Чим визначається ступінь організованості системи управління. Класифікація інформації. Формалізовані способи опису систем
Поділ систем за рівнем організованості запропоновано в продовження ідеї про їх поділі на добре організовані і погано організовані, або дифузні. До цих двох класів був доданий ще клас що розвиваються (Самоорганізуються)систем. Ці класи коротко охарактеризовані в табл. 1.4.
Таблиця 1.4
| клас системи | коротка характеристика | можливості застосування |
|---|---|---|
| 1. Добре організована | Подання об'єкта або процесу прийняття рішення у вигляді добре організованої системи можливо в тих випадках, коли досліднику вдається визначити всі її елементи і їх взаємозв'язку між собою і з цілями системи в вигляді детермінованих(Аналітичних, графічних) залежностей. У цей клас систем включається більшість моделей фізичних процесів і технічних систем. При поданні об'єкта цим класом систем завдання вибору цілей і визначення засобів їх досягнення (елементів, зв'язків) не розділяються | Цей клас систем використовується в тих випадках, коли може бути запропоновано детерміноване опис і експериментально показана правомірність його застосування, тобто експериментально доведено адекватність моделі реальному об'єкту або процесу |
| 2. Погано організована (дифузна) | При поданні об'єкта у вигляді погано організованою (дифузійної) системи не ставиться завдання визначити всі компоненти і їх зв'язку з цілями системи. Система характеризується деяким набором макропараметрів і закономірностями, які виявляються на основі дослідження визначеної за допомогою деяких правил досить представницької вибірки компонентів, що відображають досліджуваний об'єкт або процес. Нa основі такого, вибіркового, Дослідження отримують характеристики чи закономірності (статистичні, економічні тощо), і поширюють ці закономірності на поведінку системи в цілому з якоюсь імовірністю (статистичної або в широкому сенсі використання цього терміна) | Відображення об'єктів у вигляді дифузних систем знаходить широке застосування при визначенні пропускної здатностісистем різного роду, при визначенні чисельності штатів в обслуговуючих, наприклад ремонтних цехах підприємства, в обслуговуючих установах (для вирішення подібних завдань застосовують методи теорії масового обслуговування) і т.д. При застосуванні цього класу систем основною проблемою стає доказ адекватності моделі |
| 3. Самоорганізаційна (розвивається) | клас самоорганізуються (що розвиваються), Систем характеризується рядом ознак, особливостей, які наближують їх до реальних, що розвиваються об'єктів (див. Докладніше в табл. 1.5). При дослідженні цих особливостей виявлено важлива відмінність, що розвиваються систем з активними елементами від закритих - принципова обмеженість їх формалізованнoго опису. Ця особливість призводить до необхідності поєднання формальних методів і методів якісного аналізу. Тому основну ідею відображення проектованого об'єкта класом систем, що самоорганізуються можна сформулювати наступним чином. Розробляється знакова система, за допомогою якої фіксують відомі на даний момент компоненти і зв'язку, а потім шляхом перетворення отриманого відображення за допомогою обраних або прийнятих підходів і методів ( структуризації, декомпозиції; композиції, Пошуку заходів близькості на просторі станів і т.п.) отримують нові, невідомі раніше компоненти, взаємини, залежно, які можуть або послужити основою для прийняття рішень, або підказати наступні кроки на шляху підготовки рішення. Таким чином, можна накопичувати інформацію про об'єкт, фіксуючи при цьому все нові компоненти і зв'язку (правила взаємодії компонентів), і, застосовуючи їх, отримувати відображення послідовних станів системи, що розвивається, поступово формуючи все більш адекватну модель реального, що вивчається або створюваного об'єкта | Відображення досліджуваного об'єкта як системи цього класу дозволяє досліджувати найменш вивчені об'єкти і процеси з великою невизначеністю на початковому етапі постановки завдання. Прикладами таких завдань є завдання, що виникають при проектуванні складних технічних комплексів, дослідженні та розробці систем управління організаціями. Більшість з моделей і методик системного аналізузасноване на представленні об'єктів у вигляді систем, що самоорганізуються, хоча не завжди це особливо обмовляється. При формуванні таких моделей змінюється звичне уявлення про моделі, характерне для математичного моделювання та прикладної математики. Змінюється уявлення і про доказ адекватності таких моделей |
У запропонованій класифікації систем використані існуючі до середини 70-х рр, ХХ ст. терміни, але вони об'єднані в єдину класифікацію, в якій виділені класи розглядаються як підходи до відображення об'єкта або рішення задачі і пропонується їх характеристика, що дозволяє вибирати клас систем для відображення об'єкта в залежності від стадії його пізнання і можливості отримання інформації про нього.
