Лекции - Исследование систем управления
Подождите немного. Документ загружается.
Файл материалов
по дисциплине
«ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ»
Санкт-Петербург
2003г.
1. Понятия система и среда.
На протяжении относительно короткой истории становления теории систем и системного анализа
представления о системах и закономерностях их построения, функционирования и развития неоднократно
уточнялись и переосмысливались. Термин система используют в тех случаях, когда хотят охарактеризовать
исследуемый или проектируемый объект как нечто целое (единое), сложное, о котором невозможно сразу дать
представление, показав его, изобразив графически или описав математическим выражением (формулой,
уравнением и т. п.).
В первых определениях в той или иной форме говорилось о том, что система - это элементы (части,
компоненты) и связи (отношения) между ними. Так, Л. фон Берталанфи (автралийский биолог) определял
систему как "комплекс взаимодействующих компонентов" или как "совокупность элементов, находящихся в
определенных отношениях друг с другом и со средой".
В понятии система (как и любой другой категории познания) объективное и субъективное составляют
диалектическое единство, и следует говорить не о материальности или не материальности системы, а о подходе
к объектам исследования как к системам, о различном представлении их на разных стадиях познания или
создания.
При проведении системного анализа нужно прежде всего отобразить ситуацию с помощью как можно более
полного определения системы, а затем, выделив наиболее существенные компоненты, влияющие на принятие
решения, сформулировать "рабочее" определение, которое может уточняться, расширяться или сужаться в
зависимости от хода анализа.
"Рабочее" определение системы помогает исследователю начать ее описание. Далее для того, чтобы
правильно выбирать необходимые элементы, связи, их свойства и другие составляющие, входящие в принятое
"рабочее" определение системы, нужно, чтобы лица, формирующие это первоначальное, вербальное
представление системы, в одинаковом смысле использовали эти понятия.
Неделимая часть системы, характеризующаяся конкретными свойствами, определяющими ее в
данной системе однозначно.
Элемент
Множество составляющих единство элементов, их связей и взаимодействий между собой и
между ними и внешней средой, образующее присущую данной системе целостность,
качественную определенность и целенаправленность.
Система
Совокупность зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы.
Связь
Процесс взаимного влияния (воздействия) элементов, системы и окружающей среды
друг от друга.
Взаимодействие
Все, что не входит в систему.
Это набор существующих в пространстве и во времени объектов (систем), которые, как
предполагается, действуют на систему.
Внешняя среда
Внешняя среда
Элемент Элемент
взаимодействие
связь
На первых этапах системного анализа важно уметь отделить систему от среды, с которой взаимодействует
система. Иногда даже определения системы, применяющиеся на начальных этапах исследования, базируются на
отделении системы от среды. Частным случаем выделения системы из среды является определение ее входа и
выхода, посредством которых система общается со средой. В кибернетике и теории систем такое представление
системы называют "черным ящиком". На этой модели базировалась начальное определение системы.
Система образует особое единство со средой, как правило, любая исследуемая система представляет
собой элемент системы более высокого порядка, а элементы любой исследуемой системы, в свою очередь,
обычно выступают как системы более низкого порядка".
Такому представлению о среде соответствует определение, "...среда есть совокупность всех объектов, изме-
нение свойств которых влияет на систему, а также тех объектов, чьи свойства меняются в результате
поведения системы".
Выделяет систему из среды исследователь, который отделяет (отграничивает) элементы, включаемые в
систему от остальных, т. е. от среды, в соответствии с целями исследования. При этом возможно три варианта
положения исследователя, который: 1) может отнести себя к среде и, представив систему как полностью
изолированную от среды, строить замкнутые модели (в этом случае среда не будет играть роли при исследо-
вании модели, хотя может влиять на ее формирование); 2) включить себя в систему и моделировать ее с учетом
своего влияния и влияния системы на свои представления о ней (ситуация, характерная для экономических
систем); 3) выделить себя и из системы, и из среды, и рассматривать систему как открытую, постоянно
взаимодействующую со средой, учитывая этот факт при моделировании (такие модели необходимы для
развивающихся систем).
2. Понятия, характеризующие строение системы: элемент, связь, подсистема.
