Системы и их характеристики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Существует много определений системы.

1. Система есть комплекс элементов находящийся во взаимодействии.

2. Система - это множество объектов вместе с отношениями этих объектов.

3. Система - множество элементов находящихся в отношениях или связях друг с другом, образующая целостность или органическое единство (толковый словарь)

Термины «отношение» и «взаимодействие» используются в самом широком смысле, включая весь набор родственных понятий таких как ограничение, структура, организационная связь, соединение, зависимость и т.д.

Таким образом, система S представляет собой упорядоченную пару S=(A, R), где A - множество элементов; R- множество отношений между A.

Система -- это полный, целостный набор элементов (компонентов), взаимосвязанных и взаимодействующих между собой так, чтобы могла реализоваться функция системы.

Исследование объекта как системы предполагает использование ряда систем представлений (категорий) среди которых основными являются:

1. Структурное представление связано с выделением элементов системы и связей между ними.

2. Функциональные представление систем - выделение совокупности функций (целенаправленных действий) системы и её компонентов направленное на достижение определённой цели.

3. Макроскопическое представление - понимание системы как нерасчленимого целого, взаимодействующего с внешней средой.

4. Микроскопическое представление основано на рассмотрении системы как совокупности взаимосвязанных элементов. Оно предполагает раскрытие структуры системы.

5. Иерархическое представление основано на понятии подсистемы, получаемом при разложении (декомпозиции) системы, обладающей системными свойствами, которые следует отличать от её элемента - неделимого на более мелкие части (с точки зрения решаемой задачи). Система может быть представлена в виду совокупностей подсистем различных уровней, составляющую системную иерархию, которая замыкается снизу только элементами.

6. Процессуальное представление предполагает понимание системного объекта как динамического объекта, характеризующегося последовательностью его состояний во времени.

В зависимости от структуры и пространственно-временных свойств системы делятся на простые, сложные и большие.

Сложные - характеризуются большим числом элементов и внутренних связей, их неоднородностью и разнокачественностью, структурным разнообразием, выполняют сложную функцию или ряд функций. Компоненты сложных систем могут рассматриваться как подсистемы, каждая из которых может быть детализирована ещё более простыми подсистемами и т.д. до тех пор, пока не будет получен элемент.

Определение №1: система называется сложной (с гносеологических позиций), если её познание требует совместного привлечения многих моделей теорий, а в некоторых случаях многих научных дисциплин, а также учёта неопределённости вероятностного и невероятностного характера. Наиболее характерным проявлением этого определения является многомодельность.

Определение №2: систему называют сложной если в реальной действительности рельефно (существенно) проявляются признаки её сложности. А именно:

а) структурная сложность - определяется по числу элементов системы, числу и разнообразию типов связей между ними, количеству иерархических уровней и общему числу подсистем системы. Основными типами считаются следующие виды связей: структурные (в том числе, иерархические), функциональные, каузальные (причинно-следственные), информационные, пространственно-временные;

б) сложность функционирования (поведения) - определяется характеристиками множества состояний, правилами перехода из состояния в состояние, воздействие системы на среду и среды на систему, степенью неопределённости перечисленных характеристик и правил;

в) сложность выбора поведения - в многоальтернативных ситуациях, когда выбор поведения определяется целью системы, гибкостью реакций на заранее неизвестные воздействия среды;

г) сложность развития - определяемая характеристиками эволюционных или скачкообразных процессов.

Естественно, что все признаки рассматриваются во взаимосвязи. Иерархическое построение - характерный признак сложных систем, при этом уровни иерархии могут быть как однородные, так и неоднородные. Для сложных систем присущи такие факторы, как невозможность предсказать их поведение, то есть слабо предсказуемость, их скрытность, разнообразные состояния.

Сложные системы можно подразделить на следующие факторные подсистемы:

1) решающую, которая принимает глобальные решения во взаимодействии с внешней средой и распределяет локальные задания между всеми другим подсистемами;

2) информационную, которая обеспечивает сбор, переработку и передачу информации, необходимой для принятия глобальных решений и выполнения локальны задач;

3) управляющую для реализации глобальных решений;

4) гомеостазную, поддерживающую динамическое равновесие внутри систем и регулирующую потоки энергии и вещества в подсистемах;

5) адаптивную, накапливающую опыт в процессе обучения для улучшения структуры и функций системы.

Закон простоты сложных систем

Реализуется, выживает, отбирается тот вариант сложной системы, который обладает наименьшей сложностью

Закон простоты сложных систем реализуется природой в ряде конструктивных принципов:

Оккама,

иерархического модульного построения сложных систем,

симметрии,

симморфоза (равнопрочности, однородности),

полевого взаимодействия (взаимодействия через носитель),

экстремальной неопределенности (функции распределения характеристик и параметров, имеющих неопределенные значения, имеют экстремальную неопределенность).

