1.2. Концептуальные основы теории систем

Система и понятие системный подход исследуются как философами, биологами, так и физиками, математиками.

Потребность в системе возникает тогда, когда невозможно что-то представить, отобразить математически, но нужно подчеркнуть, что это будет большим сложным единым целым.

Системное решение задач необходимо при решении задач с большой степенью неопределенности: производственный процесс, социальная сфера, законодательство и т. д., поэтому теория систем и системный анализ является прикладной наукой с целью разработки методов исследования и проектирования систем, предназначенных для снижения неопределенностей в процессе функционирования систем. Возрастает роль эвристических методов, усложняется эксперимент, доказывающий адекватность модели.

Основа системного анализа - это система и ее понятие. В настоящее время существует более ста определений системы, приведем некоторые из них. Система определяется:

• как множество элементов, обладающих в совокупности такими свойствами, которыми не обладает каждый из них;

• совокупность элементов, определенным образом связанных друг с другом и образующих целостность;

• средство достижения цели;

• тень цели на среде.

Возможно классифицировать системы на жесткие и мягкие. Жесткие системы: физические, химические, технические системы. Мягкие: биологические, социальные, психологические, экономические.

Теория жестких систем требует строгих формальных подходов, базируется на дедуктивных методах.

Теория мягких систем рассматривает системы, способные адаптироваться к условиям внешней среды, сохраняя при этом свои характерные особенности и признаки.

Общую методологию исследования системы можно представить в виде схемы из 7 этапов: неструктурированная проблемная ситуация, выраженная проблемная ситуация, критерии определения системы, концептуальные модели, сравнение «4» и «2», желательные изменения, действия, улучшающие ситуацию.

Рассмотрим пример методологии исследования:

• в городе увеличивается размер безработицы. Выражается количественным показателем, показаны взаимосвязи: за текущий год процент безработицы увеличился на 12%, предприятия города не выполнили план на 10%;

• снижение уровня безработицы, рост производительности труда, рост числа рабочих мест;

• построение теоретико-множественной модели исследования процессов изменения уровня безработицы;

• сравнение модели: насколько она адекватно отображает процессы и явления;

• вследствие пятого этапа в модель вносятся коррективы, с учетом критерия эффективности;

• выдача рекомендаций по улучшению проблемной ситуации.

Такой цикл может повториться несколько раз до получения удовлетворительного результата.

Следует учитывать наличие человеческого фактора, который играет важную роль на этапе принятия и выработки решений. Однако существуют ограниченные возможности человеческого мышления: увеличение количества факторов, следовательно, человеку невозможно одновременно отследить эти факторы. При решении многокритериальной задачи эксперимент проявляет неуверенность развития упростить задачу.

Все вышеизложенное привело к построению «человекомашинных систем» (ЧМС), функционирование которых обеспечивается под руководством человека и при поддержке вычислительной техники.

ЧМС: САУ, экспертные системы, системы поддержки принятия решений, САУ: конвейер, станки с ЧПУ, автопилот. В основу экспертных систем заложены: база значений, база данных. Область применения: диагностика. САПР используется в тех предметных областях, где управление играет ведущую роль, основная роль - человеческому фактору, снижение расчетов и оценок.

При функционировании любой системы возможна такая ситуация, при которой ни один из ее элементов или подсистем не является доминирующим. В качестве эволюционного фактора выступает взаимодействие элементов и подсистем, из которых она состоит. Поэтому, исследуя такие процессы взаимодействия, пришли к понятию самоорганизация систем, или синергетика.

Синергетика изучает такие взаимодействия элементов системы, которые приводят к возникновению упорядоченных пространств, временных структур. Система биологической и физической природы - все законы не противоречат законам термодинамики в том случае, когда система замкнута.

Синергетику рассматривают как составляющую часть общего системного подхода, поскольку в синергетике главными являются общие принципы, лежащие в основе функционирования систем.

Синергетика объединяет математические и кибернетические системы. Используются синергетические подходы при анализе жестких и мягких систем.

Любая связь характеризует, с одной стороны, строение (т.е. статику) и, с другой стороны - функционирование (динамику). В общем случае связь определяется как ограничение степени свободы элементов, поскольку элементы, вступая во взаимодействие друг с другом, могут утрачивать свои свойства.

Цель, целесообразность и целенаправленность - эти три составляющие лежат в основе любой системы, поскольку они позволяют: достичь какой-то цели, целесообразно использовать систему, иметь целенаправленность для реализации конкретных задач.

Цели делятся на глобальные и локальные. Глобальная цель - это цель, которая может быть достигнута за длительный промежуток времени (например: получить высшее образование - это глобальная цель).

Локальная цель - это цель, которая использует не все элементы системы и достигается за короткий промежуток времени (например: сдать предмет «Высшая математика»).