Теория систем и системный анализ Основные понятия теории систем; примеры классификации систем и системных закономерностей

1.

Теория систем и системный анализ
Основные понятия теории систем;
примеры классификации систем и
основных системных закономерностей

2.

Замечание
Рассматриваемые ниже понятия, с помощью
которых мы получаем представление о системе, о
ее составе, устройстве, особенностях
функционирования, тесно связаны между собой и,
по мнению ряда ученых (в том числе Л. фон
Берталанфи), не могут быть определены
независимо, а определяются одно через другое,
уточняя друг друга. Поэтому принятую в лекции
последовательность изложения понятий следует
считать условной.
Представленный список понятий может быть отнесен в той или
степени к любой системе, независимо от ее происхождения.
Обыденная их трактовка (понятия используются очень часто!) не
всегда совпадает с их значением как специальных терминов
системного описания и анализа объектов. Общим для них является
то, что они помогают уточнять представление о системе, изучать и
описывать системы.

3.

Понятия, характеризующие
строение систем
1) Элементы – всякие, условно неделимые и
самостоятельно функционирующие части системы.
Другое определение: Элемент – предел деления
системы с точки зрения поставленной цели,
решаемой задачи.
Философское определение: элемент (от лат.
«elementum» - стихия) - часть, наряду с другими
подобными частями, составляющая некоторое
целое, например, систему или множество.
Понятие присутствует уже в трудах Цицерона,
Овидия, Горация.

4.

Другие варианты использования этого термина:
Элемент множества или точка множества - объект, из которых
состоит множество (теория множеств).
Элемент схемы (радиотехника) - составная часть схемы, которая
выполняет определённую функцию в изделии (установке) и не может
быть разделена на части, имеющие самостоятельное назначение и
собственные условные обозначения (резистор, контакт реле, и т.д.)
Элемент (электротехника) - базовая единица, преобразующая
химическую энергию в электрическую.
Элементарный – простой, начальный (в быту).
Неделимость элемента рассматривается
как нецелесообразность учета в пределах
модели данной системы его внутреннего
строения. Например, с точки зрения
столяра,
изготавливающего
табурет,
табурет можно разделить на ножки,
сиденье, боковые части, фурнитуру. С
точки зрения физика – на молекулы,
атомы. В таком случае сиденье и ножки
будут рассматриваться как подсистемы.

5.

Аналогично, в системе управления предприятием элементами
можно считать подразделения аппарата управления, а можно –
каждого сотрудника или каждую операцию, которую он выполняет.
С непониманием этой проблемы была связана типичная ошибка
при обследовании существующей системы управления как
первой стадии разработки АСУ: инженеры в соответствии со своим
подходом обеспечения полноты подвергали анализу все документы,
вплоть до реквизитов, что существенно затягивало работу, в то
время как для разработки технического задания на создание АСУП
такой детализации не требовалось. Поэтому иногда и говорят, что
элемент – это предел членения системы с точки зрения аспекта
рассмотрения, решения конкретной задачи.

6.

2) Подсистема – относительно независимая часть системы,
имеющая собственную подцель, назначение. Возможность
деления системы на подсистемы связана с вычленением
совокупностей
взаимосвязанных
элементов,
способных
выполнять относительно независимые функции, реализуя
подцели, направленные на достижение общей цели системы.
Названием «подсистема» подчеркивается, что такая часть
должна обладать свойствами системы (в частности, свойством
целостности). Этим подсистема отличается от простой группы
элементов, для которой не сформулирована подцель и не
выполняются свойства целостности (для такой группы
используется название «компоненты»).
Примеры: подразделения организации, виды обеспечения
компьютерных систем, главы книги, системы органов.

7.

Пример: перечень подсистем организационной системы управления кадрами.

8.

С понятием подсистемы тесно связан один из основных
приемов
исследования
систем
–
декомпозиция.
Декомпозиция — разделение целого на части (подсистемы,
элементы). Также это научный метод, использующий
структуру задачи и позволяющий заменить решение одной
большой задачи решением серии меньших задач, пусть и
взаимосвязанных, но более простых.
Декомпозиция, как процесс расчленения, позволяет
рассматривать любую исследуемую систему как сложную,
состоящую из отдельных взаимосвязанных подсистем,
которые, в свою очередь, также могут быть расчленены на
части. В качестве систем могут выступать не только
материальные объекты, но и процессы, явления и понятия.
Глубина разделения, степень подробности описания и
количество уровней определяются постановкой задачи,
требованиями обозримости и удобства восприятия получаемой
иерархической структуры, её соответствия уровням знания
работающему с ней специалисту.

9.

Примеры декомпозиции в системах
Проблема проведения декомпозиции состоит в том, что в сложных
системах отсутствует однозначное соответствие между законом
функционирования подсистем и алгоритмом, его реализующим.
Поэтому часто осуществляется формирование нескольких
вариантов декомпозиции системы.

10.

Декомпозиция как метод проектирования и разработки
широко используется при решении практических задач.

11.

*Компонент(та) – совокупность относительно
однородных элементов, объединённых общими
функцией и ресурсом.
Иногда понятия «подсистема» и «компонент»
используются как синонимы.

12.

3)
Связь – совокупность зависимостей свойств одного
элемента от свойств других элементов системы.
Иногда определяют связь как временную утрату элементами некоторых
их качеств, которыми они обладали бы вне системы. Связь
характеризуется направлением, силой и характером (или видом). По
различным признакам связи можно разделить на направленные и
ненаправленные, сильные и слабые, на связи подчинения,
генетические, равноправные (или безразличные), связи управления и др.
Химики, например, выделяют различные типы связи в веществе:
ковалентная, водородная, ионная и др

13.

