Понятия системного подхода и большой системы

Системный подход означает стремление изучить явление или объект с учетом его внутренних связей и внешних факторов, опре­деляющих функционирование объекта, то есть стремление изучить его во всей диалектической сложности, вскрыв все внутренние проти­воречия. Такой подход позволяет исследовать разные по своей природе и сложности объекты с единой системной точки зрения, дает основу для представления внутренних и внешних факторов в виде единого интегрированного целого и выделения наиболее су­щественных факторов.

Системный анализ – это методология исследования любых объ­ектов посредством представления их в виде систем.

Особенно велико значение системного подхода и системного анализа при разработке и эксплуатации больших человеко-машин­ных систем. Системный подход и системный анализ основаны на ряде фундаментальных понятий и положений, среди которых основными являются понятия системы, среды, структуры, иерархии, управления, потоков информации.

Первичным понятием является понятие системы. В общем слу­чае под системой понимается множество элементов вместе со свя­зями между ними и их свойствами, объединенных общностью цели. Таким образом, система функционирует как единое целое и каж­дый элемент системы действует в интересах единой цели, стоящей перед системой в целом.

Рассмотрим термины, входящие в определение системы. Элементы – это части системы, отражающие в каждом кон­кретном случае последний этап ее деления.

Связи объединяют элементы системы в единое целое. По существу только наличие многих видов связи (причинных, логиче­ских, случайных и т. д.) делает понятие системы полезным. Связи, подлежащие рассмотрению в данном множестве элементов, зави­сят от стоящей перед системой задачи: важные связи включаются в рассмотрение, несущественные исключаются.

Свойства элементов дают возможность описывать элементы количественно, выражая их в единицах, имеющих определенную раз­мерность, либо качественно, если они не поддаются измерению.

В зависимости от природы элементов различают системы физи­ческие и абстрактные. Физическими называют системы, состоящие из естественных или искусственных элементов. В абстрактных си­стемах элементы представлены символами. Для изучения физиче­ской системы ее описывают с помощью математических зависимо­стей, выражающих соотношения между элементами физической системы. Система математических зависимостей представляет собой абстрактную систему. Абстрактные системы могут также опи­сывать соотношения между понятиями, не имеющими физического содержания.

Системы существуют в окружающей их среде. Для данной си­стемы среда есть множество всех элементов вне системы, изме­нение свойств которых влияет на систему, и сами свойства которых изменяются вследствие поведения системы. Важно отметить, что физические системы не просто существуют в окружении среды – они существуют благодаря окружению среды.

Какую совокупность элементов принять за систему, и какую от­нести к среде – в конечном счете, определяется характером ре­шаемой задачи, целями исследования. Например, производственное объединение можно рассматривать как систему, тогда производ­ственные и административные организации, с которыми объедине­ние связано, будут для него представлять среду.

Чтобы указать среду полностью, необходимо знать все факторы, воздействующие на систему или испытывающие воздействие с ее стороны. В систему и среду включают элементы и связи, являю­щиеся наиболее важными с точки зрения решаемой задачи, прене­брегая теми, которые не играют существенной роли.

Из определения системы, ее элементов и среды следует, что вся­кая система допускает дальнейшее разбиение на подсистемы. Эле­менты, принадлежащие одной подсистеме, можно рассматривать как элементы среды другой подсистемы. Переход к подсистеме, естественно, ведет к возникновению новых связей. Заметим здесь, что разбиение системы на подсистемы выражает свойства иерархи­ческой упорядоченности систем. Можно сказать, что подсистемы – это системы низшего порядка по отношению к системе, в которую они входят.

В результате поступательного развития возникли качест­венно новые сложные производственно-экономические, технические, научные, военные и прочие комплексы. Понятие «большая система» введено как вы­ражение системного подхода к постановке и решению задач управ­ления такими сложными комплексами. Отдельные отрасли и звенья экономики, промышленные предприятия и технические объекты, программы разработки и осуществления крупных проек­тов, виды техники, системы снабжения мегаполисов и т.д., короче говоря, бесчисленное многообразие комп­лексов можно рассматривать как большие системы.

