Итак, состоянием системы называется совокупность существенных свойств, которыми система обладает в каждый момент времени.

Под свойством понимают сторону объекта, обуславливающую его отличие от других объектов или сходство с ними и проявляющуюся при взаимодействии с другими объектами.

Характеристика – то, что отражает некоторое свойство системы.

Какие свойства систем известны.

Из определения «системы» следует, что главным свойством системы является целостность, единство, достигаемое посредством определенных взаимосвязей и взаимодействий элементов системы и проявляющиеся в возникновении новых свойств, которыми элементы системы не обладают. Это свойство эмерджентности (от анг.emerge – возникать, появляться).

• 1. Эмерджентность – степень несводимости свойств системы к свойствам элементов, из которых она состоит.
• 2. Эмерджентность – свойство систем, обусловливающее появление новых свойств и качеств, не присущих элементам, входящих в состав системы.

Эмерджентность – принцип противоположный редукционизму, который утверждает, что целое можно изучать, расчленив его на части и затем, определяя их свойства, определить свойства целого.

Свойству эмерджентности близко свойство целостности системы. Однако их нельзя отождествлять.

Целостность системы означает, что каждый элемент системы вносит вклад в реализацию целевой функции системы.

Целостность и эмерджентность – интегративные свойства системы.

Наличие интегративных свойств является одной из важнейших черт системы. Целостность проявляется в том, что система обладает собственной закономерностью функциональности, собственной целью.

Организованность – сложное свойство систем, заключающиеся в наличие структуры и функционирования (поведения). Непременной принадлежностью систем является их компоненты, именно те структурные образования, из которых состоит целое и без чего оно не возможно.

Функциональность - это проявление определенных свойств (функций) при взаимодействии с внешней средой. Здесь же определяется цель (назначение системы) как желаемый конечный результат.

Структурность - это упорядоченность системы, определенный набор и расположение элементов со связями между ними. Между функцией и структурой системы существует взаимосвязь, как между философскими категориями содержанием и формой. Изменение содержания (функций) влечет за собой из­менение формы (структуры),но и наоборот .

Важным свойством системы является наличие поведения – действия, изменений, функционирования и т.д.

Считается, что это поведение системы связано со средой (окружающей), т.е. с другими системами с которыми она входит в контакт или вступает в определённые взаимоотношения.

Процесс целенаправленного изменения во времени состояния системы называется поведением . В отличие от управления, когда изменение состояния системы достигается за счет внешних воздействий, поведение реализуется исключительно самой системой, исходя из собственных целей.

Поведение каждой системы объясняется структурой систем низшего порядка, из которых состоит данная система, и наличием признаков равновесия (гомеостаза ). В соответствии с признаком равновесия система имеет определенное состояние (состояния), которое являются для нее предпочтительным. Поэтому поведение систем описывается в терминах восстановления этих состояний, когда они нарушаются в результате изменения окружающей среды.

Ещё одним свойством является свойство роста (развития). Развитие можно рассматривать как составляющую часть поведения (при этом важнейшим).

Одним из первичных, а, следовательно, основопола­гающих атрибутов системного подхода является недопустимость рассмотрения объекта вне его развития , под которым понимается необратимое, направленное, закономерное изменение материи и сознания. В результате возникает новое качество или состояние объекта. Отождествление (может быть и не совсем строгое) терминов «развитие» и «движение» позволяет выразиться в таком смысле, что вне развития немыслимо существование материи, в данном случае - системы. Наивно представлять себе разви­тие, происходящее стихийно. В неоглядном множестве процессов, кажущихся на первый взгляд чем-то вроде броуновского (случайного, хаотичного) движения, при пристальном внимании и изучении вначале как бы проявляются контуры тенденций, а затем и довольно устойчивые закономер­ности. Эти закономерности по природе своей действуют объектив­но, т.е. не зависят от того, желаем ли мы их проявления или нет. Незнание законов и закономерностей развития - это блуждание в потемках.