Понятия, входящие в определение системы, тесно связаны между собой и по мнению Людвига фон
Берталанфи не могут быть определены независимо, а определяются, как правило одно через другое, уточняя
друг друга.
Элемент. Под элементом принято понимать простейшую, неделимую часть системы. Однако ответ на
вопрос, что является такой частью, может быть неоднозначным. Например, в качестве элементов стола можно
назвать "ножки, ящики, крышку и т. д.", а можно - "атомы, молекулы", в зависимости от того, какая задача стоит
перед исследователем. Элемент - это предел членения системы с точки зрения аспекта рассмотрения,
решения конкретной задачи, поставленной цели. Систему можно расчленять на элементы различными
способами в зависимости от формулировки задачи, цели и ее уточнения в процессе проведения системного
исследования. При необходимости можно изменять принцип расчленения, выделять другие элементы и
получать с помощью нового расчленения более адекватное представление об анализируемом объекте или
проблемной ситуации.
Компоненты и подсистемы . Иногда термин элемент используют в более широком смысле, даже в тех
случаях, когда система не может быть сразу разделена на составляющие, являющиеся пределом ее членения.
Однако при многоуровневом расчленении системы лучше использовать другие термины, предусмотренные в
теории систем: сложные системы принято вначале делить на подсистемы, или на компоненты.
Понятие подсистема подразумевает, что выделяется относительно независимая часть системы, обладающая
свойствами системы, и в частности, имеющая подцель, на достижение которой ориентирована подсистема, а
также другие свойства - свойство целостности, коммуникативности и т. п., определяемые закономерностями
систем.
Если же части системы не обладают такими свойствами, а представляют собой просто совокупности
однородных элементов, то такие части принято называть компонентами.
Расчленяя систему на подсистемы, следует иметь в виду, что так же, как и при расчленении на элементы,
выделение подсистем может меняться по мере ее уточнения и развития представлений исследователя об
анализируемой объекте или проблемной ситуация.
Связь. Понятие связь входит в любое определение системы и обеспечивает возникновение и сохранение ее
целостных свойств. Это понятие одновременно характеризует и строение (статику), и функционирование
(динамику) системы. Связь определяют как ограничение степени свободы элементов. Действительно, элементы
вступая во взаимодействие (связь) друг с другом, утрачивают часть своих свойств, которыми они потенциально
обладали в свободном состоянии.
Связи можно охарактеризовать направлением, силой, характером (или видом). По первому признаку связи
делят на направленные и ненаправленные. По второму - на сильные и слабые (иногда пытаются ввести
"шкалу" силы связей для конкретной задачи). По характеру (виду) различают связи: подчинения, связи
порождения (генетические), равноправные (безразличные) связи, связи управления.
ВыходВход «Черный ящик»
Обратная связь
Связи в конкретных системах могут быть одновременно охарактеризованы несколькими из названных
признаков.
Важную роль в моделировании систем играет понятие обратной связи. Обратная связь может быть
положительной, сохраняющей тенденции происходящих в системе изменений того или иного выходного
параметра, и отрицательной - противодействующей тенденциям изменения выходного параметра, т. е.
направленной на сохранение, стабилизацию требуемого значения параметра (количество выпускаемой
продукции, ее себестоимости и т. п.).
Обратная связь является основой саморегулирования, развития систем, приспособления их к изменяющимся
условиям существования.
3. Понятия, характеризующие строение систем: структура.
Структура. Система может быть представлена простым перечислением элементов или "черным ящиком"
(моделью "вход - выход"). Однако чаще всего при исследовании объекта такого представления недостаточно,
так как требуется выяснить, что собой представляет объект, что в нем обеспечивает выполнение поставленной
цели, получение требуемых результатов. В этих случаях систему отображают путем расчленения на
подсистемы, компоненты, элементы с взаимосвязями, которые могут носить различный характер, и вводят
понятие структуры.
Структура (от латинского "structure", означающего строение, расположение, порядок) отражает
определенные взаимосвязи, взаиморасположение составных частей системы, ее устройство (строение).
При этом в сложных системах структура включает не все элементы и связи, между ними, а лишь наиболее
существенные компоненты и связи, которые мало меняются при текущем функционировании системы и
обеспечивают существование системы и ее основных свойств. Иными словами, структура характеризует
организованность системы, устойчивую упорядоченность элементов и связей.
