Понятие системы и ее строение, свойства системы и их характеристики. Основные закономерности развития систем

Понятие системы и ее строение, свойства системы и их характеристики. Основные закономерности развития систем.

1.Понятие системы и ее строение

 

По своему построению вся  вселенная состоит из множества  систем, каждая из которых содержится в более масштабной системе. Термин «система» греческого происхождения и используется в тех случаях, когда хотят охарактеризовать исследуемый объект как нечто целое и сложное.

 В настоящее время существует достаточно большое количество определений «система». Определения «система» изложены в работах Л. фон Берталанфи, А. Холла, У. Гослинга, Р. Акоффа, К. Уотта и других. Например, по Л. фон Берталанфи, система – комплекс элементов, находящихся во взаимодействии, по А. Холлу система представляет собой множество объектов вместе с отношениями между объектами и между их атрибутами. У. Гослинг под системой понимает собрание простых частей. В соответствии с понятием Р. Акоффа система представляет собой любую сущность, которая состоит из взаимосвязанных частей. Наиболее близким понятием, относящимся к информационным системам, следует отнести определение К. Уотта, который считает, что система – это множество составляющих единство элементов, связей и взаимодействий между ними и внешней средой, образующих присущую данной системе целостность, качественную определенность и целенаправленность.

Системой может являться любой объект живой и неживой  природы, общества, процесс, проблема, научная теория и т.д., если в нем  определены элементы, образующие единство (целостность) со своими связями и  взаимодействиями. В итоге создается  совокупность особых свойств, присущих только данной системе, которой нет у ее подсистем и элементов, и отличающих ее от других систем (свойство эмерджентности).

Опр. Эмерджентность – появление, возникновение нового (системный эффект), несводимость свойств системы сумме свойств составных ее элементов и подсистем.

Данное нами определение  системы включает в себя следующие  понятия:

1. Элемент – это неделимая часть системы, обладающая самостоятельностью по отношению к системе, т. е. – это часть системы, характеризующаяся конкретными свойствами определяющими его в системе однозначно.

Неделимость элемента рассматривается  как нецелесообразность учета в  пределах модели данной системы его  внутреннего строения.

2. Связь – это зависимость свойства одного элемента от свойств других элементов.

3. Взаимодействие – это процесс взаимного влияния элементов, системы и окружающей среды друг на друга.

4. Внешняя среда – это все то, что не входит в саму систему и, как предполагается, оказывает на нее влияние, либо испытывает на себе влияние системы.

В процессе исследования граница  между средой и системой может  деформироваться. Возможно выделение  в среду некоторых элементов  и связей, которые первоначально  были включены в систему, и наоборот.

Один из вариантов построения системы представлен на рис. 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Схема построения системы и ее взаимосвязь с внешней средой.

 

На рис. 1 использованы дополнительные понятия.

5. Структура системы – это совокупность элементов и связей между ними.

6. Подсистема - это выделенное по определенным правилам и признакам целенаправленное подмножество взаимосвязанных элементов системы.

Система состоит из подсистем, каждую из которых можно рассматривать  как систему. В то же время любая  система является подсистемой системы  более высокого уровня, которая называется подсистемой.

7. Функция системы – это целенаправленный набор действий или операций, присущих системе.

Функции системы обычно представляются в виде набора некоторых преобразований, которые можно разделить на две  группы.

Первая связана с преобразованием входных данных в некоторое состояние системы, характеризуемое набором внутренних параметров.

Вторая группа преобразований связывает состояние системы с ее выходами: при определенном наборе значений внутренних параметров системы преобразование обеспечивает некоторый набор значений выходных параметров.

8. Входы системы – это различные точки приложения воздействий внешней среды на систему. На систему со стороны внешней среды могут воздействовать: информация, вещество и энергия.

9. Выходы системы – это различные точки воздействия системы на внешнюю среду.

10. Ограничения системы – это то, что определяет условия ее функционирования.

 

1.2. Свойства систем  и их характеристики

 

Свойство системы  – это сущностная характеристика системы, обуславливающая различие и сходство с другими системами и проявляющаяся при взаимодействии с ними.

 

Свойства, характеризующие  сущность и сложность системы

1. Первичность  целого. Системы существуют как целое, которое можно представить в виде совокупности элементов (декомпозиция системы). Эти элементы существуют лишь в силу существования целого. Целое порождает при декомпозиции элементы системы.

2. Иерархичность  системы устанавливает, что каждый элемент может рассматриваться как подсистема системы более высокого уровня.

 

Свойства, характеризующие  связь системы с внешней средой

1. Самостоятельность  системы – характеризуется количеством связей системы с внешней средой.

2. Открытость системы – характеризуется количеством системы внешней среды, взаимодействующих с данной системой.

3. Стойкость системы  – это свойство выполнять свои функции при выходе внутренних и внешних параметров системы за определенные ограничения или допуски.

 

1.3. Свойства, характеризующие функционирование системы

Наследственность (приемственность) системы характеризует передачу доминантных (преобладающих, наиболее сильных) признаков от старого поколения систем  к новому.

1. Надежность системы характеризуется сохраняемостью параметров системы в течении заданного периода времени.

2. Оптимальность  системы характеризует степень удовлетворения требованиям к системе.

3. Синергичность системы означает, что эффективность ее функционирования не равна сумме эффективностей функционирования ее элементов. При отлаженном взаимодействии элементов достигается положительный эффект синергии. Если сумма эффективностей элементов больше эффективности системы в целом, то  эффект синергии отрицательный, и это с точки зрения управления системой недопустимо.

