Что называется характеристиками системы. «Теория систем и системный анализ

от греч. systema - соединение, целое) - англ. system; нем. System. 1. Упорядоченное множество элементов, взаимосвязанных между собой и образующих некоторое целостное единство. 2. Порядок, обусловленный планомерным, правильным расположением частей в определенной связи, строгой последовательностью действий, напр., в работе; принятый установившийся порядок ч.-л. 3. Форма, способ устройства, организация ч.-л. (напр., С. государственная, С. избирательная). 4. Общественный строй. 5. Совокупность хозяйственных единиц, учреждений, родственных по своим задачам и организационно объединенных в единое целое.

Отличное определение

Неполное определение ↓

СИСТЕМА

греч. systema - составленное из частей, соединенное) - категория, обозначающая объект, организованный в качестве целостности, где энергия связей между элементами С. превышает энергию их связей с элементами других С., и задающая онтологическое ядро системного подхода. Формы объективации этой категории в разных вариантах подхода различны и определяются используемыми теоретико-методологическими представлениями и средствами.

Характеризуя С. как таковую в самом общем плане, традиционно говорят о единстве и целостности взаимосвязанных между собой элементов. Семантическое поле такого понятия С. включает термины "связь", "элемент", "целое", "единство", а также "структура" - схема связей между элементами. Исторически термин С. возникает в античности и включается в контекст философских поисков общих принципов организации мышления и знания. Для понимания генезиса понятия С. принципиален момент включения мифологических представлений о Космосе, Мировом порядке, Едином и т.п. в контекст собственно философско-методологических рассуждений. Например, сформулированный в античности тезис о том, что целое больше суммы его частей, имел уже не только мистический смысл, но и фиксировал проблему организации мышления. Пифагорейцы и элеаты решали проблему не только объяснения и понимания мира, но и онтологического обоснования используемых ими рациональных процедур (сведения одних знаний к другим, использования схематических изображений - чертежей, введения элементов доказательств и др.). Число и Бытие - начала, не столько объясняющие и описывающие мир, сколько выражающие точку зрения становящегося рационального мышления и требование мыслить единство многого. Платон выражает это требование уже в явном виде: "Существующее единое есть одновременно и единое и многое, и целое и части...". Только единство многого, т.е. С., может быть, согласно Платону, предметом познания. Отождествление стоиками С. с мировым порядком можно понять только с учетом всех этих факторов. Таким образом, генезис понятия С. имел главным образом эпистемолого-методологическое значение, задавая принцип организации мышления и систематизации знания. В последующей истории философии, вплоть до начала 19 в., закрепляется чисто эпистемологическая трактовка понятия С. В 16-18 вв. С. называли объекты, подобные "Началам" Евклида. Кант писал: "Под С. я разумею единство многообразных знаний, объединенных одной идеей". Однако начиная с 19 в. распространяются онтологические и натуралистические интерпретации С. Системность начинает трактоваться как свойство объектов познания, а связи между различными слоями знания - как фиксация связей в самих объектах. Речь теперь идет не столько о том, чтобы сформировать С. знания, сколько о том, чтобы воспроизвести в знании объект как С. Этот поворот порождает ряд совершенно новых и специфических проблем. Материальны ли связи? Что можно считать элементом? Может ли С. развиваться? Как связана С. с историческими процессами? и т.д.

Развитие инженерного подхода и технологий в 20 в. открывает эру искусственно-технического освоения С. Теперь С. не только исследуются, но проектируются и конструируются. Одновременно оформляется и организационно-управленческая установка: объекты управления также начинают рассматриваться как С. Это приводит к выделению все новых и новых классов С.: целенаправленных, самоорганизующихся, рефлексивных и др. Сам термин "С." входит в лексикон практически всех профессиональных сфер. Начиная с середины 20 в. широко разворачиваются исследования по общей теории С. и разработки в области системного подхода, складывается межпрофессиональное и междисциплинарное системное движение. Тем не менее категориальный и онтологический статус "С. как таковой" остается во многом неопределенным. Это вызвано, с одной стороны, принципиальными различиями в профессиональных установках сторонников системного подхода, с другой - попытками распространить это понятие на чрезвычайно широкий круг явлений и, наконец, процедурной ограниченностью традиционного понятия С. Вместе с тем во всем многообразии трактовок С. продолжают сохраняться два подхода. С точки зрения первого из них (его можно назвать онтологическим или, более жестко, натуралистическим), системность интерпретируется как фундаментальное свойство объектов познания. Тогда задачей системного исследования становится изучение специфически системных свойств объекта: выделение в нем элементов, связей и структур, зависимостей между связями и пр. Причем элементы, связи, структуры и зависимости трактуются как "натуральные", присущие "природе" самих объектов и в этом смысле объективные. С. в таком подходе полагается как объект, обладающий собственными законами жизни. Другой подход (его можно назвать эпистемолого-методологическим) заключается в том, что С. рассматривается как эпистемологический конструкт, не имеющий естественной природы, и задающий специфический способ организации знаний и мышления. Тогда системность определяется не свойствами самих объектов, но целенаправленностью деятельности и организацией мышления. Различие в целях, средствах и методах деятельности неизбежно производит множественность описаний одного и того же объекта, что порождает в свою очередь установку на их синтез и конфигурирование (системо-мыследеятельностная - СМД-методология).

Традиционная точка зрения заключается в том, что поведение и свойства С., ее целостность и внутреннее единство определяются прежде всего ее структурностью. Функционирование С. и материальная реализация ее элементов в этом случае вторичны по отношению к структуре и определяются ею. Новая постановка проблемы вызвана, в свою очередь, развитием новых областей человеческой деятельности, в первую очередь технического и социального проектирования. Если в классическом естественнонаучном анализе исследовательское движение осуществлялось от материально выделенных объектов к идеально представленным процессам и механизмам, присущим этим объектам, то при проектировании идут противоположным путем: от функции к процессу функционирования и лишь потом к материалу, обеспечивающему функционирование. "Процесс" и "материал" его реализации образуют исходную категориальную оппозицию понятия С. в СМД-методологии. Другие категориальные слои С. возникают на пути "реализации" процесса на материале: "функциональная структура", задающая пространственный модус процесса, его синхронию; "организованность материала", представляющая результат "наложения" или "отпечатывания" структуры на материале; "морфология" - материальное наполнение функциональных мест структуры. Связи и отношения этих категорий между собой задаются с помощью ряда других категорий, в частности, таких, как "механизм", "форма", "конструкция".

Таким образом, понятие "С." оформляется как определенная организация и иерархия категорий. С этой точки зрения рассмотреть какой-либо объект в виде С. - это значит представить его в четырех категориальных слоях: 1) процессов; 2) функциональной структуры; 3) организованностей материала; 4) морфологии. Затем слой морфологии может быть снова разложен по слоям процессов, структур и организованностей, и это разложение будет образовывать уже второй уровень системного описания. И такая операция может повторяться до тех пор, пока не будет получено представление объекта необходимого уровня конкретности. На этой основе в СМД-методологии была отработана достаточно подробная схема полисистемного анализа, получившая целый ряд перспективных приложений. Прежде всего, это возможность соединить любые процессуальные представления о С. со структурными и организационными. Другим преимуществом являлось эффективное решение проблемы взаимодействия структур.

Отличное определение

Неполное определение ↓

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ

Система: Определение и классификация

Понятие системы относится к числу основополагающих и используется в различных научных дисциплинах и сферах человеческой деятельности. Известные словосочетания «информационная система», «человеко-машинная система», «экономическая система», «биологическая система» и многие другие иллюстрируют распространенность этого термина в разных предметных областях.

В литературе существует множество определений того, что есть «система». Несмотря на различия формулировок, все они в той или иной мере опираются на исходный перевод греческого слова systema - целое, составленное из частей, соединенное. Будем использовать следующее достаточно общее определение.

Система - совокупность объектов, объединенных связями так, что они существуют (функционируют) как единое целое, приобретающее новые свойства, которые отсутствуют у этих объектов в отдельности.

Замечание о новых свойствах системы в данном определении является весьма важной особенностью системы, отличающей ее от простого набора несвязанных элементов. Наличие у системы новых свойств, которые не являются суммой свойств ее элементов называют эмерджентностью (например, работоспособность системы «коллектив» не сводится к сумме работоспособности ее элементов - членов этого коллектива).

Объекты в системах могут быть как материальными, так и абстрактными. В первом случае говорят о материальных (эмпирических) системах ; во втором - о системах абстрактных. К числу абстрактных систем можно отнести теории, формальные языки, математические модели, алгоритмы и др.