Структурные связи обладают относительной независимостью от элементов и могут выступать как
инвариант при переходе от одной системы к другой, перенося закономерности, выявленные и отраженные в
структуре одной из них, на другие. При этом системы могут иметь различную физическую природу.
Одна и та же система может быть представлена разными структурами в зависимости от стадии познания
объектов или процессов, от аспекта их рассмотрения, цели создания. При этом по мере развития исследований
или в ходе проектирования структура системы может изменяться.
Структурные представления, как было отмечено выше, могут являться средством исследования систем.
Различные виды структур имеют специфические особенности и могут рассматриваться как
самостоятельные понятия теории и системного анализа.
Обычно понятие структура связывают с графическим отображением. Однако это не обязательно.
Структура может быть представлена в матричной форме, в форме теоретико-множественных описаний, с
помощью языка топологии, алгебры и других средств моделирования систем.
Прямая связь
Элемент 2 Элемент 1
Обратная связь
1.1
1.2
1.3
1.4
Подсистема
Рис. 3.1
Сетевая структура или сеть (рис. 3.1 а) представляет собой декомпозицию системы 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 я т. д.).
Иерархические структуры (рис. 3.1 б- д) представляют собой декомпозицию системы в пространстве.
Все компоненты (вершины, узлы) и связи (дуги, соединения узлов) существуют в этих структурах одновременно
(не разнесены во времени). Такие структуры могут иметь не два (как для простоты показано на рис. 3.1 б и в), а
большее число уровней декомпозиции (структуризация). Структуры типа рис. 3.1 б, в которых каждый элемент
нижележащего уровня подчинен одному узлу (одной вершине) вышестоящего (и это справедливо для всех
уровней иерархии), называют древовидными структурами, структурами типа "дерева", структурами, на которых
выполняется отношение древесного порядка, иерархическими структурами с "сильными" связями.
Структуры типа рис. 3.1в, в которой элемент нижележащего уровня может быть подчинен двум и более
узлам (вершинам) вышестоящего, называют иерархическими структурами со "слабыми* связями.
Иерархическим структурам, приведенным на рис. 3.1б и в, соответствуют матричные структуры рис. 3.1е,
ж. Отношения, имеющие вид "слабых" связей между двумя уровнями на рис. 5.1в, подобны отношениям в
матрице, образованной из составляющих этих двух уровней на рис. 3.1ж.
Рис. 3.2
Наибольшее распространение имеют древовидные иерархические структуры, с помощью которых
представляются конструкции сложных технических изделий и комплексов (рис. 5.2), структуры целей и
функций, производственные структуры (рис. 3.3), организационные структуры предприятий. Иерархии со "сла-
быми" связями применяют в тех случаях, когда цели сформулированы слишком близко к идеальным устрем-
лениям и недостаточно средств для их реализации, для представления некоторых видов организационных
структур.
В общем случае термин иерархия шире, он означает соподчиненность, порядок подчинения низших по
должности и чину лиц высшим, возник как наименование "служебной лестницы" в религии, широко
применяется для характеристики взаимоотношений в аппарате управления государством, армией и т. д., затем
концепция иерархии была распространена на любой согласованный по подчиненности порядок объектов.
Поэтому, в принципе в иерархических структурах важно лишь выделение уровней соподчиненности, а между
уровнями и между компонентами в пределах уровня, в принципе, могут быть любые взаимоотношения. В
соответствии с этим существуют структуры, использующие иерархический принцип, но имеющих особенности,
и их целесообразно выделить особо.
Рис. 3.3
Многоуровневые иерархические структуры. Это особые классы иерархических структур типа "страт",
"слоев", "эшелонов", отличающиеся различными принципами взаимоотношений элементов в пределах и
различным правом вмешательства вышестоящего уровня в организацию взаимоотношений между элементами
нижележащего.
Учитывая важность этих видов структур для решения управления предприятиями в современных
условиях многоукладной экономики, для проблемы проектирования сложных систем, остановимся на их
характеристике несколько подробнее.
