Понятийный аппарат системного анализа

Термины системного анализа

- Система - множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определённую целостность, единство. Признаками системы являются структурированность, взаимосвязанность составляющих частей, подчиненность организации всей системы определенной цели.

- Связи - то, что объединяет элементы системы в одно целое. Связи между элементами системы могут быть жесткими (таковы они обычно в технике) и гибкими, изменяющимися в процессе функционирования системы (таковы они в живых существах, в экономике, в обществе), а также непосредственными и опосредованными.

- Структура - это то, что остается неизменным в системе при изменении ее состояния, при реализации различных форм поведения, при совершении системой операций и т.п.

- Целое – это и есть вся система.

- Элемент - такой минимальный компонент системы, совокупность которых складывается прямо или опосредованно в систему.

- Взаимодействие части и целого – оно проявляется в сравнительно слабой зависимости части от целого и значительной зависимости целого от частей: каждая часть может функционировать вне целого (например, работа авиадвигателя, автопилота и т.п.).

- Входы и выходы системы - совокупность воздействий внешней среды на систему и воздействий системы на среду.

- Закрытость и открытость системы. Закрытые системы минимально или вообще не взаимодействуют с внешней средой. Открытые системы активно взаимодействуют с внешней средой.

Виды структур

Различные виды структур имеют специфические особенности и включают:

А) Сетевые структуры или сети, представляющие собой декомпозицию системы во времени. Для анализа сложных сетей существует математический аппарат теории графов, прикладная теория сетевого планирования и управления, что обусловливает их широкую распространенность при представлении процессов организации производства и управления предприятиями в целом;

Б) Иерархические структуры, представляющие собой декомпозицию системы в пространстве. Все вершины и связи существуют в этих структурах одновременно (не разнесены во времени). Такие структуры могут иметь не два, а большее число уровней декомпозиции. Иерархические структуры включают:

В) Структуры типа дерева (с "сильными" связями), в которых каждый элемент нижележащего уровня подчинен одной вершине вышележащего (и это справедливо для всех уровней иерархии);

Г) Структуры со "слабыми" связями, в которых каждый элемент нижележащего уровня (один или несколько) может быть подчинен двум и более вершинам вышележащего;

Д) Смешанные иерархические структуры могут иметь как вертикальные связи разной силы (управление), так и горизонтальные связи взаимодействия (координация);

Е) Структуры с произвольными связями - используются на начальном этапе познания системы, когда не известен характер взаимодействий между элементами и распределение элементов по уровням иерархии;

Ж) Матричные структуры - соответствуют взаимоотношениям между двумя смежными уровнями иерархической структуры со "слабыми" связями. Матричные структуры могут быть и многомерными.

Значение структурного анализа систем:

Структурный подход, позволяет сформулировать принципы отбора необходимых отношений, среди многообразия системных рассмотрений.

Таким образом, системный подход открывает возможность свободных гипотетических построений. Структурные исследования заключают научное познание в рамки строгих закономерностей.

Классификация систем

- Простые системы характеризуются малым числом внутренних связей и легкостью математического описания. При выходе из строя элементов система или полностью теряет свою работоспособность или продолжает выполнять заданные функции в полном объеме.

- Сложные системы имеют разветвленную структуру, большое разнообразие связей и множество состояний работоспособности. Это все технические системы.

- Сверхсложные системы - это человеко-машинные системы. К ним относят все технологические, экономические, социальные и организационные системы.

- Детерминированные (предсказуемые) системы функционируют по заранее заданным правилам с заранее определенным результатом.

- Стохастические (вероятностные) системы характеризуются трудно предсказуемыми входными воздействиями и выходными результатами. На практике элемент случайности обычно вводится в анализ системы, когда у исследователя имеется большое число переменных, влияющих на поведение системы или они настолько сложны для анализа, что не остается иного выхода, как изучать систему, подверженную влиянию случайности.

- Мягкие системы характеризуются высокой чувствительностью к внешним воздействиям. Вследствие этого они обладают слабой устойчивостью. Примерами мягких систем может служить курс доллара, котировка ценных бумаг и т.д.

- Жесткие системы - это авторитарные, основанные на высоком профессионализме небольшой группы руководителей, организации. Такие системы обладают высокой устойчивостью к внешним воздействиям.

- Абстрактные (символические) системы включают в качестве элементов понятия, связанные между собой определенными отношениями с заданными свойствами.

- Материальные (реальные) системы в качестве элементов включают материальные (физические) объекты.

- Технические системы решают задачи по программам, составленным человеком. Однако сам человек не является результатом технической системы.

- Технологические системы представляют собой набор правил и норм, определяющих последовательность операций в процессе производства товаров, продукции или предоставления услуг. Человек является элементом технологической системы.

- Экономические системы представляют собой множество экономических процессов и связей всех сторон производства. Основными элементами экономической системы являются трудовые, материальные, финансовые и информационные ресурсы. В широком смысле экономическая система - это система общественного производства. В узком смысле это система производственных отношений в процессе производства продукции или предоставления услуг.

- Социальные системы представляют собой совокупность мероприятий, направленных на социальное развитие коллектива (улучшение условий труда, охрана окружающей среды и т.п.).