Системы. Принципы системности

Для выделения систем в окружающем мире можно использовать следующие принципы системности .

Принцип внешней целостности - обособленность системы от окружающей среды. Система взаимодействует с окружающей средой как единое целое, ее поведение определяется состоянием среды и состоянием всей системы, а не какой-то отдельной ее частью.

Обособление системы в окружающей среде имеет свою цель, т.е. система характеризуется назначением. Другими характеристиками системы в окружающем мире являются ее вход, выход и внутреннее состояние.

Входом абстрактной системы, например некоторой математической теории, является постановка задачи; выходом - результат решения этой задачи, а назначением будет класс задач, решаемых в рамках данной теории.

Принцип внутренней целостности - устойчивость связей между частями системы. Состояние самой системы зависит не только от состояния ее частей - элементов, но и от состояния связей между ними. Именно поэтому свойства системы не сводятся к простой сумме свойств ее элементов, в системе появляются те свойства, которые отсутствуют у элементов в отдельности.

Наличие устойчивых связей между элементами системы определяет ее функциональные возможности. Нарушение этих связей может привести к тому, что система не сможет выполнять назначенные ей функции.

Принцип иерархичности- в системе можно выделить подсистемы, определяя для каждой из них свой вход, выход, назначение. В свою очередь, сама система может рассматриваться как часть более крупной системы.

Дальнейшее разбиение подсистем на части приведет к тому уровню, на котором эти подсистемы называются элементами исходной системы. Теоретически систему можно разбивать на мелкие части, по-видимому, бесконечно. Однако практически это приведет к тому, что появятся элементы, связь которых с исходной системой, с ее функциями будет трудно уловима. Поэтому элементом системы считают такие ее более мелкие части, которые обладают некоторыми качествами, присущими самой системе.

Важным при исследовании, проектировании и разработке систем является понятие ее структуры. Структура системы - совокупность ее элементов и устойчивые связи между ними. Для отображения структуры системы наиболее часто используются графические нотации (языки), структурные схемы. При этом, как правило, представление структуры системы выполняется на нескольких уровнях детализации: сначала описываются связи системы с внешней средой; потом рисуется схема с выделением наиболее крупных подсистем, далее - для подсистем строятся свои схемы и т.д.

Подобная детализация является результатом последовательного структурного анализа системы. Метод структурного системного анализа является подмножеством методов системного анализа вообще и применяется, в частности, в инженерии программирования, при разработке и внедрении сложных информационных систем. Основной идеей структурного системного анализа является поэтапная детализация исследуемой (моделируемой) системы или процесса, которая начинается с общего обзора объекта исследования, а затем предполагает его последовательное уточнение.

В системном подходе к решению исследовательских, проектных, производственных и других теоретических и практических задач этап анализа вместе с этапом синтеза образуют методологическую концепцию решения. В исследовании (проектировании, разработке) систем на этапе анализа производится разбиение исходной (разрабатываемой) системы на части для ее упрощения и последовательного решения задачи. На этапе синтеза полученные результаты, отдельные подсистемы соединяются воедино путем установления связей между входами и выходами подсистем.

Важно отметить, что разбиение системы на части даст разные результаты в зависимости от того, кто и с какой целью выполняет это разбиение. Здесь мы говорим только о таких разбиениях, синтез после которых позволяет получить исходную или задуманную систему. К таким не относится, например, «анализ» системы «компьютер» с помощью молотка и зубила. Так, для специалиста, внедряющего на предприятии автоматизированную информационную систему, важными будут информационные связи между подразделениями предприятия; для специалиста отдела поставок - связи, отображающие движение материальных ресурсов на предприятии. В итоге можно получить различные варианты структурных схем системы, которые будут содержать различные связи между ее элементами, отражающие ту или иную точку зрения и цель исследования.

Представление системы , при котором главным является отображение и исследование ее связей с внешней средой, с внешними системами, называется представлением на макроуровне. Представление внутренней структуры системы есть представление на микроуровне.

Классифкация систем

Классификация систем предполагает разделение всего множества систем на различные группы - классы, обладающие общими признаками. В основу классификации систем могут быть положены различные признаки.

В самом общем случае можно выделить два больших класса систем: абстрактные (символические) и материальные (эмпирические).

По происхождению системы делят на естественные системы (созданные природой), искусственные, а также системы смешанного происхождения, в которых присутствуют как элементы природные, так и элементы, сделанные человеком. Системы, которые являются искусственными или смешанными, создаются человеком для достижения своих целей и потребностей.

Дадим краткие характеристики некоторых общих видов систем.

Техническая система представляет собой взаимосвязанный, взаимообусловленный комплекс материальных элементов, обеспечивающих решение некоторой задачи. К таким системам можно отнести автомобиль, здание, ЭВМ, систему радиосвязи и т.п. Человек не является элементом такой системы, а сама техническая система относится к классу искусственных.

Технологическая система - система правил, норм, определяющих последовательность операций в процессе производства.

Организационная система в общем виде представляет собой множество людей (коллективов), взаимосвязанных определенными отношениями в процессе некоторой деятельности, созданных и управляемых людьми. Известные сочетания «организационно-техническая, организационно-технологическая система» расширяют понимание организационной системы средствами и методами профессиональной деятельности членов организаций.

Другое название - организационно-экономическая система применяют для обозначения систем (организаций, предприятий), участвующих в экономических процессах создания, распределения, обмена материальных благ.

Экономическая система - система производительных сил и производственных отношений, складывающихся в процессе производства, потребления, распределения материальных благ. Более общая социально-экономическая системаотражает дополнительно социальные связи и элементы, включая отношения между людьми и коллективами, условия трудовой деятельности, отдыха и т.п. Организационно-экономические системы функционируют в области производства товаров и/или услуг, т.е. в составе некоторой экономической системы. Эти системы представляют наибольший интерес как объекты внедрения экономических информационных систем (ЭИС), являющихся компьютеризированными системами сбора, хранения, обработки и распространения экономической информации. Частным толкованием ЭИС являются системы, предназначенные для автоматизации задач управления предприятиями (организациями).

По степени сложности различают простые, сложные и очень сложные (большие) системы. Простые системы характеризуются малым числом внутренних связей и относительной легкостью математического описания. Характерным для них является наличие только двух возможных состояний работоспособности: при выходе из строя элементов система или полностью теряет работоспособность (возможность выполнять свое назначение), или продолжает выполнять заданные функции в полном объеме.

Сложные системы имеют разветвленную структуру, большое разнообразие элементов и связей и множество состояний работоспособности (больше двух). Эти системы поддаются математическому описанию, как правило, с помощью сложных математических зависимостей (детерминированных или вероятностных). К числу сложных систем относятся практически все современные технические системы (телевизор, станок, космический корабль и т.д.).

Современные организационно-экономические системы (крупные предприятия, холдинги, производственные, транспортные, энергетические компании) относятся к числу очень сложных (больших) систем. Характерными для таких систем являются следующие признаки:

сложность назначения и многообразие выполняемых функций;

большие размеры системы по числу элементов, их взаимосвязей, входов и выходов;

сложная иерархическая структура системы, позволяющая выделить в ней несколько уровней с достаточно самостоятельными элементами на каждом из уровней, с собственными целями элементов и особенностями функционирования;

наличие общей цели системы и, как следствие, централизованного управления, подчиненности между элементами разных уровней при их относительной автономности;

наличие в системе активно действующих элементов - людей и их коллективов с собственными целями (которые, вообще говоря, могут не совпадать с целями самой системы) и поведением;

многообразие видов взаимосвязей между элементами системы (материальные, информационные, энергетические связи) и системы с внешней средой.

В силу сложности назначения и процессов функционирования построение адекватных математических моделей, характеризующих зависимости выходных, входных и внутренних параметров для больших систем является невыполнимым.

По степени взаимодействия с внешней средой различают открытые системы и замкнутые системы . Замкнутой называют систему, любой элемент которой имеет связи только с элементами самой системы, т.е. замкнутая система не взаимодействует с внешней средой. Открытые системы взаимодействуют с внешней средой, обмениваясь веществом, энергией, информацией. Все реальные системы тесно или слабо связаны с внешней средой и являются открытыми.

По характеру поведения системы делят на детерминированные и недетерминированные. К детерминированным относятся те системы, в которых составные части взаимодействуют между собой точно определенным образом. Поведение и состояние такой системы может быть однозначно предсказано. В случае недетерминированных систем такого однозначного предсказания сделать нельзя.