С т р а т ы. При отображении сложных систем основная проблема состоит в том, чтобы найти компромисс
между простотой описания, позволяющей составить и сохранять целостное представление об исследуемом или
проектируемом объекте, и описания, позволяющей отразить многочисленные особенности конкретного объекта.
Один из путей решения этой проблемы - задание системы семейством моделей, каждая из которых описывает
поведение системы с точки зрения соответствующего уровни абстрагирования. Для каждого уровня существуют
характерные особенности, законы и принципы, с помощью которых описывается поведение системы на этом
уровне. Такое представление стратифицированным, а уровни абстрагирования – стратами.
Примером стратифицированного описания может также служить выделение уровней абстрагирования
системы от философского или теоретико-познавательного описания ее замысла до материального воплощения
(рис. 3.4).
Рис. 3.4
Такое представление помогает понять, что одну и ту же систему на разных стадиях познания и
проектирования можно (и нужно) описывать различными выразительными средствами, т. е. как бы на разных
"языках": философском или теоретико-познавательном - вербальное описание замысла, концепции; научно-
исследовательском - в форме моделей разного рода, помогающих глубже понять и раскрыть замысел системы;
проектном - техническое задание и технический проект, для разработки и представления которого могут
понадобиться математические расчеты, принципиальные схемы; конструкторском - конструкторские чертежи,
сопровождающая их документация; технологическом - технологические карты, стандарты и другая
технологическая документация (конструкторская и технологическая страты могут быть объединены);
материальное воплощение, реализация системы - детали, блоки, собранное изделие или созданная система,
принципы функционирования которой отражены в соответствующей нормативно-технической и нормативно-
методической документации (инструкциях по эксплуатации, положениях и т. п.).
Страты могут выделяться по разным принципам. Например, при представлении системы управления
предприятием страты могут соответствовать сложившимся уровням управления: управление технологическими
процессами (собственно производственным процессом) и организационное управление предприятием. Если
предприятие входит в объединение, то к этим двум стратам может быть добавлен уровень управления
объединением.
Матричные структуры. В форме матричного представления могут быть представлены взаимоотношения
между уровнями иерархической структуры. Например, древовидная иерархическая структура, приведенная на
рис. 3.1б, может быть представлена матричной структурой, приведенной на рис. 3.1е, что иногда удобнее на
практике при оформлении планов, поскольку помимо иерархической соподчиненности тематической основы
плана, в нем нужно еще указать исполнителей, сроки выполнения, формы отчетности н др. сведения,
необходимые для контроля выполнения плана. Разновидностью такого вида матричного представления
иерархических взаимоотношений используется в толковых словарях, в информационно-поисковых языках
дескрипторного типа, в автоматизированных диалоговых процедурах анализа целей и функций, поскольку при
использовании таких диалоговых процедур первоначально не известно количество ветвей на каждом уровне
иерархии.
В виде двумерной матричной структуры (рис. 3.1ж) могут быть представлены взаимоотношения между
уровнями иерархии со "слабыми" связями (рис. 3.1в); при этом помимо наличия связей в матрице может быть
охарактеризована и сила связей либо словами ("сильная" - "слабая"), либо путем введения количественных
характеристик силы (значимости, длительности и т. п.) связи.
Матричные структуры могут быть и многомерными.
Смешанные иерархические структуры с вертикальными и горизонтальными связями. В реальных
системах организационного управления (особенно на уровне региона, государства) могут быть использованы
одновременно несколько видов иерархических структур - от древовидных до многоэшелонных. Такие
иерархические структуры можно назвать смешанными. При этом основой объединения структур могут служить
страты, и поэтому, в принципе, можно считать их развитием стратифицированного представления.
В таких смешанных иерархических структурах могут быть как вертикальные связи разной силы
(управление, координация), так н горизонтальные взаимодействия между элементами (подсистемами) одного
уровня.
Рис. 3.5
Структуры с произвольными связями. Этот вид структур обычно используется на начальном этапе
познания объекта, новой проблемы, когда идет поиск способов установления взаимоотношений между
перечисляемыми компонентами, нет ясности в характере связей между элементами, и не могут быть определены
не только последовательности их взаимодействия во времени (сетевые модели), но и распределение элементов
по уровням иерархии.
