Понятие системы. Классификация систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Санкт-Петербургский горный университет

Кафедра системного анализа и управления

Реферат

По дисциплине: История и основы системного анализа и управления

Тема: Системы

Автор: студент группы САМ-16

Лопаткин А.А.

Проверил: доцент

Колесниченко С.В.

Санкт-Петербург

2016 год



Оглавление

Введение

1. Понятие системы и ее свойства

2. Классификация систем по происхождению

3. Классификация по объективности существования

4. Действующие системы

5. Централизованные и децентрализованные системы

6. Классификация по размерности

7. Классификация систем по однородности и разнообразию структурных элементов

8. Линейные и нелинейные системы

9. Дискретные системы

10. Каузальные и целенаправленные системы

11. Большие и сложные системы

11.1 Большие системы

11.2 Классификация систем по сложности

12. Детерминированность

13. Классификация систем по степени организованности

13.1 Степень организованности системы

13.2 Хорошо организованные системы

13.3 Плохо организованные (или диффузные) системы

13.4 Самоорганизующиеся системы

Вывод

Список литературы



Введение

Многообразие систем довольно велико, и существенную помощь при их изучении оказывает классификация.

Классификация - это разделение совокупности объектов на классы по некоторым наиболее существенным признакам.

Важно понять, что классификация - это только модель реальности, поэтому к ней надо так и относиться, не требуя от нее абсолютной полноты. Еще необходимо подчеркнуть относительность любых классификаций.

Сама классификация выступает в качестве инструмента системного анализа. С ее помощью структурируется объект (проблема) исследования, а построенная классификация является моделью этого объекта.

Полной классификации систем в настоящее время нет, более того, не выработаны окончательно ее принципы. Разные авторы предлагают разные принципы классификации, а сходным, по сути - дают разные названия.

Классификацию систем можно осуществить по разным критериям. Проводить ее жестко - невозможно, она зависит от цели и ресурсов.

Но, тем не менее, для ориентации в той или иной предметной области системного анализа необходимо провести классификацию систем. Очевидно, что классификация имеет целевой характер. Изменение целей исследования или учёт новых различий непременно приведут к новой классификации.



1. Понятие системы и ее свойства

Понятие системы является основным понятием системного анализа. Существует большое количество определений системы, с той или иной степенью детализации отражающих различные ее аспекты.

Под системой можно понимать любой объект, который одновременно рассматривается и как единое целое и как объединенная в интересах достижения поставленных целей совокупность разнородных элементов.

Система - относительно обособленная и упорядоченная совокупность обладающих особой связностью и целенаправленностью взаимодействующих элементов способных реализовать определенные функции.

Как и любое фундаментальное понятие, система конкретизируется в процессе рассмотрения ее основных свойств.

Она обладает такими свойствами как:

1. Связанные с целями и функциями:

- Синергичность - максимальный эффект деятельности системы достигается только в случае максимальной эффективности совместного функционирования её элементов для достижения общей цели.

- Эмерджентность - появление у системы свойств, не присущих элементам системы; принципиальная несводимость свойства системы к сумме свойств составляющих её компонентов (неаддитивность).

- Целенаправленность - наличие у системы цели (целей) и приоритет целей системы перед целями её элементов.

- Альтернативность путей функционирования и развития (организация или самоорганизация).

2. Связанные со структурой

- Структурность - возможна декомпозиция системы на компоненты, установление связей между ними

- Иерархичность - каждый компонент системы может рассматриваться как система; сама система также может рассматриваться как элемент некоторой надсистемы (суперсистемы).

3. Связанные с ресурсами и особенностями взаимодействия со средой

- Коммуникативность - существование сложной системы коммуникаций со средой в виде иерархии.

- Адаптивность - стремление к состоянию устойчивого равновесия, которое предполагает адаптацию параметров системы к изменяющимся параметрам внешней среды

- Надёжность - способность системы сохранять свой уровень качества функционирования при установленных условиях за установленный период времени.

- Интерактивность.

- Обособленность - свойство, определяющее наличие границ с окружающей средой.



2. Классификация систем по происхождению

В зависимости от происхождения системы делятся на естественные и искусственные (создаваемые, антропогенные).

Естественные системы -- это системы, объективно существующие в действительности, в живой и неживой природе и обществе.

Эти системы возникли в природе без участия человека.

Примеры: атом, молекула, клетка, организм, популяция, общество, вселенная и т.п.