Закон конечности скорости распространения взаимодействия

Все виды взаимодействия между системами, их частями и элементами имеют конечную скорость распространения. Ограничена также скорость изменения состояний элементов системы.

Автором закона является А.Эйнштейн.

Теорема Геделя о неполноте

В достаточно богатых теориях (включающих арифметику) всегда существуют недоказуемые истинные выражения.

Поскольку сложные системы включают в себя (реализуют) элементарную арифметику, то при выполнении вычислений в ней могут возникнуть тупиковые ситуации (зависания).

Закон эквивалентности вариантов построения сложных систем

С ростом сложности системы доля вариантов ее построения, близких к оптимальному варианту, растет.

Закон Онсагера максимизации убывания энтропии

Если число всевозможных форм реализации процесса, согласных с законами физики, не единственно, то реализуется та форма, при которой энтропия системы растет наиболее медленно. Иначе говоря, реализуется та форма, при которой максимизируется убывание энтропии или рост информации, содержащейся в системе.

Взаимодействие элементов в процессе функционирования сложной системы рассматривается как результат совокупности воздействий каждого элемента на другие элементы. Воздействие представленное набором своих характеристик, часто называют сигналом, т.о. взаимодействие элементов сложной системы может быть рассмотрено в рамках механизма обмена сигналами. Сигналы передаются по каналам связи между элементами. Начало данного канала - выходной полюс, конец канала - входной полюс элемента. Идеальным каналом называется канал, в котором передача сигнала осуществляется мгновенно и без искажений. Полностью и правильно формализованная система имеет только идеальные каналы связей. Физические каналы связи не являются идеальными. Такие каналы связи необходимо рассматривать как самостоятельные элементы системы (электрические соединительные провода - отдельные резисторы), функционирование которых сводится к соответствующим задержкам и искажениям сигнала. Т.о. окончательная формализация моделируемого объекта может привести к сложной системе, которая по составу элементов и конфигурации связей между ними отличается от конструкции, полученной в результате первоначальной структуризации этого объекта. При построении математической модели сложной системы необходимо учитывать взаимодействие её с внешней средой. Внешняя среда рассматривается как некоторая совокупность объектов, воздействующих на элементы сложной системы, а также испытывающих воздействия, поступающие от элементов сложной системы. Механизм обмена сигналами и формализованная схема взаимодействия элементов сложной системы между собой и с объектами внешней среды включает наборы следующих составляющих:

1.процесс формирования выходного сигнала соответствующим элементом системы;

2.определение адреса передачи для каждого выходного сигнала;

3.прохождение сигналов по каналам связи и компоновка входных сигналов для элементов системы, принимающих сигналы.

4.реагирование элементов на поступающие входные сигналы.

Первая и четвертая составляющие описываются в рамках математических моделей элементов. Третья составляющая связана с заменой реальных физических каналов идеальными. Вторая составляющая механизма обмена сигналами в сложной системе обеспечивает адресацию характеристик выходных сигналов и их компоновку во входные сигналы элементов, т.е. схему сопряжения элементов (иногда говорят структуру связности).

Автоматизированные системы управления ( сложные системы )

сложный система построение распространение

Как правило, сложные системы функционируют в обстановке , при которой информация на входе подвержена случайным воздействиям ; иными словами состояние системы, выработка ее управляющих решений и соответствующих сигналов управления должна учитывать как случайный характер мешающих воздействий , так и , возможно , случайный характер полезной информации. Успешный анализ и синтез сложных систем требует достаточно глубокой количественной оценки их поведения с помощью соответствующих числовых характеристик. Последние должны удовлетворять , по крайней мере , следующим трем требованиям : 1) представлять величину , которую можно вычислить из математического описания системы ; 2) давать , по возможности , наглядное представление об одном из свойств системы ; 3) допускать достаточно простую приближенную оценку с использованием экспертных данных .

Особенности современных сложных систем

Комплексный подход. Современные ИС характеризуются понятием комплексности. Это подразумевает целостный подход к автоматизации технологических процессов в организации. Если раньше в каждом отделе была своя, маленькая ИС, то сейчас вся организация работает в единой ИС. Такое построение ИС позволяет использовать информацию одного отдела в работе других под разделений, получать сводную информацию по всей организации и повышать скорость информационных потоков внутри организации.

