1.2. Понятие системы

Центральной проблемой, теории систем и системных исследований является определение понятия системы. Оно было впервые сформулировано в рамках общей теории систем, одним из основателей которой был Л. фон Берталанфи.

К настоящему времени не существует (на интуитивном уровне) единого определения системы, обладающего достаточной общностью, полнотой и непротиворечивостью. Известно не меньше 35 различных определений этого понятия. Такое их многообразие обусловлено, в частности тем, что определение системы – это в большинстве случаев её языковая (лингвистическая) модель. Поэтому различия в требованиях к описанию модели системы приводят к различным определениям этого понятия.

Рассмотрим несколько конструктивных определений понятия системы [1]. Широко распространенным представлением о системе является следующее.

Система – это совокупность объектов или элементов, находящихся в отношениях или связях друг с другом, которые образуют определенную целостность, единство.

Пусть известно, что система состоит из некоторой совокупности взаимосвязанных элементов: . Для того чтобы полностью описать систему необходимо формализовать представления о связях между ее объектами. Такое формальное описание системы, в частности, можно представить в виде различных комбинаций связей между соответствующими парами или группами объектов .

В свою очередь, связи должны описывать взаимодействие объектов во времени. Следовательно, описание системы, в общем случае должно учитывать и эволюцию системы. Эволюционирующие системы описываются в рамках временных или динамических моделей систем.

Из этого определения следует, что структура системы (из каких объектов она состоит), а также ее внутренняя организация (как взаимосвязаны элементы системы) заранее известны. Возникает естественный вопрос – всегда ли при исследовании системы известны ее структура и внутренняя организация? Очевидно, что не всегда.

Поэтому в качестве иллюстрации еще одного из конструктивных подходов в определении понятия системы на интуитивном уровне можно привести следующее:

Система – это объект, возникающий в результате выделения некоторой части внешнего мира по тем или иным системообразующим признакам.

Рассматривая систему, как выделенную часть внешнего по отношению к ней мира, необходимо установить, хотя бы в общих чертах, принципы ее выделения. В общем случае выделение системы из окружающего мира, осуществляется по пространственным или функциональным признакам. При этом предполагается, что можно провести границу либо в пространстве компонент этой системы, либо в пространства ее функций, по одну сторону от которой окажется сама система, а по другую - внешняя среда, причём свойства системы отличны от свойств внешней по отношению к ней среды.

Рассмотрим несколько примеров таких систем: 1) Солнечная система; 2)вычислительный центр; 3)промышленное предприятие; 4)электрическая схема; 5)операционная система ЭВМ; 6)автоматизированная система управления технологическим процессом АСУТП; 7)система планирования производственно - коммерческой деятельности предприятия; 8)сердечно-сосудистая система.

Системы 1-4, состоящие из материальных и абстрактных объектов, сформированы по пространственному признаку, а системы 5-8 - по функциональному назначению. Заметим, что некоторые из перечисленных систем допускают двоякое описание. Так, например, операционная система может задаваться как своими функциями (управления процессом выполнения задач и распределения ресурсов данной ЭВМ) так и набором программ, реализующих эти функции и установленных на данной ЭВМ.

В большинстве из тех случаев, когда система задается по пространственным признакам, одновременно может быть произведена структуризация системы.

Структуризация - выделение в системе двух типов объектов: множества элементов системы и множества связей между ними, а так же установление отношений между этими двумя множествами.

Структурой системы называется совокупность этих двух множеств, определенным образом соединенных между собой.

Так, основными элементами Солнечной системы являются Солнце и планеты, а связями - гравитационные взаимодействия между ними. В промышленном предприятии элементами системы могут быть отдельные цеха, а связями - материальные и информационные потоки между ними. В системе линейных уравнений элементы - отдельные уравнения, а связи - участие одних и тех же переменных в различных уравнениях.

В рамках одной и той же системы структуризация может быть проведена по-разному. Так, структурной единицей (элементом) предприятия может быть как цех, так и участок или рабочее место; соответственно меняются и виды связей. Кроме того, то, что в одном случае выступает, как вид связи, в другом может считаться видом элемента. Например, элементы электрической цепи - конденсаторы, резисторы, индуктивности - могут рассматриваться не как элементы, а как связи между входным и выходным участками схемы.

Существуют системы, пространственные границы которых не являются их системообразующим признаком. Например, два человека, беседующие по телефону, составляют систему, двумя элементами которой являются собеседники, а видом связи - телефонный разговор.

Каждая система характеризуется, с одной стороны, набором функций, выполняемых ею, а с другой - теми компонентами, которые реализуют функции системы. Следовательно, функциональные и структурные описания системы должны дополнять друг друга.

Таким образом, все проблемы, возникающие при исследовании систем, сводятся к двум:

1. Описание структуры системы на основе функциональных характеристик (структурный анализ, его иногда называют морфологическим);

2. Определение функций системы, заданной в соответствии с пространственным или структурным принципом ("функциональный" анализ).

Структурное и функциональное описание, являются взаимодополняющими частями системного анализа. Отметим, что при функциональном подходе вся система рассматривается как один элемент. Функции этой системы определяются ее взаимосвязями с другими системами, внешними по отношению к данной.

При структурном подходе основное внимание уделяется анализу элементов определяющих структуру системы и их организации посредством взаимосвязей. Каждый элемент может представлять собой в свою очередь некоторую систему, функции которой реализуются при помощи связей этого элемента с другими. Например, в электрической схеме диод может рассматриваться как элемент системы, а с другой стороны, как некоторая система, имеющая свое устройство и принципы функционирования. Следовательно, функциональное описание соответствует такому уровню рассмотрения системы, при котором детали ее внутреннего устройства являются несущественными. При структурном подходе функциональный анализ не исключается - он применяется уже не ко всей системе, а к ее части, играющей роль элемента.