Если поведение системы подчиняется вероятностным законам, то она называется вероятностной. В таком случае прогнозирование поведения системы выполняется с помощью вероятностных математических моделей. Можно сказать, что вероятностные модели являются определенной идеализацией, позволяющей описывать поведение недетерминированных систем. Практически отнесение системы к детерминированным или недетерминированным часто зависит от задач исследования и подробности рассмотрения системы.

Система (греческое systema - целое, составленное из частей, соединения) – совокупность взаимодействия элементов, объединенных единством целей и образующих определенную целостность; это целенаправленное множество взаимосвязанных элементов любой природы; это объект, который определяется множествами элементов, преобразований, правил образования последовательностей элементов; это объект, состоящий из элементов, свойства которых не сводятся к свойству самого объекта.

Основные свойства систем : 1. Организованная сложность системы характеризуется наличием взаимосвязи между элементами (существует три типа связи: функционально-необходимые, избыточные (резервные), сингерические (дающие увеличение эффекта системы за счет взаимодействия элементов)). 2. Декомпоризуемость. 3. Целостность системы - принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств составляющих ее элементов, и, в то же время, зависимость свойств каждого элемента от его места и функций внутри системы. 4. Ограниченность системы. Ограниченность системы связана с внешней средой. В понятие внешняя среда включают все системы элементов любой природы, оказывающие влияние на систему или находящиеся под ее воздействием. Возникает задача локализации системы (определения ее границ и существенных связей). Выделяют открытые и замкнутые системы. Открытые системы имеют связи с внешней средой, закрытые не имеют. 5. Структурность системы. Структурность - группирование элементов внутри системы по определенному правилу или принципу в подсистемы. Структура системы – совокупность связей между элементами системы, отражающих их взаимодействие. Разделяют связи двух типов: горизон­тальные и вертикальные. Внешние связи, направленные внутрь системы называют входами, из системы во внешнюю среду - выходами. Внутренние связи - связи между подсистемами. 6. Функциональная направленность системы, функции системы можно представить в виде набора некоторых преобразований, которые делятся на две группы.

Виды систем: 1. Простая система – это система, которая состоит из небольшого числа элементов, не имеющая разветвленной структуры (нельзя выделить иерархические уровни). 2. Сложная система – это система с разветвленной структурой и значительным количеством взаимосвязанных и взаимодействующих элементов (подсистем). Под сложной динамической системой следует понимать развивающиеся во времени и в пространстве целостные объекты, состоящие из большого числа элементов и связей и обладающие свойствами, которые отсутствуют у элементов и связей, их образующих. Структура системы – совокупность внутренних, устойчивых связей между элементами системы, определяющих ее основные свойства. Системы бывают: социальные, биологические, механические, химические, экологические, простые, сложные, вероятностные, детерминированные, стохастические. 3. Централизованная система – система, в которой некоторый элемент (подсистема) играет доминирующую роль. 4. Децентрализованная система – система, в которой нет доминирующей подсистемы. 5. Организационная система – система, которая представляет собой набор людей или коллективов людей. 6. Открытые системы – такие, в которых внутренние процессы существенно зависят от условий среды и сами оказывают на ее элементы значительное влияние. 7. Замкнутые (закрытые) системы – такие, в которых внутренние процессы слабо связаны с внешней средой. Функционирование закрытых систем определяется внутренней информацией. 8. Детерминированные системы – системы, в которой связи между элементами и событиями носят однозначный, предопределенный характер. 9. Вероятностная (стохастическая) система – такая система, в которой связи между элементами и событиями носят неоднозначный характер. Связи между элементами носят вероятностный характер и существуют в виде вероятностных закономерностей. 10. Детерминированные системы являются частным случаем вероятностных (Рв=1). 11. Динамичная система – система, характер которой непрерывно меняется. При этом переход в новое состояние не может совершаться мгновенно, а требует некоторого времени.

Этапы построения систем: постановка цели, декомпозиция цели на подцели, определение функций, обеспечивающих достижение цели, синтез структуры, обеспечивающий выполнение функций. Цели возникают, когда существует так называемая проблемная ситуация (проблемная ситуация – это ситуация, которую нельзя разрешить имеющимися средствами). Цель – состояние, к которому направлена тенденция движения объекта. Среда – совокупность всех систем, кроме той, которая реализует заданную цель. Ни одна система не является абсолютно замкнутой. Взаимодействие системы со средой реализуется через внешние связи. Элемент системы – часть системы, имеющая определенное функциональное значение. Связи могут быть входными и выходными. Они подразделяются на: информационные, ресурсные (управляющие).

Структура системы : представляет собой устойчивую упорядоченность элементов системы и их связей в пространстве и во времени. Структура может быть материальной и формальной. Формальная структура – совокупность функциональных элементов и их отношений, необходимых и достаточных для достижения системой заданных целей. Материальная структура – реальное наполнение формальной структуры.Типы структур систем: последовательный или цепочечный; иерархический; циклически замкнутая (типа кольцо); структура типа «колесо»; «звезда»; структура типа «решетка».

Сложная система характеризуется : единой целью функционирования; иерархической системой управления; большим количеством связей внутри системы; комплексным составом системы; устойчивостью к воздействию внешних и внутренних воздействующих факторов; наличием элементов саморегуляции; наличием подсистем.

Свойства сложных систем : 1. Многоуровневость (часть системы сама является системой. Вся система, в свою очередь, является частью более крупной системы); 2. Наличие внешней среды (всякая система ведет себя в зависимости от того, в какой внешней среде она находится. Нельзя механически распространять выводы, полученные о системе в одних внешних условиях, на ту же систему, находящуюся в других внешних условиях); 3. Динамичность (в системах нет ничего неизменного. Все константы и статические состояния - это только абстракции, справедливые в ограниченных пределах); 4. У человека, длительное время работавшего с какой-либо сложной системой, может сложиться уверенность, что те или иные "очевидные" изменения, если их внести в систему, приведут к тем или иным "очевидным" улучшениям. Когда же изменения реализуются, система отвечает совсем не так, как предполагалось. Это случается при попытках реформы управления большим предприятием, при реформировании государства и т.д. Причиной подобных ошибок является недостаток информации о системе как результат неосознанного механистического подхода. Методологический вывод по таким ситуациям состоит в том, что сложные системы не меняются за один круг, нужно совершить много кругов, на каждом из которых в систему вносятся небольшие изменения, и выполняются исследования их результатов с обязательными попытками выявления и анализа новых типов связей, проявляющихся в системе; 5. Устойчивость и старение (устойчивость системы - это ее способность компенсировать внешние или внутренние воздействия, направленные на разрушение или быстрое изменение системы. Старение - это ухудшение эффективности и постепенное разрушение системы за длительный период времени. 6. Целостность (система имеет целостность, которая есть самостоятельная новая сущность. Эта сущность само организуется, влияет на части системы и на связи между ними, заменяет их для сохранения себя как целостности, ориентируется во внешней среде и т.д.); 7. Полиструктурность - это наличие у одной и той же системы большого количества структур. Рассматривая систему с разных точек зрения, мы будем выявлять в ней разные структуры. Полиструктурность систем можно рассматривать как их многоаспектность. Функциональный аспект отражает поведение системы и ее частей только с точки зрения того, что они делают, какую исполняют функцию. При этом не принимаются во внимание вопросы о том, как они это делают и что они из себя представляют физически. Важно только лишь, чтобы из функций отдельных частей складывалась функция системы в целом. Конструкторский аспект охватывает только вопросы физической компоновки системы. Здесь важна форма составных частей, их материал, их размещение и стыковка в пространстве, внешний вид системы. Технологический аспект отражает то, как исполняются функции частями системы.

У этого термина существуют и другие значения, см. Система (значения).

Систе́ма (от др.-греч. σύστημα - целое, составленное из частей; соединение) - множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определённую целостность, единство.

Сведение множества к единому - в этом первооснова красоты.

Пифагор

Потребность в использовании термина «система» возникает в тех случаях, когда нужно подчеркнуть, что что-то является большим, сложным, не полностью сразу понятным, при этом целым, единым. В отличие от понятий «множество», «совокупность» понятие системы подчёркивает упорядоченность, целостность, наличие закономерностей построения, функционирования и развития.

