1. Природа

(происхождение,

доступность)

1.1. Физические (естественные, материальные)

1.2. Абстрактные (искусственные, идеальные)

2 .1.1. Технические

|2.1. Гомогенные

1

чивость

2.1.2. Организа­ционные

4. Слож­ность

2. Состав

Системы

4.3. Большие |

2.2.1.Человеко-машинные

3. Взаимо­действие с окруже­нием

| 2.2. Гетерогенные]

2.2.2. Этногеоэто­системы

3.1.1. Диссипативные | 3.1.2. Равновесные

] 3.1. Открытые 113-2. Закрытые| |3.3. Изолированные]

Рис. 1.1. Классификация систем

рассеивают часть своей свободной энергии, в том числе и в виде тепла, выделяемого в окружающую среду.

Что касается четвертого признака — сложности систем, то все они разделены на три группы: простые — 4.1, сложные — 4.2 и большие — 4.3. Отличительными свойствами двух последних счи­таются:

а) уникальность — аналоги заметно отличаются;

б) многоступенчатый состав — имеются иерархические подси­ стемы и компоненты;

в) случайный характер функционирования и реагирования на воздействие различных факторов;

г) многокритериальность оценки состояния — необходимость в векторных показателях качества;

д) слабая структурированность и разнородность образующих их частей.

Это означает, что основным отличительным свойством боль­шой системы служит размерность, не позволяющая провести ее исследование без предварительной декомпозиции (расчленения на компоненты) с последующим агрегированием (укрупнением) их элементов. Что касается существенных признаков сложной (в смысле исследования) и, конечно же, большой системы, то к ним относятся многомодельность, т.е. потребность в ансамбле со­ответствующих моделей и методов, да междисциплинарный ха­рактер их анализа и синтеза.

Наконец, завершающим, пятым признаком служит изменчи­вость системы, т. е. характер ее отклика по отношению к воздей­ствиям различных фмегоревт~В соответствии с ним-системы обыч­но делятся на статические (5¹.1)% дШаШ*Ы$кие (5.2), а также на

! 17

пассивные (детерминированные) и активные (стохастические). Подробные разъяснения отличий между двумя последними клас­сами систем излагаются ниже (см. разд. 1.2).

В некоторых системах, помимо элементов, иногда целесообраз­но выделять их компоненты (подсистемы), под которыми нужно подразумевать совокупности относительно однородных элементов, объединенных общими функцией и ресурсом. Введение компонен­тов понадобится для упрощения описания процесса функциониро­вания человекомашинной системы в целом, поскольку образую­щие ее люди (персонал), используемая техника и окружающая их среда могут считаться подсистемами более низкого уровня.

Дело в том, что представление каких-либо объектов в качестве компонентов системы более высокого уровня позволяет в после­дующем ограничиваться учетом лишь их самого существенного вклада в «поглощающую» систему. При этом совокупный вклад, сделанный каждым таким объектом, обычно характеризует соот­ветствующий компонент системы в целом, т.е. проявляется как бы интегрально. Вот почему подобные совокупные свойства рас­сматриваемых объектов часто удобно называть интегральными, или системообразующими, свойствами-факторами, а их количествен­ные оценки — интегральными характеристиками, т. е. соответству­ющими количественными показателями.

Из вышеизложенного следует, что отличительные признаки си­стемы определяются прежде всего системообразующими свойства­ми и интегральными характеристиками их компонентов. В свою очередь, такие их свойства позволяют рассматривать каждый объект не только как целостное образование, но и одновременно как компонент системы более высокого уровня. Интегральные же ха­рактеристики удобны для сокращения числа параметров, исполь­зуемых при последующем формализованном описании и оценке соответствующих свойств как отдельных компонентов, так и сис­темы в целом.

Более того, оказывается, что для образования любой системы важную роль играет характер взаимодействия между подсистема­ми, а не специфика последних и тем более не количество образу­ющих их элементов. Вот почему, пожалуй, самой важной характе­ристикой системы считается ее структура — множество тех свя­зей и элементов, которые играют наиболее важное значение при обеспечении энерго-, массо- и информационного обмена не только внутри самой системы, но и между нею и окружающей ее сре­дой*.

* В общем виде под структурой подразумевается способ организации целого из частей, некий вид упорядочения его отдельных элементов и связей. К сожале­нию, определение данного термина не всегда «овеществляют» включением в него элементов, т.е. часто ограничиваются лишь одними связями, что не совсем правомерно.

