Какая группа свойств систем является лишней
Таблица 3
Свойства систем управления
Свойство – сторона системы (элементов), обуславливающая различие и сходство с другими системами (элементами) и проявляющаяся при взаимодействии с ними.
Свойства систем представим в таблице 3 [19].
| Свойство системы | Описание свойств системы (характеристика) |
| 1 группа – свойства, характеризующие сущность и сложность ситемы | |
| Первичность целого | Системы существуют как целое, которое затем можно членить на компоненты. Эти компоненты существуют лишь в силу существования целого. Не компоненты составляют целое, а наоборот, целое порождает при своем членении компоненты системы. В системе отдельные части функционируют совместно, составляя в совокупности процесс функционирования системы как целого |
| Размерность системы | Количество компонентов системы и связей между ними. В зависимости от количества системы подразделяются на малые, средние и большие |
| Сложность структуры системы | Сложность структуры системы характеризуется следующими параметрами: количество уровней иерархии управления системой, многообразие компонентов и связей, сложность поведения, сложность описания и управления системой, количество параметров модели управления, ее вид, объем информации, необходимой для управления и т.д. |
| Жесткость системы | Жесткость системы характеризуется следующими параметрами: степень изменения параметров системы за определенный промежуток времени, степень влияния на функционирование системы объективных законов и закономерностей, степень свободы системы и др. |
| Вертикальная целостность системы | Количество уровней иерархии, изменения в которой влияют на всю систему, степень взаимосвязи уровней иерархии, степень влияния субъекта управления на объект, степень самостоятельности подсистем и компонентов системы управления |
| Горизонтальная обособленность системы | Количество связей между компонентами одного уровня, их зависимость и интегрированность по горизонтали |
| Иерархичность системы | Каждый компонент (подсистема) может рассматриваться как подсистема некоторой более глобальной системы. Свойство иерархичности проявляется при структуризации (построение дерева) и декомпозиции целей организации, показателей товаров и т.д. |
| Многофункциональность | Способность системы управления к реализации множества функций на заданной структуре |
| II группа — свойства, характеризующие связь системы с внешней средой | |
| Степень самостоятельности системы | Количество связей системы управления с внешней средой в среднем на один ее компонент или иной параметр. Скорость отмирания, деления или объединения компонентов системы без вмешательства внешней среды |
| Открытость системы | Интенсивность обмена информацией или ресурсами с внешней средой, количество систем внешней среды, взаимодействующих сданной системой, степень влияния других систем на данную систему |
| Совместимость системы | Степень совместимости системы с другими системами внешней среды по правовому, информационному, научно-методическому и ресурсному обеспечению. Инструментом обеспечения совместимости является стандартизация всех объектов на всех уровнях иерархии управления |
| Стойкость системы | Свойство системы выполнять свои функции при выходе параметров внешних условий системы за определенные ограничения или допуски |
| III группа —свойства, характеризующие методологию целеполагания системы | |
| Наследственность системы | Характеризует закономерность передачи доминантных (преобладающих, наиболее сильных) и рецессивных признаков на отдельных этапах развития (эволюции) от старого поколения системы к новому. Выделение доминантных признаков системы позволяет повысить обоснованность направлений ее развития. Доминантные и рецессивные признаки, по сути, являются объективными |
| Надежность системы | Характеризуется сохраняемостью плановых значений параметров системы в течение запланированного периода времени |
| Оптимальность системы | Характеризует степень удовлетворения требований к системе, выполнение запланированных целей, обеспечивающих наилучшее использование потенциала системы |
| Мультипликативность системы | Результаты проявления некоторых свойств системы определяются не сложением, а умножением относительных значений данного свойства каждого компонента системы |
| Уязвимость системы | Способность получать повреждения при воздействии внешних и (или) внутренних поражающих факторов |
| 4 группа – свойства, характеризующие функционирование системы | |
| Синергичность системы | Эффективность функционирование системы не равна сумме эффективностей функционирования ее подсистем (компонентов). При отлаженном позитивном взаимодействии подсистем (компонентов) достигается положительный эффект синергии — эффект взаимодействия, к получению которого необходимо стремиться. Если сумма эффектней остей подсистем (компонентов) больше эффективности системы в целом, эффект синергии отрицательный |
| Инерционность системы | Характеризуется скоростью изменения выходных параметров в ответ на изменение входных параметров, средним временем получения результата при внесении изменений в параметры функционирования |