В повседневной практике слово «система» может употребляться в различных значениях, в частности:

• теория , например, философская система Платона;
• классификация , например, Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева;
• завершённый метод практической деятельности , например, система Станиславского;
• способ организации мыслительной деятельности , например, система счисления;
• совокупность объектов природы , например, Солнечная система;
• некоторое свойство общества , например, политическая система, экономическая система и т. п.;
• совокупность установившихся норм жизни и правил поведения , например, законодательная система или система моральных ценностей;
• закономерность («в его действиях прослеживается система»);
• конструкция («оружие новой системы»);
• и др.

Изучением систем занимаются такие инженерные и научные дисциплины как теория систем, системный анализ, системология, кибернетика, системная инженерия, термодинамика, ТРИЗ, системная динамика и т. д.

Определения системы

Существует по меньшей мере несколько десятков различных определений понятия «система», используемых в зависимости от контекста, области знаний и целей исследования. Основной фактор, влияющий на различие в определениях, состоит в том, что в понятии «система» есть двойственность: с одной стороны оно используется для обозначения объективно существующих феноменов, а с другой стороны - как метод изучения и представления феноменов, то есть как субъективная модель реальности.

В связи с этой двойственностью авторы определений пытались решить две различные задачи: (1) как объективно отличить «систему» от «несистемы» и (2) как выделить некоторую систему из окружающей среды. На основе первого подхода давалось дескриптивное (описательное) определение системы, на основе второго - конструктивное, иногда они сочетаются.

Так, данное в преамбуле определение из Большого Российского энциклопедического словаря является типичным дескриптивным определением. Другие примеры дескриптивных определений:

• Система - комплекс взаимодействующих компонентов (Л. фон Берталанфи).
• Система - совокупность элементов, находящихся в определённых отношениях друг с другом и со средой (Л. фон Берталанфи).
• Система - множество взаимосвязанных элементов, обособленное от среды и взаимодействующее с ней, как целое (Ф. И. Перегудов, Ф. П. Тарасенко).

Дескриптивные определения характерны для раннего периода системной науки, при котором в них включали только элементы и связи. Затем, в процессе развития представлений о системе, стали учитывать её цель (функцию), а в последующем - и наблюдателя (лицо, принимающее решение, исследователя, проектировщика и т.п.). Таким образом, современное представление о системе подразумевает наличие функции , или цели системы с точки зрения наблюдателя или исследователя , который при этом явно или неявно вводится в определение.

Примеры конструктивных определений:

• Система - комбинация взаимодействующих элементов, организованных для достижения одной или нескольких поставленных целей (ГОСТ Р ИСО МЭК 15288-2005).
• Система - конечное множество функциональных элементов и отношений между ними, выделенное из среды в соответствии с определенной целью в рамках определенного временного интервала (В. Н. Сагатовский).
• Система - отражение в сознании субъекта (исследователя, наблюдателя) свойств объектов и их отношений в решении задачи исследования, познания (Ю. И. Черняк).
• Система S на объекте А относительно интегративного свойства (качества) есть совокупность таких элементов, находящихся в таких отношениях, которые порождают данное интегративное свойство (Е. Б. Агошкова, Б. В. Ахлибининский).
• Система - совокупность интегрированных и регулярно взаимодействующих или взаимозависимых элементов, созданная для достижения определенных целей, причем отношения между элементами определены и устойчивы, а общая производительность или функциональность системы лучше, чем у простой суммы элементов (PMBOK).

При исследовании некоторых видов систем дескриптивные определения системы считаются допустимыми; так, вариант теории систем Ю. А. Урманцева, созданный им для исследования относительно невысоко развитых биологических объектов типа растений, не включает понятие цели как несвойственное для этого класса объектов.

Понятия, характеризующие систему

Понятия, входящие в определения системы и характеризующие ее строение:

• Элемент - предел членения системы с точки зрения аспекта рассмотрения, решения конкретной задачи, поставленной цели.
• Компонент, подсистема - относительно независимая часть системы, обладающая свойствами системы, и в частности, имеющая подцель.
• Связь, отношение - ограничение степени свободы элементов: элементы, вступая во взаимодействие (связь) друг с другом, утрачивают часть свойств или степеней свободы, которыми они потенциально обладали; сама же система как целое при этом приобретает новые свойства.
• Структура - наиболее существенные компоненты и связи, которые мало меняются при текущем функционировании системы и обеспечивают существование системы и ее основных свойств. Структура характеризует организованность системы, устойчивую во времени упорядоченность элементов и связей.
• Цель - сложное понятие, в зависимости от контекста и стадии познания имеющее разное наполнение: «идеальные устремления», «конечный результат», «побуждение к деятельности» и т. д.

Понятия, характеризующие функционирование и развитие системы:

• Состояние - мгновенная «фотография», «срез» системы; фиксация значений параметров системы на определённый момент времени.
• Поведение - известные или неизвестные закономерности перехода системы из одного состояния в другое, определяемые как взаимодействием с внешней средой, так и целями самой системы.
• Развитие, эволюция - закономерное изменение системы во времени, при котором может меняться не только её состояние, но и физическая природа, структура, поведение и даже цель.
• Жизненный цикл - стадии процесса развития системы, начиная с момента возникновения необходимости в такой системе и заканчивая её исчезновением.

Общесистемные закономерности

• Отграниченность от среды , интегративность - система есть абстрактная сущность, обладающая целостностью и определенная в своих границах, при этом в некотором существенном для наблюдателя аспекте «сила» или «ценность» связей элементов внутри системы выше, чем сила или ценность связей элементов системы с элементами внешних систем или среды . В терминологии В. И. Николаева и В. М. Брука, необходимо наличие существенных устойчивых связей (отношений) между элементами или их свойствами, превосходящих по мощности (силе) связи (отношения) этих элементов с элементами, не входящими в данную систему. Системообразующие, системосохраняющие факторы при этом называют интегративными .
• Синергичность , эмерджентность , холизм , системный эффект , сверхаддитивный эффект , целостность - появление у системы свойств, не присущих элементам системы; принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств составляющих её компонентов. Возможности системы превосходят сумму возможностей составляющих её частей; общая производительность или функциональность системы лучше, чем у простой суммы элементов.
• Иерархичность - каждый элемент системы может рассматриваться как система; сама система также может рассматриваться как элемент некоторой надсистемы (суперсистемы). Более высокий иерархический уровень оказывает воздействие на нижележащий уровень и наоборот: подчиненные члены иерархии приобретают новые свойства, отсутствовавшие у них в изолированном состоянии (влияние целого на элементы), а в результате появления этих свойств формируется новый, другой «облик целого» (влияние свойств элементов на целое).

Классификации систем

Практически в каждом издании по теории систем и системному анализу обсуждается вопрос о классификации систем, при этом наибольшее разнообразие точек зрения наблюдается при классификации сложных систем. Большинство классификаций являются произвольными (эмпирическими), то есть их авторами просто перечисляются некоторые виды систем, существенные с точки зрения решаемых задач, а вопросы о принципах выбора признаков (оснований) деления систем и полноте классификации при этом даже не ставятся.

Классификации осуществляются по предметному или по категориальному принципу.

Предметный принцип классификации состоит в выделении основных видов конкретных систем, существующих в природе и обществе, с учётом вида отображаемого объекта (технические, биологические, экономические и т. п.) или с учётом вида научного направления, используемого для моделирования (математические, физические, химические и др.).

При категориальной классификации системы разделяются по общим характеристикам, присущим любым системам независимо от их материального воплощения. Наиболее часто рассматриваются следующие категориальные характеристики:

• Количественно все компоненты систем могут характеризоваться как монокомпоненты (один элемент, одно отношение) и поликомпоненты (много свойств, много элементов, много отношений).
• Для статической системы характерно то, что она находится в состоянии относительного покоя, её состояние с течением времени остается постоянным. Динамическая система изменяет своё состояние во времени.
• Открытые системы постоянно обмениваются веществом, энергией или информацией со средой. Система закрыта (замкнута), если в неё не поступают и из неё не выделяются вещество, энергия или информация.
• Поведение детерминированных систем полностью объяснимо и предсказуемо на основе информации об их состоянии. Поведение вероятностной системы определяется этой информацией не полностью, позволяя лишь говорить о вероятности перехода системы в то или иное состояние.
• В гомогенных системах (например, в популяции организмов данного вида) элементы однородны и потому взаимозаменяемы. Гетерогенные системы состоят из разнородных элементов, не обладающих свойстом взамозаменяемости.
• Дискретные системы рассматриваются как состоящие из чётко отграниченных (логически или физически) элементов; непрерывные системы рассматриваются с точки зрения закономерностей и процессов. Данные понятия относительны: одна и та же система может быть с одной точки зрения дискретной, а с другой - непрерывной; примером может служить корпускулярно-волновой дуализм.
• По происхождению выделяют искусственные , естественные и смешанные системы.
• По степени организованности выделяют класс хорошо организованных , класс плохо организованных (диффузных ) систем и класс развивающихся (самоорганизующихся ) систем.
• При делении систем на простые и сложные наблюдается наибольшее расхождение точек зрения, однако чаще всего сложность системе придают такие характеристики как большое число элементов, многообразие возможных форм их связи, множественность целей, многообразие природы элементов, изменчивость состава и структуры и т. д.