18

Поскольку в данном пособии в качестве объекта системного анализа и моделирования рассматриваются процессы, происхо­дящие с человекомашинной системой и внутри нее, то в даль­нейшем целесообразно пользоваться как структурой ее отдельных компонентов, так и обобщенной структурой этого сложного объек­та. При этом под обобщенной структурой подразумевается некото­рая генерализованная совокупность связей, с помощью которой реализуется энерго-, массо- и информационный обмен между от­дельными компонентами системы, а также между нею и ее ближ­ним окружением (рабочей средой).

Отмеченные только что особенности системного представле­ния всех довольно сложных объектов и процессов позволяют эко­номно описывать их с помощью введения еще одной важной характеристики, называемой морфологией. Под морфологией рас­сматриваемых здесь человекомашинных систем в последующем будем понимать зафиксированную в пространстве, т.е. физичес­ки реализованную, а потому и реально наблюдаемую совокуп­ность взаимодействующих между собой звеньев их обобщенной

структуры.

Наконец, довольно существенной характеристикой любой си­стемы служит ее состав — множество образующих систему эле­ментов и компонентов. Другой, тоже важной характеристикой — уже упомянутая в качестве признака системы — функциональная среда. Данное понятие определяется совокупностью тех законов, алгоритмов и параметров состояния системы, в соответствии с которыми она образуется, существует, развивается, а затем (рано или поздно) и гибнет.

Изложенные выше понятия могут быть проиллюстрированы на примерах из живой и неживой природы. В отличие от простейших гомогенных систем — того же муравейника или роя пчел — по­давляющую часть отдельных биологических особей правомерно от­нести к гетерогенным системам. Подобное можно сказать и о со­временном суперкомпьютере, компонентами которого служит большое число практически одинаковых и параллельно работаю­щих электронно-вычислительных машин. Основными же подсис­темами и элементами последних могут считаться, допустим, про­цессор и отдельная микросхема.

Другую, гетерогенную и чрезвычайно сложную систему пред­ставляет, конечно же, сама техносфера, а также составляющие ее человекомашинные системы, выбранные здесь в качестве объекта системного анализа и моделирования происходящих в них про­цессов. Довольно сложны по своей структуре и все основные со­ставляющие этих систем, которые в последующем также будут рассматриваться не только как их компоненты, но и как самостоя­тельные подсистемы. А вот персонал конкретной эрготехничес-кой системы, образуемый примерно одинаковыми (по своим ин-

19

тегральным характеристикам) людьми, в первом приближении уже может рассматриваться как гомогенная система.

Интегральным же свойством одного или нескольких специали­стов может служить, например, их способность заниматься мысли­тельной либо физической деятельностью, а соответствующими си­стемообразующими факторами — интеллект, работоспособность, квалификация, а также технологическая оснащенность, комфорт­ность условий труда и отдыха людей после рабочего дня.

Наконец, функциональную среду отдельного работника или всего персонала какого-либо предприятия составляют законы физиологии, психологии, социологии, энерго-, массо- и инфор­мационного обмена, действующие в условиях имеющихся у этих систем «межклеточной жидкости» и производственной террито­рии соответственно. А вот состав и структура этих систем будут представлены уже отдельными а) клетками, органами и специа­листами; б) коммуникациями между ними, используемыми в про­цессе функционирования пищевой, кровеносной, дыхательной, нервной и выделительных систем каждого человека либо — взаи­модействия обобщенной структуры человекомашинной системы с ее окружением.

Предложенное выше системное представление исследуемых здесь систем и процессов позволяет наметить в последующем мо­делировании целесообразные пределы их обобщения и редукции. Это означает, что какой-либо компонент рассматриваемой здесь эрготехнической системы может быть выделен как целостное об­разование и что учтены только его самые важные (интегральные) свойства и обобщенная структура. При этом в ряде случаев доста­точно ограничиться одним либо двумя разбиениями на подсисте­мы, что избавляет от подробной и трудоемкой детализации с ее ненужными частностями.

Отметим исключительную важность, которую играют в жизни систем их предназначение, которое наиболее ярко проявляется, например, для любых биологических систем — в их стремлении к самосохранению, невозможному без самовоспроизводства и са­мосовершенствования. Вот почему эти универсальные характери­стики всех самоорганизующихся систем используются в качестве ключевых признаков при определении устойчивости, стабильно­сти и живучести отдельных народов и национальной безопаснос­ти в целом [4].