Пример классификации связей в системах

14.

Связи можно разделить также по месту приложения (внутренние и
внешние), по направленности процессов в системе в целом или в
отдельных ее подсистемах (прямые и обратные). Связи в
конкретных системах могут быть одновременно охарактеризованы
несколькими из названных признаков.
Установить связь между двумя элементами – это значит выявить
наличие зависимостей их свойств. Зависимость свойств элементов
может иметь односторонний и двусторонний характер.
Двусторонняя зависимость свойств одного элемента от свойств
других элементов системы называется взаимосвязью.
Наряду с понятием «взаимосвязь» в теории систем
и других науках используется близкое по смыслу
понятие «взаимодействие». Поясним различие
этих понятий. Взаимодействие - философская
категория, отражающая процессы воздействия
объектов (субъектов) друг на друга, их
изменения, взаимную обусловленность и
порождение одним объектом других.

15.

Примеры из биологии
ПРЯМЫЕ взаимосвязи (отношения): хищник - жертва (заяц-лиса),
паразит-хозяин (глисты-корова), симбиоз (подберезовик-береза).
КОСВЕННЫЕ взаимосвязи: между шмелями на лугу и
количеством кошек в деревне. Если кошек много, то и шмелей
много - будет много клевера, так как меньше мышей, которые
разрывают норы шмелей на лугах; заяц косвенно влияет на
количество пищи для лося, так как оба травоядные. Если зайцы
сильно обгрызли стебель внизу дерева, то ветки засохнут, дерево
погибнет, пищи для лосей станет меньше.
ОДНОСТОРОННЯЯ связь: комменсализм (+, 0) – один вид
получает пользу, а другому безразлично присутствие другого вида:
лишайники на деревьях, мхи среди шерсти ленивца),
нахлебничество - один подъедает остатки пищи за другим видом
(стервятники-лев). ДВУСТОРОННЯЯ связь: мутуализм (оба
получают пользу) (рак-отшельник и актиния).

16.

Среди взаимосвязей в системах существует важное
разделение также на прямые и обратные. Прямой
связью называют такую связь, при которой один
элемент (А) непосредственно действует на вход
другого (В) или через другие элементы без
рассмотрения (или наличия) ответной реакции: А→В.
Пример: Солнце действует на все земные процессы.
В случае обратной связи элемент В отвечает на
действие элемента А (демонстрирует отклик).
Пример: отчеты сотрудников о проделанной работе,
поддержка либо критика действий. Обратная связь
осуществляется на основе воздействия выходной
величины системы или элемента на вход этой же
системы или элемента, или других систем или
элементов.

17.

Бывает положительная и отрицательная обратная связь.
Они играют важную роль в природных процессах. Обратная
положительная связь ведет к усилению процесса (или
действие входного сигнала), действует с ним в одном
направлении (поддерживает существующую тенденцию). В
случае обратной отрицательной связи в ответ на действие
элемента
А
со
стороны
элемента
В
возникает
противоположная по направлению сила противодействия, она
ослабляет входной сигнал.
Вариант трактовки: положительная обратная связь
ухудшает устойчивость системы, поскольку выводит ее из
равновесия,
а
отрицательная
—
способствует
восстановлению равновесия в системе.

18.

П О М Е Х И
Пример. Схема взаимодействия объекта и субъекта управления
В управляемой системе с обратной связью

19.

4) Структура – множество связей и элементов, которые
играют наиболее важное значение при обеспечении энерго-,
массо- и информационного обмена не только внутри самой
системы, но и между нею и окружающей её средой. Это
наиболее устойчивая совокупность элементов и связей
системы во времени и пространстве.
Примеры структур: линейная, централизованная, иерархическая,
сетевая, матричная и др.
Из
Википедии:
структура
—
определённая
взаимосвязь,
взаиморасположение составных частей, строение, устройство
чего-либо.

20.

Пример иерархической структуры (структура
организации, взятая из студенческой ВКР)

21.

Пример сетевой структуры: сетевой график проекта.
Стрелки – работы, кружки – события. Обычно это
декомпозиция процесса во времени, но бывает – и в пространстве.

22.

Пример смешанной (матрично-иерархической)
структуры системы

23.

У М. Месаровича понятие многоэшелонной иерархической структуры
дается следующим образом: система представляется в виде относительно
независимых, взаимодействующих между собой подсистем; при этом
некоторые (или все) подсистемы имеют права принятия решений, а
иерархическое расположение подсистем (многоэшелонная структура)
определяется тем, что некоторые из них находятся под влиянием или
управляются вышестоящими. Уровень такой иерархии называют
эшелоном.
Его модели
востребованы
при изучении
отношений,
возникающих
между
участниками
коалиций,
холдинговых
структур.

24.

Пример. Пространственная структура биогеоценоза.
Все присутствующие в биогеоценозе популяции, распределяясь в соответствии со
своими потребностями, их жизненными формами и условиями местообитания,
создают своеобразное ярусное строение.

25.

Пример. Структура «рабочего стола».

26.

Пример. Холакратическая структура современной
компании.

27.

Следует помнить, что любая структура представляет собой некую
«идеализацию»
(формализацию,
упрощение)
реальной
организационной
системы,
взаимосвязи
между
реальными
элементами которой сложнее.