Проблемних ситуацій з великою початковою невизначеністю в більшій мірі відповідає уявлення об'єкта у вигляді системи третього класу. У цьому випадку моделювання стає як би своєрідним «механізмом» розвитку системи. практична реалізаціятакого «механізму» пов'язана з необхідністю розробки порядку побудови моделі процесу прийняття рішення. Побудова моделі починається з застосування знакової системи (мови моделювання), в основі якої лежить один з методів дискретної математики (наприклад, теоретико-множинні уявлення, математична логіка, математична лінгвістика) або спеціальних методів системного аналізу (наприклад, імітаційне динамічне моделювання і т.д .). При моделюванні найбільш складних процесів (наприклад, процесів формування структур цілей, вдосконалення організаційних структур і т.п.) "механізм" розвитку (самоорганізації) може бути реалізований у формі відповідної методики системного аналізу. На розглянутій ідеї відображення об'єкта в процесі подання його класом систем, що самоорганізуються базується і метод поступової формалізації моделі прийняття рішень, що характеризується в гл. 4.
клас самоорганізованих (Що розвиваються), Систем характеризується рядом ознак або особливостей, які наближують їх до реальних, що розвиваються об'єктів (табл. 1.5).
Таблиця 1.5
| особливість | коротка характеристика |
|---|---|
| Нестационарность (мінливість, нестабільність) параметрів і стохастичность поведінки | Ця особливість легко інтерпретується для будь-яких систем з активними елементами (живих організмів, соціальних організацій і т.п.), обумовлюючи стохастичность їх поведінки |
| Унікальність і непередбачуваність поведінки системи в конкретних умовах | Ці властивості проявляються у системи, завдяки наявності в ній активних елементів, в результаті чого у системи як би проявляється «свобода волі», але в той же час але в той же час має місце і наявність граничних можливостей, Обумовлених наявними ресурсами (елементами, їх властивостями) і характерними для певного типу систем структурними зв'язками |
| Здатність адаптуватися до мінливих умов середовища і перешкод | Це властивість, здавалося б, є дуже корисним. Однак адаптивність може виявлятися не тільки по відношенню до перешкод, але і по відношенню до керуючих впливів, що дуже ускладнює управління системою |
| принципова неравновесность | При дослідженні відмінностей живих, що розвиваються об'єктів від неживих біолог Ервін Бауер висловив гіпотезу про те, що живе принципово знаходиться в нестійкому, нерівноважному стані і, більш того, використовує свою енергію для підтримки себе в нерівноважному стані (яке і є власне життям). Ця гіпотеза знаходить все більше підтвердження в сучасних дослідженнях. При цьому виникають проблеми збереження стійкості системи |
| Здатність протистояти ентропійних (руйнує систему) тенденціям і проявляти негентропійної тенденції | Вона обумовлена наявністю активних елементів, стимулюючих обмін матеріальними, енергетичними та інформаційними продуктами з середовищем і виявляють власні «ініціативи», активний початок. Завдяки цьому в таких системах порушується закономірність зростання ентропії (аналогічна другим законом термодинаміки, чинному в закритих системах, так званого «другого початку»), і навіть спостерігаються негентропійноїтенденції, тобто власне самоорганізація, Розвиток, в тому числі "Свобода волі" |
| Здатність виробляти варіанти поведінки і змінювати свою структуру | Це властивість може забезпечуватися за допомогою різних методів, що дозволяють формувати різноманітні моделі варіантів прийняття рішень, виходити на новий рівень еквіфінальних, Зберігаючи при цьому цілісність і основні властивості |
| Здатність і прагнення до целеобразованию | На відміну від закритих (технічних) систем, яким цілі задаються ззовні, в системах з активними елементами мети формуються всередині системи (вперше ця особливість стосовно економічних систем була сформульована Ю. І. Черняком); целеобразованіе - основа НЕГЕНТРОПІЙНОЇ процесів в соціально-економічних системах |
| Неоднозначність використання понять | Наприклад, «мета - засіб», «система - підсистема» і т.п. Ця особливість проявляється при формуванні структур цілей, розробці проектів складних технічних комплексів, автоматизованих систем управління і т.п., коли особи, що формують структуру системи, назвавши якусь її частину підсистемою, через деякий час починають говорити про неї, як про систему, додаючи приставки «під», або підцілі починають називати засобами досягнення вищих цілей. Через це часто виникають затяжні дискусії, які легко вирішуються за допомогою закономірності комунікативності, властивості «дволикого Януса» |
Перераховані ознаки, що самоорганізуються (що розвиваються) систем мають різноманітні прояви, які іноді можна виділяти як самостійні особливості. Ці особливості, як правило, обумовлені наявністю в системі активних елементів і мають двоїстий характер: вони є новими властивостями, корисними для існування системи, її пристосування до мінливих умов середовища, але в той же час викликають невизначеність, ускладнюють управління системою.