«Кто не знает, в какую гавань он плывет,
для того нет попутного ветра»

Сенека

Поведение системы определяется характером реакции на внешние воздействия.

Фундаментальным свойством систем является устойчивость , т.е. способность системы противостоять внешним возмущающим воздействиям. От неё зависит продолжительность жизни системы.

Простые системы имеют пассивные формы устойчивости: прочность, сбалансированность, регулируемость, гомеостаз. А для сложных определяющими являются активные формы: надёжность, живучесть и адаптируемость.

Если перечисленные формы устойчивости простых систем (кроме прочности) касается их поведения, то определяющая форма устойчивости сложных систем носят в основном структурный характер.

Надёжность – свойство сохранения структуры систем, несмотря на гибель отдельных её элементов с помощью их замены или дублирования, а живучесть – как активное подавление вредных качеств. Таким образом, надёжность является более пассивной формой, чем живучесть.

Адаптируемость – свойство изменять поведение или структуру с целью сохранения, улучшения или приобретение новых качеств в условиях изменения внешней среды. Обязательным условием возможности адаптации является наличие обратных связей.

Всякая реальная система существует в среде. Связь между ними бывает настолько тесной, что определять границу между ними становится сложно. Поэтому выделение системы из среды связано с той или иной степенью идеализации.

Можно выделить два аспекта взаимодействия:

• - во многих случаях принимает характер обмена между системой и средой (веществом, энергией, информацией);
• - среда обычно является источником неопределённости для систем.

Воздействие среды может быть пассивным либо активным (антогонистическим, целенаправленно противодействующее системе).

Поэтому в общем случае среду следует рассматривать не только безразличную, но и антогонистическую по отношению к исследуемой системе.

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.

СИСТЕМЫ. ХАРАКТЕРИСТИКИ. СВОЙСТВА.

ПОНЯТИЕ СИСТЕМЫ

Будем использовать понятие системы, которое учитывает такие важные составляющие любого материального объекта, как элемент, связи, взаимодействия, целеполагание.

Рис. 1. Понятие системы

Система - множество составляющих единство элементов, связей и взаимодействий между ними и внешней средой, образующие присущую данной системе целостность, качественную определенность и целенаправленность.

По определению элемент - это составная часть сложного целого. Сложное целое - это система, которая представляет собой целостный комплекс взаимосвязанных элементов.

Элемент - неделимая часть системы.

Элемент - часть системы, обладающая самостоятельностью по отношению ко всей системе и неделимая при данном способе выделения частей. Неделимость элемента рассматривается как нецелесообразность учета в пределах модели данной системы его внутреннего строения.

Сам элемент характеризуется только его внешними проявлениями в виде связей и взаимосвязей с остальными элементами и внешней средой.

Множество А элементов системы можно описать в виде:

А = {a i }, i = 1, ..., n,

где a i - i-й элемент системы;

n - число элементов в системе.

Каждый a i элемент характеризуется m конкретными свойствами Z i1 , ..., Z im (вес, температура и т.д.), которые определяют его в данной системе однозначно.

Совокупность всех m свойств элемента a i будем называть состоянием элемента Z i:

Z i = (Z i1 , Z i2 , Z i3 , ..., Z ik , …, Z im)

Состояние элемента, в зависимости от различных факторов (времени, пространства, внешней среды и т.д.), может изменяться.

Последовательные изменения состояния элемента будем называть движением элемента.

Связь - совокупность зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы. Установить связь между двумя элементами - это значит выявить наличие зависимостей их свойств.

Множество Q связей между элементами a i и a j можно представить в виде:

Q = {q ij } , i,j = 1 ... n.

Зависимость свойств элементов может иметь односторонний и двусторонний характер.

Взаимосвязи - совокупность двухсторонних зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы.

Взаимодействие - совокупность взаимосвязей и взаимоотношений между свойствами элементов, когда они приобретают характер взаимосодействия друг другу.

Структура системы - совокупность элементов системы и связей между ними в виде множества.

