Базовые понятия системного подхода 8 страница

 

В основе классификаций систем лежат определения наиболее существенных призна­ков или их сочетания, которые описывают некоторую общность свойств систем (рис. 4.6).

Рис. 4.6. Классификация систем по сложности и детерминированности

 

К искусственным системам относятся системы, созданные человеком, а естественные - созданы самой природой.

Различают и такие системы, как детерминированные и вероятностные (стохастиче­ские), динамические и статические, с централизованным управлением и самоорганизующи­еся.

К детерминированным относятся системы, действие которых однозначно определя­ется приложенным к ним воздействием (предсказуемо). В противоположность указанным системам в аналогичных условиях действие вероятностных систем случайно.

Различают также открытые и закрытые системы. Закрытые имеют фиксированные границы и относительно независимы от внешней среды (например, часы). Открытые вза­имодействуют с внешней средой и приспосабливаются к ее изменениям, обмениваясь с ней ресурсами (например, живой организм).

Закрытая система характеризуется тем, что она не только игнорирует внешнее воздей­ствие (не принимает энергию из внешней среды), но и сама не передает энергию во внеш­нюю среду.

Открытые системы нацелены на активное взаимодействие с внешней средой. Взаимо­действие системы с внешней средой проявляется через обратную связь. Обмен ресурсами поддерживает равновесное положение системы во внешней среде.

Динамические - это системы развивающиеся, изменяющиеся во времени. Статиче­ские же системы представляют собой неподвижную модель реальной действительности, отражающие моментальное состояние какого-либо объекта.

Системы, в которых некоторый элемент (центральная подсистема) играет главную роль в ее функционировании, называются централизованными. В таких системах незначи­тельные изменения центральной подсистемы приводят к значительным изменениям всей системы. В децентрализованных системах центральной подсистемы нет; подсистемы имеют примерно равную ценность для системы.

Табличное представление классификации систем приведено в табл. 4.2.

 

Таблица 4.2 - Классификации систем [2, 5]

 

Наименование признака	Содержание классификации
Происхождение	Естественные и искусственные
Объективность	Материальные и абстрактные
Содержание	Социальные, физические, экономические, технические и т. п.
Степень взаимо­связи с внешней средой	Открытые, закрытые, относительно обособленные
Изменчивость свойств	Статические и динамические
Обусловленность функционального действия	Детерминированные и вероятностные
Обусловленность процессов управ­ления	Управляемые и самоуправляемые
Степень сложности	Суперсложные, большие и сложные, подсистемы, эле­менты
Степень внутрен­ней организации	Хорошо организованные, дисрфузные и самоорганизо­ванные
Методы формали­зованного описа­ния объекта в ка­честве системы	Адекватное, теоретико-множественное представление, и нфо рмацио н ное оп исани е. и м итаци он но-ди нами чес кое, структурно-лингвистическое представление и т, п,
Реакция на возму-щаюшее воздей­ствие	Активные и пассивные
Методы модели­рования процесса развития	Управляемые, адаптивные, самообучаемые, самовосста­навливающиеся, самовоспроизводящиеся и т. п.
Длительность существования	Постоянные и временные

 

Чаще всего в процессе исследования систем используются три основных класса: абстрактные, естественные и искусственные. Первые - являются основой для эволюции научных теорий познания, в то время как вторые - для выявления закономерностей и фор­мулирования законов природы всех явлений, третьи - применяются для развития отрасле­вых научных знаний.

Абстрактные - это системы теоретико-методологического характера, позволяющие описывать общие и специфические свойства организационной структуры элементов, связей и отношений в целостном образовании для познания, изучения и проектирования состояния, поведения и развития исследуемого сложного объекта в качестве системы.

К естественным принято относить те системы, которые имеют естественно-природ­ное происхождение, а к искусственным - все остальные, которые были созданы человеком.

В зависимости от выбора критерия, по которому ведется оценка систем, может быть создано бесконечное множество классов систем. Например, если в основу классификации положить происхождение естественно существующих объектов и объектов, созданных чело­веком, то можно составить три класса систем: естественные, искусственные и смешанные.

