью свободы системы и др.
6.Вертикальная целостность системы	Число уровней иерархии, изменения в которых влияют на всю систему; степень взаимосвязи уровней иерархии; степень влияния субъекта управления на объект; степень самостоятельности подсистем системы
7.Горизонтальная обособленность системы	Число связей между подсистемами одного уровня, их зависимость и интегрированность по горизонтали
8.Иерархичность системы	Каждый компонент (подсистема) может рассматриваться как подсистема (система) более глобальной системы. Свойство проявляется при структуризации и декомпозиции целей организации, показателей и т. д.
9.Множественность описания системы	В силу сложности системы невозможно познать все ее свойства и параметры. Поэтому при анализе рационально ограничиться определенным уровнем иерархии структуры системы в зависимости от целей анализа
2-я группа – свойства, характеризующие связь системы с внешней средой
10.Взаимозависимость системы и внешней среды	Система формирует и проявляет свои свойства только в процессе функционирования и взаимодействия с внешней средой. Система реагирует на воздействия внешней среды, развивается под этими воздействиями, но при этом сохраняет относительную устойчивость и адаптивность функционирования системы. Без взаимодействия с внешней средой открытая система не может функционировать
11.Степень самостоятельности системы	Это число связей системы с внешней средой в среднем на один ее компонент или иной параметр. Скорость отмирания, деления или объединения компонентов системы без вмешательства внешней среды
12.Открытость системы	Интенсивность обмена информацией или ресурсами с внешней средой; число систем внешней среды, взаимодействующих с данной системой; степень влияния других систем на данную систему
13.Совместимость системы	Степень совместимости системы с другими системами внешней среды по различным направлениям обеспечения управления. Инструментом повышения совместимости систем является стандартизация
3-я группа – свойства, характеризующие методологию целеполагания системы
14.Наследственность системы	Характеризует закономерность передачи доминантных (преобладающих, наиболее сильных) и рецессивных признаков на отдельных этапах развития (эволюции) от старого поколения системы к новому
15.Целенаправленность системы	Означает построение дерева целей социально-экономических систем, дерева показателей эффективности технических систем и др.
16. Приоритет качества	Практика показывает, что выживают те технические и социально-экономические системы, которые из всех факторов отдают приоритет качеству различных процессов и объектов
17.Приоритет интересов системы более высокого уровня	Сначала должны удовлетворяться (выполняться) интересы (цели) системы более высокого (глобального) уровня, а затем – ее подсистем (исполнителей)
18. Надежность систем	Надежность системы (например, организации) характеризуется: а) бесперебойностью функционирования при выходе из строя одного из компонентов; б) сохраняемостью проектных значений параметров системы в течение запланированного периода времени; в) устойчивостью финансового состояния организации; г) перспективностью технической, экономической, социальной политики, обоснованностью миссии организации
19.Оптимальность системы	Характеризует степень удовлетворения требований к системе, выполнения запланированных целей, обеспечивающих наилучшее использование потенциала системы
20.Неопределенность информационного обеспечения системы	Это свойство выражает случайный, вероятностный характер стратегических, тактических и оперативных ситуаций, параметры которых влияют на выполнение миссии организации и запланированных целей. Для снижения неопределенности следует повышать объем и качество информации
21.Эмерджентность системы	Цели (функции) компонентов системы не всегда совпадают с целями (функциями) системы
22.Мультипликативность системы	Результаты проявления некоторых свойств системы (например, ее безотказность) определяются не сложением, а умножением относительных значений данного свойства каждого компонента системы
4-я группа – свойства, характеризующие параметры функционирования и развития системы
23.Управляемость системы	Сознательная организация целенаправленного функционирования системы и ее элементов. С помощью управления общество определенным образом организует свое внутреннее многообразие, создавая политические, экономические, социальные, культурные, оборонные и другие общественные структуры. И направляет их деятельность в соответствии с осознанными целями своего развития. В процессе жизнедеятельности система с помощью целенаправленного управления разрешает постоянно возникающие в ней противоречия и реагирует на изменения внешних и внутренних условий своего существования
24.Устойчивость функционирования системы	Способность сохранения качественной определенности при изменении структуры системы и функций ее компонентов. На сохранение устойчивости прежде всего направлены адаптивные возможности системы. Устойчивость системы связана с ее стремлением к состоянию равновесия, которое предполагает такое функционирование элементов системы, при котором обеспечивается наивысшая эффективность движения к целям развития
25.Непрерывность функционирования и развития системы	Система существует, пока функционирует (кроме технических систем). Все процессы в любой системе взаимообусловлены. Функционирование компонентов определяет характер функционирования системы как целого, и наоборот
26.Альтернативность путей функционирования и развития системы	Отдельные наиболее непредсказуемые фрагменты, например, плана, программы в связи с высокой неопределенностью ситуации рекомендуется разрабатывать по нескольким альтернативным путям (вариантам)
27.Синергичность системы	Эффективность функционирования системы в целом не равна сумме показателей эффективности функционирования ее подсистем (компонентов). При отлаженном позитивном взаимодействии подсистем (компонентов) достигается положительный эффект синергии – эффект взаимодействия, согласованности, адаптированности
28.Инерционность системы	Это скорость изменения выходных параметров системы в ответ на изменения входных параметров и параметров ее функционирования, определяется средним временем получения результата при внесении изменений
29.Адаптивность системы	Это свойство характеризует способность системы нормально (в соответствии с заданными параметрами) функционировать при изменении параметров внешней среды, приспособляемость системы к этим изменениям. Порог адаптации определяется максимальным уровнем (в процентах или долях) изменения параметров внешней среды, при котором система продолжает нормально функционировать
30.Организованность системы	Степень приближения в заданных условиях показателей пропорциональности, параллельности, непрерывности, прямоточности, ритмичности и других параметров организации производственных и управленческих процессов к оптимальному уровню. Неорганизованные системы быстро разрушаются
31.Способность системы к саморазвитию	Внутренним источником саморазвития является непрерывный процесс возникновения и разрешения противоречий. Противоречия определяются, как движущая сила развития общества, многообразия культур, экономических укладов и других сфер материальной и духовной жизни. Развитие связано с усложнением системы, т. е. с увеличением ее внутреннего многообразия
32.Уровень необходимого многообразия	Определяется уровнем свободы людей в политической, экономической, социальной, культурной и других сферах жизни. Искусственное ограничение многообразия ведет к застою в развитии и, в конечном счете, к деградации системы. Для каждого этапа развития систем существует свой уровень многообразия
34.Инновационность развития системы	Инновационная деятельность организации, направленная на использование природных факторов, труда и капитала для разработки новшеств и последующей их инновации, является главным фактором экономии ресурсов, обеспечения конкурентоспособности, повышения качества жизни населения

