ВВЕДЕНИЕ. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ СИСТЕМ

В будущем наука будет концентрироваться больше вокруг проблем организации, структуры, языка, информации (…), управления и меньше - вокруг проблем силы, движения, вещества, реакции, работы и энергии. Дж. Фон Нейман

Цели и задачи изучения ТСиСА Усвоение основных понятиях и рабочей терминологии, используемых в теории систем и системном анализе. Классификация систем: детерминированные и стохастические, динамические и статические, естественные и искусственные и т.д. Этапы исследовательского процесса в ТСиСА. Методология системного анализа. Методология исследования «черный ящик». Основные типы шкал измерения и их применение. Математическое моделирование - основная процедура системного анализа. Фундаментальная процедура управления - выработка, принятие и исполнение решений. Исторические вехи развития ТСиСА.

ПОНЯТИЕ СИСТЕМЫ. СИСТЕМООБРАЗУЮЩИЙ ФАКТОР.

ПРОБЛЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИСТЕМЫ Надо ответить на некоторые вопросы: Относится ли понятие система к объекту (вещи) в целом (любому или специфическому)? к совокупности объектов (природно или искусственно расчлененной)? не к объекту (вещи), но к представлению объекта? к представлению объекта через совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях? к совокупности элементов, находящихся в определенных отношениях?

ЭВОЛЮЦИЯ ПОНЯТИЯ «СИСТЕМА» Системное движение насчитывает уже более 50 лет. Множество рассматриваемых в системном движении вопросов принадлежит не только науке, типа общей теории систем, но охватывают обширную область научного познания как такового.

СОВРЕМЕННОЕ (ГНОСЕОЛОГИЧЕСКОЕ) ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИСТЕМЫ " Система S на объекте А относительно интегративного свойства (качества) I есть совокупность таких элементов, находящихся в таких отношениях, которые порождают данное интегративное свойство". (Агошкова Е.Б., Ахлибининский Б.В.)

Системообразующий фактор Функция - смысл существования, назначение, необходимость системы; определяет структуру, функционирование и развитие системы, это основной системообразующий фактор. Цель - это "желаемое" состояние выходов системы, т.е. некоторое значение или подмножество значений функций системы. Это также системообразующий фактор системы. Функция - задается извне, Цель может задаваться как извне, так и изнутри.

ТРИ АСПЕКТА СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Работы в области теоретических основ системных исследований охватывают три проблемы (аспекта, направления) исследований: онтологические основания системных исследований объектов мира - системность как сущность мира; гносеологические основания системных исследований - системные принципы и установки теории познания; методологические основания – установление процессов, методов, правил системного познания.

ОНТОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ Две ветви онтологического подхода: система как совокупность объектов; система как совокупность свойств. Главный недостаток онтологической линии понимания системы - отождествление понятия "система" с объектом или просто с фрагментом действительности.

ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМНОСТИ ЗНАНИЯ (ГНОСЕОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ) Три важнейших признака знания как системы: полнота исходных оснований (элементов, из которых выводятся остальные знания); выводимость (определяемость) знаний; целостность построенного знания. (XVIII в.)

НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ТЕОРИИ СИСТЕМ Теория систем как наука развивается в двух направлениях. Первое - феноменологический подход (иногда называемый причинно-следственным или терминальным). Это направление связано с описанием любой системы как некоторого преобразования входных воздействий (стимулов) в выходные величины (реакции). Второе - разработка теории сложных целенаправленных систем. В этом направлении описание системы производится с позиций достижения ее некоторой цели или выполнения некоторой функции.