Естественные системы в свою очередь могут включать подсистемы:

• живые (например, любое животное);

• неживые (например, земная кора);

• экологические (например, любой водоем);

• социальные (например, семья) и другие подсистемы.

К искусственным системам обычно относят орудия труда, машины и механизмы, авто­маты и роботов.

Смешанные системы объединяют искусственные и естественные системы:

• эргономические (например, токарный станок и токарь);

• биотехнологические (например, микроорганизмы и технологическое оборудование);

•   организационные (например, коллектив работников предприятия и средства произ­водства);

•   автоматизированные (например, автомат, приводимый в действие оператором).

Конечно же, каждая из перечисленных подсистем может быть представлена более дета­лизированными подсистемами. Графическая модель приведенной классификации показана на рис. 4.7.

 

 

Рис. 4.7.Классификация систем

 

 

 

4.7. Типы способов управления и регулирования

 

Задача управления системой - предупреждать ее разрушение и отклонение от эффек­тивного достижения целей. В этом смысле управление представляет собой функцию системы, направленную на удержание (в допустимых пределах) отклонений системы от заданных целей. Но управление в этом случае должно обеспечиваться измеримостью полу­чаемых результатов и сравнением их с заданными; возможностью корректировки управля­ющих воздействий; быстрым (упреждающим) изменением системы в соответствии с изме­нением внешней среды.

Качественные и количественные изменения, происходящие в системе, связаны с изме­нениями параметров системы во времени и в пространстве. Динамику изменений соотно­шения между состояниями входа и выхода системы называют поведением системы.

Если под управлением системы понимают процесс получения заданного результата при направленном воздействии на вход системы, то обратная связь позволяет системе само­стоятельно реагировать на воздействие внешней среды и приспосабливаться к ней. В этом случае говорят, что система обладает свойством вырабатывать внутреннее воздействие и является самоуправляемой.

Самоорганизация представляет собой процесс упорядочения системы за счет взаимо­действия ее составляющих. Одной из основных характеристик самоорганизации является то, что процессы, происходящие в системе, не обладают постоянной во времени структурой, изменения происходят спонтанно и лишь частично зависят от внешних воздействий.

Самоорганизующиеся системы обладают следующими свойствами:

• способностью изменять среду в своих целях;

• приспособляемостью к изменениям внешней среды;

• непредсказуемостью поведения;

• способностью к самообучению.

Классификацию по способам управления построят в зависимости от того, откуда исхо­дит управляющее воздействие: управляется ли система самостоятельно или извне или упра­вление является комбинированным.

Указанные подсистемы могут быть представлены подсистемами более детализирован­ными. Например, в зависимости от степени известности траектории, приводящей к заданной цели, и возможности управляющей системы удерживать управляемую систему на заданной траектории, системы, управляемые извне, можно представить следующими подсистемами.

Управление без обратной связи. В этом случае траектория движения подсистемы известна точно, и обратная связь между управляемой и управляющей системами отсут­ствует. Например, пуля, выпущенная из ружья, летит по заданной траектории.

Регулирование. Применяется в том случае, когда имеется возможность возвратить систему на заданную траекторию. Например, студент, не сдавший экзамен, должен выучить материал по курсу.

Управление по параметрам. Осуществляется в том случае, когда невозможно задать траекторию движения управляемого объекта на весь период времени, поэтому требуется «поднастройка» системы. Например, управляющие воздействия водителя, который едет на машине по проселочной дороге.

Управление по структуре. Применяется в том случае, если ни один из параметров не обеспечивает определение траектории. В этом случае цель недостижима, и приходится менять структуру системы. Примером может служить неплатежеспособное предприятие, подлежащее реструктуризации.

Типология способов управления системно представлена на рис. 4.8.

Рис. 4.8. Классификация типов способов управления

 

Схематически самоуправляемая система может быть представлена моделью, изобра­женной на рис. 4.9.

Переменные различают по типам. Количественные переменные могут быть дискрет­ными, непрерывными и смешанными. Качественные - имеют формализованное описание или описание содержания.