Структура является статической моделью системы и характеризует только строение системы и не учитывает множества свойств (состояний) ее элементов.

Система существует среди других материальных объектов, которые не вошли в систему и которые объединяются понятием «внешняя среда» - объекты внешней среды.

Вход характеризует воздействие внешней среды на систему, выход - воздействие системы на внешнюю среду.

По сути дела, очерчивание или выявление системы есть разделение некоторой области материального мира на две части, одна из которых рассматривается как система - объект анализа (синтеза), а другая - как внешняя среда.

Внешняя среда - набор существующих в пространстве и во времени объектов (систем), которые, как предполагается, оказывают действие на систему.

Внешняя среда - это совокупность естественных и искусственных систем, для которых данная система не является функциональной подсистемой.

Для данной системы внешняя среда (окружение) есть множество предметов вне системы:

1) изменение признаков которых влияет на систему;

2) признаки которых изменяются вследствие поведения системы.

Решение задачи отнесения предметов к самой системе или к ее окружению является в значительной мере произвольной и зависит от целей изучения системы. Общая проблема выделения окружения весьма сложна. Для того, чтобы указать окружение полностью, необходимо знать все факторы, воздействующие на систему или испытывающие воздействие с ее стороны. Это задача также сложна, как и указание самой системы.

При определении границ системы и ее окружения часто используют метод абстрагирования или идеализации. При использовании этого метода в систему и ее окружение включают те предметы, которые кажутся наиболее важными, описывают связи между ними возможно точнее и исследуют наиболее интересные признаки, пренебрегая теми, которые не играют существенной роли.

Этот метод широко используется в физических и химических исследованиях. Например, пружины без массы, воздух без трения, идеальные газы и т.п.

При создании технических систем в окружение системы включаются следующие универсальные факторы: - состояние технологии; - естественное окружение; - политика организации; - экономические условия для новых технологий; - человеческий фактор.

Примечание : Можно рассмотреть примеры взаимного влияния системы и окружения. Возникновение информационных технологий и изменение общества, как заказчика и потребителя информационных услуг.

ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМЫ

Структура системы есть устойчивая упорядоченность в пространстве и во времени ее элементов и связей.

Структура системы отражает порядок вхождения элементов в подсистемы, а затем последовательное объединение подсистем в целостную систему. Эта структура всегда парно-иерархического типа и имеет не менее двух уровней: старший уровень - система; младший уровень - элемент.

Классификация видов структур:

1). В зависимости от характера организации в системе элементов и их связей выделяют три типа структур: сетевую, иерархическую, скелетную.

2). В плане пространственной организации различают структуры: - плоские; - объемные; - рассредоточенные, когда элементы равномерно распределены в пространстве; - локально сосредоточенные.

3). По временному признаку выделяют: - Экстенсивные структуры, в которых с течением времени происходит рост числа элементов; - интенсивные структуры, в которых происходит рост числа связей и их мощи при неизменном числе элементов; - редуцирующие, противоположные экстенсивным; - деградирующие, противоположные интенсивным; - стабильные.

Структура является наиболее консервативной характеристикой системы.

Функция есть действие, поведение, деятельность системы

Функция элемента возникает как реализация его системоопределенных свойств и при формировании элемента и его связей в системе.

Функция системы или набор функций возникает как специфическое для каждой системы порождение всего комплекса функций и дисфункций элементов ее составляющих.

Любой элемент обладает огромным количеством свойств. Одни из этих свойств при формировании связей подавляются, другие приобретают ярко выраженных характер. Однако степень подавления системонезначащих свойств элементов, как правило, не бывает полной. В связи с этим при формировании системы возникают не только «полезные функции», обеспечивающие сохранение системой ее качественной особенности, но и дисфункции, негативно влияющие на функционирование системы.

Основными системными характеристиками функций являются:

Совместимость на элементном уровне;

Изменчивость (лабильность);

Возможность активизации на свойствах элементов;

Интенсивность (выраженность);

Степень детерминированности.