При этом важно обратить внимание на достаточно распространенную ошибку при применении
произвольных структур. В связи с неясностью взаимодействий между элементами вначале стремятся установить
и представить графически все связи (рис. 3.5 а). Однако такие представление не добавляет ничего нового к
представлению элементов без связей (рис. 3.5 б), поскольку принятие решений связано всегда с установлением
наиболее существенных связей для принятия решения.
4. Понятия, характеризующие функционирование и развитие систем:
состояние, поведение, равновесие, устойчивость, развитие.
Процессы, происходящие в сложных системах, как правило, сразу не удается представить в виде
математических соотношений или хотя бы алгоритмов. Поэтому для того, чтобы хоть как-то охарактеризовать
стабильную ситуацию или ее изменения, используются специальные термины, заимствованные теорией систем
из теории автоматического регулирования, биологии, философии. Рассмотрим основные из этих терминов.
Состояние. Понятием состояние обычно характеризуют мгновенную фотографию, "срез" системы,
остановку в ее развития. Его определяют либо через входные воздействия и выходные сигналы (результаты),
либо через макропараметры, макро свойства системы (давление, скорость, ускорение). Так, говорят о состоянии
покоя (стабильные входные воздействия и выходные сигналы), о состоянии равномерного прямолинейного
движения (стабильная скорость) и т.д.
Поведение. Если система способна переходить из одного состояния в другое, то говорят, что она обладает
поведением. Этим понятием пользуются, когда неизвестны закономерности (правила) перехода из одного
состояния в другое. Тогда говорят, что система обладает каким-то поведением и выясняют его характер,
алгоритм.
Равновесие. Понятие равновесие определяют как способность системы в отсутствии внешних
возмущающих воздействий (или при постоянных воздействиях) сохранять свое состояние сколь угодно долго.
Это состояние называют состоянием равновесия. Поясняют это понятие обычно на примерах. Простейший
пример - равновесие шарика на плоскости. Для экономических, организационных систем это понятие
применимо достаточно условно.
Устойчивость. Под устойчивостью понимают способность системы возвращаться в состояние равновесия
после того, как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних (или в системах с активными
элементами - внутренних) возмущающих воздействий. Эта способность обычно присуща системам при
постоянном воздействии только тогда, когда отклонения не превышают некоторого предела.
Состояние равновесия, в которое система способна возвращаться, называют устойчивым состоянием
равновесия. Возврат в это состояние может сопровождаться колебательным процессом. Соответственно в
сложных системах возможны неустойчивые состояния равновесия.
Развитие. Это понятие помогает объяснить сложные термодинамические и информационные процессы в
природе и общества. Исследование процесса развития, соотношения развития и устойчивости, изучение
механизмов, лежащих в их основе, - наиболее сложные задачи теории систем.
5. Понятия: цель, «дерево» целей.
Цель. Понятие цель и связанные с ним понятия целесообразности, целенаправленности лежат в основе
развития системы.
Процесс целеобразования и соответствующий ему процесс обоснования целей в организационных
системах весьма сложен. На протяжении всего периода развития философии и теории познания происходило
развитие представлений о цели. Анализ определений цели и связанных с ней понятий показывает, что в
зависимости от стадии познания объекта, этапа системного анализа, в понятие "цель" вкладывают различные
оттенки - от идеальных устремлений (цели, достижение которых невозможно, но к которым можно
непрерывно приближаться), до конкретных целей - конечных результатов, достижимых в пределах некоторого
интервала времени.
В некоторых определениях цель как бы трансформируется, принимая различные оттенки в пределах
условной "шкалы" - от идеальных устремлении к материальному воплощению, конечному результату
деятельности (рис. 7.1 ).
Рис.5.1
Наряду с приведенным выше определением, целью называется "то, к чему стремится, чему поклоняется и
за что борется человек" ("борется" подразумевает достижимость в определенном интервале времени); под
целью понимается "модель желаемого будущего" (при этом в понятие "модель" можно вкладывать различные
оттенки реализуемости) и, кроме того, вводится понятие, характеризующее разновидность цели ("мечта - это
цель, не обеспеченная средствами ее достижения".