Искусственные системы -- это системы, созданные человеком.

Примеры: холодильник, самолет, предприятие, фирма, город, государство, партия, общественная организация и т.п.

Кроме того, можно говорить о третьем классе систем -- смешанных системах, куда относятся эргономические (машина -- человек-оператор), автоматизированные, биотехнические, организационные и другие системы.



3. Классификация по объективности существования

Все системы можно разбить на две большие группы: реальные (материальные или физические) и абстрактные (символические) системы.

Реальные системы состоят из изделий, оборудования, машин и вообще из естественных и искусственных объектов.

Абстрактные системы, по сути, являются моделями реальных объектов -- это языки, системы счисления, идеи, планы, гипотезы и понятия, алгоритмы и компьютерные программы, математические модели, системы наук.

Иногда выделяют идеальные или концептуальные системы -- системы, которые выражают принципиальную идею или образцовую действительность -- образцовый вариант имеющейся или проектируемой системы.

Также можно выделить виртуальные системы -- не существующие в действительности модельные или мыслительные представления реальных объектов, явлений, процессов (могут быть как идеальными, так и реальными системами).



4. Действующие системы

Такие системы способны совершать операции, работы, процедуры, обеспечивать заданное течение технологических процессов, действуя по программам, задаваемым человеком. В действующих системах можно выделить следующие системы:

1. Технические системы - материальные системы, которые решают задачи по программам, составленным человеком; сам человек при этом не является элементом таких систем.

Техническая система -- это совокупность взаимосвязанных физических элементов.

В качестве связей в таких системах выступают физические взаимодействия (механические, электромагнитные, гравитационные и др.).

Примеры: автомобиль, холодильник, компьютер.

2. Эргатические системы. Если в системе присутствует человек, выполняющий определенные функции субъекта, то говорят о эргатической системе.

Эргатическая система -- это система, составным элементом которой является человек-оператор.

Частным случаем эргатической системы будет человеко-машинная система -- система, в которой человек-оператор или группа операторов взаимодействует с техническим устройством в процессе производства материальных ценностей, управления, обработки информации и т.д.

Примеры:

1. Шофер за рулем автомобиля.

2. Рабочий, вытачивающий деталь на токарном станке.

3. Технологические системы.

Технологическая система подразделяется на формальную и материальную.

Технологическая система (формальная) -- это совокупность операций (процессов) в достижении некоторых целей (решений некоторых задач).

Структура такой системы определяется набором методов, методик, рецептов, регламентов, правил и норм.

Элементами формальной технологической системы будут операции (действия) или процессы.

Процесс -- это последовательная смена операций (действий направленных на изменение состояния объекта.

Технологическая система (материальная) -- это совокупность реальных приборов, устройств, инструментов и материалов (техническое, обеспечение системы), реализующих операции (процессное обеспечение системы) и предопределяющих их качество и длительность.

Пример. Формальная технологическая система производства борща -- рецепт. Материальная технологическая система производства борща -- совокупность ножей, кастрюль, кухонных приборов, реализующих рецепт

4. Экономическая система -- это совокупность экономических отношений, возникающих в процессе производства, распределения, обмена и потребления экономических продуктов и регламентируемых совокупностью соответствующих принципов, правил и законодательных норм.

5. Социальная система-- это совокупность мероприятий, направленных на социальное развитие жизни людей.

6. Организационная система -- это совокупность элементов, обеспечивающих координацию действий, нормальное функционирование и развитие основных функциональных элементов объекта.

Связи в организационной системе имеют информационную основу и определяются должностными инструкциями и другими нормативными документами, в которых прописаны права, обязанности ответственность органа управления.

7. Система управления. Управление рассматривается как действия или функция, обеспечивающие реализацию заданных целей.

Разновидностью системы управления является эргатическая система -- человеко-машинная система управления.

Пример.

В магазине имеется система управления, состоящая из субъекта управления -- руководства и объекта управления -- всех остальных систем магазина. Управление реализуется системой организационного управления -- организационной системой, состоящей из директора, его заместителей, начальников отделов и секций.

Систему, в которой реализуется функция управления, называют системой управления.

Система управления содержит два главных элемента: управляемую подсистему (объект управления) и управляющую подсистему (осуществляющую функцию управления).



5. Централизованные и децентрализованные системы

Централизованной система-система, в которой некоторый элемент играет главную, доминирующую роль в функционировании системы. Такой главный элемент называется ведущей частью системы или ее центром. При этом небольшие изменения ведущей части вызывают значительные изменения всей системы: как желательные, так и нежелательные.