Сами операторы систем (S и C) могут соответствовать модели «черного ящика» или модели «белого ящика». Они могут быть не параметризованными, когда S и C известны частично, или параметризованными, когда их содержание известно до параметра. Опера­торы также могут быть и смешанными.

Для построения самоорганизуемой системы в общем виде необходимо описать при­роду (происхождение), типологию и внутреннюю структуру систем С и S; рассмотреть типы переменных X, Y, Z; конкретизировать тип отображения элементов между системами S и C (т. е. определить тип оператора); рассмотреть способы управления двух систем (критерии и способы получения управляющих воздействий U) и в конце выйти на задание условий получения необходимых воздействий.

Из теории систем известно, что самоуправляемые системы для достижения цели, сто­ящей перед ними, изменяют во времени свои параметры (в первую очередь свою струк­туру) не столько в результате воздействий извне, сколько путем генерирования и реализа­ции решений внутренними подсистемами и элементами самой системы. По существу, имеет место перебор все новых и новых моделей систем до тех пор, пока не будет найдена модель системы, обеспечивающая попадание системы в заданную целевую область.

Рис. 4.9. Общая схема функционирования систем: X - входные параметры; Y - выход­ные параметры; Z - описание внутренних переменных системы С; C - управляемая система; S - управляющая система; V - управляющие воздействия внешней среды; U - управляющие воздействия системы S; Aj, А2, A3 - сигналы; Si, S2 - подсистемы управляющей системы; N - нормирование

 

Контрольные вопросы

 

1. Что понимают под моделью чаще всего?

2. По каким признакам можно классифицировать модели?

3. Какие пределы истинности можно допустить по отношению к моделям?

4. Что называется языковой моделью?

5. Дайте первое определение системы.

6. Что представляют собой цель и проблема как модели?

7. Что такое модель «черного ящика»?

8. Приведите пример модели «черного ящика».

9. Что является причиной множественности входов и выходов в модели «черного ящика»?

10.Что представляет собой модель состава?

11.Что называется элементом системы?

12.Приведите пример модели состава.

13.Что представляет собой модель структуры? Приведите пример.

14. После построения какой модели можно приступить к построению модели структуры?

15. Дайте второе определение системы.

16. Что называется графом? Приведите примеры графов, используемых в теории систем и теории управления.

17.Какие подсистемы включают естественные системы?

18.Какие подсистемы включают искусственные системы?

19.Какие подсистемы включают смешанные системы?

20.Чем детерминированные системы отличаются от вероятностных?

21.Приведите пример сложных детерминированных систем.

22.Охарактеризуйте содержание классификации систем по способам управления.

23.Приведите примеры подсистем, управляемых извне.

24.В чем состоит суть регулирования систем?

25.В чем заключается управление по параметрам?

26.В чем заключается управление по структуре?

27.Каковы особенности самоуправляемых систем?

 

Глава 5 Анализ систем

 

5.1. Анализ и синтез систем

 

Системный подход способствует выработке правильного метода мышления о самом процессе управления, но любая система является частью большей системы и постоянно изменяется. В том случае, когда нет достаточной информации о существе проблемной ситу­ации, тогда для того, чтобы организовать процесс принятия решений, менеджер применяет системный анализ.

В общем виде процедуры системного анализа включают методики проведения иссле­дования и организацию процесса принятия решения. Предмет же системного анализа пред­ставляют собой «органически целостные системы, в разряд которых попадают биологиче­ские, психологические, социальные, экономические, сложные технические системы, а также комплексные климатические, географические и геологические образования» [37]. Сам термин «системный анализ» (далее - СА) появился в работах корпорации РЭНД, организован­ной в конце 1940-х гг. в США для решения глобальных военных задач и ряда слабострукту­рированных общих проблем и социально-экономических процессов.

Основу системного анализа составляет общая теория систем, которая позволяет осу­ществлять исследование проблем, не решаемых аналитически. Как правило, подобного рода проблемы содержат неопределенность ситуации, которая затрудняет принятие решений. Системный подход объединяет формальные знания и интуицию специалистов и стимули­рует целенаправленное аналитическое мышление. Он предусматривает разбиение процесса исследования на подпроцессы, моделирует процессы целеобразования и позволяет вырабо­тать алгоритм принятия решения, направленный на устранение накопившихся проблем.