НАУКА КАК СИСТЕМА. ТЕОРИЯ СИСТЕМ КАК НАУКА

Три основных периода развития науки 1. Донаучный период (приблизительно до XVI в.). Характ. черты: здравый смысл, теоретизирование, метод проб и ошибок, ремесленные навыки, дедуктивные рассуждения и опора на традицию. 2. Одномерная наука (нач. XVII серед. XX вв.). Характ. черты : объединение теорий, дедуктивные рассуждения, особое внимание к эксперименту, которое привело к возникновению базирующихся на эксперименте дисциплин и специальностей в науке - они появились прежде всего из-за различий в экспериментальных (инструментальных) средствах, а не из-за различий в свойствах отношений исследуемых систем. 3. Двумерная наука (с серед. XX в.). Характ. черты: возникновение науки о системах, занимающейся свойствами отношений, а не экспериментальными свойствами исследуемых систем, и ее интеграция с основанными на эксперименте традиционными научными дисциплинами.

Два способа классификации систем

Теория систем как наука Если наука о системах является наукой в обычном смысле, то в ней следует различать три основных компонента: 1) область исследования; 2) совокупность знании об этой области; 3) методологию (совокупность согласованных методов) накопления новых знаний об этой области и использования этих знаний для решения относящихся к ней задач.

Компоненты науки о системах (1) 1. Область науки о системах: все типы свойств отноше­ний, существенные для отдельных классов систем или в очень ред­ких случаях, для всех систем.

Компоненты науки о системах (2) 2. Знания в науке о системах: знания, относящиеся к различ­ным классам свойств отношений в системах, которые можно получать либо с помощью математики, либо с помощью экспериментов с моделя­ми систем, на компьютерах. Примеры: закон необходимого разнообразия Эшби, принципы максимума энтропии и минимума кросс-энтропии, различные законы об ин­ формации, управляющей системами.

Компоненты науки о системах (3) 3. Системная методология: стройная совокупность методов изучения свойств различных классов систем и решения системных задач, т. е. задач, касающихся отношений в системах.

СИСТЕМЫ В ОКРУЖАЮЩЕМ МИРЕ.

Классы естественных систем

Свойства систем

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ.

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ-1 (СВОЙСТВА) Системы Детерминированные - Стохастические Линейные - Нелинейные Дискретные - Непрерывные СтатическиеДинамические С постоянными параметрами – С переменными параметрами Стационарные - Нестационарные

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ-2 (ФИЗ.ПРИРОДА) Системы Искусственные Реальные (физические) Абстрактные (идеальные) Естественные Клетка, Организм; Атом, Молекула; Планетные системы Технические системы; Транспортные системы; Компьютеры Естественные языки; Обычаи и традиции; Обычное право Искусственные языки; Науки, Теории; Правовые системы; Музыка, Литература; Игры (шахматы)

Системы Физические Биологические Экономические Политические Социальные КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ-3 (СФЕРА, ОБЛАСТЬ)

Системы 1. Линейные (сборочный конвейер, технология обработки изделия, видеоряд – фильм, аудиоряд – звуковая запись, текст книги) 3. Сетевые (транспортные сети, гипертекстовые документы, глобальные компьютерные сети - Интернет) 2. Иерархические (административные, гос.управления, файловая система ЭВМ, содержание книги) КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ-4 (СТРУКТУРА)

СТРУКТУРА СИСТЕМЫ

1. Линейная структура (сборочный конвейер, технология обработки изделия, видеоряд – фильм, аудиоряд – звуковая запись, текст книги) 2. Иерархическая (древовидная) структура (системы управления, файловая система ЭВМ, содержание книги) Базовые типы структур (1)

Базовые типы структур (2) 3. Сетевая структура ( транспортны е сети, гипертекстовы е документы, сеть Интернет)

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ

Целостность Интегративность Коммуникативность Иерархичность Эквифинальность Историчность Закон необходимого разнообразия Закономерность осуществимости и потенциальной эффективности Закономерности целеобразования

ЦЕЛОСТНОСТЬ (1) Возникновение у системы новых (интегративных) качеств, не свойственных образующим ее компонентам. Формальная запись: P sys p i - свойства системы не являются простой суммой свойств компонентов. Термины, понятия: Прогрессивная факторизация - стремление системы к состоянию со все более независимыми элементами, т. е. к меньшей целостности; Прогрессиивня систематизация - стремление системы к уменьшению самостоятельности элементов, т. е. к большей целостности. Централизация - одна из подсистем (ведущая часть, центр) играет доминирующую роль. (А. Холл, с.77-80)