Свойства систем, перечисленные в таблице 1.1, в большей степени характерны для наиболее сложных социально-экономических систем.

ГЛАВА 2. СТРОЕНИЕ, ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ И РАЗВИТИЕ СИСТЕМ

2.1. Структура системы

Понятие структуры является одним из ключевых понятий системы. Согласно методологии [13] основной “клеткой” в строении системы является внутрисистемная пара – отношение «А – В», где А и В – две совокупности из одного и более элементов, а связь между ними может быть определена как двустороннее или одностороннее действие в ту или иную сторону.

Отметим, что во внутрисистемные пары могут входить объекты самых различных уровней. Например, предприятие, как объект более низкого уровня и комплекс предприятий некоторой отрасли, или вся отрасль, как группа объектов более высокого уровня. На основе этого примера ясно, что «внутрисистемные пары могут вступать в связь с другими внутрисистемными парами, образуя новые внутрисистемные пары, в том числе более высокого иерархического уровня, образовывать различные комбинации долговременного и кратковременного характера, производить какие-то новые действия по отношению к другим внутрисистемным парам или их группам. Таким образом, внутрисистемные пары, «сцепляясь» и пересекаясь с другими, образуют как саму систему (ее «тело»), так и ее функциональную основу (в чем проявляется ее существование, что она может «делать», какие внешние воздействия осуществляет и т. п.).

Итак, мы вплотную подошли к раскрытию понятия «структура». Согласно вышесказанному, внутрисистемные пары, сцепляясь и пересекаясь друг с другом, образуют материальную и функциональную основу системы, т. е. структуру системы. В отличие от самой системы, структура включает не все внутрисистемные пары, а только наиболее стабильные, устойчивые из них. Например, отношение «работник – работодатель» является устойчивым отношением для рыночного хозяйства и входит в его структуру, тогда как иногда возникающее в многоукладной рыночной экономике отношение «рабочий нанимает рабочего», не может быть в его структуре.