Противоречие, заключенное в понятии "цель", необходимость быть побуждением к действию,
"опережающим отражением" или "опережающей идеей", и одновременно материальным воплощением этой
идеи, т. е. быть достижимой, - проявлялось с момента возникновения этого понятия: так, древнеиндийское
"цель" означало одновременно "мотив", "причину", "желание", "цель" и даже - "способ".
В русском языке вообще не было термина "цель". Этот термин заимствован из немецкого и имеет значение
близкое к понятию "мишень", "финиш", "точка попадания". В английском языке содержится несколько
терминов, отражающих различные оттенки понятия цели, в пределах рассматриваемой "шкалы": "purpose"
(цель-намерение, целеустремленность, воля), "object" и "objective" (цель-направление действия, направление
движения), "aim" (цель-стремление, прицел, указание), "goal" (цель-место назначения, задача), "target" (цель-
мишень для стрельбы, задание, план), "end" (цель-финиш, конец, окончание, предел).
Для того, чтобы отразить диалектическое противоречие, заключенное в понятии "цель", в БСЭ дается
следующее определение: цель - "заранее мыслимый результат сознательной деятельности человека, группы
людей. " ' ("заранее мыслимый", но все же "результат", воплощение замысла; подчеркивается также, что
понятие цели связано с человеком, его "сознательной деятельностью", т, е. с наличием сознания.
Диалектико-материалистическое понимание цели очень важно при организации процессов коллективного
принятия решений в системах управления. В реальных ситуациях необходимо оговаривать, а каком смысле на
данной этапе рассмотрения системы используется понятие "цель", что в большей степени должно быть
отражено в ее формулировке - идеальные устремления, которые помогут коллективу лиц принимающих
решение (ЛПР), увидеть перспективы, или реальные возможности обеспечивающие своевременность
завершения очередного этапа на пути к желаемому будущему.
Термин «дерево» подразумевает использование иерархической структуры, полученной путем разделения
обшей цели на подцели, а их, в свою очередь, на более детальные составляющие, которые можно называть под-
целями нижележащих уровней или, начиная с некоторого уровня, — функциями.
Метод «дерева целей» ориентирован на получение полной и относительно устойчивой структуры целей,
проблем, направлений, т.е. такой структуры, которая на протяжении какого-то периода времени мало
изменялась при неизбежных изменениях, происходящих в любой развивающейся системе. Для достижения
этого при построении вариантов структуры следует учитывать закономерности целеобразования и использовать
принципы и методики формирования иерархических структур целей и функций.
6. Классификация систем.
Для выделения классов систем могут использоваться различные классификационные признаки. Основными из
них считаются: природа элементов, происхождение, длительность существования, изменчивость свойств,
степень сложности, отношение к среде, реакция на возмущающие воздействия, характер поведения и степень
участия людей в реализации управляющих воздействий. Классификация систем представлена в табл. 6.1.
Таблица 6.1. Классификация систем
Классификационные признаки Классы
Природа элементов Реальные (физические)
Абстрактные
Происхождение Естественные
Искусственные
Длительность существования Постоянные
Временные
Изменчивость свойств Статические
Динамические
Степень сложности
Простые
Сложные
Большие
Отношение к среде Закрытые
Реакция на возмущающие воздействия
Активные
Пассивные
Характер поведения С управлением
Без управления
Степень связи с внешней средой
Открытые
Изолированные
Закрытые
Открытые равновесные
Открытые диссипативные
Степень участия в реализации
управляющих воздействий людей
Технические
Человеко-машинные
Организационные
По природе элементов системы делятся на реальные и абстрактные.
Реальными (физическими) системами являются объекты, состоящие из материальных элементов.
Среди них обычно выделяют механические, электрические (электронные), биологические, социальные и другие
подклассы систем и их комбинации.
Абстрактные системы составляют элементы, не имеющие прямых аналогов в реальном мире. Они
создаются путем мысленного отвлечения от тех или иных сторон, свойств и(или) связей предметов и
образуются в результате творческой деятельности человека. Иными словами, это продукт его мышления.
Примером абстрактных систем являются системы уравнений, идеи, планы, гипотезы, теории и т.п.
В зависимости от происхождения выделяют естественные и искусственные системы.
Естественные системы, будучи продуктом развития природы, возникли без вмешательства человека. К ним
можно отнести, например, климат, почву, живые организмы, солнечную систему и др. Появление новой
естественной системы большая редкость.