управление менеджмент хозяйственный

Характеристика - то, что отражает некоторое свойство системы.

Из определения "системы" следует, что главным свойством системы является целостность, единство, достигаемое посредством определенных взаимосвязей и взаимодействий элементов системы и проявляющиеся в возникновении новых свойств, которыми элементы системы не обладают.

Это свойство эмерджентности (от анг. emerge - возникать, появляться).

Эмерджентность - свойство систем, обусловливающее появление новых свойств и качеств, не присущих элементам, входящих в состав системы.

Свойству эмерджентности близко свойство целостности системы. Однако их нельзя отождествлять.

Целостность системы означает, что каждый элемент системы вносит вклад в реализацию целевой функции системы.

Целостность и эмерджентность - интегративные свойства системы.

Наличие интегративных свойств является одной из важнейших черт системы. Целостность проявляется в том, что система обладает собственной закономерностью функциональности, собственной целью.

Организованность - сложное свойство систем, заключающиеся в наличие структуры и функционирования (поведения). Непременной принадлежностью систем является их компоненты, именно те структурные образования, из которых состоит целое и без чего оно не возможно.

Функциональность - это проявление определенных свойств (функций) при взаимодействии с внешней средой. Здесь же определяется цель (назначение системы) как желаемый конечный результат.

Структурность - это упорядоченность системы, определенный набор и расположение элементов со связями между ними. Между функцией и структурой системы существует взаимосвязь, как между философскими категориями содержанием и формой. Изменение содержания (функций) влечет за собой изменение формы (структуры), но и наоборот.

Важным свойством системы является наличие поведения - действия, изменений, функционирования и т.д.

Считается, что это поведение системы связано со средой (окружающей), т.е. с другими системами с которыми она входит в контакт или вступает в определенные взаимоотношения.

Процесс целенаправленного изменения во времени состояния системы называется поведением. В отличие от управления, когда изменение состояния системы достигается за счет внешних воздействий, поведение реализуется исключительно самой системой, исходя из собственных целей.

Еще одним свойством является свойство роста (развития). Развитие можно рассматривать как составляющую часть поведения (при этом важнейшим).

Одним из первичных, а, следовательно, основополагающих атрибутов системного подхода является недопустимость рассмотрения объекта вне его развития, под которым понимается необратимое, направленное, закономерное изменение материи и сознания. В результате возникает новое качество или состояние объекта. Отождествление (может быть и не совсем строгое) терминов "развитие" и "движение" позволяет выразиться в таком смысле, что вне развития немыслимо существование материи, в данном случае - системы. Наивно представлять себе развитие, происходящее стихийно. В неоглядном множестве процессов, кажущихся на первый взгляд чем-то вроде броуновского (случайного, хаотичного) движения, при пристальном внимании и изучении вначале как бы проявляются контуры тенденций, а затем и довольно устойчивые закономерности.

Эти закономерности по природе своей действуют объективно, т.е. не зависят от того, желаем ли мы их проявления или нет. Незнание законов и закономерностей развития - это блуждание в потемках.

Поведение системы определяется характером реакции на внешние воздействия.

Фундаментальным свойством систем является устойчивость, т.е. способность системы противостоять внешним возмущающим воздействиям. От нее зависит продолжительность жизни системы.

Простые системы имеют пассивные формы устойчивости: прочность, сбалансированность, регулируемость, гомеостаз. А для сложных определяющими являются активные формы: надежность, живучесть и адаптируемость.

Если перечисленные формы устойчивости простых систем (кроме прочности) касается их поведения, то определяющая форма устойчивости сложных систем носят в основном структурный характер.

Надежность - свойство сохранения структуры систем, несмотря на гибель отдельных ее элементов с помощью их замены или дублирования, а живучесть - как активное подавление вредных качеств. Таким образом, надежность является более пассивной формой, чем живучесть.

Адаптируемость - свойство изменять поведение или структуру с целью сохранения, улучшения или приобретение новых качеств в условиях изменения внешней среды. Обязательным условием возможности адаптации является наличие обратных связей.

