ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ

Система: Определение и классификация

Понятие системы относится к числу основополагающих и используется в различных научных дисциплинах и сферах человеческой деятельности. Известные словосочетания «информационная система», «человеко-машинная система», «экономическая система», «биологическая система» и многие другие иллюстрируют распространенность этого термина в разных предметных областях.

В литературе существует множество определений того, что есть «система». Несмотря на различия формулировок, все они в той или иной мере опираются на исходный перевод греческого слова systema - целое, составленное из частей, соединенное. Будем использовать следующее достаточно общее определение.

Система - совокупность объектов, объединенных связями так, что они существуют (функционируют) как единое целое, приобретающее новые свойства, которые отсутствуют у этих объектов в отдельности.

Замечание о новых свойствах системы в данном определении является весьма важной особенностью системы, отличающей ее от простого набора несвязанных элементов. Наличие у системы новых свойств, которые не являются суммой свойств ее элементов называют эмерджентностью (например, работоспособность системы «коллектив» не сводится к сумме работоспособности ее элементов - членов этого коллектива).

Объекты в системах могут быть как материальными, так и абстрактными. В первом случае говорят о материальных (эмпирических) системах ; во втором - о системах абстрактных. К числу абстрактных систем можно отнести теории, формальные языки, математические модели, алгоритмы и др.

Системы. Принципы системности

Для выделения систем в окружающем мире можно использовать следующие принципы системности .

Принцип внешней целостности - обособленность системы от окружающей среды. Система взаимодействует с окружающей средой как единое целое, ее поведение определяется состоянием среды и состоянием всей системы, а не какой-то отдельной ее частью.

Обособление системы в окружающей среде имеет свою цель, т.е. система характеризуется назначением. Другими характеристиками системы в окружающем мире являются ее вход, выход и внутреннее состояние.

Входом абстрактной системы, например некоторой математической теории, является постановка задачи; выходом - результат решения этой задачи, а назначением будет класс задач, решаемых в рамках данной теории.

Принцип внутренней целостности - устойчивость связей между частями системы. Состояние самой системы зависит не только от состояния ее частей - элементов, но и от состояния связей между ними. Именно поэтому свойства системы не сводятся к простой сумме свойств ее элементов, в системе появляются те свойства, которые отсутствуют у элементов в отдельности.

Наличие устойчивых связей между элементами системы определяет ее функциональные возможности. Нарушение этих связей может привести к тому, что система не сможет выполнять назначенные ей функции.

Принцип иерархичности- в системе можно выделить подсистемы, определяя для каждой из них свой вход, выход, назначение. В свою очередь, сама система может рассматриваться как часть более крупной системы.

Дальнейшее разбиение подсистем на части приведет к тому уровню, на котором эти подсистемы называются элементами исходной системы. Теоретически систему можно разбивать на мелкие части, по-видимому, бесконечно. Однако практически это приведет к тому, что появятся элементы, связь которых с исходной системой, с ее функциями будет трудно уловима. Поэтому элементом системы считают такие ее более мелкие части, которые обладают некоторыми качествами, присущими самой системе.

Важным при исследовании, проектировании и разработке систем является понятие ее структуры. Структура системы - совокупность ее элементов и устойчивые связи между ними. Для отображения структуры системы наиболее часто используются графические нотации (языки), структурные схемы. При этом, как правило, представление структуры системы выполняется на нескольких уровнях детализации: сначала описываются связи системы с внешней средой; потом рисуется схема с выделением наиболее крупных подсистем, далее - для подсистем строятся свои схемы и т.д.

Подобная детализация является результатом последовательного структурного анализа системы. Метод структурного системного анализа является подмножеством методов системного анализа вообще и применяется, в частности, в инженерии программирования, при разработке и внедрении сложных информационных систем. Основной идеей структурного системного анализа является поэтапная детализация исследуемой (моделируемой) системы или процесса, которая начинается с общего обзора объекта исследования, а затем предполагает его последовательное уточнение.

В системном подходе к решению исследовательских, проектных, производственных и других теоретических и практических задач этап анализа вместе с этапом синтеза образуют методологическую концепцию решения. В исследовании (проектировании, разработке) систем на этапе анализа производится разбиение исходной (разрабатываемой) системы на части для ее упрощения и последовательного решения задачи. На этапе синтеза полученные результаты, отдельные подсистемы соединяются воедино путем установления связей между входами и выходами подсистем.

Важно отметить, что разбиение системы на части даст разные результаты в зависимости от того, кто и с какой целью выполняет это разбиение. Здесь мы говорим только о таких разбиениях, синтез после которых позволяет получить исходную или задуманную систему. К таким не относится, например, «анализ» системы «компьютер» с помощью молотка и зубила. Так, для специалиста, внедряющего на предприятии автоматизированную информационную систему, важными будут информационные связи между подразделениями предприятия; для специалиста отдела поставок - связи, отображающие движение материальных ресурсов на предприятии. В итоге можно получить различные варианты структурных схем системы, которые будут содержать различные связи между ее элементами, отражающие ту или иную точку зрения и цель исследования.