Частина з розглянутих особливостей характерна для дифузних систем ( стохастичность поведінки, нестабільність окремих параметрів), Але більшість з них є специфічними ознаками, істотно відрізняють цей клас систем від інших і що утрудняють їх моделювання.
У той же час при створенні та організації управління підприємствами часто прагнуть представити їх, використовуючи теорію автоматичного регулювання та керування, що розроблялася для закритих, технічних систем і суттєво спотворює розуміння систем з активними елементами, що може завдати шкоди підприємству, зробити його неживим «механізмом», нездатним адаптуватися до середовища і розробляти варіанти свого розвитку.
Розглянуті особливості суперечливі. Вони в більшості випадків є і позитивними і негативними, бажаними і небажаними для створюваної системи. Ознаки систем не відразу можна зрозуміти і пояснити, вибрати і створити необхідний ступінь їх прояву. Дослідженням причин прояви подібних особливостей складних об'єктів з активними елементами займаються філософи, психологи, фахівці з теорії систем, які для пояснення цих особливостей пропонують і досліджують закономірності систем.
Прояв суперечливих особливостей розвитку систем і пояснення їх закономірностей на прикладі реальних об'єктів необхідно вивчати, постійно контролювати, відбивати в моделях і шукати методи і засоби, що дозволяють регулювати ступінь їх прояву.
При цьому потрібно мати на увазі важлива відмінність, що розвиваються систем з активними елементами від закритих: намагаючись зрозуміти принципові особливості моделювання таких систем, вже перші дослідники відзначали, що починаючи з деякого рівня складності систему легше виготовити і ввести в дію, перетворити і змінити, ніж відобразити формальної моделлю.
У міру накопичення досвіду дослідження та перетворення таких систем це спостереження підтверджувалося, і була усвідомлена їх основна особливість - принципова обмеженість формалізованого опису розвиваються (самоорганізуються) систем.
Ця особливість, тобто необхідність поєднання формальних методів і методів якісного аналізу, і покладена в основу більшості моделей і методик системного аналізу. При формуванні таких моделей змінюється звичне уявлення про моделі, характерне для математичного моделювання та прикладної математики. Змінюється уявлення і про доказ адекватності таких моделей.
2.4 Класифікація систем за рівнем організованості
Поділ систем по організованості відповідає їх характеристикам. Це такі системи як: добре організовані; погано організовані; що розвиваються або самоорганізуються.
До добре організованим системам відносимо об'єкти з добре визначеними елементами, взаємозв'язками між ними, чітко поставленими цілями і завданнями, пов'язаними із засобами. Добре організованим системам характерні системи показників функціонування, показників ефективності, інструментів реалізації управління, контролю та зворотного зв'язку.
При поданні об'єкта у вигляді погано організованою, або дифузійної, системи не ставиться завдання визначити всі компоненти і їх зв'язку з цілями системи. Система характеризується деяким набором макропараметрів і закономірностями, які виявляються на основі дослідження визначеної за допомогою деяких правил досить представницької вибірки компонентів, що відображають досліджуваний об'єкт або процес. На основі подібного, вибіркового дослідження отримують характеристики чи закономірності, які поширюються на поведінку системи в цілому з якоюсь ймовірністю.
Клас самоорганізованих або розвиваються систем характеризується рядом ознак, особливостей, які, як правило, обумовлені наявністю в системі активних елементів, що носять двоїстий характер, будучи одночасно і корисними для існування системи своїми властивостями хорошого пристосуванню до мінливих умов середовища, але в той же час викликають невизначеність , що утрудняють управління системою. Розглянутий клас систем можна розбити на підкласи, виділивши адаптивні або самопріспосаблівающіеся системи, самообучающиеся системи, самовідтворюваними, що самовідтворюються класи систем.
Взаємозв'язок ціни, попиту та пропозиції
Залежно від цього класифікаційної ознаки розрізняють такі види цін: 1. Вільні ціни вільно складаються на ринку під впливом попиту і пропозиції ...
Види і оптимальна величина фірм в світовій практиці
За цією ознакою підприємства поділяються на малі, середні та великі. За рівнем концентрації та централізації виробництва і капіталу підприємства ділять на малі (дрібні), середні і великі (великі) ...
Інформаційні системи в економіці
Класифікувати інформаційні системи можна за різними ознаками ...
Класифікація та аналіз економічних систем і моделей
Економічні системи з моменту свого виникнення і до наших днів пройшли значний еволюційний шлях розвитку. Тому до теперішнього часу налічується безліч різних їх видів і типів ...
Поняття, типи та види фірм
За цією ознакою підприємства поділяються на малі, середні та великі. Малі підприємства Малі - найчисленніша форма підприємств, і в більшості країн вони являють собою фундамент ...