28.

5) Цель – это желаемое состояние системы (или
среды) или желаемый результат поведения
системы, достижимый в пределах некоторого
интервала времени.
Цель становится задачей, стоящей перед системой,
если указан срок ее достижения и определены
характеристики желаемого результата. Цель
достигается в результате решения задачи или ряда
задач, если она может быть подвергнута
разделению на некоторую совокупность более
простых (частных) подзадач. Это «идеальный»
результат деятельности в будущем, ради
которого создают и исследуют систему.

29.

-
Требования к целям:
достижимость;
понятность исполнителям (если таковые
имеются);
непротиворечивость;
измеримость (качественно и/или количественно);
обеспеченность ресурсами;
Управляемость, контролируемость.
Цели зависят от: времени достижения, знаний и
опыта руководителей и исполнителей, внешних
обстоятельств и внутренних условий.

30.

Цель системы может формироваться
двумя способами:
1. Задаваться извне (внешние требования,
потребности, мотивы, программы). В этом
случае цель задается системой более
высокого ранга.
2. Устанавливаться внутри системы согласно
ее потребностям, мотивам, программе самой
системы.

31.

Большую популярность приобрели методы построения целевой
модели в виде древовидного графа – дерева целей, вершиной
которого становится генеральная цель, а ветвями – подцели,
достижение которых обеспечивает достижение генеральной
цели, и которые сами зависят от решения более «мелких» задач.
Дерево целей описывает упорядоченную иерархию в
следующей последовательности:
общая цель → подцели следующего уровня → задачи →
задания → …,
при необходимости разбивая достижение цели на нужное число
уровней. Дерево целей – пример того, что сама цель является
системой.

32.

*Внешняя среда
Это понятие возникает там и тогда, где и когда мы
материально или умозрительно проводим замкнутую
границу
между
неограниченным
или
некоторым
ограниченным множеством элементов. Те элементы с их
соответствующей взаимной обусловленностью, которые
попадают внутрь, образуют систему.
Те элементы, которые остались за пределами границы,
образуют множество, называемое в теории систем
«системным окружением» или просто «окружением», или
«внешней средой».
Из этих рассуждений вытекает, что немыслимо
рассматривать систему без ее внешней среды. Система
формирует и проявляет свои свойства в процессе
взаимодействия с окружением, являясь при этом ведущим
компонентом е «система» этого воздействия. В то же время,
когда говорят о внешней среде, всегда уточняют,
относительно какой системы, объекта она таковой
является. Примеры: внешняя среда организма, организации,
предприятия, бизнеса. Она влияет на достижение целей,
структуру, подсистемы

33.

Пример. Внешняя среда организации
Внешняя среда - это факторы и условия окружающей среды, влияющие на
функционирование организации и требующие ее соответствующего
реагирования.

34.

Понятия, характеризующие
динамику систем

35.

1)Состояние
–
совокупность
существенных
свойств,
которыми
система обладает в конкретный момент
времени. Это характеристика системы на
данный момент ее функционирования.
Поскольку
система
описывается
определенным комплексом переменных и
параметров, то для того, чтобы выразить
состояние, нужно определить значения,
принимаемые ими в рассматриваемый
момент.

36.

Понятием «состояние» обычно характеризуют
мгновенную фотографию, «срез» системы, остановку
в её развитии.
Примеры: состояние здоровья человека, состояние
покоя материальной точки, состояние равномерного
движения объекта, равновесное состояние экономики
региона, изношенность оборудования, уровень
квалификации исполнителей работы.
Внутреннее состояние
практически не наблюдаемо, но
его можно оценить по значениям
выходных переменных.
Пример. Состояние финансовой
системы России можно характеризовать
курсом рубля к доллару, а также
скоростью изменения этого курса.

37.

Еще примеры:
- Из физики: агрегатное состояние
физического вещества (твердое тело –
кристаллическое, стеклообразное, жесткое,
гибкое; жидкость – вязкая, жидкая; газ;
плазма).
- Состояние
головного
мозга
(сон,
бодрствование).
- Положение тела человека (сидит, лежит
ходит, бежит, стоит…).

38.

В зависимости от того, изменяется ли состояние системы со
временем, ее можно отнести к классу статических или
динамических систем. Статическая система - это система, состояние
которой практически не изменяется в течение определенного периода.
Динамическая система - это система, изменяющая свое состояние во
времени. Причем, этот переход из одного состояния в другое
совершается не мгновенно, а в результате некоторого процесса.
Примеры.
1. Панельный дом (система из множества взаимосвязанных панелей) статическая система.
2. Экономика любого предприятия - это динамическая система.

39.

2)
Поведение
системы
–
это
процесс
последовательного изменения её состояний.
Если система способна переходить из одного состояния
в другое (например, s1 → s2 → s3 → ...), то говорят, что
она обладает поведением. При этом закономерности
перехода из одного состояния в другое могут быть
известны с разной степенью точности.
Примеры: пищевое поведение живых организмов
(биология), поведение потребителя (маркетинг),
организационное поведение при внедрении новых
форм управления (менеджмент), поведение ребёнка
(воспитание) и др.

40.

Пример.
В
психологии
используется
термин
коммуникативное поведение - правила и традиции общения
той или иной лингвокультурной общности в целом,
некоторой группы носителей языка, объединенных по тому
или иному признаку (составу общающихся, теме общения и
т.д.), а также отдельного индивида.
Поведение
обычно
доступно
наблюдению и
изучению.
Поведение —
характерная черта
живых
организмов и их
сообществ.