Искусственные системы — это результат созидательной деятельности человека, со временем их
количество увеличивается.
По длительности существования системы подразделяются на постоянные и временные.
К постоянным обычно относятся естественные системы, хотя с точки зрения диалектики все
существующие системы — временные.
К постоянным относятся искусственные системы, которые в процессе заданного времени
функционирования сохраняют существенные свойства, определяемые предназначением этих систем.
В зависимости от степени изменчивости свойств системы делятся на статические и динамические.
К статическим относятся системы, при исследовании которых можно пренебречь изменениями во
времени характеристик их существенных свойств. Статическая система — это система с одним состоянием. В
отличие от статических, динамические системы имеют множество возможных состояний, которые могут
меняться как непрерывно, так и дискретно.
В зависимости от степени сложности системы делятся на простые, сложные и большие.
Простые системы с достаточной степенью точности могут быть описаны известными математическими
соотношениями. Особенность простых систем — в практически взаимной независимости от свойств, которая
позволяет исследовать каждое свойство в отдельности в условиях классического лабораторного эксперимента и
описать методами традиционных технических дисциплин (электротехника, радиотехника, прикладная механика
и др.). Примерами простых систем могут служить отдельные детали, элементы электронных схем и т.п.
Сложные системы состоят из большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих элементов,
каждый из которых может быть представлен в виде системы (подсистемы). Сложные системы характеризуются
многомер-ностью (большим числом составленных элементов), многообразием природы элементов, связей,
разнородностью структуры.
К сложной можно отнести систему, обладающую по крайней мере одним из нижеперечисленных
признаков:
• систему можно разбить на подсистемы и изучать каждую из них отдельно;
• система функционирует в условиях существенной неопределенности и воздействия среды на нее,
обусловливает случайный характер изменения ее показателей;
• система осуществляет целенаправленный выбор своего поведения.
Сложные системы обладают свойствами, которыми не обладает ни один из составляющих элементов.
Сложными системами являются живые организмы, в частности человек, ЭВМ и т.д. Особенность сложных
систем заключается в существенной взаимосвязи их свойств.
Большие системы — это сложные пространственно-распределенные системы, в которых подсистемы
(их составные части) относятся к категориям сложных. Дополнительными особенностями, характеризующими
большую систему, являются:
• большие размеры;
• сложная иерархическая структура;
• циркуляция в системе больших информационных, энергетических и материальных потоков;
• высокий уровень неопределенности в описании системы.
Автоматизированные системы управления, воинские части, системы связи, промышленные
предприятия, отрасли промышленности и т.п. могут служить примерами больших систем.
По степени связи с внешней средой системы делятся на изолированные, закрытые, открытые
равновесные и открытые диссипативные.
Изолированные системы не обмениваются со средой энергией и веществом. Процессы самоорганизации
в них невозможны.
Открытые и закрытые системы. Понятие открытой системы ввел Л. фон Берталанфи. Основные
отличительные черты открытых систем - способность обмениваться со средой массой, энергией и информацией.
В отличие от них закрытые или замкнутые системы предполагаются (разумеется, с точностью до принятой
чувствительности модели) полностью лишенными этой способности, т. е. изолированными от среды.
К открытым равновесным относятся также системы, которые при отклонении от стационарного
состояния возвращаются в него экспоненциально.
Открытые диссипативные системы возникают в результате кооперативных процессов. Их поведение
не линейно.
Изолированных и закрытых систем фактически в природе не существует. Можно проанализировать
пример любой из таких систем и убедиться, что нет экранов сразу от всех форм материи или энергии, что любая
система быстрее-медленнее развивается или стареет. В вечности понятия "быстро" и "медленно" смысла не
имеют, поэтому, строго говоря, существуют только открытые диссипативные системы, близкие к равновесию,
условно названные открытыми равновесными системами. Изолированные и закрытые системы — заведомо
упрощенные схемы открытых систем, полезные при приближенном решении частных задач.
В зависимости от реакции на возмущающие воздействия выделяют активные и пассивные системы.
Активные системы способны противостоять воздействиям среди (противника, конкурента и т.д.) и сами могут
воздействовать на нее. У пассивных систем это свойство отсутствует.