В процессе системного анализа осуществляется не только системное формулирование проблем, но и установление между ними причинно-следственных связей и определение наи­более значимых среди них, для того чтобы затем сформулировать цель и определить спо­собы ее достижения. При этом часто логический анализ сопровождается математическими, статистическими вычислениями и вербальными оценками как проблем, так и целей и вари­антов их достижения.

Суть анализа (декомпозиции) состоит в разделении целого на части, в представлении сложного в виде простых составляющих.

Особенность системного анализа - использование формальных и неформальных про­цедур определения целей и функций систем управления. Этот анализ применяется для реше­ния проблем в ситуации неопределенности, когда следует использовать экспертные методы принятия решений.

Под анализом понимается процесс исследования систем, основанный на их декомпо­зиции с последующим определением статических и динамических характеристик элемен­тов, рассматриваемых во взаимосвязи с другими элементами систем и окружающей сре­дой. Цели анализа проявляются в стремлении повысить эффективность функционирования системы, а также в определении наилучшего варианта среди всех альтернативных.

В отношении систем управления задачи анализа сводятся к следующим процедурам:

• определение объекта анализа;

• структурирование системы;

• определение функциональных особенностей системы управления;

• исследование информационных характеристик системы;

• определение количественных и качественных показателей системы управления;

• оценка эффективности системы управления;

• обобщение и оформление результатов анализа.

В этом процессе исследователь может избрать одно из двух направлений анализа: опре­деление состояния системы, чтобы обозначить зоны, требующие улучшения, и стимулиро­вание изменений либо исследование альтернативных вариантов вновь создаваемой системы с целью выбора лучшего варианта.

Синтез (агрегирование) является центральным звеном создания систем, его суть состоит в соединении (мысленном или реальном) простых составляющих объекта в единое целое.

Рассмотрим аналитические и синтетические методы исследования систем.

Еще Р. Декарт, французский философ и математик, предлагал: расчлените изучаемую задачу на столько частей, чтобы легко и удобно было ее решать. Именно так и поступают математики: когда интеграл не «берется в лоб», - его «берут» по частям.

Другой подход известен из рассуждений древних философов: все люди смертны; Каин - человек, значит, Каин смертен.

В первом случае использовались методы анализа, во втором - синтетический метод исследования.

Основные этапы рассматриваемых методов приведены в табл. 5.1.

 

Таблица 5.1- Процедуры исследования систем

Анализ	Синтез
Объект разделяется на части	Объект рассматривается как часть большего целого
Объясняются части	Объясняется целое, содержащее исследуемую часть
Знание о частях агрегируется в зна­ние о целом объекте	Целое декомпозируется для объясне­ния частей

 

Агрегирование и декомпозиция, упомянутые в табл. 5.1, являются процедурами иссле­дования систем и представляют собой следующее. Декомпозиция - процедура разложения целого на части. Агрегирование - процедура объединения частей в целое.

Особенности синтетических методов заключаются в том, что вклад каждой части в общесистемный эффект зависит от вклада других частей. Поэтому, например, если каждую часть заставить функционировать наилучшим образом, то эффект не будет наивысшим. Например, если каждый игрок футбольной команды будет нацелен на ворота противника так, что будет стремиться забить гол, то свои ворота останутся незащищенными и многие из игроков окажутся вне игры. То есть акцент делается не просто на рассмотрение отдельных частей, а на их взаимодействие.

Сложность системного анализа заключается в том, что при расчленении целого на части не были утрачены свойства системы (свойства целого).

Области применения системного анализа в экономике. Особенность системного анализа состоит в том, что он позволяет формировать модель окружающей действительно­сти постепенно, обосновывая ее адекватность на каждом шаге. Начинается анализ с изуче­ния проблемной ситуации и формулировки проблемы.

Выделим основные области применения системного анализа с точки зрения решаемых задач:

---

Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 242; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!