Всякая реальная система существует в среде. Связь между ними бывает настолько тесной, что определять границу между ними становится сложно. Поэтому выделение системы из среды связано с той или иной степенью идеализации. Можно выделить два аспекта взаимодействия:

Во многих случаях принимает характер обмена между системой и средой (веществом, энергией, информацией);

Среда обычно является источником неопределенности для систем.

Воздействие среды может быть пассивным либо активным (антогонистическим, целенаправленно противодействующее системе).

Поэтому в общем случае среду следует рассматривать не только безразличную, но и антагонистическую по отношению к исследуемой системе.3. Характеристики строения систем

Система может быть представлена простым перечислением элементов, или "чёрным ящиком" (моделью "вход - выход"). Однако чаще всего при исследовании объекта такое представление недостаточно, так как требуется выяснить, что собой представляет объект, что в нём обеспечивает выполнение поставленной цели, получение требуемых результатов. В этих случаях систему отображают путём расчленения на подсистемы, компоненты, элементы с взаимосвязями, которые могут носить различный характер, и вводят понятие структуры.

Одна и та же система может быть представлена разными структурами в зависимости от стадии познания объектов или процессов, от аспекта их рассмотрения, цели создания. При этом по мере развития исследований или в ходе проектирования структура системы может изменяться.

Структуры могут быть представлены в матричной форме, в форме теоретико-множественных описаний, с помощью языка топологии, алгебры и других средств моделирования систем.

Структуры, особенно иерархические, могут помочь в раскрытии неопределённости сложных систем. Иными словами, структурные представления систем могут являться средством их исследования. В связи с этим полезно выделить и исследовать определённые виды (классы) структур.

В соответствии с задачами системного исследования можно выделить два типа определения системы - дескриптивное и конструктивное.

Дескриптивное (описательное) - определение системы через ее свойства, через внешние проявления. Например, ключ - это предмет, легко открывающий замок.

Конструктивное определение - описание через элементы системы, связанные с основным системообразующим фактором - с функцией. В конструктивном плане система рассматривается как единство входа, выхода и процессора (преобразователя), предназначенных для реализации определенной функции.

Многим знакома фраза из фильма Эндрю и Лоуренса Вачовски: "Матрица - это система. Она и есть наш враг". Однако стоит разобраться в понятиях, терминах, а также в возможностях и свойствах системы. Так ли она страшна, как ее представляют во многих фильмах и литературных произведениях? О характеристиках и свойствах системы и примерах их проявления пойдет речь в статье.

Значение термина

Слово «система» греческого происхождения (σύστημα), обозначающее в дословном переводе целое, состоящее из соединенных частей. Однако понятие, скрывающееся под этим термином, гораздо многограннее.

Хотя в современной жизни практически все вещи рассматриваются как нельзя дать единственно правильное определение этому понятию. Как ни странно, происходит это из-за проникновения теории систем буквально во все

Еще в начале двадцатого века велись дискуссии о различии свойств линейных систем, исследуемых в математике, логике, от особенностей живых организмов (примером научной обоснованности в данном случае является теория функциональных систем П. К. Анохина). На современном этапе принято выделять ряд значений этого термина, которые образуются в зависимости от анализируемого объекта.

В двадцать первом веке появилось более подробное объяснение греческого термина, а именно: «целостность, состоящая из элементов, которые связаны между собой и находятся в определенных отношениях». Но это общее описание значения слова не отражает свойств системы, анализируемой наблюдателем. В связи с этим понятие будет приобретать новые грани толкования в зависимости от рассматриваемого объекта. Неизменными останутся лишь понятия целостности, основных свойств системы и ее элементов.

Элемент как часть целостности

В теории систем принято рассматривать целое как взаимодействие и отношения определенных элементов, которые, в свою очередь, являются единицами с определенными свойствами, не подлежащими дальнейшему членению. Параметры рассматриваемой части (или свойства элемента системы), как правило, описываются при помощи:

• функций (выполняемые рассматриваемой единицей действия в рамках системы);
• поведения (взаимодействие с внешней и внутренней средой);
• состояния (условие нахождения элемента с измененными параметрами);
• процесса (смена состояний элемента).