| Адаптивность системы | Характеризует способность системы нормально (в соответствии с заданными параметрами) функционировать при изменении параметров внешней среды, приспособляемость системы к этим изменениям. Порог адаптации определяется максимальным уровнем (в процентах или долях) изменения параметров внешней среды, при котором система продолжает нормально функционировать |
| Организованность системы | Характеризуется степенью приближения в заданных условиях показателей пропорциональности, параллельности, непрерывности, прямоточности, ритмичности и других параметров организации производственных и управленческих процессов к оптимальному уровню |
| Уровень стандартизации системы | Характеризует совместимость и взаимозаменяемость данной системы с другими системами |
| Гибкость системы | Свойство системы изменять цель и параметры в зависимости от условий функционирования или состояния подсистем |
| Живучесть системы | Способность системы изменять цели или параметры функционирования при отказе и (или) повреждении элементов системы |
| Безопасность системы | Способность системы не наносить недопустимые воздействия здоровью нации, персоналу, окружающей среде |
| Поведение системы | Способность системы переходить из одного состояния в другое |
| Равновесие системы | Способность системы в отсутствие внешних возмущающих воздействий сохранять свое поведение сколь угодно долго. Неравновесность порождает избирательность системы, ее необычные реакции на внешние воздействия среды. Неравновесные системы обретают способность воспринимать различия во внешней среде и «учитывать» их в своем функционировании. Так, некоторые воздействия, хотя к более слабые, могут оказывать большее воздействие на эволюцию системы, чем воздействия, хотя и более сильные, но не адекватные собственным тенденциям системы |
| Устойчивость системы | Способность системы возвращаться в состояние равновесия после того, как она из этого состояния была выведена |
| Управляемость системы | Способность системы управления своевременно и без искажений доводить управленческие команды до каждого работника предприятия |
Для конкретного исследования существенны лишь те свойства, которые определяются целью исследования.
Например, особенными свойствами экономической системы являются следующие:
— ее подсистемы имеют нечеткие границы: один и тот же экономический субъект может одновременно принимать участие в различных процессах самоорганизации экономики, может быть элементом самоорганизующейся системы и окружающей среды одновременно;
— самоорганизация национальной экономики возникает из кооперации не только экономических субъектов низшего уровня друг с другом, но и с экономическими институтами, а также кооперации институтов между собой;
— структура национальной экономики нередко скрыта за отношениями административной подчиненности;
— национальная экономика является динамической системой;
— национальная экономика — стохастическая система, не поддающаяся точному и детальному прогнозу;
— национальная экономика может быть как открытой, так и закрытой системой.
Рассмотрим, например, свойство синергичности. А.А. Богданов в подтверждение теоретического положения о синергетическом эффекте писал, что «элементарное сотрудничество, соединение одинаковых рабочих сил на какой-нибудь механической работе может вести к возрастанию практических результатов в большей пропорции, чем количество этих рабочих сил. Если дело идет, положим, о расчистке поля от камней, кустарников и корней и если один человек расчищает в день одну десятину, то два вместе выполнят за день не двойную работу, а больше, например 2 1/2 десятины (1 десятина + 1 десятина + ‘/г десятины как синергический эффект положительного взаимодействия психологически совместимых рабочих, сумевших хорошо организовать выполнение общей работы). При трех, четырех рабочих отношение может оказаться еще более благоприятным, до известного предела, разумеется. Но не исключена и та возможность, что трое, четверо рабочих совместно будут выполнять менее чем тройную, четверную работу. Оба случая всецело зависят от способа сочетания данных сил. В первом случае вполне законно утверждение, что целое оказалось практически больше простой суммы своих частностей, во втором — что оно практически ее меньше. Первое обозначается как организованность, второе —как дезорганизованность» [13]. Поэтому , исследуя конкретную систему, необходимо проводить оценку характерных свойств данной системы в соответствии с описанием её параметров. Так, например, если устойчивость — свойство объекта, заключающееся в способности сохранять достаточно малые отклонения процесса после действия возмущения, то динамическая система изменяет значения входной координаты в соответствии с законом:
(1.13)
Если на систему действует возмущение, то ее выход x(t) изменяется по-разному (рис. 13). Колебания могут оставаться в узком «коридоре» и затухать — это асимптотическая устойчивость по А.А. Ляпунову. В этом случае система имеет устойчивую точку равновесия, с которой связана область притяжения состояния системы.