Как отмечает [13], «структура – это отнюдь не «костяк» системы (как определяют ее некоторые авторы), а, если хотите – и костяк (скелет), и мозг, и основные группы мышц, и кровеносные сосуды, если пользоваться дальше биологическими сравнениями».

Таким образом, состояние системы характеризуется ее структурой, то есть составом и свойствами элементов, их отношениями и связями между собой. Система сохраняет свою целостность под воздействием различных внешних воздействий и внутренних изменений до тех пор, пока она сохраняет неизменной свою структуру. Если структура системы меняется (например, удаляется один из элементов), то система может перестать функционировать как целое. Так, если удалить одно из устройств компьютера (например, процессор), компьютер выйдет из строя, то есть прекратит свое существование как система.

Из одних и тех же составляющих рынка (ресурсы, товары, потребители, продавцы) можно образовывать рыночные структуры различного типа: ОАО, ООО, др. При этом структура объединения может определять свойства, характеристики системы.

Структура является связной, если возможен обмен ресурсами между любыми двумя подсистемами системы (предполагается, что если есть обмен i-й подсистемы с j-й подсистемой, то есть и обмен j-й подсистемы с i-й).

Ранее было отмечено, что если структура или элементы системы плохо (частично) описываемы или определяемы, то такое множество объектов называется плохо или слабо структурированным (структурируемым).

Таково большинство социально-экономических систем, обладающих рядом специфических черт плохо структурированных систем, а именно:

·  мультиаспектностью и взаимосвязанностью происходящих в них процессов (экономических, социальных и т. п.), невозможностью их структурирования, так как все происходящие в них явления должны рассматриваться в совокупности;

·  отсутствием достаточной информации (как правило, количественной) о динамике процессов и применимостью лишь качественного анализа;

·  изменчивостью и многовариантностью динамики процессов и т. д.

Пример. Плохо структурируемы будут проблемы описания многих исторических эпох, проблем микромира, общественных и экономических явлений, например, динамики курса валют на рынке, поведения толпы и др.

Плохо структурируемые проблемы (системы) наиболее часто возникают на стыке различных наук, при исследовании синергетических процессов и систем.

Важное значение при описании системы имеют ее композиционные свойства. Композиционные свойства систем определяются способом объединения элементов в подсистемы. Будем различать подсистемы:

– эффекторные (способные преобразовывать воздействие и воздействовать веществом или энергией на другие подсистемы и системы, в том числе на среду);

– рецепторные (способные преобразовывать внешнее воздействие в информационные сигналы, передавать и переносит информацию);

– рефлексивные (способные воспроизводить внутри себя процессы на информационном уровне, генерировать информацию).

Будем различать следующую устойчивость структуры:

·  детерминированная;

·  вероятностная;

·  хаотическая.

Наиболее устойчивы детерминированные структуры, в которых отношения либо постоянны, либо изменяются во времени по детерминированным законам. Вероятностные структуры изменяются во времени по вероятностным законам. Хаотические структуры характерны отсутствием ограничений, элементы в них вступают в связь в соответствии с индивидуальными свойствами. Классификация производится по доминирующему признаку.

Структура играет основную роль в формировании новых свойств системы, отличных от свойств ее компонентов, в поддержании целостности и устойчивости ее свойств по отношению к изменению элементов системы в некоторых пределах.

Структурные свойства систем определяются характером и устойчивостью отношений между элементами. По характеру отношений между элементами структуры делятся на:

·  линейные;

·  сетевые структуры или сети;

·  иерархические;

·  матричные;

·  смешанные.

Примером линейной структуры является структура станций метро на одной (не кольцевой) линии:

1 2 … n

Рис. 2

Сетевая структура или сеть представляет собой декомпозицию системы (разделение системы на части, с последующим самостоятельным рассмотрением отдельных частей) во времени. Такие структуры могут 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 – сетевой план и т. д.).

Сетевая модель (график) – это графическое изображение плана выполнения комплекса работ, состоящего из нитей (работ) и узлов (событий), которые отображают логическую взаимосвязь всех операций. В основе сетевого моделирования лежит изображение планируемого комплекса работ в виде графа. Граф – схема, состоящая из заданных точек (вершин), соединенных системой линий. Отрезки, соединяющие вершины, называются ребрами (дугами) графа. Ориентированным называется такой граф, на котором стрелкой указаны направления всех его ребер (дуг), что позволяет определить, какая из двух его граничных вершин является начальной, а какая – конечной.