Стоит обратить внимание на то, что элемент системы не равнозначен понятию «элементарность». Все зависит от масштабов и сложности рассматриваемого объекта.

Если обсуждать систему свойств человека, то элементами будут выступать такие понятия, как сознание, эмоции, способности, поведение, личность, которые, в свою очередь, сами могут быть представлены как целостность, состоящая из элементов. Из этого следует вывод, что элемент может рассматриваться как субсистема рассматриваемого объекта. Начальным этапом в системном анализе и является определение состава «целостности», то есть уточнение всех входящих в нее элементов.

Связи и ресурсы как системообразующие свойства

Любые системы не находятся в изолированном состоянии, они постоянно взаимодействуют с окружающей средой. Для того чтобы вычленить какую-либо «целостность», следует выявить все связи, объединяющие элементы в систему.

Что такое связи и как они влияют на свойства системы.

Связь - взаимная зависимость элементов на физическом или смысловом уровне. По значимости можно выделить следующие связи:

1. Строения (или структурные): характеризуют в основном физическую составляющую системы (например, благодаря меняющимся связям углерод может выступать как графит, как алмаз или как газ).
2. Функционирования: гарантируют работоспособность системы, ее жизнедеятельность.
3. Наследования: случаи, когда элемент «А» является источником для существования «В».
4. Развития (конструкционные и деструкционные): имеют место либо в процессе усложнения структуры системы, либо наоборот - упрощения или распада.
5. Организационные: к ним можно отнести социальные, корпоративные, ролевые. Но наиболее интересной группой являются связи управления как позволяющие контролировать и направлять развитие системы в определенное русло.

Наличие тех или иных связей обусловливает свойства системы, отображает зависимости между конкретными элементами. Так же можно проследить использование ресурсов, необходимых для построения и функционирования системы.

Каждый элемент изначально снабжен определенными ресурсами, которые он может передавать иным участникам процесса или обменивать их. Причем обмен может происходить как внутри системы, так и между системой и внешней средой. Классифицировать ресурсы можно следующим образом:

1. Материальные - представляют собой объекты материального мира: склады, товары, устройства, станки и т. д.
2. Энергия - сюда включаются все виды, известные на современном этапе развития науки: электрическая, ядерная, механическая и т. д.
3. Информация.
4. Человеческие - человек выступает не только как работник, выполняющий некоторые операции, но и как источник интеллектуальных фондов.
5. Пространство.
6. Время.
7. Организационные - в данном случае структура рассматривается как ресурс, недостаток которого может привести даже к распаду системы.
8. Финансовые - для большинства организационных структур являются основополагающими.

Уровни систематизации в теории систем

Поскольку системы обладают определенными свойствами и признаками, их можно подвергнуть классификации, целью которой является выбор соответствующих подходов и средств описания целостности.

Основные критерии типизации систем

Существует категоризация относительно взаимодействия с внешней средой, структуры и пространственно-временных характеристик. Оценку функциональности систем можно производить по следующим критериям (см. таблицу).