К недостаткам централизованной системы можно отнести низкую скорость адаптации (приспособления к изменяющимся условиям окружающей среды), а также сложность управления из-за огромного потока информации подлежащей переработке в центральной части систем.

Децентрализованная система -- это система, в которой нет главного элемента.

Важнейшие подсистемы в такой системе имеют приблизительно одинаковую ценность и построены не вокруг центральной подсистемы, а соединены между собой последовательно или параллельно.

Примеры.

1. Армейские структуры представляют собой ярко выраженные централизованные системы.

2. Интернет является практически идеальной децентрализованной системой.



6. Классификация по размерности

Системы подразделяются на одномерные и многомерные.

Система, имеющая один вход и один выход, называется одномерной. Если входов или выходов больше одного -- многомерной.

Нужно понимать условность одномерности системы -- в реальности любой объект имеет бесчисленное число входов и выходов.



7. Классификация систем по однородности и разнообразию структурных элементов

Системы бывают гомогенные, или однородные, и гетерогенные, или разнородные, а также смешанного типа.

В гомогенных системах структурные элементы системы однородны, т. е. обладают одинаковыми свойствами. В связи с этим в гомогенных системах элементы взаимозаменяемы.

Пример. Гомогенная компьютерная система в организации состоит из однотипных компьютеров с установленными на них одинаковыми операционными системами и прикладными программами. Это позволяет заменить вышедший из строя компьютер любым другим без дополнительной настройки и переучивания конечного пользователя.

Гетерогенные системы состоят из разнородных элементов, не обладающих свойством взаимозаменяемости.

Примеры. Гетерогенная сеть -- информационная сеть, в которой работают протоколы сетевого уровня различных фирм-производителей. Гетерогенная вычислительная сеть состоит из фрагментов разной топологии и разнотипных технических средств.



8. Линейные и нелинейные системы

Система называется линейной, если она описывается линейными уравнениями (алгебраическими, дифференциальными, интегральными и т. п.), в противном случае -- нелинейной.

Для линейных систем справедлив принцип суперпозиции: реакция системы на любую комбинацию внешних воздействий равна сумме реакций на каждое из этих воздействий, поданных на систему порознь.



9. Дискретные системы

система классификация организованность

Среди нелинейных систем выделяют класс дискретных систем.

Дискретная система -- это система, содержащая хотя бы один элемент дискретного действия.

Дискретный элемент -- это элемент, выходная величина которого изменяется дискретно, т. е. скачками, даже при плавном изменении входных величин.

Все остальные системы относятся к системам непрерывного действия.

Система непрерывного действия (непрерывная система) состоит только из элементов непрерывного действия, т. е. элементов, выходы которых изменяются плавно при плавном изменении входных величин.



10. Каузальные и целенаправленные системы

В зависимости от способности системы ставить себе цель различают каузальные и целенаправленные (целеустремленные, активные) системы.

К каузальным системам относится широкий класс неживых систем:

Каузальные системы -- это системы, которым цель внутренне не присуща.

Если такая система и имеет целевую функцию (например, автопилот), то эта функция задана извне пользователем.

Целенаправленные системы -- это системы, способные к выбору своего поведения в зависимости от внутренне присущей цели.

В целенаправленных системах цель формируется внутри системы.

Активные системы, к которым, в первую очередь, относятся организационные, социальные и экономические, в зарубежной литературе называются «мягкими» системами.

Важным свойством таких систем является дальновидность, обеспечивающая способность системы прогнозировать будущие последствия принимаемых решений. Кроме того, иногда на практике системы условно делят на системы, стремящиеся к цели -- целеориентированные, и на системы, которые ориентированы, в первую очередь, не на цели, а на определенные ценности -- ценностно-ориентированные.



11. Большие и сложные системы

Достаточно часто термины «большая система» и «сложная система» используются как синонимы.

В то же время существует точка зрения, что большие и сложные системы -- это разные классы систем.

При этом некоторые авторы связывают понятие «большая» с величиной системы, количеством элементов (часто относительно однородных), а понятие «сложная» -- со сложностью отношений, алгоритмов или сложностью поведения.

11.1 Большие системы

В зависимости от способности системы ставить себе цель различают каузальные и целенаправленные (целеустремленные, активные) системы.