ЦЕЛОСТНОСТЬ И ЦЕНТРАЛИЗАЦИЯ Независимость(факт оризация) Централизация Децентрализация Целостность (систематизация) Прогрессирующая централизация Прогрессирующая систематизация 5 Федерализм Авторитаризм Анархия, распад

КОММУНИКАТИВНОСТЬ Система не изолирована, она связана множеством коммуникаций со средой, которая не однородна, а представляет собой сложное образование, содержит надсистему (или даже надсистемы), задающую требования и ограничения исследуемой системе, подсистемы и системы одного уровня с рассматриваемой. Система образует особое единство со средой; как правило, любая исследуемая система представляет собой элемент системы более высокого порядка; элементы любой исследуемой системы, в свою очередь, обычно выступают как системы более низкого порядка. (В. Н. Садовский и Э. Г. Юдин)

ИЕРАРХИЧНОСТЬ Иерархичность как закономерность заключается в том, что закономерность целостности проявляется на каждом уровне иерархии. Благодаря этому на каждом уровне возникают новые свойства, которые не могут быть выведены как сумма свойств элементов. При этом важно, что не только объединение элементов в каждом узле приводит к появлению новых свойств, которых у них не было, и утрате некоторых свойств элементов, но и что каждый член иерархии приобретает новые свойства, отсутствующие у него в изолированном состоянии.

ЭКВИФИНАЛЬНОСТЬ Характеризует предельные возможности систем определенного класса сложности. Эквифинальность применительно к «открытой» системе - это способность (в отличие от состояний равновесия в закрытых системах) полностью детерминированных начальными условиями систем достигать не зависящего от времени состояния (которое не зависит от ее исходных условий и определяется исключительно параметрами системы). (Л. фон Берталанфи) В настоящее время не исследован ряд вопросов этой закономерности: какие именно параметры в конкретных системах обеспечивают свойство эквифинальности? как обеспечивается это свойство? как проявляется закономерность эквифинальности в организационных системах?

ЗАКОН НЕОБХОДИМОГО РАЗНООБРАЗИЯ Чтобы система могла справиться с решением проблемы, обладающей определенным разнообразием, нужно, чтобы сама система имела еще большее разнообразие, или была способна создать в себе это разнообразие. ( У. Р. Эшби) Разнообразие системы: R=log 2 N, где N - число различимых состояний системы. Этот закон достаточно широко применяется на практике. Он позволяет, например, получить рекомендации по совершенствованию системы управления (предприятием, объединением, отраслью).

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЦЕЛЕОБРАЗОВАНИЯ Зависимость цели от стадии познания объекта В процессе развития представления об объекте цель может переформулироваться. Зависимость цели от внутренних и внешних факторов Необходимо учитывать как внешние по отношению к выделенной системе факторы (внешние потребности, мотивы, программы), так и внутренние потребности, мотивы, программы. В отличии от организационных (открытых) систем, в технических (замкнутых) системах учитываются только внешние факторы. Возможность структуризации (декомпозиции) цели Задача формулирования общей цели в сложных системах должна быть сведена к задаче структуризации цели.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ

ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ определение общей структуры системы; организация взаимодействия между подсистемами и элементами; учет влияния внешней среды; выбор оптимальной структуры системы; выбор оптимальных алгоритмов функционирования системы.

СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БОЛЬШИХ СИСТЕМ Две стадии: макропроектирование (внешнее проектирование), в процессе которого решаются функционально-структурные вопросы системы в целом, и микропроектирование (внутреннее проектирование), В соответствии с таким делением в теории систем рассматриваются методы, связанные с макропроектированием сложных систем. Макропроектирование - три основных раздела: 1) определение целей и функций (круга решаемых задач); 2) описание действующих на систему факторов; 3) выбор показателей эффективности системы. Микропроектирование Разработка элементов системы как физических единиц с получением технических решений по основным элементам (конструкции и параметры, режимы эксплуатации).