Одна из известных эмпирических классификаций предложена Ст. Биром. В её основе лежит сочетание степени детерминированности системы и уровня её сложности:

Системы Простые (состоящие из небольшого числа элементов) Сложные (достаточно разветвленные, но поддающиеся описанию) Очень сложные (не поддающиеся точному и подробному описанию)

Несмотря на явную практическую ценность классификации Ст. Бира отмечаются и её недостатки. Во-первых, критерии выделения типов систем не определены однозначно. Например, выделяя сложные и очень сложные системы, автор не указывает, относительно каких именно средств и целей определяется возможность и невозможность точного и подробного описания. Во-вторых, не показывается, для решения каких именно задач оказывается необходимым и достаточным знание именно предложенных типов систем. Такие замечания в сущности характерны для всех произвольных классификаций.

Помимо произвольных (эмпирических) подходов к классификации существует и логико-теоретический подход, при котором признаки (основания) деления пытаются логически вывести из определения системы. В данном подходе множество выделяемых типов систем потенциально неограниченно, порождая вопрос о том, каков объективный критерий для выделения из бесконечного множества возможностей наиболее подходящих типов систем.

В качестве примера логического подхода можно сослаться на предложение А. И. Уёмова на основе его определения системы, включающего «вещи», «свойства» и «отношения» строить классификации систем на основе «типов вещей» (элементов, из которых состоит система), «свойств» и «отношений», характеризующих системы различного вида.

Предлагаются и комбинированные (гибридные) подходы, которые призваны преодолеть недостатки обоих подходов (эмпирического и логического). В частности, В. Н. Сагатовский предложил следующий принцип классификации систем. Все системы делятся на разные типы в зависимости от характера их основных компонентов. При этом каждый из указанных компонентов оценивается с точки зрения определенного набора категориальных характеристик. В результате из полученной классификации выделяются те типы систем, знание которых наиболее важно с точки зрения определенной задачи.

Классификация систем В. Н. Сагатовского:

Категориальные характеристики Свойства Элементы Отношения

Закон необходимости разнообразия (закон Эшби)

При создании проблеморазрешающей системы необходимо, чтобы эта система имела большее разнообразие, чем разнообразие решаемой проблемы, или была способна создать такое разнообразие. Иначе говоря, система должна обладать возможностью изменять своё состояние в ответ на возможное возмущение; разнообразие возмущений требует соответствующего ему разнообразия возможных состояний. В противном случае такая система не сможет отвечать задачам управления, выдвигаемым внешней средой, и будет малоэффективной. Отсутствие или недостаточность разнообразия могут свидетельствовать о нарушении целостности подсистем, составляющих данную систему.

Общая теория систем

Основная статья: Общая теория систем

Общая теория систем - научная и методологическая концепция исследования объектов, представляющих собой системы. Она тесно связана с системным подходом и является конкретизацией его принципов и методов.

Первый вариант общей теории систем был выдвинут Людвигом фон Берталанфи. Его основная идея состояла в признании изоморфизма законов, управляющих функционированием системных объектов.

Современные исследования в общей теории систем должны интегрировать наработки, накопленные в областях «классической» общей теории систем, кибернетики, системного анализа, исследования операций, системной инженерии и т.д.

Определение системы

Тема №1. Системы и закономерности их функционирования и развития.

Понятие о системе.

Определение системы.

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.

Существует несколько десятков определений понятия «система». Их анализ показывает, что по мере развития теории систем и использования этого понятия на практике определение понятия «система» изменялось не только по форме, но и по содержанию.

В первых определениях в той или иной форме говорилось о том, что система – это элементы (части, компоненты) и связи между ними. Так, Берталанфи определил систему, как «комплекс взаимодействующих компонентов» или как «совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и со средой».

В Большой Советской Энциклопедии система определяется прямым переводом с греческого слова (состав), т. е. составленное, соединенное из частей.

Затем в определениях системы появляется цель. Вначале – в неявном виде в определении Темникова «система – организованное множество» (в котором цель появляется при раскрытии понятия «организованное»). Потом – в виде конечного результата, системообразующего критерия, а позднее - и с явным упоминанием о цели.

В некоторых определениях уточняются условия целеобразвоания – среда, интервал времени, т. е. период, в рамках которого будет существовать система, и ее цели.

Например, определение Сагатовского: система – «конечное множество функциональных элементов и отношений между ними, выделенное из среды в соответствии с определенной целью в рамках определенного временного интервала».

Далее в определение системы начинают включать, наряду с элементами, связями и целями, наблюдателя , т. е. лицо, представляющее объект или процесс в виде системы при исследовании или принятии решения.

Первое определение, в которое в явном виде включен наблюдатель, дал Черняк: «Система есть отражение в сознании субъекта (исследователя, наблюдателя) свойств объектов и их отношений в решении задачи исследования, познания».

В последующих вариантах этого определения Черняк стал учитывать и язык наблюдателя: «система есть отображение на языке наблюдателя (исследователя, конструктора) объектов, отношений и их свойств в решении задачи исследования, познания».

Вообще в определениях системы бывает и большее число составляющих.

Сопоставляя эволюцию определения системы (элементы и связи, затем – цель, затем - наблюдатель) и эволюцию использования категорий теории познания в исследовательской деятельности, можно обнаружить сходство: вначале модели (особенно формальные) базировались на учете только элементов и связей, взаимодействий между ними, затем – стали уделять внимание цели, поиску методов ее формализованного представления (целевая функция, критерий функционирования и т. п.), а, начиная с 60-х годов прошлого века, все большее внимание обращают на наблюдателя, лицо, осуществляющее моделирование или проводящее эксперименты, т. е. лицо, принимающее решение (ЛПР).

С учетом этого и опираясь на более глубокий анализ сущности понятия «система», рассматриваемый ниже, следует, по-видимому, относиться к этому понятию как к категории теории познания. В связи с этим интересно обратить внимание на вопрос о материальности или нематериальности системы, рассматриваемый далее.

В различных конкретных ситуациях можно пользоваться различными определениями. Причем, по мере уточнения представлений о системе или переходе на другой уровень (страту) ее исследования определение системы не только может, но и должно уточняться.

Более полное определение, включающее и элементы, и связи, и цель, и наблюдателя, а иногда и его «язык» отображения системы, помогает поставить задачу, наметить основные этапы методики системного анализа. Например, в социальных системах, если не определить лицо, компетентное принимать решения, то можно и не достичь цели, ради которой создается система. Но есть системы, для которых наблюдатель очевиден. Иногда не нужно даже в явном виде использовать понятие цели (например, вариант теории систем Урманцева, созданный им для исследования относительно невысоко развитых биологических объектов типа растений, не включает понятие цели как не свойственно для этого класса объектов, а понятие целесообразности развития отражает в форме «закон композиции»).

При проведении системного анализа можно вначале 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.

Выбор определения отражает принимаемую концепцию исследуемой или создаваемой системы и является фактически началом ее моделирования, т. е. помогает исследователю или разработчику начать ее описание.