Ознаки класифікації ринку нерухомості (за призначенням товарів, коштів тощо; по географічному положенню, За ступенем обмеження конкурентності, по галузях, по мірі законності)
Шляхи вдосконалення логістичної системи ТОВ "Уралінтерьер"
Ло ?? гістіческіе системи ділять на макро ?? і мікро ?? ло ?? гістіческіе системи. Макро ?? ло ?? гістіческая система - це ?? велика система управління матеріальними по ?? то ?? ками ...
Формування ціни на продукцію автотранспортного підприємства
По ступені й способу регулювання ціни розділяються на групи: жёсткофіксірованние (призначаються); регульовані (змінювані); договірні (контрактні); вільні (ринкові). Жёсткофіксірованние ...
Фрактали як ступінь організованості інвестиційних процесів
Фрактали - це структури, які, незважаючи на деякі відмінності в різних масштабах, виглядають приблизно однаково. За кілька поетичному висловлюванню одного з основоположників науки про фрактали Б. Мандельброта ...
Економічні системи від моменту свого виникнення і до наших днів пройшли значний еволюційний шлях розвитку. Тому до теперішнього часу налічується безліч різних їх видів і типів ...
Економічна система суспільства
Класифікація - особлива форма систематизації, яка дає можливість орієнтуватися в якомусь безлічі. Першим рівнем класифікації зазвичай служить виділення типів явищ і предметів. Цей процес називається типізацією ...
Економічна система, її складові елементи, взаємозв'язки між ними
В економічній теорії існує різне бачення розвитку суспільства і, отже, різноманітні класифікації економічних систем. Наприклад, існує формаційних теорія, розроблена К. Марксом ...
економічні системи
Науці відомі численні класифікації економічних систем, які розрізняються вихідними концепціями авторів класифікацій. Перша - дуже стара класифікація, заснована на матеріалах ...
Економічні системи суспільства
Історична класифікація включає крім сучасних економічних систем, економічні системиминулого і майбутнього. У зв'язку з цим заслуговує на увагу класифікація, запропонована представниками теорії постіндустріального суспільства ...
Електронна комерція
Електронна комерція це спосіб ведення бізнесу, при якому всі етапи бізнес-процесу (реклама, маркетинг, продаж, доставка товару, післяпродажне обслуговування ...
Системи поділяються на класи за різними ознаками, і в залежності від розв'язуваної задачі можна вибрати різні принципи класифікації. При цьому систему можна охарактеризувати одним або декількома ознаками. Найчастіше системи класифікуються наступним чином:
· по виду наукового напрямку- математичні, фізичні, хімічні і т. П .;
· за ступенем визначеності функціонування:детерміновані і імовірнісні. Детермінованою називають систему, якщо її поведінка можна абсолютно точно передбачити. Система, стану якої залежить не тільки від контрольованих, але і від неконтрольованих впливів або якщо в ній самій знаходиться джерело випадковості, носить назву ймовірнісної. Наведемо приклад стохастичних систем, це - заводи, аеропорти, мережі і системи ЕОМ, магазини, підприємства побутового обслуговування і т.д.
· за ступенем організованості- добре організовані, погано організовані (дифузні), самоорганізуються.
· за походженнямрозрізняють системи природні, створені в ході природної еволюції і в цілому не схильні до впливу людини (клітка), і штучні, створені під впливом людини, обумовлені його інтересами і цілями (машина).
· по основних елементахсистеми можуть бути розділені на абстрактні, все елементи яких є поняттями (мови, філософські системи, системи числення), і конкретні, в яких присутні матеріальні елементи.
· по взаємодії з середовищемрозрізняють системи замкнуті і відкриті. Замкнута система в процесі свого функціонування використовує тільки ту інформацію, яка виробляється в ній самій (система кондиціонування повітря в замкнутому просторі). У откритойсістеме функціонування визначається як внутрішньої, так і зовнішньої, що надходить на входи, інформацією. Більшість досліджуваних систем є відкритими, тобто вони відчувають вплив середовища і реагують на нього і, в свою чергу, впливають на середу.
· за ступенем складностірозрізняють прості, складні і дуже складні системи. простісистеми характеризуються невеликим числом елементів, зв'язку між якими легко піддаються опису (засоби механізації, найпростіші організми). складнісистеми складаються з великої кількості елементів і характеризуються розгалуженою структурою, виконують більш складні функції. Зміни окремих елементів і (або) зв'язків тягне за собою зміну багатьох інших елементів. Але все ж окремі конкретні стану системи можуть бути описані (автомати, ЕОМ, галактики). дуже складнісистеми характеризуються великою кількістю різних елементів, мають безліч структур, не можуть бути повністю описані (мозок, господарство).
· по природному поділусистеми діляться на: технічні, біологічні, соціально-економічні. Технічні- це штучні системи, створені людиною (машини, автомати, системи зв'язку). біологічні- різні живі організми, популяції, біогеоценози і т.п. Соціально-економічні- системи існуючі в суспільстві, обумовлені присутністю і діяльністю людини (господарство, галузь, бригада тощо).