- Организационная система представляет собой комплекс элементов или подсистем. Она обеспечивает взаимодействие технической, технологической, экономической и социальной подсистем. Включает также информационное, математическое, программное и другое обеспечение.

Связи в системах

1. Связи взаимодействия (координации), среди которых можно различить связи свойства (такие связи фиксируются, например, в формулах физики) и связи объектов (например, гуморальные связи, связи между отдельными нейронами в тех или иных нервно-психических процессах). Особый вид связей взаимодействия составляют связи между отдельными людьми, а также между человеческими коллективами или социальными системами. Специфика этих связей состоит в том, что они опосредуются целями, которые преследует каждая из сторон взаимодействия. В рамках этого типа связей можно различить кооперативные и конфликтные связи.

Следует отметить, что связи взаимодействия представляют наиболее широкий класс связей, так или иначе выступающий во всех иных типах связей.

2. Связи порождения (генетические), когда один объект выступает как основание, вызывающие к жизни другой (например, связь типа «А отец В»).

3. Связи преобразования, среди которых можно различить: связи преобразования, реализуемые через определенный объект, обеспечивающий это преобразование (такова функция химических катализаторов); связи преобразования, реализуемые путем непосредственного взаимодействия двух или более объектов, в процессе которого и благодаря которому эти объекты порознь или совместно переходят из одного состояния в другое (таково, например, взаимодействие организмов и среды в процессе видообразования).

4. Связи строения (их нередко называют структурными). Природа этих связей с достаточной ясностью раскрывается на примере химических связей.

5. Связи функционирования, обеспечивающие реальную жизнедеятельность объекта или его работу, если речь идет о технической системе. Очевидное многообразие функции в объектах различного рода определяет и многообразие видов связей функционирования. Общим для всех этих видов является то, что объекты, объединяемые связью, совместно осуществляют определенную функцию, причем эта функция может характеризовать либо один из этих объектов (в таком случае другой является функционально-производным от первого, как это имеет место в функциональных системах живого организма), либо более широкое целое, по отношению к которому и имеет смысл функциональная связь данных объектов (таковы связи между нейронами при осуществлении тех или иных функций центральной нервной системы). В самом общем виде связи функционирования можно подразделить на связи состояний (когда следующее по времени состояние является функцией от предыдущего) и связи энергетические, трофические, нейронные и т.п. (когда объекты связаны единством реализуемой функции).

6. Связи развития, которые можно рассматривать как модификацию функциональных связей состояний. Однако развитие существенно отличается от простой смены состояний. Функционирование – это движение как бы на одном уровне, связанное лишь и перераспределением элементов, функций и связей в объекте; при этом каждое последующее состояние определено предыдущим. Развитие же есть не просто самораскрытие объекта, реализация заложенных в нем потенций. Развитие – это такая смена состояний, в основе которой лежит невозможность сохранения существующих форм функционирования, т.е. объект как бы переходит на иной уровень функционирования за счет изменения самой организации объекта, т.е. его структурной перестройки.

7. Связи управления, которые в зависимости от их конкретного вида могут образовывать разновидность либо функциональных связей, либо связей развития. В настоящее время невозможно дать развернутую характеристику связей управления, поскольку само понятие «управление» не имеет достаточно определенного значения. Вместе с тем эти связи принадлежат, по-видимому, к числу самых важных в системном исследовании и поэтому заслуживают особого обсуждения.

Свойства, общие для систем

Целостность — система есть абстрактная сущность, обладающая целостностью и определенная в своих границах. Целостность системы подразумевает, что в некотором существенном аспекте «сила» или «ценность» связей элементов внутри системы выше, чем сила или ценность связей элементов системы с элементами внешних систем или среды.

Синергичность, эмерджентность, системный эффект — появление у системы свойств, не присущих элементам системы; принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств составляющих её компонентов (неаддитивность). Возможности системы превосходят сумму возможностей составляющих её частей; общая производительность или функциональность системы лучше, чем у простой суммы элементов.

Иерархичность — каждый компонент системы может рассматриваться как система; сама система также может рассматриваться как элемент некоторой надсистемы (суперсистемы).

Категории системного подхода

Упорядоченность – определенный набор и расположение элементов со связями между ними. Функционирование системы в среде опирается на определенную упорядоченность элементов, отношений и связей. Структурно и функционально различные аспекты упорядоченности образуют основу иерархического строения системы, разбиение ее на подсистемы.

Саморегуляция. Регуляция системы предполагает воздействие из внешней среды системы, а само-регуляция только внутренние процессы и механизмы. Под саморегуляцией понимается процесс, обеспечивающий стабильность системы, ее относительную устойчивость и равновесие. Это механизмы самопроизвольного возникновения относительно устойчивого существования и саморазрушения макроскопических упорядоченных структур.

Уровневость. Это значит ранжирование частей, каждый элемент системы рассматривается как подсистема, а сама система — как элемент более сложной системы. Предполагается, что системы, состоят из нескольких или множества последовательно расположенных ступеней развития. Функциональность. Функция характеризует проявление ее свойств в данной совокупности отношений и представляет собой способ действия системы при взаимодействии с внешней средой. Наряду с проблемами строения систем в целом ряде исследований рассматриваются различные аспекты функционирования системных объектов.