Критерии
Взаимодействие с внешней средой	Открытые - взаимодействующие с внешней средой Закрытые - проявляющие резистентность по отношению к воздействию внешней среды Комбинированные - содержат оба вида подсистем
Структура целостности	Простые - включающие небольшое количество элементов и связей Сложные - характеризуются неоднородностью связей, множественностью элементов и разнообразием структур Большие - отличаются множественностью и разнородностью структур и подсистем
Выполняемые функции	Специализированные - узкая специализация Многофункциональные - структуры, выполняющие несколько функций одновременно Универсальные (например, комбайн)
Развитие системы	Стабильные - структура и функции неизменны Развивающиеся - имеют высокую сложность, подвергаются структурным и функциональным изменениям
Организованность системы	Хорошо организованные (можно обратить внимание на свойства информационных систем, для которых характерны четкая организация и ранжированность) Плохо организованные
Сложность поведения системы	Автоматические - запрограммированный ответ на внешнее воздействие с последующим возвращением к гомеостазу Решающие - основаны на постоянных реакциях на внешние раздражители Самоорганизующиеся - гибкие реакции на внешние раздражители Предвидящие - превосходят внешнюю среду по сложности организации, способна предвидеть дальнейшие взаимодействия Превращающиеся - сложные структуры, не связанные с вещественным миром
Характер связи между элементами	Детерминированные - состояние системы может быть предсказано для любого момента Стохастические - их изменение носит случайный характер
Структура управления	Централизованные Децентрализованные
Назначение системы	Управляющие - свойства системы управления сводятся к регулированию информационных и иных процессов Производящие - характеризуются получением продуктов или услуг Обслуживающие - поддержка работоспособности систем

Группы свойств системы

Свойством принято называть некоторые характерные признаки и качества элемента или целостности, которые проявляются при взаимодействии с иными объектами. Можно выделить группы свойств, характерные практически для всех существующих общностей. Всего известно двенадцать общих свойств систем, которые разделены на три группы. Информацию смотрите в таблице.

Группа статических свойств

Из названия группы вытекает, что система обладает некоторыми особенностями, которые присущи ей всегда: в любой определенный промежуток времени. То есть это те характеристики, без обладания которыми общность перестает быть таковой.

Целостность - это свойство системы, которое позволяет выделить ее из окружающей среды, определить границы и отличительные черты. Благодаря ему возможно существование устоявшихся связей между элементами в каждый выделенный момент времени, которые позволяют реализовать цели системы.

Открытость - одно из свойств системы, основанное на законе взаимосвязи всего существующего в мире. Суть его в том, что можно найти связи между любыми двумя системами (как входящие, так и выходящие). Как можно заметить, при детальном рассмотрении эти взаимодействия различны (или несимметричны). Открытость свидетельствует о том, что система не существует изолированно от среды и производит обмен ресурсами с ней. Описание этого свойства обычно называют «моделью черного ящика» (со входом, который обозначает влияние среды на целостность, и выходом - влиянием системы на среду).

Внутренняя неоднородность систем. В качестве наглядного примера подойдет рассмотрение свойств нервной системы человека, устойчивость которой обеспечивается многоуровневой, разнородной организацией элементов. Принято рассматривать три основные группы: свойства мозга, отдельных структур нервной системы и конкретных нейронов. Информация о составных частях (или элементах) системы позволяет составить карту иерархических связей между ними. Следует обратить внимание, что в данном случае рассматривается «различимость» частей, а не их «разделимость».

Трудности определения состава системы заключаются в целях исследования. Ведь один и тот же объект можно рассмотреть с точки зрения его ценности, функциональности, сложности внутреннего устройства и т. д. Вдобавок ко всему, большую роль играет умение наблюдателя находить различия элементов системы. Поэтому модель стиральной машины у продавца, технического работника, грузчика, ученого будет абсолютно иной, поскольку перечисленные люди рассматривают ее с разных позиций и с разными установленными целями.

Структурированность - свойство, описывающее взаимосвязи и взаимодействия элементов внутри системы. Связи и отношения элементов составляют модель рассматриваемой системы. Благодаря структурированности поддерживается такое свойство объекта (системы), как целостность.

Группа динамических свойств

Если статические свойства - это то, что можно наблюдать в любой отдельно взятый момент времени, то динамические относятся к разряду подвижных, то есть проявляющихся во времени. Это изменения состояния системы на протяженности определенного отрезка времени. Наглядным примером может служить смена времен года на каком-либо наблюдаемом участке или улице (статические свойства остаются, но видны воздействия динамических). Какие свойства системы относятся к рассматриваемой группе?