К каузальным системам относится широкий класс неживых систем:

Каузальные системы -- это системы, которым цель внутренне не присуща.

Если такая система и имеет целевую функцию (например, автопилот), то эта функция задана извне пользователем.

Целенаправленные системы -- это системы, способные к выбору своего поведения в зависимости от внутренне присущей цели.

В целенаправленных системах цель формируется внутри системы.

Активные системы, к которым, в первую очередь, относятся организационные, социальные и экономические, в зарубежной литературе называются «мягкими» системами.

Важным свойством таких систем является дальновидность, обеспечивающая способность системы прогнозировать будущие последствия принимаемых решений. Кроме того, иногда на практике системы условно делят на системы, стремящиеся к цели -- целеориентированные , и на системы, которые ориентированы, в первую очередь, не на цели, а на определенные ценности -- ценностно-ориентированные.

11.2 Классификация систем по сложности

Существует ряд подходов к разделению систем по сложности, и, к сожалению, нет единого определения этому понятию, нет и четкой границы, отделяющей простые системы от сложных. Разными авторами предлагались различные классификации сложных систем.

Например, признаком простой системы считают сравнительно небольшой объем информации, требуемый для ее успешного управления. Системы, в которых не хватает информации для эффективного управления, считают сложными.

Классификация систем по уровню сложности К. Боулдинга

Г.Н. Поваров оценивает сложность систем в зависимости от числа элементов, входящих в систему:

o малые системы (10-103 элементов);

o сложные (104-106);

o ультрасложные (107-1030 элементов);

o суперсистемы (1030-10200 элементов).

Ю.И. Черняк сложной называет систему, которая строится для решения многоцелевой, многоаспектной задачи и отражает объект с разных сторон в нескольких моделях.

B.C. Флейшман за основу классификации принимает сложность поведения системы.

Условно можно выделить два вида сложности: структурную и функциональную.

Структурная сложность. Ст. Вир предлагает делить системы на :

Простые -- это наименее сложные системы.

Сложные -- это системы, отличающиеся разветвленной структурой и большим разнообразием, внутренних связей.

Энтропийный подход к оценке сложности системы. Считается, что структурная сложность системы должна быть пропорциональна объему информации, необходимой для ее описания (снятия неопределенности).

Функциональная сложность. Для количественной оценки функциональной сложности можно использовать алгоритмический подход.

Считается, что не существует систем обработки данных, которые могли бы обработать более чем 1.6 * 1017 бит информации в секунду на грамм своей массы.

Динамическая сложность. Она возникает тогда, когда меняются связи между элементами.

Четыре варианта сложности систем:

1) малые простые;

2) малые сложные;

3) большие простые;

4) большие сложные.

Примеры:

1. Давно известно что обыватели всегда готовы давать советы в области воспитания, лечения, управления страной -- для них это всегда малые простые системы. Тогда как для воспитателей, врачей и государственных деятелей -- это большие сложные системы.

2. Исправные бытовые приборы для пользователя малые простые системы, но неисправные -- малые сложные. А для мастера те же неисправные приборы -- малые простые системы.



12. Детерминированность

Рассмотрим еще одну классификацию систем, предложенную Ст.Биром.

Если входы объекта однозначно определяют его выходы, то есть его поведение можно однозначно предсказать (с вероятностью 1), то объект является детерминированным в противном случае -- недетерминированным (стохастическим).

Детерминированность характерна для менее сложных систем;

стохастические системы сложнее детерминированных, поскольку их более сложно описывать и исследовать

Примеры стохастических систем:

1. Швейную машинку можно отнести к детерминированной системе: повернув на заданный угол рукоятку машинки можно с уверенностью сказать, что иголка переместится вверх-вниз на известное расстояние (случай неисправной машинки не рассматриваем)

2. Примером недетерминированной системы является собака, когда ей протягивают кость, нельзя однозначно прогнозировать поведение собаки.

Случайность -- это цепь невыявленных закономерностей, скрытых за порогом нашего понимания.

А с другой -- приблизительности измерений. В первом случae мы не можем учесть все факторы (входы), действующие на объект. Во втором -- проблема непредсказуемости выхода связана с невозможностью точно измерить значения входов и ограниченностью точности сложных вычислений.

Примеры. Ст. Бир предлагает следующую таблицу с примерами систем:



13. Классификация систем по степени организованности

13.1 Степень организованности системы

Впервые разделение систем по степени организованности по аналогии с классификацией Г. Саймона и А. Ньюэлла (хорошо структуризованные, плохо структуризованные и неструктуризованные проблемы) было предложено В.В. Налимовым, который выделил класс хорошо организованных и класс плохо организованных или вероятностных систем.