41.

Поведение определяется как взаимодействием системы с
внешней средой, так и ее собственными целями и
внутренними причинами. Чем сложнее система, тем
более
разнообразные
формы
поведения
она
демонстрирует.
Например, рассмотрим поведение человека в обществе.
Часто оно ориентировано на оказание определенного
влияния на окружающих людей и общество в целом.
Существует много видов так называемого социального
поведения, например: массовое (мода, паника); групповое
(драка); асоциальное (отказ от общения); помогающее
(помощь и поддержка); конкурентное (соревнование);
девиантное (отклоняющееся, пример: игровая зависимость);
противоправное (преступления).

42.

Организационное поведение – область знаний о причинах и
факторах поведения людей в организации;
Пример.
Типы поведения сотрудников при
внедрении организационных изменений
Отрицание, сопротивление
активное принятие,
приспособленчество.

43.

3) Равновесие - это способность системы в
отсутствии внешних возмущающих воздействий
(или при постоянных воздействиях) сохранять
своё состояние сколь угодно долго.
Примеры равновесий: механическое, химическое,
термодинамическое, экономическое, в теории
игр…

44.

Система считается находящейся в состоянии
равновесия, если одни воздействия на неё
компенсируются другими или отсутствуют
вообще.
Пример.
Из механики известны такие типы равновесия,
как устойчивое (а), неустойчивое (б) и
безразличное (в).
Неустойчивыми
обычно
оказываются
экономические (рыночные) равновесия.

45.

Безразличное равновесие - при малом отклонении тело остается в
равновесии. Пример - катящееся по горизонтальной поверхности
колесо. Если колесо остановить в любой точке, оно окажется в
равновесном состоянии. Шар, лежащий на плоской горизонтальной
поверхности, находится в состоянии безразличного равновесия.
Неустойчивое равновесие - при малом отклонении тела из
положения равновесия возникают силы, стремящиеся увеличить
это отклонение. Шар, находящийся в верхней точке сферического
выступа, - пример неустойчивого равновесия .
Устойчивое равновесие - если при малых отклонениях тела от этого
состояния возникают силы или моменты сил, стремящиеся
возвратить тело в равновесное состояние. Шар, находящийся на дне
сферического углубления находится в состоянии устойчивого
равновесия.

46.

Примеры. Термодинамическое равновесие - состояние системы,
при котором остаются неизменными во времени макроскопические
величины этой системы (температура, давление, объём, энтропия) в
условиях изолированности от окружающей среды.
В биологии обычно используется понятие Гомеостаз саморегуляция, способность открытой системы сохранять
постоянство своего внутреннего состояния посредством
скоординированных реакций, направленных на поддержание
динамического равновесия. При этом вся внутренняя, структурная и
функциональная организация живой системы способствует
сохранению баланса. Гомеостаз популяции - способность
популяции поддерживать определённую численность своих особей
длительное время.

47.

В неустойчивых системах при малом
отклонениях тела от положения равновесия
возникают силы, стремящиеся увеличить это
отклонение.
Атом является неустойчивой
системой, т.е при малейшем отклонении
электрона вращающегося вокруг протона
центростремительные силы увеличивают это
отклонение.

48.

Экономическое равновесие - состояние
экономики, при котором произведенная
продукция реализована, а спрос
удовлетворен
в
условиях,
когда
имеющиеся трудовые ресурсы и
производственные
мощности
используются в полном объёме, а
нарушаемые
пропорции
быстро
восстанавливаются.
Экономическое
равновесие характеризует состояние, в
котором
экономические
силы
сбалансированы и, в отсутствие внешних
воздействий (катаклизмов, катастроф,
войн …). Его разновидность - рыночное
равновесие - ситуация на рынке, когда
спрос на товар равен его предложению.
Объём продукта и его цену в такой
ситуации называют равновесными.

49.

4)Устойчивость
– это способность
системы
возвращаться
в
состояние
равновесия после того, как она была из этого
состояния выведена под влиянием внешних (а
в системах с активными элементами – и
внутренних) возмущающих воздействий.

50.

В математике и физике устойчивость выражается
ответом
на
малое
возмущение
системы,
находящейся в механическом равновесии. При
решении дифференциальных уравнений и их систем
различают
асимптотическую
устойчивость,
устойчивость
по
Ляпунову,
экспоненциальную
устойчивость. В теории оптимального управления
устойчивость характеризуется определенной реакцией
динамической системы на внешние воздействия. В
численном анализе и методах приближенных
вычислений устойчивость показывает, каким образом
алгоритм связан с ошибками в вычислениях.

51.

В настоящее время не существует четкой классификации видов
устойчивости. Например, с позиций системного подхода для
предприятия
можно
рассматривать
следующие
виды
устойчивости:
- устойчивость техники;
- технологическую устойчивость;
- организационную устойчивость;
- устойчивость внешних связей;
- социально-психологическую устойчивость;
- финансовую устойчивость;
- экологическую устойчивость;
- организационно-экономическую устойчивость;
- устойчивость работы персонала
- коммуникационную устойчивость;
- инновационную устойчивость;
- структурную устойчивость и т.п.

52.