В настоящее время еще не сложилось общепринятое формальное и строгое определение большой системы. В ряде работ сформулиро­ваны характерные отличительные признаки больших систем, кото­рые позволяют на научно-техническом уровне воспринимать поня­тие большой системы достаточно однообразно. Наиболее важными отличительными признаками являются:

· целенаправленность и управляемость системы, то есть наличие у всей системы общей цели и общего назначения, задаваемых и корректируемых в системах более высокого уровня или в самой системе;

· многоплановый характер задач, в решении которых участвуют большие коллективы специалистов разных областей. Чтобы обеспечить целенаправленные действия этих коллективов, органи­зуется процесс управления системой;

· сложная иерархическая структура организации системы, то есть определенная соподчиненность подсистем различных уровней, предусматривающая сочетание централизованного управления с автономностью отдельных частей;

· наличие функциональных подсистем. Формально любая со­вокупность элементов данной системы вместе со связями между этими элементами может рассматриваться как ее подсистема. Однако выделение подсистемы целесообразно в тех случаях, когда она представляет собой более или менее самостоятельно функционирующую часть системы с определенной целью функционирова­ния, причем можно оценивать эффективность ее функционирова­ния;

· наличие сложных информационных связей внутри системы(между подсистемами и внутри каждой подсистемы), материальных и энергетических связей, а также связей с другими системами (внешней средой);

· свойства адаптации и самоорганизации, способность выбо­ра наиболее целесообразного поведения в условиях случайных и конфликтных ситуаций и воздействия внешних и внутренних возмущающих факторов;

· многомерность. Огромный объем перерабатываемой информации формально описывается математическими зависимостями, содержащими большое число переменных;

· высокая степень автоматизации, широкое применение вычис­лительной техники, резко расширившей возможности реализации сложных систем управления.

Таким образом, большие системы выступают, как правило, в виде целостных человеко-машинных систем с централизованным управлением, целенаправленно функционирующих и совершенст­вующихся в условиях возмущающих внешних и внутренних воз­действий и конфликтных ситуаций.

В современных условиях большие системы могут эффективно функционировать только при использовании автоматизированных систем управления.

В структуре большой системы, как и всякой управляемой си­стемы, выделяют две основные подсистемы: управляемую подси­стему (объект управления) и управляющую подсистему (орган управления). Обе подсистемы тесно связаны между собой кана­лами прямой и обратной связи.

Управляемая подсистема является, по существу, исполнитель­ной частью всей системы, принимающей на свои входы-выходы управляющей подсистемы и воздействия среды. Именно она реали­зует цели, поставленные перед всей системой. Таким образом, ос­новное назначение управляемой подсистемы – реализация целей, введенных в систему извне, либо сформированных внутри нее.

Управляющая подсистема предназначена для выбора целей и для формирования процесса, задающего желаемое (с точки зрения выбранных целей) поведение управляемой подсистеме. Входами, влияющими на процессы в управляющей системе, являются выхо­ды управляемой подсистемы и воздействие окружающей среды.

Необходимо отметить, что вследствие иерархичности структуры каждая из рассмотренных подсистем может в свою очередь со­стоять из двух подсистем – управляемой и управляющей более низкого уровня.

Главная особенность системного подхода заключается в том, чтобы учесть:

· сложность управляемой системы, наличие выделяемых час­тей, связанных друг с другом сложными взаимодействиями;

· неопределенность поведения этих частей, являющуюся ре­зультатом участия людей в функционировании системы или дей­ствия случайных возмущений, которые не могут быть идеально скомпенсированы управляющими воздействиями;

· связи рассматриваемой системы с другими системами (с окружающей средой).

Классификация больших систем может производиться на раз­личной основе и по различным признакам. Однако вследствие сложности и многообразия больших систем разделение их на клас­сы не является строгим и подчеркивает лишь различия в основных признаках, положенных в основу классификации.