Функциональность - определяется воздействием системы на среду. Характерной особенностью является субъективность исследователя в выделении функций, продиктованная поставленными целями. Так, автомобиль, как известно, является «средством передвижения» - это его основная функция для потребителя. Однако покупатель при выборе может руководствоваться и такими критериями, как надежность, комфортность, престижность, дизайн, а также наличие сопутствующих документов и т. д. В данном случае раскрывается многофункциональность такой системы, как машина, и субъективность приоритетов функциональности (поскольку будущий водитель выстроил свою систему главных, второстепенных и незначительных функций).

Стимулируемость - проявляется повсеместно как адаптирование к внешним условиям. Ярким примером являются свойства нервной системы. Воздействие внешнего раздражителя или среды (стимула) на объект способствует изменению или коррекции поведения. Этот эффект подробно описал в своих исследованиях Павлов И. П., а в теории системного анализа он называется стимулируемостью.

Изменчивость системы со временем. Если система функционирует, неизбежны изменения как во взаимодействии со средой, так и в осуществлении внутренних связей и отношений. Можно выделить следующие виды изменчивости:

• скоростные (быстрые, медленные и т. д.);
• структурные (изменение состава, структуры системы);
• функциональные (замена одних элементов другими или изменение их параметров);
• количественные (увеличение количества элементов структуры не изменяющие ее);
• качественные (в этом случае изменяются свойства системы при наблюдаемом росте или упадке).

Характер проявления перечисленных изменений может быть различен. Обязательным является условие учета данного свойства при анализе и планировании системы.

Существование в изменяющейся среде. Как система, так и среда, в которой она находится, подвержены изменениям. Для функционирования целостности следует определиться с соотношением скорости изменений внутренних и внешних. Они могут совпадать, могут различаться (опережение или отставание). Важно правильно определить соотношение с учетом особенностей системы и окружающей среды. Наглядным примером может служить вождение автомобиля в экстремальных условиях: водитель действует либо на опережение, либо в соответствии с обстановкой.

Группа синтетических свойств

Описывает отношения системы и среды с точки зрения общего понимания целостности.

Эмерджентность - слово английского происхождения, переводится как «возникать». Термином обозначают появление некоторых свойств, которые проявляются только в системе благодаря наличию связей определенных элементов. То есть речь идет о возникновении свойств, которые нельзя объяснить суммой свойств элементов. Например, детали автомобиля ездить и тем более осуществлять перевозки не в состоянии, но собранные в систему - способны быть средством передвижения.

Неразделимость на части - это свойство, по логике вещей, вытекает из эмерджентности. Удаление какого-либо элемента из системы сказывается на ее свойствах, внутренних и внешних связях. В то же время элемент, «отправленный в свободное плавание», приобретает новые свойства и перестает быть «звеном цепи». Например, шина автомобиля на территории бывшего СССР частенько появляется на клумбах, спортивных площадках, «тарзанках». Но изъятая из системы автомобиля, она утеряла свои функции и стала совершенно иным объектом.

Ингерентность - английский термин (Inherent), который переводится как «неотъемлемая часть чего-либо». От степени «включенности» элементов в систему зависит выполнение ею возложенных на нее функций. На примере свойств элементов в периодической системе Менделеева можно удостовериться в важности учета ингерентности. Так, период в таблице строится исходя из свойств элементов (химических), в первую очередь заряда ядра атома. Свойства вытекают из ее функций, а именно классификация и упорядочение элементов с целью предсказания (или нахождения) новых звеньев.

Целесообразность - любая искусственная система создается с определенной целью, будь то решение какой-либо проблемы, развитие заданных свойств, выпуск требуемой продукции. Именно цель диктует выбор структуры, состава системы, а также связей и отношений между внутренними элементами и внешней средой.

Заключение

В статье изложены двенадцать системных свойств. Классификация систем, однако, гораздо разнообразнее и проводится в соответствии с целью, которую преследует исследователь. Каждая система обладает свойствами, которые отличают ее от множества других общностей. Кроме того, перечисленные свойства могут проявляться в большей или меньшей степени, что продиктовано внешними и внутренними факторами.