Система это:

Система (от греч. systema - целое, составленное из частей; соединение) множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определённую целостность, единство. Претерпев длительную историческую эволюцию, понятие С. с середины 20 в. становится одним из ключевых философско-методологических и специально-научных понятий. В современном научно-техническом знании разработка проблематики, связанной с исследованием и конструированием С. разного рода, проводится в рамках системного подхода (См. Системный подход), общей теории С., различных специальных теорий С., в кибернетике, системотехнике (См. Системотехника), системном анализе (См. Системный анализ) и т. д. Первые представления о С. возникли в античной философии, выдвинувшей онтологическое истолкование С. как упорядоченности и целостности бытия. В древнегреческой философии и науке (Евклид, Платон, Аристотель, стоики) разрабатывалась идея системности знания (аксиоматическое построение логики, геометрии). Воспринятые от античности представления о системности бытия развивались как в системно-онтологических концепциях Б. Спинозы и Г. Лейбница, так и в построениях научной систематики. 17-18 вв., стремившейся к естественной (а не телеологической) интерпретации системности мира (например, классификация К. Линнея). В философии и науке нового времени понятие С. использовалось при исследовании научного знания; при этом спектр предлагаемых решений был очень широк - от отрицания системного характера научно-теоретического знания (Э. Кондильяк) до первых попыток философского обоснования логико-дедуктивной природы систем знания (И. Г. Ламберт и др.). Принципы системной природы знания разрабатывались в нем. классической философии: согласно И. Канту, научное знание есть С., в которой целое главенствует над частями; Ф. Шеллинг и Г. Гегель трактовали системность познания как важнейшее требование диалектического мышления. В буржуазной философии 2-й половины 19-20 вв. при общем идеалистическом решении основного вопроса философии содержатся, однако, постановки, а в отдельных случаях и решения некоторых проблем системного исследования - специфики теоретического знания как С. (Неокантианство), особенностей целого (Холизм, Гештальтпсихология), методов построения логических и формализованных систем (Неопозитивизм). Общефилософской основой исследования С. являются принципы материалистической диалектики (всеобщей связи явлений, развития, противоречия и др.). Труды К. Маркса, Ф. Энгельса, В. И. Ленина содержат богатейший материал по философской методологии изучения С. - сложных развивающихся объектов (см. в ст. Системный подход). Для начавшегося со 2-й половины 19 в. проникновения понятия С. в различные области конкретно-научного знания важное значение имело создание эволюционной теории Ч. Дарвина, теории относительности, квантовой физики, структурной лингвистики и др. Возникла задача построения строгого определения понятия С. и разработки оперативных методов анализа С. Интенсивные исследования в этом направлении начались только в 40-50-х гг. 20 в., однако многие конкретно-научные принципы анализа С. уже были сформулированы ранее в тектологии А. А. Богданова, в работах В. И. Вернадского (См. Вернадский), в праксеологии Т. Котарбиньского (См. Котарбиньский) и др. Предложенная в конце 40-х гг. Л. Берталанфи программа построения «общей теории систем» явилась одной из первых попыток обобщённого анализа системной проблематики. Дополнительно к этой программе, тесно связанной с развитием кибернетики, в 50-60-е гг. был выдвинут ряд общесистемных концепций и определений понятия С. (в США, СССР, Польше, Великобритании, Канаде и других странах). При определении понятия С. необходимо учитывать теснейшую взаимосвязь его с понятиями целостности, структуры, связи, элемента, отношения, подсистемы и др. Поскольку понятие С. имеет чрезвычайно широкую область применения (практически каждый объект может быть рассмотрен как С.), постольку его достаточно полное понимание предполагает построение семейства соответствующих определений - как содержательных, так и формальных. Лишь в рамках такого семейства определений удаётся выразить основные системные принципы: целостности (принципиальная несводимость свойств С. к сумме свойств составляющих её элементов и невыводимость из последних свойств целого; зависимость каждого элемента, свойства и отношения С. от его места, функций и т. д. внутри целого), структурности (возможность описания С. через установление её структуры, т. е. сети связей и отношений С.; обусловленность поведения С. поведением её отдельных элементов и свойствами её структуры), взаимозависимости С. и среды (С. формирует и проявляет свои свойства в процессе взаимодействия со средой, являясь при этом ведущим активным компонентом взаимодействия), иерархичности (каждый компонент С. в свою очередь может рассматриваться как С., а исследуемая в данном случае С. представляет собой один из компонентов более широкой С.), множественности описания каждой С. (в силу принципиальной сложности каждой С. её адекватное познание требует построения множества различных моделей, каждая из которых описывает лишь определённый аспект С.) и др. Существенным аспектом раскрытия содержания понятия С. является выделение различных типов С. (при этом разные типы и аспекты С. - законы их строения, поведения, функционирования, развития и т. д. - описываются в соответствующих специализированных теориях систем). Предложен ряд классификаций С., использующих разные основания. В наиболее общем плане С. можно разделить на материальные и абстрактные. Первые (целостные совокупности материальных объектов) в свою очередь делятся на С. неорганической природы (физические, геологические, химические и др.) и живые С., куда входят как простейшие биологические С., так и очень сложные биологические объекты типа организма, вида, экосистемы. Особый класс материальных живых С. образуют социальные С., чрезвычайно многообразные по своим типам и формам (начиная от простейших социальных объединений и вплоть до социально-экономической структуры общества). Абстрактные С. являются продуктом человеческого мышления; они также могут быть разделены на множество различных типов (особые С. представляют собой понятия, гипотезы, теории, последовательная смена научных теорий и т. д.). К числу абстрактных С. относятся и научные знания о С. разного типа, как они формулируются в общей теории С., специальных теориях С. и др. В науке 20 в. большое внимание уделяется исследованию языка как С. (лингвистические С.); в результате обобщения этих исследований возникла общая теория знаков - семиотика. Задачи обоснования математики и логики вызвали интенсивную разработку принципов построения и природы формализованных, логических С. (металогпка, метаматематика). Результаты этих исследований широко применяются в кибернетике, вычислительной технике и др. При использовании других оснований классификации С. выделяются статичные и динамичные С. Для статичной С. её состояние с течением времени остаётся постоянным (например, газ в ограниченном объёме - в состоянии равновесия). Динамичная С. изменяет своё состояние во времени (например, живой организм). Если знание значений переменных С. в данный момент времени позволяет установить состояние С. в любой последующий или любой предшествующий моменты времени, то такая С. является однозначно детерминированной. Для вероятностной (стохастической) С. знание значений переменных в данный момент времени позволяет только предсказать вероятность распределения значений этих переменных в последующие моменты времени. По характеру взаимоотношения С. и среды С. делятся на закрытые - замкнутые (в них не поступает и из них не выделяется вещество, происходит лишь обмен энергией) и открытые - незамкнутые (постоянно происходят ввод и вывод не только энергии, но и вещества). По второму закону термодинамики, каждая закрытая С. в конечном счёте достигает состояния равновесия, при котором остаются неизменными все макроскопические величины С. и прекращаются все макроскопические процессы (состояние максимальной энтропии и минимальной свободной энергии). Стационарным состоянием открытой С. является подвижное равновесие, при котором все макроскопические величины остаются неизменными, но непрерывно продолжаются макроскопические процессы ввода и вывода вещества. Поведение названных классов С. описывается с помощью дифференциальных уравнений, задача построения которых решается в математической теории С. Современная научно-техническая революция привела к необходимости разработки и построения автоматизированных С. управления народным хозяйством (промышленностью, транспортом и т. д.), автоматизированных С. сбора и обработки информации в национальном масштабе и т. д. Теоретические основы для решения этих задач разрабатываются в теориях иерархических, многоуровневых С., целенаправленных С. (в своём функционировании стремящихся к достижению определённых целей), самоорганизующихся систем (См. Самоорганизующаяся система) (способных изменять свою организацию, структуру) и др. Сложность, многокомпонентность, стохастичность и др. важнейшие особенности современных технических С. потребовали разработки теорий систем «человек и машина» (См. Система человек и машина), сложных систем (См. Сложная система), системотехники, системного анализа. В процессе развития системных исследований в 20 в. более четко были определены задачи и функции разных форм теоретического анализа всего комплекса системных проблем. Основная задача специализированных теорий С. - построение конкретно-научного знания о разных типах и разных аспектах С., в то время как главные проблемы общей теории С. концентрируются вокруг логико-методологических принципов системного исследования, построения метатеории анализа С. В рамках этой проблематики существенное значение имеет установление методологических условий и ограничений применения системных методов. К числу таких ограничений относятся, в частности, т. н. системные парадоксы, например парадокс иерархичности (решение задачи описания любой данной С. возможно лишь при условии решения задачи описания данной С. как элемента более широкой С., а решение последней задачи возможно лишь при условии решения задачи описания данной С. как С.). Выход из этого и аналогичных парадоксов состоит в использовании метода последовательных приближений, позволяющего путём оперирования неполными и заведомо ограниченными представлениями о С. постепенно добиваться более адекватного знания об исследуемой С. Анализ методологических условий применения системных методов показывает как принципиальную относительность любого, имеющегося в данный момент времени описания той или иной С., так и необходимость использования при анализе любой С. всего арсенала содержательных и формальных средств системного исследования. Лит.: Маркс К. и Энгельс Ф., Соч., 2 изд., т. 20; 26, ч. 2; т. 46, ч. 1; Ленин В. И., Полн. собр. соч., 5 изд., т. 18, 29; Хайлов К. М., Проблема системной организованности в теоретической биологии, «Журнал общей биологии», 1963, т. 24, № 5; Ляпунов А. А., Об управляющих системах живой природы, в сборнике: О сущности жизни, М., 1964; Щедровицкий Г. П., Проблемы методологии системного исследования, М., 1964; Вир Ст., Кибернетика н управление производством, пер. с англ., М., 1965; Проблемы формального анализа систем. [Сб. ст.], М., 1968; Холл А. Д., Фейджин Р. Е., Определение понятия системы, в сборнике: Исследования по общей теории систем, М., 1969; Месарович М., Теория систем и биология: точка зрения теоретика, в кн.: Системные исследования. Ежегодник. 1969, М., 1969; Малиновский А. А., Пути теоретической биологии, М., 1969; Рапопорт А., Различные подходы к общей теории систем, в кн.: Системные исследования. Ежегодник. 1969, М., 1969; Уемов А. И., Системы и системные исследования, в кн.: Проблемы методологии системного исследования, М., 1970; Шрейдер Ю. А., К определению системы, «Научно-техническая информация. Серия 2», 1971, №7; Огурцов А. П., Этапы интерпретации системности знания, в кн.: Системные исследования. Ежегодник. 1974, М., 1974; Садовский В. Н., Основания общей теории систем, М., 1974; Урманцев Ю. А., Симметрия природы и природа симметрии, М., 1974; Bertalanffy L. von, An outline of general system theory, «British Journal for the Philosophy of Science», 1950, v. I, № 2; Systems: research and design, ed. by D. P. Eckman, N. Y. - L., ; Zadeh L. A., Polak Е., System theory, N. Y., 1969; Trends in general systems theory, ed. by G. J. Klir, N. Y., 1972; Laszlo Е., Introduction to systems philosophy, N. Y., 1972; Unity through diversity, ed. by W. Gray and N. D. Rizzo, v. 1-2, N. Y., 1973. См. также лит. при ст. Системный анализ, Системный подход. В. Н. Садовский.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия. 1969-1978.