Чем полезна устойчивость?
Если внешнее воздействие на систему слишком сильно,
и в результате она не может оставаться в своих
границах, то система может перестать существовать или
демонстрировать несвойственное ей до этого поведение.
Устойчивая
система
предсказуема,
управляема,
стабильна, другими словами, она может «хорошо
работать».
Такие
системы
«удобны»
при
прогнозировании их поведения, использования как в
практической, так и в исследовательской деятельности.
В то же время, временная потеря устойчивости
самоорганизующейся системой – не всегда негативное
явление («выход из зоны комфорта»).

53.

5) Развитие – это последовательное,
направленное (и часто – необратимое)
изменение состояний системы от некоторого
зафиксированного момента времени.

54.

Другое определение: развитие - тип движения и
изменения в природе и обществе, связанный с
переходом от одного качества, состояния к
другому,
от
старого
к
новому.
Согласно
господствующим в философии представлениям, развитие
материи и сознания, взятое в целом, представляет собой
бесконечное движение по восходящей спирали, движение хотя и
включающее в себя отступления, возвращения назад, но в
принципе отличающееся все же скорее прогрессивной
направленностью — идет от форм простых к формам сложным,
от систем низших, примитивных к системам высшим,
высокоорганизованным.

55.

Часто термин «развитие» чаще употребляется именно в
позитивном смысле. Для того, чтобы подчеркнуть
«негативность» изменений в системах, можно использовать
понятия деградация, спад, регресс.
Деградация — процесс ухудшения характеристик какоголибо объекта или явления с течением времени, постепенное
ухудшение, упадок, снижение качества, разрушение материи
вследствие внешнего воздействия по законам природы и
времени. Деградация часто противопоставляется прогрессу.

56.

Развитие может быть эволюционным и революционным.
В социальных системах широко используется понятие
эволюции как синонима развития. Обычно эволюционное
развитие трактуется, как процесс, который ведет к
усложнению, дифференциации, повышению уровня
организации системы (хотя бывает и наоборот, но в
негативном смысле чаще используются такие термины, как
деградация, спад, регресс). Эволюция в узком смысле
включает лишь постепенные количественные изменения,
противопоставляемые качественным изменениям, т. е.
революции.
Революция –
это коренное
качественное
изменение,
скачок.

57.

6) Жизненный цикл - это совокупность
всех
стадий
процесса,
охватывающих
различные состояния системы, начиная с
момента возникновения необходимости в
такой системе и заканчивая её полным
выводом из эксплуатации. Это конечный набор
общих фаз и этапов, через которые система
может проходить в течение своей истории
существования.

58.

Действующие предприятия можно разделить на 2 типа: постоянное
производство или периодическое. Под влиянием этого разрабатываются
разные методики создания ЖЦ их продукции, от этого зависят планы
различной периодичности и методы проектирования процессов, чтобы
можно было охватить большую часть устоявшихся видов продукции и
услуг.

59.

Термин «жизненный цикл» используется в различных
областях знаний.
В биологии жизненный цикл — закономерная смена всех
поколений, характерных для данного вида живых
организмов.
В
астрономии
жизненный
цикл
звезды
—
последовательность изменений, которым звезда подвергается
в течение её жизни.
В инженерной деятельности жизненный цикл системы —
это стадии процесса, охватывающие различные состояния
системы, начиная с момента возникновения необходимости в
такой системе и заканчивая её полным выводом из
эксплуатации.

60.

Еще примеры:
Жизненный цикл здания или сооружения — период, в течение которого
осуществляются инженерные изыскания, проектирование, строительство
(в том числе консервация), эксплуатация (в том числе текущие ремонты),
реконструкция, капитальный ремонт, снос здания или сооружения.
Жизненный цикл изделия — период функционирования изделия
(продукции), начиная от его проектирования и изготовления, и заканчивая
утилизацией.
Жизненный цикл программного обеспечения — период времени, который
начинается с момента принятия решения о необходимости создания
программного продукта и заканчивается в момент его полного изъятия из
эксплуатации.
Жизненный цикл организации — совокупность стадий развития, которые
проходит фирма за период своего существования.

61.

Не
существует
единой
модели
жизненного
цикла,
удовлетворяющей требованиям любой возможной задачи.
Различные организации по стандартизации, правительственные
учреждения и инженерные сообщества публикуют свои
собственные модели и технологии, которые могут быть
использованы для конструирования модели.

62.

На примерах мы убедились, что все,
перечисленные выше понятия, вопервых, взаимосвязаны; во-вторых,
используются для систем
разнообразной природы и
происхождения; в-третьих, применяются
как в научных исследованиях и
практической деятельности, так и в
повседневной жизни. Использование
данного множества понятий в теории
систем свидетельствует в пользу ее
междисциплинарности.

63.

ПРИМЕРЫ КЛАССИФИКАЦИИ СИСТЕМ
Метод классификации – фундаментальный метод познания,
делящий объект исследования на определенные классы
посредством выделения существенных признаков на основе
выявления их гомогенности (однородности) и гетерогенности
(разнородности).
Пример:
классифицировать живые
организмы
необходимо, чтобы
выявлять их общие или
наоборот отличающиеся
признаки. Так людям
проще следить за
популяциями, зная их
особенности, а
соответственно и те
факторы, которые могут
представлять для них
угрозу.

64.

Под классификацией систем понимается разбиение всего
их множества на классы по наиболее существенным
признакам. Класс - совокупность систем, обладающих
некоторыми общими признаками. Признак здесь (или
совокупность
признаков)
является
основанием
(критерием) классификации.

65.