4. Инерционность системы характеризуется скоростью изменения выходных параметров в ответ на изменение входных параметров.

5. Адаптивность  системы характеризует способность системы нормально функционировать при изменении параметров внутренней или внешней среды. Характеризует приспосабливаемость системы к этим изменениям.

6. Гибкость системы - это свойство системы изменить цель и параметры в зависимости от условий функционирования.

7. Живучесть системы - это способность системы изменять цели или параметры функционирования при отказе или повреждении элементов системы.

8 . Равновесие  системы – это способность системы в отсутствие внешних возмущений сохранить свое поведение сколь угодно долго.

9. Устойчивость  системы – это способность системы, возвращаться в состояние равновесия после того, как она из этого состояния была выведена.

10. Управляемость  системы – это способность системы своевременно и без искажений реагировать на управленческие команды.

Для конкретного исследования существенны лишь те свойства системы, которые определяются целью системы.

2. Основные закономерности сметем

 

Все системы обладают определенными  объективными закономерностями. Основными  закономерностями систем являются:

•    целостность;

•    неаддитивность;

•    эмерджентность;

•    синергизм;

•    обособленность;

•    совместимость;

•    адаптивность.

Рассмотрим сущность и  характеристику приведенных закономерностей, отражающих поведение систем во времени  и пространстве.

Целостность. Целостность системы характеризуется рядом свойств и особенностей. Многогранность целостности отражается с помощью таких понятий, как наличие у всей системы общей цели, дифференциация, интеграция, симметрия, ассимметрия [5]. Понятие «дифференциация» отражает свойство расчленения целого на части, проявление разнокачественности его частей. Противоположное ему понятие «интеграция» связано с объединением совокупности соподчиненных элементов в единое образование. Симметрия и ассимметрия отражают степень соразмерности в пространственных и временных связях системы.

Система перестает быть таковой, если она теряет хотя бы одно из приведенных  свойств целостной системы. Например, если динамическая система не обладает ни одним типом симметрии (sim = 0), тогда она не имеет динамических связей между элементами. С другой стороны, при бесконечном количестве типов симметрии (sim = ¥) динамическая система не является комплексом элементов, взаимодействующих для получения определенного эффекта. При условии sim = ¥ в системе реализуются такие связи, которые дают на всех выходах нулевой эффект. В связи с этим каждый признак целостности может характеризоваться каким-либо числом. Например, число типов симметрии в системе конечно (0 < sim < ¥). Симметрия универсальна и широко распространена в природе.

Неаддитивность. Неаддитивность системы означает появление нового качества системы, возникающее в результате интеграции отдельных элементов или подсистем в единое целое. То есть сумма эффектов от реализации отдельных элементов или подсистем не равна эффекту от реализации системы в целом. Эффект от системы в целом больше, чем эффект от суммы эффектов отдельных элементов или подсистем. Такое положение обусловлено тем, что при декомпозиции системы происходит неизбежный разрыв горизонтальных и вертикальных связей в системе, что в свою очередь приводит к потере качества взаимодействия отдельных элементов или подсистем. В этом случае идет процесс потери эффекта от системного взаимодействия элементов и подсистем.

Эмерджетность. Эмерджетность означает появление у системы эмерджетных свойств, которые не присущи составляющим ее элементам. Она является одной из форм проявления диалектического принципа перехода количественных изменений в качественные. При синтезе (формировании) системы как органического целого за счет вовлечения новых элементов или вследствие преобразования структуры взаимосвязей между элементами ее части претерпевают качественные изменения. Так что некоторый объект как элемент целостной системы не тождествен аналогичному объекту, взятому изолированно. Например, в естественных науках эмерджетные свойства при проведении химических реакций описываются в форме естественнонаучных законов и закономерностей.

Эмерджетность в социально-экономических системах весьма разнообразна. На макроуровне с эмерджетными свойствами связаны такие явления, как социальный престиж, реализация крупномасштабных мероприятий, прежде всего в области фундаментальных исследований. На микроуровне выражением эмерджетности являются эффект крупного производства, эффект агломерации, социальные последствия ускоренной урбанизации. Любой эффект взаимосвязи и взаимодействия, неаддитивный по отношению к локальным эффектам, следует рассматривать как проявление эмерджетности. Интересы системы, связанные с усилением позитивных и ослаблением негативных эмерджетных эффектов, называются эмерджетными интересами.

Синергизм. Синергизм означает однонаправленность действий, происходящих в определенной системе, результатом чего является повышение конечного эффекта. При однонаправленной деятельности отдельных людей, объединенных единой целью и решением одних и тех же задач, появляется дополнительный эффект, который в конечном итоге приводит к повышению эффективности конечного результата. Нарушение однонаправленности действий людей в любой системе приводит к потере эффекта синергизма. К сожалению, научного обоснования такого явления пока нет.

Проявление закономерности синергизма обусловлено тем, что  системе, как правило, присуще свойство мультипликативности. Мультипликативность заключается в том, что отдельные эффекты системы в таком случае обладают свойством умножения, а не сложения. В любой социально-экономической системе синергизм проявляется в результате однонаправленности сознательной деятельности всех членов коллектива, которые в своей деятельности обязаны руководствоваться целями и задачами системы. Наибольшее влияние на развитие положительного синергизма в социально-экономических системах оказывают высокий уровень общей и профессиональной культуры, хорошее знание психологии людей, этики, высокий уровень морально-этических качеств и профессиональное использование методов управления и мотивации труда каждого члена коллектива.