Оперативность. В современных условиях очень важным параметром в работе организации становится скорость обработки и доступность информации. Поэтому современные ИС проектируются таким образом, чтобы пользователи могли получать максимум информации, доступной на текущий момент. Особое внимание уделяется оперативности информации, то есть процессам получения самой «свежей» информации, так как от этого во многом зависит эффективность принимаемых решений (например, в системах электронной торговли, в навигационных системах и т.д.).

Гибкость. Современные организации вынуждены работать в постоянно изменяющихся условиях, требующих изменений в структуре организации или методах ее работы. Поэтому важным параметром ИС является ее гибкость, т.е. 12 способность быстро менять конфигурацию или функциональный набор. Наиболее распространенными способами реализации этого принципа являются модульность системы (при необходимости различные функциональные модули могут отключаться или подключаться к системе) и система настроек (т.е. заложена возможность коррекции основных параметров).

Распределенная ИС. Распределенная ИС подразумевает многоуровневую структуру и наличие иерархии серверов [6] (см. раздел 1.3).

Взаимосвязь с другими ИС. Современная организация работает в условиях тесного взаимодействия и интенсивного информационного обмена с другими организациями, поэтому важное значение имеет способность «нашей» ИС взаимодействовать с ИС других организаций. В современных ИС должна быть предусмотрена хотя бы возможность импортировать и экспортировать массивы данных в общепринятых форматах обмена данными (текстовые файлы или электронные таблицы). Также необходима возможность взаимодействия системы с другими программными пакетами в рамках одной организации.

Доступность информации извне. В последнее время значительно увеличилась степень информационной открытости организаций для внешних потребителей (партнеров, клиентов). Современная ИС должна иметь механизмы публикации своих данных в Интернет для внешних пользователей (прайс-листы, перечень услуг, объявления). Естественно, не все данные организация делает общедоступными, поэтому большое внимание уделяется защите ИС от несанкционированного доступа и правильной организации уровней доступа к информации.

Классификация сложных систем

В настоящий момент все существующие ИС можно разделить на четыре класса: корпоративные ИС, системы оперативного управления и учета, аналитические ИС, справочные правовые системы [3].

Корпоративные ИС (КИС). КИС обеспечивают интегрированное решение задач управления предприятием как по вертикали (от первичной информации до поддержки принятия решений высшим руководством), так и по горизонтали (все направления деятельности и технологические операции). Весь спектр КИС можно разделить на три группы по степени интеграции: крупные, средние и малые. Они отличаются по набору функций, стоимости и сложности внедрения.

Крупные КИС чаще всего не являются готовыми ИС. Они представляют собой совокупность программных модулей и баз данных, а также технологии их настройки и применения. Эти системы создаются как универсальные и многопрофильные, т.е. достаточно дорогие и сложные в установке и администрировании.15 Примеры КИС: R/3 (фирма SAP), Baan 4 (Baan), Oracle application (Oracle), Галактика (Галактика), Парус (Парус), Босс-Корпорация (АйТи), Platinum SQL (Platinum Software Corporation), NS-2000 (Никос-Софт).

Оперативные ИС. Оперативная ИС предназначена для автоматизации оперативной деятельности организации, то есть для повышения эффективности ежедневной текущей деятельности сотрудников предприятия. В зависимости от рода текущей деятельности можно выделить четыре основных блока в оперативной ИС:

1) Блок документооборота. Учитываются входящие и исходящие документы как в бумажном виде, так и в электронном варианте. Блок включает фиксацию маршрута прохождения документа в организации, средства поиска документов и мониторинга их обработки, средства отчетности о документообороте в организации.

2) Блок учета ресурсов. В любой организации существует дефицит ресурсов - денежных, человеческих, транспортных средств, материалов и т.д. Оптимально и наиболее эффективно распределять эти ресурсы и призван данный блок. Он позволяет сотрудникам предприятия оперативно отслеживать состояние этих ресурсов и подавать заявки на их использование.

3) Блок бухгалтерского учета. Ведется полный бухгалтерский учет согласно существующим нормативным документам.

4) Блок кадрового учета. Ведет учет сотрудников организации, выполняет расчет зарплаты и премий, поддерживает штатное расписание и должностную иерархию предприятия. Данный блок позволяет вести мониторинг использования отпусков, больничных, начислять районные коэффициенты и надбавки за вредные условия работы.

Примеры оперативных ИС: 1С:Предприятие (1С), Парус (Парус), БЭСТ

(БЭСТ-Программы), Microsoft Business Solution Dynamics. Аналитические ИС (АИС). Основной целью АИС является накопление информации, необходимой для проведения полного и всестороннего анализа деятельности организации и среды ее функционирования. Для данного анализа не 16 используется текущая информация, так как она часто меняется. Поэтому анализ основывается на данных законченного временного периода: за прошлый месяц, прошлый квартал, прошлый год. Аналитические данные основаны на агрегировании, суммировании и усреднении информации.