Обычно, цель классификации - ограничить
выбор подходов к отображению систем,
выработать язык описания, подходящий для
соответствующего класса. Ограничимся рядом
примеров.
Чаще
всего
системы
классифицируются следующим образом:
по
виду
научного
направления
–
математические, физические, химические и т. п.
В качестве признака выступает предметная
область,
в
рамках
рассматривается система.
изучения
которой

66.

по степени определенности функционирования выделяют
детерминированные
и
вероятностные
системы.
Детерминированной называют систему, если ее поведение
можно предсказать, рассчитать показатели ее деятельности,
схемой или в виде функциональной зависимости между
элементами охарактеризовать ее структуру.

67.

Система,
состояния
которой
зависят
не
только
от
контролируемых, но и от неконтролируемых воздействий
(случайных факторов, природных, экономических и др.) или,
если в ней самой находится источник случайности, носит
название
вероятностной
или
стохастической.
Примерами
стохастических систем являются заводы, аэропорты, сети и
системы ЭВМ, магазины, предприятия бытового обслуживания и
т.д. Любые социальные системы до некоторой степени всегда
являются вероятностными.

68.

по степени организованности - хорошо организованные,
плохо
организованные
(диффузные),
самоорганизующиеся системы. Примерами каждого типа,
соответственно, служат: простые технические устройства,
воздушные потоки, биологические популяции.
по происхождению различают системы естественные,
созданные в ходе естественной эволюции и в целом не
подверженные
влиянию
человека
(клетка),
и
искусственные, созданные под воздействием человека,
обусловленные
Последние
его
могут
интересами
также
материальные и идеальные.
быть
и
целями
(машина).
классифицированы
на

69.

по виду взаимодействия со средой различают системы
замкнутые и открытые. Понятие открытой системы было
введено Л. фон Берталанфи. Открытой считается система,
которая способна взаимодействовать со средой, обмениваясь
с ней веществом, энергией, информацией. Замкнутая (условно,
с точки зрения существенных для рассматриваемой проблемы
взаимодействий) система в процессе своего функционирования
использует только ту информацию, которая вырабатывается в ней
самой (система кондиционирования воздуха в замкнутом
объеме). Большинство изучаемых систем являются открытыми,
т.е. они испытывают воздействие среды и реагируют на него и, в
свою очередь, оказывают воздействие на среду.

70.

По степени сложности существует несколько примеров классификации
систем. Ниже представлена классификация К. Боулдинга:

71.

Основные системные закономерности
Большинство
свойства:
систем
в
природе
сочетают
два
- во-первых, они очень велики, часто многогранны,
многообразны и сложны,
- а во-вторых они формируются под действием очень
небольшого количества простых закономерностей, и
далее развиваются, подчиняясь этим простым
закономерностям. В полной мере это относится и к
обществу.

72.

Закономерность целостности (эмерджентности) – это
закономерность, проявляющаяся в системе в
возникновении,
появлении
(англ.
emerge
–
появляться) у нее новых свойств, отсутствующих у её
элементов. Л. Берталанфи считал эмерджентность
«основной системной проблемой».
Примеры проявления.
1) Свойства станка отличаются от свойств деталей, из
которых он собран. Детали в отдельности не
обработают сырье, а станок – может.
2) Лекарство, в состав которого входят несколько
действующих веществ, способно вылечить болезнь,
но этим качеством не обладают его составляющие по
отдельности.
3) Борщ .

73.

Пример.
Организм
человека
представляет
большую
совокупность различных органов, входящих в состав разных
подсистем (костно-мышечная, сердечно-сосудистая, нервная, и
т.д.). Каждый орган или подсистема выполняют определённые
функции. Но только при совместном их взаимодействии
человек, как биологическая система, может передвигаться,
мыслить, выполнять творческую и физическую работу,
создавать сложнейшие технические объекты, шедевры
живописи и музыки. Ни один орган, ни одна подсистема в
одиночку не могут это выполнить (и даже существовать).

74.

Важно: с одной стороны, свойства системы как целого, не
являются простой суммой свойств составляющих ее
элементов (частей); с другой – свойства системы зависят от
свойств
составляющих
ее
элементов,
во
многом
определяются ими. Например, если взять для приготовления
блюда несвежие продукты, вряд ли блюдо получится
вкусным. При этом каждый продукт в отдельности и без
обработки не всегда может называться готовым блюдом.

75.

Закономерность аддитивности является двойственной к
закономерности целостности. Свойство полной физической
аддитивности проявляется у системы, как бы
распавшейся на отдельные, независимые элементы.
Аддитивность можно трактовать как стремление ее
элементов к независимости.
Примеры:
стремление
вырастающих
детей
к
независимости от семьи (как системы); стремление
внутригосударственных
территорий
к
обособлению,
самостоятельности.

76.

Строго говоря, любая система находится всегда
между крайними точками как бы условной шкалы:
«абсолютная целостность – абсолютная аддитивность»,
и рассматриваемый этап развития системы можно
охарактеризовать степенью проявления в ней одного или
другого свойства и тенденцией к его нарастанию или
уменьшению. Применительно к социальным системам
наличие данных закономерностей может означать, что
рост справедливости в системе достигается только за
счет ограничения свободы каждого из ее членов, и
наоборот. Общество как сложная, развивающаяся
социальная система всегда находится между двумя
крайними состояниями – абсолютной целостностью и
абсолютным распадом, хаосом. И оно стоит перед выбором
степени регулирования целостности.

77.