Позднее к этим двум классам был добавлен еще класс самоорганизующихся, сложных, систем, который включает рассматриваемые иногда в литературе раздельно классы саморегулирующихся, самообучающихся, самонастраивающихся и т.п. систем.

Выделенные классы практически можно рассматривать как подходы к моделированию объекта или решаемой задачи

13.2 Хорошо организованные системы

Представление объекта в виде хорошо организованной системы применяется в тех случаях, когда может быть предложено детерминированное описание и экспериментально показана правомерность его применения (доказана адекватность модели реальному объекту).

Такое представление успешно применяется при моделировании технических и технологических систем. Сложные объекты без упрощения невозможно представить в виде хорошо организованных систем

13.3 Плохо организованные (или диффузные) системы

Если не ставится задача определить все учитываемые компоненты и их связи с целями системы, то объект представляется в виде плохо организованной (или диффузной) системы. Для описания свойств таких систем можно рассматривать два подхода: выборочный и макропараметрический.

При выборочном подходе закономерности в системе выявляются на основе исследования не всего объекта или класса явлений, а путем изучения достаточно представительной (репрезентативной) выборки компонентов, характеризующих исследуемый объект или процесс.

Пример. Если нас ни интересует средняя цена на хлеб и каком-либо городе, то можно было бы последовательно объехать или обзвонить все торговые точки города, что потребовало бы много времени и средств. А можно пойти другим путем: собрать информацию в небольшой (но репрезентативной) группе торговых точек, вычислить среднюю цену и обобщить ее на весь город.

При макропараметрическом подходе свойства системы оценивают с помощью некоторых интегральных характеристик (макропараметров).

Пример: ООН при оценке уровня качества системы здравоохранения государства применяет в качестве одной из интегральных характеристик количество детей, умерших до пяти лет, на тысячу новорожденных. Отображение объектов в виде диффузных систем находит широкое применение при определении пропускной способности систем разного рода, при определении численности штатов в обслуживающих, например ремонтных, цехах предприятия и в обслуживающих учреждениях, при исследовании документальных потоков информации и т.д.

13.4 Самоорганизующиеся системы

Особенности экономических систем, как самоорганизующихся систем, по сравнению с функционирование технических систем:

- нестационарность отдельных параметров системы и стохастичность ее поведения;

- уникальность и непредсказуемость поведения системы в конкретных условиях. Благодаря наличию активных элементов системы появляется как бы «свобода воли», но в то же время возможности ее ограничены имеющимися ресурсами (элементами, их свойствами)

- способность изменять свою структуру и формировать варианты поведения, сохраняя целостность и основные свойства (в технических и технологических системах изменение структуры, как правило, приводит к нарушению функционирования системы или даже к прекращению существования как таковой);

- способность противостоять энтропийным (разрушающим систему) тенденциям.

- способность адаптироваться, к изменяющимся условиям. Это хорошо по отношению к возмущающим воздействиям и помехам, но плохо, когда адаптивность проявляется и к управляющим воздействиям, затрудняя управление системой;

- способность и стремление к целеобразованию;

- принципиальная неравновесность.

Рассмотренные особенности противоречивы. Они в большинстве случаев являются и положительными и отрицательными, желательными и нежелательными для создаваемой системы

Необходимость сочетания формальных методов и методов качественного анализа и положена в основу большинства моделей и методик системного анализа.



Вывод

Системы разделяют на классы по различным признакам и, в зависимости от решаемой задачи, можно выбирать разные принципы классификации.

Относительность и сложность проблемы классификации известны. Тем не менее, при решении практических задач удобно, если есть разделение систем на классы и этим классам сопоставлены соответствующие приемы и методы системного анализа или даже методы формализованного представления систем.

Система может быть охарактеризована одним или несколькими признаками и соответственно ей может быть найдено место одновременно в различных классификациях, каждая из которых может оказаться полезной при выборе методов исследования.



Список литературы

1. http://e-educ.ru/tsisa15.html

2. http://revolution.allbest.ru/management/00263042_0.html

3. http://studopedia.ru/2_34807_sistema-kak-sredstvo-dostizheniya-tseli-pervoe-opredelenie-sistemi.html

Размещено на Allbest.ru

...