Понятие системы

В литературе существует несколько десятков определений системы. Наиболее общим является определение, приведенное в : «Система есть средство достижения цели». Но нужно иметь еще представление о том, что это за средство, как оно устроено. Поэтому предполагают, что система состоит из большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих между собой и с окружающей средой отдельных частей системы. Однако, совокупность, состоящая из большого числа изолированных объектов, не является системой.

Прежде, чем давать другие определения системы, рассмотрим ряд понятий, не отделимых от системы.

Цель – это состояние, к которому направлена тенденция движения системы .

Состояние системы – это некая изображающая точка в пространстве состояний системы при определенных значениях параметров системы.

Пространство состояний системы – это n -мерное (по числу параметров системы) пространство, в котором функционирует система.

Функционирование системы – это переход из одного состояния в другое или сохранение какого-либо состояния в течение некоторого промежутка времени. Следовательно, функционирование (функцию) системы можно представить как движение изображающей точки в пространстве состояний, причем покой – это одна из форм движения – сохранение состояния (рис. 1.1).

Рисунок 1.1.

Если состояния системы изменяются за счет внутренних процессов или из-за внешних влияний, то такая система называется динамической .

Системы, в которых возможны любые состояния в пределах допустимой области (состояний), характеризуются непрерывным пространством состояний.

Системы, в которых возможно лишь конечное число состояний, называются дискретными и характеризуются дискретным пространством состояний.

Если рассматривать изменения состояний системы в функции времени, то это приведет к необходимости исследования траекторий в m -мерном пространстве. Иногда эти траектории называют линиями поведения.

Функция системы – есть ее свойство в динамике, приводящее к достижению цели или способ достижения системой заданной цели.

В зависимости от решаемой задачи – анализа или синтеза, существует еще два определения системы: дискриптивное и конструктивное .

а) Дискриптивное (описательное) определение : система – есть совокупность объектов, свойство которой определяется отношениями между этими объектами (обычно их называют элементами). Этим определением пользуется исследователь, решающий задачу анализа.

б) Конструктивное определение системы : система – есть конкретное множество функциональных элементов и отношений между ними, выделяемое из среды в соответствии с определенной целью в рамках определенного временного интервала.

Этим определением пользуются при решении задачи синтеза, т.е. когда создается новая система.

В основе определения лежит функционально-целевой подход : свойство объекта рассматривается как функция, если оно используется для достижения определенной цели.

1. Структура сложных систем

Структура системы – это совокупность функциональных составляющих системы и их отношений, необходимых и достаточных для достижения системой заданной цели.

Функциональные составляющие, приведенные в определении структуры системы, носят названия: подсистемы и элементы.

Элемент (в формализованной схеме системы) – это объект (часть системы), не подлежащий (при данном рассмотрении системы) дальнейшему разбиению на части. Внутренняя структура элемента при этом не является предметом изучения. Должны быть известны только те свойства элемента, которые определяют его взаимодействие с другими элементами системы и оказывают влияние на свойства системы в целом.

Подсистема – совокупность элементов системы вместе со связями между ними. Подсистемы могут быть разных рангов (уровней). Выделение подсистем является важным этапом при построении формального описания сложной системы. Оно позволяет иногда упростить исследование сложной системы, т.к. уменьшается число связей в системе и, следовательно, громоздкость исследований. С другой стороны, переход от системы к подсистемам ведет к новому множеству связей. Подсистемы сложной системы сами могут быть сложными системами. Поэтому с формальной точки зрения сущность подсистемы двойственна: с одной стороны она является системой, состоящей из некоторого числа элементов, а с другой – представляет собой элемент сложной системы.

Таким образом, деление системы весьма условно и зависит от уровня, на котором рассматривается система. То есть процесс расчленения системы может продолжаться до тех пор, пока дальнейшее разбиение окажется нецелесообразным. Число подсистем и их порядок может быть любым. Важно лишь, чтобы подсистемы, действующие совместно, обеспечивали выполнение всех функций следующей, высшей по уровню подсистемы. Цель высшей подсистемы – влиять на низшие таким образом, чтобы достигалась общая цель, заданная для всей системы.

Таким образом, сложные системы имеют, как правило, иерархическую структуру, формализованный вид которой приведен на рис. 1.2.

Иерархическая структура системы позволяет вести независимое проектирование подсистем и организовать их независимое производство.

Иерархические структуры бывают идеальные и неидеальные. Идеальные иерархические структуры должны иметь пять признаков:

Многоуровневость (этажность);

Ветвистость;

Пирамидальность;

Субординация внутренних связей;

Субординация внешних связей, которые контролируются верхними подсистемами.

Подсистемы

1-го ранга

Подсистемы

2-го ранга

Подсистемы

m -го ранга

Элементы

Рисунок 1.2.

Наиболее просто достигается цель в идеальной иерархии. Но, как правило, идеальных иерархий, из-за различного рода нарушений, не бывает.

Структуры некоторых сложных систем могут быть не иерархичными, т.е. не пирамидальными, а линейными (радиоприемник, автомобиль и т.п.).

Для представления структур удобно использовать теорию графов. «Язык структуры систем – графические модели» (У. Дж. Бендер ).

Главный признак, по которому классифицируются структуры из-за их многообразия – это количество и характер связей между элементами.

В определении структуры применен термин «отношения». Отношения могут быть временными, пространственными и типа связи. Термин «связь» используется в случае взаимосвязанных объектов, когда изменения одного объекта приводят к изменениям другого. В случае если объекты не приводят к изменению друг друга, используется более общий термин «отношение». Так в системе существуют взаимосвязанные элементы и могут быть не взаимосвязанные элементы, между которыми имеются отношения (например, пространственные).

Связи могут быть информационные, энергетические и вещественные.

Вещественные связи – это каналы, по которым передаются какие-либо вещества. Например, в производственных системах – сырье, полуфабрикаты и т.п.

Энергетические связи – это каналы, по которым передается тот или иной вид энергии: механической, электрической, тепловой и т.п.

Информационные связи – это каналы, по которым передается та или иная информация: команды управления, различного рода сообщения и т.п..

Связи бывают: направленные и ненаправленные, односторонние и двухсторонние, симметричные и несимметричные.

Необходимо отметить еще два вида структур систем: формальную (логическую) и материальную .

Формальная структура . Ее определение совпадает с определением структуры, приведенной выше.