Закономерность коммуникативности заключается
в том, что система не изолирована от других систем,
она связана множеством коммуникаций со средой,
представляющей собой, в свою очередь, сложное и
неоднородное образование, содержащее надсистему
(систему более высокого порядка, задающую требования
и ограничения исследуемой системе), подсистемы
(нижележащие, подведомственные системы) и системы
одного уровня с рассматриваемой.
Большинство систем существует не в изоляции
(либо изолированность относительна), а взаимосвязаны
и составляют единство с окружающим миром.

78.

Закономерность
иерархичности
(иерархической
упорядоченности)
–
это
закономерность
естественной
организации
систем, которая была в числе первых
закономерностей систем, исследованных Л. фон
Берталанфи. Он показал связь иерархической
упорядоченности
мира
с
явлениями
дифференциации
и
негэнтропийными
тенденциями, т. е. с закономерностями
самоорганизации сложных систем.
Под
иерархией
понимается
последовательная декомпозиция исходной
системы на ряд уровней с установлением
отношения подчиненности нижележащих
уровней вышележащим.
Иерархичность характеризует закономерности
построения всего мира и любой выделенной из
него системы и является одним из наиболее
важных средств исследования систем.

79.

Закономерность эквифинальности – свойство
системы
приходить
в
некоторое
состояние,
определяемое лишь ее собственной структурой,
независимо от начального состояния и изменений
среды. Данная закономерность характеризует предельные
возможности системы. Этот термин предложил Л. фон
Берталанфи,
определявший
эквифинальностъ
применительно к открытой системе как «способность в
отличие от состояния равновесия в закрытых системах,
полностью детерминированных начальными условиями,
достигать не зависящего от времени состояния, которое
не зависит от ее начальных условий и определяется
исключительно параметрами системы».

80.

По Берталанфи, «можно
говорить об уровне развития
крокодила,
обезьяны,
и
характеризовать
такой
уровень
предельными
возможностями»,
т.е.
предельно
возможным
состоянием, к которому
может стремиться тот или
иной вид, а соответственно и
стремлением
к
этому
предельному состоянию из
любых начальных условий,
даже если индивид появился
на свет раньше положенного
времени или провел, подобно
Маугли, некоторый начальный
период
жизни
в
несвойственной ему среде.
Замечание: представления о предельных возможностях той или иной системы со
временем могут измениться!

81.

Для технических, управляемых (устойчивых) систем
эквифинальность
означает
свойство
приходить
различными путями из различных начальных
состояний
в
желаемое
конечное
состояние
независимо от случайных изменений среды.
Примеры:
1) Управление самолетом с определенного момента
автопилотом способствует достижению точки с
заданными
координатами
при
различных
атмосферных условиях.
2) Поддержание в холодильнике с терморегулятором
заданного уровня температуры.
Следствием наличия эквифинальности является тот
факт, что для открытых систем всегда существует не
один, а несколько способов достижения одного и того
же результата, одного и того же состояния.

82.

Закон необходимого разнообразия. Если
система находится в управляемом состоянии, то
необходимо, чтобы на случай любого внешнего
воздействия, способного вывести систему из
допускаемого состояния, существовала такая ее
реакция, которая позволяла бы возвращать
систему в одно из желаемых состояний. Этот
принцип разработан английским кибернетиком
Уильямом Эшби и получил название Закона
необходимого многообразия. Часто его более кратко
формулируют
следующим
образом:
только
многообразие способно поглотить многообразие.
Уильям Росс Эшби
(1903-1972) английский
психиатр,
специалист по
кибернетике,
пионер в
исследовании
сложных систем.
В
математической
теории
оптимального
управления
этот
принцип звучит короче: сложность
(разнообразие)
управляющей
системы должна быть не ниже
сложности
(разнообразия)
управляемой системы.

83.

Эшби доказал, что для того, чтобы создать
систему, способную справиться с решением
проблемы, обладающей определенным, известным
разнообразием, нужно, чтобы система имела еще
большее разнообразие, чем разнообразие решаемой
проблемы, или была способна создать в себе это
разнообразие. Этот закон отражает тот факт, что
знания и методические возможности (потенциал),
скажем,
некоторого
исследователя
(человека,
принимающего решения) как системы должны
превосходить по сложности систему, которую он
исследует.

84.

Чем разнообразнее
система, тем она
устойчивее!?

85.

Из принципа Эшби следует ряд правил менеджмента. Т.к. на
организацию как систему воздействуют внутренние и внешние
факторы, нужно выявить их максимальный набор. Для этого
анализируются технология и структура управления организацией с
помощью вопроса: «А что, если?..». Что будет, если коммерческий
директор продаст конкурентам базу данных? Что будет, если
конкуренты скупят целое подразделение организации? Что будет,
если я куплю клиентскую базу данных конкурента? Что будет с
компьютерной сетью, если надолго выключится электричество?
Так анализируются предполагаемые факторы воздействия, идущие
от внешней среды - поведение покупателей, конкурентов,
поставщиков, партнеров, государственных органов и т. д. Когда
собран весь набор мыслимых и немыслимых потенциальных
опасностей, можно разработать технологию реагирования на
каждую из них.
Многообразие подготовленных организацией ходов, наиболее
полно учитывающих неопределенность окружающей среды,
способно защитить организацию от ее возможного
разрушающего действия.

86.