· за визначенням вихідних сигналів. Динамічні системи характеризуються тим, що їх вихідні сигнали в даний момент часу визначаються характером вхідних впливів в минулому і сьогоденні (залежить від передісторії). В іншому випадку системи називають статичними. Прикладом динамічних систем є біологічні, економічні, соціальні системи; такі штучні системи як завод, підприємства, конвеєр і т.д.
· зі зміни в часі. Якщо вхід і вихід системи вимірюється або змінюється в часі дискретно, через крок t, то система називається дискретної. протилежним поняттямє поняття безперервної системи. Наприклад: ЕОМ, електронний годинник, електролічильник - дискретні системи; пісочний годинник, сонячний годинник, нагрівальні прилади і т.д. - безперервні системи.
· За типом організації: Централізовані (однополюсні, ієрархічні, біполярні з вхідним і вихідним полюсами); децентралізовані (багатополюсні мережі, мережі без полюсів з різною довільною топологією; матричні мережі з регулярною топологією, мережі змішаної топології: регулярної та довільної)
· По складу функцій: Одно- або багатофункціональні, з постійним або змінним складом функцій;
Об'єктом вивчення системного аналізу є в більшості своїй стохастичні відкриті складні і дуже складні системи будь-якого походження.
Розглянемо деякі види систем більш докладно.
добре організованісистеми. Уявити аналізований об'єкт або процес у вигляді «добре організованої системи» означає визначити елементи системи, їх взаємозв'язок, правила об'єднання в більш великі компоненти, т. Е. Визначити зв'язку між усіма компонентами і цілями системи, з точки зору яких розглядається об'єкт або заради досягнення яких створюється система. Проблемна ситуація може бути описана у вигляді математичного виразу, що зв'язує мета із засобами, т. Е. У вигляді критерію ефективності, критерію функціонування системи, який може бути представлений складним рівнянням або системою рівнянь. Рішення завдання при поданні її у вигляді добре організованої системи здійснюється аналітичними методами формалізованого представлення системи.
Приклади добре організованих систем: сонячна система, що описує найбільш істотні закономірності руху планет навколо Сонця; відображення атома у вигляді планетарної системи, що складається з ядра і електронів; опис роботи складного електронного пристрою за допомогою системи рівнянь, що враховує особливості умов його роботи (наявність шумів, нестабільності джерел харчування і т. п.). Для відображення об'єкта у вигляді добре організованої системи необхідно виділяти суттєві і не враховувати щодо несуттєві для даної мети розгляду компоненти: наприклад, при розгляді сонячної системи не враховувати метеорити, астероїди та інші дрібні в порівнянні з планетами елементи міжпланетного простору.
Опис об'єкта у вигляді добре організованої системи застосовується в тих випадках, коли можна запропонувати детерміноване опис і експериментально довести правомірність його застосування, адекватність моделі реальному процесу. Спроби застосувати клас добре організованих систем для представлення складних багатокомпонентних об'єктів або багатокритеріальних задач погано вдаються: вони вимагають неприпустимо великих витрат часу, практично не реалізовуються і неадекватні застосовуваним моделями.
Погано організовані системи.При поданні об'єкта у вигляді «погано організованою чи дифузійної системи» не ставиться завдання визначити всі враховуються компоненти, їх властивості та зв'язки між ними і цілями системи. Система характеризується деяким набором макропараметрів і закономірностями, які знаходяться на основі дослідження не всього об'єкта або класу явищ, а на основі певної за допомогою деяких правил вибірки компонентів, що характеризують досліджуваний об'єкт або процес. На основі такого вибіркового дослідження отримують характеристики чи закономірності (статистичні, економічні) і поширюють їх на всю систему в цілому. При цьому робляться відповідні застереження. Наприклад, при отриманні статистичних закономірностей їх поширюють на поведінку всієї системи з деякою довірчою ймовірністю.
Підхід до відображення об'єктів у вигляді дифузних систем широко застосовується при: описі систем масового обслуговування, визначенні чисельності штатів на підприємствах та установах, дослідженні документальних потоків інформації в системах управління і т. Д.
Самоорганізуються.Відображення об'єкта у вигляді самоорганізовується - це підхід, що дозволяє досліджувати найменш вивчені об'єкти і процеси. Самоорганізуються, мають ознаки дифузних систем: стохастичную поведінки, нестационарностью окремих параметрів і процесів. До цього додаються такі ознаки, як непередбачуваність поведінки; здатність адаптуватися до мінливих умов середовища, змінювати структуру при взаємодії системи з середовищем, зберігаючи при цьому властивості цілісності; здатність формувати можливі варіанти поведінки і вибирати з них найкращий і ін. Іноді цей клас розбивають на підкласи, виділяючи адаптивні або самопріспосаблівающіеся системи, самовідтворюваними, що самовідтворюються і інших підкласів, які відповідають різним властивостям розвиваються систем. Приклади: біологічні організації, колективна поведінка людей, організація управління на рівні підприємства, галузі, держави в цілому, тобто в тих системах, де обов'язково є людський фактор.