Рис. 13. Изменение Y при действии возмущения
Устойчивость можно рассматривать и для структуры системы. Если все связи элементов распадаются, то структура вырождается в набор изолированных несвязанных частей. Поэтому существует критическое число связей, которое обеспечивает функционирование системы, ее живучесть. Это критическое число определяет границу структурной устойчивости системы. Практика показывает, что система может сохранять свои свойства и находить равновесное состояние, когда значение действующего возмущения не превосходит определенного критического значения. Например, финансовая система устойчива до определенного уровня падения деловой активности. Это определяет устойчивость экономической системы по значению действующего возмущения.
В отношении такого свойства как надежность, которое определяет способность системы управления сохранять во времени предельные значения признаков и параметров, характеризующих те свойства системы, которые определяют ее способность выполнять требуемые функции в заданном режиме, следует различать виды этого свойства.
Структурная надежность определяет потерю работоспособности, отказ системы.
Функциональная надежность характеризуется сбоями, ошибками в работе.
Своевременность Ө’ = p (t≤tзад) — характеризуется вероятностью выполнения работы за заданное время или в заданный срок.
Точность работы δ’ = p (Yi є [Yi’, Yi”]) определяется допустимыми отклонениями результатов от достижения цели.
Адаптивность — свойство систем изменять свою структуру и функции в ответ на изменение среды с целью обеспечения заданного критерия качества функционирования.
— мера адаптивности, характеризует чувствительность системы к возмущениям.
Эффективность — характеристика систем, определяющая соотношение полезного результата управления (R) с затратами и потерями (С), обуславливающая разработку, создание и эксплуатацию систем управления. Можно выделить:
Е = R — С — абсолютная эффективность (например, прибыль),
— относительная эффективность, результат на единицу затрат (например, производительность, отдача, использование ресурсов.
— срок окупаемости затрат на создание системы. к
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 функциональные системы, нельзя дать единственно правильное определение этому понятию. Как ни странно, происходит это из-за проникновения теории систем буквально во все сферы жизнедеятельности человека.
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:
- Строения (или структурные): характеризуют в основном физическую составляющую системы (например, благодаря меняющимся связям углерод может выступать как графит, как алмаз или как газ).
- Функционирования: гарантируют работоспособность системы, ее жизнедеятельность.
- Наследования: случаи, когда элемент «А» является источником для существования «В».
- Развития (конструкционные и деструкционные): имеют место либо в процессе усложнения структуры системы, либо наоборот – упрощения или распада.
- 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:
- Материальные – представляют собой объекты материального мира: склады, товары, устройства, станки и т. д.
- Энергия – сюда включаются все виды, известные на современном этапе развития науки: электрическая, ядерная, механическая и т. д.
- Информация.
- Человеческие – человек выступает не только как работник, выполняющий некоторые операции, но и как источник интеллектуальных фондов.
- Пространство.
- Время.
- Организационные – в данном случае структура рассматривается как ресурс, недостаток которого может привести даже к распаду системы.
- 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.
Согласно содержательному принципу деления, различают реальные и абстрактные системы. Для удобства восприятия информацию представим в виде таблицы.
Системы | |||
| Реальные | Абстрактные | ||
| Естественные | Искусственные | Непосредственного отображения | Генерализующие |
| Физические | Технические | Математические модели | Концептуальные модели |
| Биологические | Социальные | Логико-эвристические модели | Языки |
| Организационно-технические | |||
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 | Классы |
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.
Статические | Динамические | Синтетические |
Целостность | Функциональность | Эмерджентность |
Открытость | Стимулируемость | Неделимость на части |
Внутренняя неоднородность систем | Изменчивость системы со временем | Ингерентность |
Структурированность | Существование в изменяющейся среде | Целесообразность |
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 периодической системы 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.