Закономерность историчности – обязательный учет
временного фактора при исследовании систем. Эта
закономерность стала исследоваться сравнительно
недавно. Любая система не является неизменной, она не
только
функционирует,
но
и
эволюционирует
(развивается) и погибает, проходя этапы становления,
расцвета, упадка и смерти.
Поэтому в системотехнике при проектировании и
создании сложных технических систем требуется, чтобы
уже на стадии проектирования системы рассматривались
не только вопросы создания, обеспечения ее
эксплуатации и развития, но и вопрос, как и когда нужно
ее уничтожить (утилизировать), предусмотрев порядок
уничтожения
системы
и
её
компонентов.
Применительно к организациям наличие данной
закономерности тесно связано с понятием жизненного
цикла.

87.

Закономерность историчности можно не только учитывать,
пассивно фиксируя старение, но и использовать для
предупреждения "смерти" системы, разрабатывая "механизмы"
реконструкции, реорганизации системы для сохранения ее в новом
качестве. Она помогает прогнозировать точки начала спада
эффективности и выводить систему на новый уровень
эквифинальности. Так, при разработке автоматизированных систем
управления (АСУ) рекомендовалось примерно в середине периода
проектирования предшествующей очереди развития АСУ (АСУ 1й, 2-й очереди и т.д.) начинать концептуальное проектирование и
формирование
технического
задания
проектирование
последующей очереди АСУ .

88.

Закономерность самоорганизации состоит в
способности систем с активными элементами (обычно,
это открытые живые системы) адаптироваться к
изменяющимся условиям, перестраивая и изменяя
свою структуру.
Самоорганизацией называется внутренний процесс,
происходящий в открытой системе, по стабилизации
или улучшению внутренней структуры системы без
управления и руководства с внешней, по отношению к
ней, стороны.
Самоорганизующиеся системы в той или иной степени
обладают следующими свойствами:
– отсутствие внешнего контроля;
– динамичность;
– взаимозависимость и меньшая свобода элементов;
– упорядоченность во всей системе, возникающая из локальных
взаимодействий;
– сложность;
– наличие внутренней иерархии.

89.

Самоорганизующиеся системы – это
всегда открытые системы, способные
обмениваться ресурсами с внешним
окружением. Одной из основных
особенностей
самоорганизующихся
систем является способность за счет
этого
обмена
и
внутренних
преобразований
своей
структуры
противостоять
энтропийным
тенденциям,
т.е
способность
адаптироваться
к
изменяющимся
условиям. Однако на уровнях неживой
природы негэнтропийные тенденция
самоорганизации слаба и ее редко удается
измерить, а по мере развития материи,
особенно начиная с биологического
уровня,
противодействие
"второму
началу" (термодинамики) становится
явно наблюдаемы.

90.

Особенности систем с точки зрения самоорганизации.

91.

Закономерности целеобразования
Изучение процессов обоснования и структуризации целей в конкретных
условиях позволяет сформулировать некоторые общие закономерности
целеобразования, которые полезно использовать при исследовании и
совершенствовании
сложных
систем.
Например,
наиболее
распространенным и исследованным способом представления целей
является древовидная иерархическая структура. Однако это не единственный способ. Для представления цели могут быть применены и
другие способы отображения: иерархия со "слабыми" связями;
табличное или матричное представление; сетевая модель, прогнозный
граф. Перспективным является сочетание декомпозиции цели в
пространстве и во времени.
1) Зависимость представления о цели и самой формулировки
цели от степени познания объекта (или процесса) и от времени.
По
мере
развития
представления
переформулироваться.
о
нем
цель
может

92.

2) Зависимость цели от внешних и внутренних факторов.
При анализе причин возникновения и формулирования целей нужно
учитывать, что на цель влияют как внешние по отношению к
системе факторы (внешние требования, потребности, мотивы,
программы), так и внутренние факторы (потребности, мотивы,
программы самой системы и ее элементов, исполнители).
3) Проявление в структуре целей закономерности целостности.
В
иерархической
структуре
закономерность
целостности
проявляется на любом уровне иерархии. Применительно к
структуре целей это означает, что, с одной стороны, достижение
цели
вышестоящего
обеспечено
уровня
достижением
не
может
подчиненных
быть
ей
полностью
подцелей
в
отдельности, хотя и зависит от них, а с другой стороны,
потребности, программы нужно исследовать на каждом уровне
структуризации, и получаемые разными ЛПР расчленения
подцелей в силу различного раскрытия неопределенности
могут оказаться разными.

93.

Замечание. О закономерностях систем можно говорить в разных
смыслах. Можно исследовать статические, динамические или
статистические закономерности, характерные для конкретных систем,
выявлять энтропийные тенденции и механизмы, обеспечивающие
устойчивость, саморегулирование, развитие или другие процессы в
системе и ее частях. Можно изучать и использовать логические
закономерности, лежащие в основе функционирования системы и
процессов принятия решений в ней.
Исследование и представление закономерностей существенно зависит
от выбранного метода отображения и цели анализа системы, как и
конкретные подходы системного анализа, помогающие в решении
практических задач. Выше были рассмотрены основные из
наиболее исследованных общесистемных закономерностей,
которые характеризуют систему как целое, проясняют структуру
системы и ее взаимодействие с другими системами, играют
важную роль в изучении развития систем.

94.

Источники:
http://sek300i1.narod.ru/v/2.htm
https://studfile.net/preview/7376473/page:3/
http://dubnass.narod.ru/pages/01.htm
https://studopedia.su/15_150661_osnovnieponyatiya-harakterizuyushchie-sistemu.html