При застосуванні відображення об'єкта у вигляді самоорганізовується завдання визначення цілей і вибору засобів, до; правило, поділяються. При цьому завдання вибору цілей може бути, в свою чергу, описана у вигляді самоорганізовується, т. Е. Структура функціональної частини АСУ, структура цілей плану може розбиватися так само, як і структура забезпечує частини АСУ (комплекс технічних засобів АСУ) або організаційна структура системи управління.
Більшість прикладів застосування системного аналізу засноване на представленні об'єктів у вигляді систем, що самоорганізуються.
Великі і складні системи. Існує ряд підходів до поділу систем за складністю. Зокрема, Г. Н. Поваровв залежності від числа елементів, що входять в систему, виділяє чотири класи систем: малі системи (10 ... 10 3 елементів), складні (10 4 ... 10 7 елементів), ультрасложние (10 7. ..10 30 елементів) суперсистеми (10 30 .. .10 200 елементів). Так як поняття елемент; виникає щодо завдання і цілі дослідження системи, то і дане визначенняскладності є відносним, а не абсолютним.
Англійська кібернетик С. Бір класифікує всі кібернетичні системина прості і складні в залежності від способу опису: детермінованого або теоретико-імовірнісного. А. І. Бергвизначає складну систему як систему, яку можна описати не менше ніж на двох різних математичних мовами (наприклад, за допомогою теорії диференціальних рівнянь і алгебри Буля).
Дуже часто складними системами називають системи, які не можна коректно описати математично, або тому, що в системі є дуже велика кількість елементів, невідомим чином пов'язаних один з одним, або невідома природа явищ, що протікають в системі. Все це свідчить про відсутність єдиного визначення складності системи.
Так само дається наступне визначення: складною системою називається система, в моделі якої недостатньо інформації для ефективного управління цією системою. Таким чином, ознакою простоти системи є достатність інформації для її управління. Якщо ж результат управління, отриманий за допомогою моделі, буде несподіваним, то таку систему відносять до складної. Для перекладу системи в розряд простий необхідне отримання недостатньої інформації про неї і включення її в модель.
При розробці складних систем виникають проблеми, пов'язані не тільки до властивостей їх складових елементів і підсистем, але також до закономірностей функціонування системи в цілому. При цьому з'являється широке коло специфічних завдань, таких, як визначення загальної структури системи; організація взаємодії між елементами і підсистемами; облік впливу зовнішнього середовища; вибір оптимальних режимів функціонування системи; оптимальне управління системою та ін.
Чим складніше система, тим більша увага приділяється вищезазначених питань. Математичної базою дослідження складних систем є теорія систем. У теорії систем великою системою складної, системою великого масштабу, (Large Scale Systems) називають систему, якщо вона складається з великого числа взаємопов'язаних і взаємодіючих між собою елементів і здатна виконувати складну функцію.
Від складних систем необхідно відрізняти великі системи.
під великою системоюрозуміється сукупність матеріальних ресурсів, коштів збору, передачі та обробки інформації, людей-операторів, зайнятих на обслуговуванні цих коштів, і людей-керівників, наділених належними правами і відповідальністю для прийняття рішень. Матеріальні ресурси - це сировина, матеріали, напівфабрикати, грошові кошти, різні види енергії, верстати, обладнання, люди, зайняті на випуску продукції, і т. Д. Всі ці елементи ресурсів об'єднані за допомогою деякої системи зв'язків, які за заданими правилами визначають процес взаємодії між елементами для досягнення спільної мети або групи цілей. Таким чином, з истема, Для актуалізації моделі якої в цілях управління бракує матеріальних ресурсів (машинного часу, ємності пам'яті, інших матеріальних засобів моделювання) називається великий. До таких систем відносяться економічні, організаційно-управлінські, біологічні нейрофізіологічні, і т.п. системи.
характерні особливості великих систем. До подібних відмітних особливостей відносяться наступні:
· Велика кількість елементів в системі (складність системи);
· Взаємозв'язок і взаємодія між елементами;
· Ієрархічність структури управління;
· Обов'язкова наявність людини в контурі управління, на якого покладається частина найбільш відповідальних функцій управління.
Приклади великих систем: інформаційна система; пасажирський транспорт великого міста; виробничий процес; система управління польотом великого аеродрому; енергетична система і ін.
