1.2 Характеристика систем: элемент, связь, состав, структура и морфология.

Элементом системы является часть системы с однозначно определѐнными свойствами, выполняющая определѐнные функции и не подлежащая дальнейшему разбиению в рамках решаемой задачи (с точки зрения исследователя).

Понятие элемент, подсистема и система взаимопреобразуемы, например, система может рассматриваться как элемент системы более высокого порядка (метасистема), а элемент при углубленном анализе, как система. То обстоятельство, что любая подсистема является одновременно и относительно самостоятельной системой приводит к 2 аспектам изучения систем: на макро- и микро- уровнях.

При изучении на макроуровне основное внимание уделяется взаимодействию системы с внешней средой. Причѐм системы более высокого уровня можно рассматривать как часть внешней среды. При таком подходе главными факторами являются целевая функция системы (цель) и условия еѐ функционирования. При этом элементы системы изучаются с точки зрения организации их в единое целое, влияние на функции системы в целом.

На микроуровне основными становятся внутренние характеристики системы, характер взаимодействия элементов между собой, их свойства и условия функционирования.

Для изучения системы сочетаются оба компонента.

Структура системы.

Под структурой системы понимается устойчивое множество отношений, которое сохраняется длительное время неизменным, по крайней мере в течение интервала наблюдения. Структура системы отражает определенный уровень сложности по составу отношений на множестве элементов системы или что эквивалентно, уровень разнообразий проявлений объекта.

Связи — это элементы, осуществляющие непосредственное взаимодействие между элементами (или подсистемами) системы, а также с элементами и подсистемами окружения.

Связь — одно из фундаментальных понятий в системном подходе. Система как единое целое существует именно благодаря наличию связей между ее элементами, т.е., иными словами, связи выражают законы функционирования системы. Связи различают по характеру взаимосвязи на прямые и обратные, а по виду проявления (описания) на детерминированные и вероятностные.

Прямые связи предназначены для заданной функциональной передачи вещества, энергии, информации или их комбинаций — от одного элемента к другому в направлении основного процесса.

Обратные связи, в основном, выполняют осведомляющие функции, отражая изменение состояния системы в результате управляющего воздействия на нее. Открытие принципа обратной связи явилось выдающимся событием в развитии техники и имело исключительно важные последствия. Процессы управления, адаптации, саморегулирования, самоорганизации, развития невозможны без использования обратных связей.

С помощью обратной связи сигнал (информация) с выхода системы (объекта управления) передается в орган управления. Здесь этот сигнал, содержащий информации о работе, выполненной объектом управления, сравнивается с сигналом, задающим содержание и объем работы (например, план). В случае возникновения рассогласования между фактическим и плановым состоянием работы принимаются меры по его устранению.

Основными функциями обратной связи являются:

противодействие тому, что делает сама система, когда выходит за установленные пределы (например, реагирование на снижение качества);

компенсация возмущений и поддержание состояния устойчивого равновесия системы (например, неполадки в работе оборудования);

синтезирование внешних и внутренних возмущений, стремящихся вывести систему из состояния устойчивого равновесия, сведение этих возмущений к отклонениям одной или нескольких управляемых величин (например, выработка управляющих команд на одновременное появление нового конкурента и снижение качества выпускаемой продукции);

выработка управляющих воздействий на объект управления по плохо формализуемому закону. Например, установление более высокой цены на энергоносители вызывает в деятельности различных организаций сложные изменения, меняют конечные результаты их функционирования, требуют внесения изменений в производственно-хозяйственный процесс путем воздействий, которые невозможно описать с помощью аналитических выражений.

Нарушение обратных связей в социально-экономических системах по различным причинам ведет к тяжелым последствиям. Отдельные локальные системы утрачивают способность к эволюции и тонкому восприятию намечающихся новых тенденций, перспективному развитию и научно обоснованному прогнозированию своей деятельности на длительный период времени, эффективному приспособлению к постоянно меняющимся условиям внешней среды.

Особенностью социально-экономических систем является то обстоятельство, что не всегда удается четко выразить обратные связи, которые в них, как правило, длинные, проходят через целый ряд промежуточных звеньев, и четкий их просмотр затруднен. Сами управляемые величины нередко не поддаются ясному определению, и трудно установить множество ограничений, накладываемых на параметры управляемых величин. Не всегда известны также действительные причины выхода управляемых переменных за установленные пределы.

Детерминированная (жесткая) связь, как правило, однозначно определяет причину и следствие, дает четко обусловленную формулу взаимодействия элементов. Вероятностная (гибкая) связь определяет неявную, косвенную зависимость между элементами системы. Теория вероятности предлагает математический аппарат для исследования этих связей, называемый «корреляционными зависимостями».

Состав.

Состав – это перечень компонентов системы с указанием отношений «часть – целое». Его описывают многоярусным древовидным графом, ярусы которого соответствуют эшелонам, корневые вершины – элементам, промежуточные вершины – подсистемам, наивысшая вершина – всей системе в целом, а ребра – отношения «часть – целое». На рисунке приведен иллюстративный (упрощенный) пример графового представления состава такой системы, как персональный компьютер. В практике системных исследований подобные описания иногда называют предметной иерархией.

Следует отметить, что без указания страты или слоя анализируемой системы невозможно однозначно установить ее состав. Так, в приведенном примере компьютер рассматривался на технической страте, но если тот же компьютер попытаться представить на программной страте, то его состав изменится. Компьютер будет состоять из различных операционных программ, программы – из подпрограмм, подпрограммы – из блоков, блоки – из модулей и т.д. вплоть до отдельных операций над двоичными символами.

Знание состава системы позволяет ответить на вопрос: «Из каких частей (подсистем и элементов) состоит система на каждом из выделенных уровней?».

Морфологией системы (от греч. morphe – форма + logos – понятие) называется совокупность компонентов системы с указанием отношений и связей между ними. Иначе, морфология – это характеристика системы, отражающая ее состав, иерархию и связи, реализующие отношения, между уровнями и компонентами. Морфологическое строение систем обычно отображается в виде достаточно сложных схем и формализованных описаний.

Знание морфологии еще больше расширяет представления о внутреннем устройстве изучаемой системы и позволяет получить ответы на следующие вопросы: «Из каких частей (уровней, подсистем и элементов) состоит рассматриваемая система? В каких отношениях друг к другу находятся составные части? Какими типами связей реализуются эти отношения? Каким образом управляется система и каково качество контуров управления?».