Материальная структура – это реальное наполнение формальной структуры, одна из ее возможных реализаций.

Всегда следует иметь в виду, что:

1. Фиксированной цели соответствует одна и только одна формальная структура системы;

2. Одной формальной структуре может соответствовать множество материальных структур систем.

Формальная структура оказывается единственной, поскольку она определяется поставленной целью.

Множественность материальных структур определяется уровнем развития техники: на каждом уровне свои материальные структуры.

Что означает понятие система?

Солнце

Систе́ма (от др. -греч. σύστημα - «сочетание») - множество взаимосвязанных элементов, обособленное от среды и взаимодействующее с ней, как целое .

В системном анализе используют различные определения понятия «система» . В частности, по В. Н. Сагатовскому, система - это конечное множество функциональных элементов и отношений между ними, выделенное из среды в соответствии с определенной целью в рамках определенного временного интервала . Согласно Ю. И. Черняку, система есть отражение в сознании субъекта (исследователя, наблюдателя) свойств объектов и их отношений в решении задачи исследования, познания . Известно также большое число других определений понятия «система» , используемых в зависимости от контекста, области знаний и целей исследования .

Термин «система» обозначает как реальные, так и абстрактные объекты и широко используется для образования других понятий, например банковская система, информационная система, кровеносная система, политическая система, система уравнений и др.

Любой неэлементарный объект можно рассмотреть как подсистему целого (к которому рассматриваемый объект относится) , выделив в нём отдельные части и определив взаимодействия этих частей, служащих какой-либо функции.

Изучением систем занимаются системология, кибернетика, системный анализ, теория систем, термодинамика, ТРИЗ, системная динамика и другие научные дисциплины

Вернемся к соотнесению понятий «простое» - «сложное». Если нечто определяем как «сложное», то подразумеваем, что оно имеет какое-то строение, т.е. из чего-то состоит. В дальнейшем эту составную часть сложного будем называть компонентом. Очевидно, компоненты могут быть двух типов:

· сложные, т.е. те, которые в свою очередь состоят из чего-то еще.

Теперь можно попытаться определить понятие система.

Система - совокупность взаимодействующих компонентов, каждый из которых в отдельности не обладает свойствами системы в целом, но является ее неотъемлемой частью.

Комментарии к определению:

1. Системой может называться не любая совокупность (объединение) неких сущностей, а только сущностей взаимодействующих, т.е. связанных друг с другом. Например, груду кирпичей или набор радиодеталей считать системами нельзя; если же эти кирпичи разместить в определенном порядке и связать раствором, а радиодетали нужным образом соединить между собой, то получатся системы - дом и телевизор. Следствием взаимодействия оказывается то, что компоненты системы определенным образом организованы, т.е. система имеет структуру, отражающую ее организацию (устройство). Взаимодействия (связи) могут быть различной природы: механические, физические, информационные и др. К способам описания структуры необходимо отнести языковый (с использованием естественного или формализованного языка) и графический.

2. Любая система обладает двумя качествами: системности и единства.

· системность означает, что при объединении компонентов возникает некоторое новое качество - системное свойство - которым изначально не обладали отдельные компоненты; в рассмотренном выше примере с телевизором совершенно очевидно, что никакая его деталь (компонент) по отдельности не обладают свойством демонстрации изображения и звука, перенесенных радиоволнами;

· единство или, по-другому, целостность системы означает, что удаление из нее какого-либо компонента приводит фактически к ее уничтожению, поскольку меняется (или исчезает) системное свойство (в этом легко убедиться, если из телевизионной схемы убрать какую-либо деталь).

3. Уточним терминологию: предельно простые компоненты системы далее будем называть объектами; сложные, которые также состоят из связанных простых (и, следовательно, подпадают под определение системы), будем называть подсистемами. Например, двигатель является подсистемой автомобиля, а болт - объектом.

4. Понятия «система» и «модель» неразрывно связаны друг с другом. Выделение, изучение и описание каких-либо систем неизбежно сопровождается моделированием, т.е. упрощениями, причем, моделирование осуществляется на двух уровнях. На внешнем уровне производится выделение самой системы: поскольку любое реальное объединение (прототип системы) включает множество составляющих и связей между ними, на этапе постановки задачи приходится какие-то из них включать в систему и рассматривать далее, а какие-то отбрасывать как второстепенные. На внутреннем уровне моделирование состоит в том, что часть составляющих системы принимаются и рассматриваются в качестве объектов, что, как указывалось выше, также является упрощением. Кроме того, пренебрегается некоторыми внутренними взаимосвязями. Таким образом, в задачах, связанных с изучением и описанием сложных объединений, система - это модельное представление. Однако это утверждение не будет справедливым для задач, в которых системы создаются искусственно (т.е. человеком) - технические конструкции и механизмы, здания, художественные произведения, компьютерные программы и пр. - порождаемые фантазией автора, они не имеют прототипов и, следовательно, не могут быть моделями, хотя подпадают под определение системы. С другой стороны, модель сложного прототипа также представляет собой объединение связанных составных частей, т.е. модель является системой. Однако модель объекта, очевидно, системой быть не может. Следовательно, несмотря на связь понятий «система» и «модель», их нельзя отождествлять; соотношение понятий определяется характером решаемой задачи.

5. Приведенное определение является инвариантным по отношению к области знаний или технологий, в которой система исследуется или создается. Другими словами, степень общности определения высока.

На практике необходимость выделения систем связаны с постановкой и решением следующих задач:

· изучение прототипа системы, т.е. выяснение строения природного или искусственного прототипа системы, особенностей связей между компонентами, влияния внешних и внутренних факторов на характер протекающих процессов;

· описание системы, т.е. представление системы языковыми или графическими средствами;

· построение системы - создание новой системы из компонентов;

· использование системы - решение с помощью системы каких-то проблем практики.

При решении перечисленных системных задач используются два метода - анализ и синтез.

Анализ - метод исследования, основанный на выделении отдельных компонентов системы и рассмотрении их свойств и связей.

Анализ - это декомпозиция (расчленение) сложного объединения на составные части и рассмотрение их и связей между ними по отдельности. В информатике имеется раздел (это и самостоятельная наука) - системный анализ, в котором изучаются способы выделения, описания и исследования систем. В то же время, анализ является универсальным методом познания, применяемым во всех без исключения научных и прикладных дисциплинах. Его альтернативой и дополнением является синтез.

Синтез - (1) метод исследования (изучения) системы в целом (т.е. компонентов в их взаимосвязи), сведение в единое целое данных, полученных в результате анализа.

(2) создание системы путем соединения отдельных компонентов на основании законов, определяющих их взаимосвязь.

Синтез - это объединение составляющих для получения нового качества (системного свойства). Такое объединение возможно только после изучения свойств компонентов и закономерностей их взаимодействий, а также изучения влияния различных факторов на системные свойства. Синтез - целенаправленная деятельность человека, следовательно, его результатом будет искусственная система (в отличие от природных естественных). Создание системы может производиться с конечной целью изучения и описания ее прототипа - подобную систему, как было сказано выше, следует считать моделью. Примером может служить упоминавшаяся ранее имитационная модель процессов в атмосфере Земли, на основании которой прогнозируется погода. Другой целью создания (построения) системы может быть ее практическое использование для удовлетворения каких-либо потребностей человека, например, сооружения, транспортные средства, электронные устройства. Эти системы нельзя считать моделями, поскольку отсутствуют их прототипы. Однако они сами являются прототипами для чертежей и схем, по которым создаются. К этой же категории искусственных систем необходимо отнести художественные произведения, компьютерные программы и другие построения, выполненные посредством некоторого языка (естественного или формализованного) и имеющие смысловую завершенность.

Использование системы - это конечная цель ее изучения или создания. Часто использование связано с управлением системой; общие законы управления системами изучает раздел информатики под названием кибернетика.

Прежде чем выделить различные классы систем, произведем ряд терминологических уточнений. Полный набор свойств системы - поле свойств системы - составляют поля свойств ее отдельных компонентов, а также системные свойства. В дальнейшем из индивидуальных свойств компонентов будем включать в поле свойств системы лишь те, которые оказываются существенными для системы, т.е. определяют характер связей (отношений) с другими компонентами или внешними по отношению к системе телами. Таким образом, на данном этапе обсуждения можем каждой системе поставить в соответствие три множества: множество компонентов {А }, множество отношений между ними {R }, а также множество (поле) свойств системы {P }.

Рассмотрим некоторые признаки, которые могут быть положены в основу классификации систем.