Способом перекладу великих систем в прості є створення нових більш потужних засобів обчислювальної техніки. Однак, чіткої межі, яка відділяє прості системи від великих, немає. Ділення це умовне і виникло через появу систем, що мають в своєму складі сукупність підсистем з наявністю функціональної надмірності. Проста система може перебувати тільки в двох станах: стан працездатності (справному) і стані відмови (несправному). При відмові елемента проста система або повністю припиняє виконання своєї функції, або продовжує її виконання в повному обсязі, якщо відмовив елемент резервувати. Велика система при відмові окремих елементів і навіть цілих підсистем не завжди втрачає працездатність, часто тільки знижуються характеристики її ефективності. Це властивість великих систем обумовлено їх функціональної надмірністю і, в свою чергу, ускладнює формулювання поняття «відмова» системи.
Контрольні питання
1. Що являє собою загальна теорія систем?
2. Що таке кібернетика?
3. Що таке теорія інформації?
4. Що таке теорія ігор?
5. Що таке факторний аналіз?
6. Опишіть підходи до створення загальної теорії систем?
7. Розкрийте поняття «система».
8. У чому особливості складної системи?
9. Чим складні системи відрізняються від великих систем?
10. Дайте визначення таким поняттям: об'єкт, підсистема, структура, функція, зв'язок.
11. Опишіть основні закономірності систем.
12. Дайте класифікацію систем за основними ознаками.
13. Опишіть відміну складних систем від великих.
Тема№4
моделювання систем
4.1. Поняття «модель» і «моделювання». Абстрактна модель системи довільної природи
Так як загальна теорія систем розглядає не деякі конкретні системи, а то загальне, що є в різних системах незалежно від їх природи, предметом її вивчення є абстрактні моделі відповідних реальних систем.
Модель є представленням реального об'єкта, системи або поняття в деякій формі, відмінній від форми їх реального існування.
Будь-яка модель - це деяка аналогія: для однієї системи повинна існувати інша система, елементи якої з деякої точки зору подібні елементам першої. Має існувати відображення, яке елементів модельованої системи ставить у відповідність елементи деякої іншої системи - моделює. Крім того, має існувати відображення, яке властивостями елементів модельованої системи ставить у відповідність властивості елементів моделює системи.
Для більшості випадків абстрактна модель системи довільної природи може бути представлена за допомогою схеми, зображеної на малюнку 4.1, яка є, по суті, ілюстрацією до введених понять.
Система не існує сама по собі, а виділяється з довкілляз якого-небудь системоутворюючого ознакою, в якості якого найчастіше виступає мета системи. Взаємодія системи із зовнішнім середовищем здійснюється через вхід і вихід системи (безліч вхідних і вихідних параметрів).
Під вхідними параметрами системи розуміється комплекс параметрів зовнішнього середовища (в тому числі вихідні параметри систем, зовнішніх по відношенню до даної, наприклад, систем управління), які суттєво впливають на стан і значення вихідних параметрів даної системи і піддаються обліку і аналізу засобами, наявними в розпорядженні дослідника.
Вихідні параметри - це комплекс параметрів системи, які безпосередньо впливають на стан зовнішнього середовища і значущих з точки зору мети дослідження.
Важливою особливістю функціонування складних систем є принципова невизначеність істинного стану зовнішнього середовища в кожен момент часу. Природа цієї невизначеності пов'язана з наявністю ряду причин, найважливіші з яких обумовлені наступними факторами.
· Про деякі, можливо, безпосередньо впливають на поведінку системи параметрах зовнішнього середовища (тобто параметрах, які слід було б віднести до категорії «вхідних») дослідник часто не знає, і, отже, не може їх враховувати.
· Деякі параметри зовнішнього середовища не можуть бути виміряні в силу технічної непристосованості інформаційних засобів.
· Чисельні значення врахованих параметрів оцінюються з помилками вимірювань, які визначаються з одного боку - внутрішніми шумами вимірювальних пристроїв, а з іншого - зовнішніми перешкодами.
Вплив на систему подібних неврахованих факторів компенсується введенням в модель додаткових зв'язків - зовнішніх впливів, що обурюють або «шумів».
Система може знаходитися в різних станах. Стан будь-якої системи в певний момент часу можна з певною точністю охарактеризувати сукупністю значень параметрів стану.
Таким чином, система характеризується трьома групами змінних:
1. Вхідні змінні, які генеруються системами, зовнішніми щодо досліджуваної
У теорії систем ознака ступеня організованості системи безпосередньо перетинається з ознакою її складності структури і поведінки. Тому поняття складності і організованості можуть доповнювати один одного, а можуть виступати самостійно при характеристиці окремих проявів системи. Як правило, за ознакою ступеня організованості системи класифікують на «Добре організовані» системи і «погано організовані» системи.