Структура АИС:

1) Блок накопления информации. Чаще всего информация поступает из

оперативных ИС. Так как свойства оперативной и аналитической информации различны, то поступающую информацию необходимо преобразовать к виду, необходимому для АИС.

2) Блок поиска информации. За счет того, что данные в АИС агрегируются и упорядочиваются, система позволяет осуществлять более быстрый поиск в больших массивах данных при помощи множества индексов.

3) Блок анализа информации. Так как основной задачей АИС является собственно анализ информации, то система обладает достаточно развитыми средствами ранжирования информации, сравнительного анализа и проведения вычислений. Соответственно, поддерживается широкий набор встроенных статистических, математических и бизнес-функций.

4) Блок конфигурирования и настройки системы. С течением времени часто приходится менять структуру хранимых данных, поэтому АИС должны обладать гибкими средствами настройки. Такие средства включают в свой состав механизмы описания модели данных и дальнейшего использования этой модели при формировании запросов. Для оптимизации хранимых данных используются механизмы, позволяющие оценивать и анализировать качество построения данных с точки зрения скорости вычисления. При отсутствии оптимальности структура данных должна быть изменена.

Виды АИС:

1) Многомерные базы данных (МБД) (MDD - MultiDimensional Database). Информация в многомерной базе данных хранится не в виде индексированных записей в таблицах, а в форме многомерных упорядоченных массивов или кубов. Вид данных похож на данные в электронной таблице, только в таблице 17 всего два измерения, а МБД-системе измерений может быть гораздо больше. Например, для анализа оказания услуг можно задать многомерный куб, где его измерения будут делить информацию по дате оказания услуги, району отделения, по виду услуги, по исполняющей организации и т.д. Такой способ отображения информации получил название «звезда» (в центре данные, лучи - измерения). Этот способ хранения данных предпочтителен, когда необходима высокая скорость вычислений и выборок, требуются сложные вычисления, четко определена размерность задачи, невелико количество измерений, данные хорошо структурированы. Когда размерность задачи может или должна меняться,применение МБД нежелательно, так как изменение структуры данных связано с большой сложностью изменений. Также противопоказанием для применения МБД является множество невзаимосвязанных измерений. Наиболее известными системами этого класса являются Acumate ES (Kenan Technologies), Essbase (Arbor Software), TM/1 (Sinper), Express (Oracle).

2) Информационные хранилища (ИХ) (DW - Data Warehouse). В ИХ хранение информации похоже на хранение данных в МБД. Схема построения модели в ИХ получила название «снежинка». Здесь, в отличие от «звезды», каждый луч-измерение может иметь в свою очередь свои измерения. Такая схема позволяет более гибко формировать модель данных для сложных предметных областей. Например, в предыдущей ситуации, необходимо разбивать данные еще по наличию выезда на дом, что в МБД потребовало бы создание еще одного измерения, что вызвало бы непропорционально большие расходы вычислительных ресурсов. В ИХ и основного измерения создается подизмерение выезда на дом, что является более рациональным и гибким способом. Плюсы ИХ заключается в более гибкой и рациональной модели данных, позволяющей описывать сложные предметные области, легкость модификации и дополнения модели данных. Наиболее известными представителями данного вида АИС являются Works (Sybase), Axsys (Information Advantage), MetaCube (Stanford Technology Group).18

3) Специализированные реляционные БД. Реляционная модель БД накладывает ограничения на скорость выборки и вычислений при сложной модели данных предметной области. Это ограничение послужило поводом для отказа от реляционной модели данных при хранении и обработке больших массивов информации. Позднее производители реляционных СУБД стали выпускать специально оптимизированные СУБД для аналитических данных, получивших название ROLAP-систем (Relation OnLine Analytical Processing). Такие продукты обладают специализированными средствами поиска и выборки данных, оптимизированных для аналитической обработки. Пример: Microsoft SQL Server.

Справочно-правовые системы (СПС). В сфере юридической деятельности и правовой информатизации широко применяется термин «правовая информация». К правовой информации относятся правовые акты, материалы подготовки законопроектов, комментарии и практика применения законов. С помощью СПС специалисту найти различные правовые акты и другие документы стало в сотни раз быстрее и эффективнее, чем при работе с бумажными носителями. У

СПС есть две основных функции: 1) хранение и постоянное обновление базы правовой информации, отражающей текущее состояние действующего законодательства, 2) поиск документа в базе. Примеры СПС: Гарант, Консультант плюс, LEXIS-NEXIS.

Размещено на Allbest.ru