Під визначенням « добре організовані »системирозуміють такі системи, при аналізі яких є можливість визначення її елементів і компонентів, взаємозв'язків між ними, правил об'єднання елементів в більш великі компоненти. При цьому можливо встановити цілі системи і визначити ефективність їх досягнення при функціонуванні системи.
В даному випадку проблемна ситуація може бути описана у вигляді математичного виразу, що зв'язує мета із засобами, т. Е. У вигляді критерію ефективності, критерію функціонування системи, який може бути представлений складним рівнянням або системою рівнянь. Рішення завдання при поданні її у вигляді «добре організованої» системи здійснюється аналітичними методами формалізованого представлення системи.
Таким чином, можна говорити про рівнозначності «добре організованих» систем і простих систем.
Слід зазначити, що для відображення об'єкта у вигляді «добре організованої» системи необхідно виділяти тільки істотні і не враховувати щодо несуттєві для даної мети розгляду окремі елементи, компоненти і їх зв'язку.
наприклад, сонячну системуможна уявити як «добре організовану» систему при описі найбільш істотних закономірностей руху планет навколо Сонця без урахування метеоритів, астероїдів та інших дрібних порівняно з планетами елементів міжпланетного простору.
Як «добре організованої» системи можна привести технічний пристрій комп'ютера (без урахування можливостей відмови його окремих елементів і вузлів або будь-яких випадкових перешкод, що надходять по ланцюгах харчування).
Таким чином, опис об'єкта у вигляді «добре організованої» системи застосовується в тих випадках, коли можна запропонувати детерміноване опис і експериментально довести правомірність його застосування, адекватність моделі реальному процесу.
«Погано організовані» системи,на відміну від вищерозглянутих, в загальному, відповідають «складним» системам, так як при їх аналізі не завжди вдається визначити елементи і взаємозв'язку між ними, а також з'ясувати чіткі цілі системи і методи оцінки ефективності їх функціонування.
У разі подання об'єкта у вигляді «погано організованою» (або дифузійної) системи не ставиться завдання визначити всі враховуються елементи, компоненти, їх властивості та зв'язки між ними і цілями системи. Система характеризується деяким набором макропараметрів і тими закономірностями, які визначаються на основі дослідження не всього об'єкта або цілого класу явищ, а тільки окремої його частини - вибірки, отриманої за допомогою деяких правил вибірки. На основі такого вибіркового дослідження отримують характеристики чи закономірності (статистичні, економічні) і поширюють їх на всю систему в цілому. При цьому робляться відповідні застереження. Наприклад, при отриманні статистичних закономірностей їх поширюють на поведінку всієї системи з деякою довірчою ймовірністю.
Підхід до відображення об'єктів у вигляді дифузних систем широко застосовується при описі систем масового обслуговування (наприклад, в телефонних мережах і т. П.), Інформаційних потоків в інформаційних системах, описі ресурсних завдань галузевого характеру і т. Д.
детермінованість
Розглянемо ще одну класифікацію систем, запропоновану Ст.Біром.
Якщо входи об'єкта однозначно визначають його виходи, тобто його поведінка можна однозначно передбачити (з ймовірністю 1), то об'єкт є детермінованим в іншому випадку - недетермінованим (стохастическим).
Детермінованість характерна для менш складних систем;
стохастичні системи складніше детермінованих, оскільки їх складніше описувати і досліджувати
Приклади стохастичних систем:
- 1. Швейную машинку можна віднести до детермінованої системі: повернувши на заданий кут рукоятку машинки можна з упевненістю сказати, що голка переміститься вгору-вниз на відоме відстань (випадок несправної машини не розглядаємо)
- 2. Прикладом недетермінованої системи є собака, коли їй простягають кістка, не можна однозначно прогнозувати поведінку собаки.
Випадковість - це ланцюг невиявлених закономірностей, прихованих за порогом нашого розуміння.
А з іншого - приблизності вимірювань. У першому случae ми не можемо врахувати всі чинники (входи), що діють на об'єкт. У другому - проблема непередбачуваності виходу пов'язана з неможливістю точно виміряти значення входів і обмеженістю точності складних обчислень.
Приклади. Ст. Бір пропонує наступну таблицю з прикладами систем:
Класифікація систем за рівнем організованості
Ступінь організованості системи
Вперше поділ систем за рівнем організованості за аналогією з класифікацією Г. Саймона і А. Ньюелла (добре структурізованние, погано структурізованние і неструктурізованние проблеми) було запропоновано В.В. Налимова, який виділив клас добре організованих і клас погано організованих або імовірнісних систем.
Пізніше до цих двох класів був доданий ще клас самоорганізованих, складних, систем, який включає розглядаються іноді в літературі окремо класи саморегулюючих, самообучающихся, самоналагоджувальних і т.п. систем.
Виділені класи практично можна розглядати як підходи до моделювання об'єкта або розв'язуваної задачі