Представление системы , при котором главным является отображение и исследование ее связей с внешней средой, с внешними системами, называется представлением на макроуровне. Представление внутренней структуры системы есть представление на микроуровне.

Классифкация систем

Классификация систем предполагает разделение всего множества систем на различные группы - классы, обладающие общими признаками. В основу классификации систем могут быть положены различные признаки.

В самом общем случае можно выделить два больших класса систем: абстрактные (символические) и материальные (эмпирические).

По происхождению системы делят на естественные системы (созданные природой), искусственные, а также системы смешанного происхождения, в которых присутствуют как элементы природные, так и элементы, сделанные человеком. Системы, которые являются искусственными или смешанными, создаются человеком для достижения своих целей и потребностей.

Дадим краткие характеристики некоторых общих видов систем.


Техническая система представляет собой взаимосвязанный, взаимообусловленный комплекс материальных элементов, обеспечивающих решение некоторой задачи. К таким системам можно отнести автомобиль, здание, ЭВМ, систему радиосвязи и т.п. Человек не является элементом такой системы, а сама техническая система относится к классу искусственных.

Технологическая система - система правил, норм, определяющих последовательность операций в процессе производства.

Организационная система в общем виде представляет собой множество людей (коллективов), взаимосвязанных определенными отношениями в процессе некоторой деятельности, созданных и управляемых людьми. Известные сочетания «организационно-техническая, организационно-технологическая система» расширяют понимание организационной системы средствами и методами профессиональной деятельности членов организаций.

Другое название - организационно-экономическая система применяют для обозначения систем (организаций, предприятий), участвующих в экономических процессах создания, распределения, обмена материальных благ.

Экономическая система - система производительных сил и производственных отношений, складывающихся в процессе производства, потребления, распределения материальных благ. Более общая социально-экономическая системаотражает дополнительно социальные связи и элементы, включая отношения между людьми и коллективами, условия трудовой деятельности, отдыха и т.п. Организационно-экономические системы функционируют в области производства товаров и/или услуг, т.е. в составе некоторой экономической системы. Эти системы представляют наибольший интерес как объекты внедрения экономических информационных систем (ЭИС), являющихся компьютеризированными системами сбора, хранения, обработки и распространения экономической информации. Частным толкованием ЭИС являются системы, предназначенные для автоматизации задач управления предприятиями (организациями).

По степени сложности различают простые, сложные и очень сложные (большие) системы. Простые системы характеризуются малым числом внутренних связей и относительной легкостью математического описания. Характерным для них является наличие только двух возможных состояний работоспособности: при выходе из строя элементов система или полностью теряет работоспособность (возможность выполнять свое назначение), или продолжает выполнять заданные функции в полном объеме.

Сложные системы имеют разветвленную структуру, большое разнообразие элементов и связей и множество состояний работоспособности (больше двух). Эти системы поддаются математическому описанию, как правило, с помощью сложных математических зависимостей (детерминированных или вероятностных). К числу сложных систем относятся практически все современные технические системы (телевизор, станок, космический корабль и т.д.).

Современные организационно-экономические системы (крупные предприятия, холдинги, производственные, транспортные, энергетические компании) относятся к числу очень сложных (больших) систем. Характерными для таких систем являются следующие признаки:

сложность назначения и многообразие выполняемых функций;

большие размеры системы по числу элементов, их взаимосвязей, входов и выходов;

сложная иерархическая структура системы, позволяющая выделить в ней несколько уровней с достаточно самостоятельными элементами на каждом из уровней, с собственными целями элементов и особенностями функционирования;

наличие общей цели системы и, как следствие, централизованного управления, подчиненности между элементами разных уровней при их относительной автономности;

наличие в системе активно действующих элементов - людей и их коллективов с собственными целями (которые, вообще говоря, могут не совпадать с целями самой системы) и поведением;

многообразие видов взаимосвязей между элементами системы (материальные, информационные, энергетические связи) и системы с внешней средой.

В силу сложности назначения и процессов функционирования построение адекватных математических моделей, характеризующих зависимости выходных, входных и внутренних параметров для больших систем является невыполнимым.

По степени взаимодействия с внешней средой различают открытые системы и замкнутые системы . Замкнутой называют систему, любой элемент которой имеет связи только с элементами самой системы, т.е. замкнутая система не взаимодействует с внешней средой. Открытые системы взаимодействуют с внешней средой, обмениваясь веществом, энергией, информацией. Все реальные системы тесно или слабо связаны с внешней средой и являются открытыми.

По характеру поведения системы делят на детерминированные и недетерминированные. К детерминированным относятся те системы, в которых составные части взаимодействуют между собой точно определенным образом. Поведение и состояние такой системы может быть однозначно предсказано. В случае недетерминированных систем такого однозначного предсказания сделать нельзя.

Если поведение системы подчиняется вероятностным законам, то она называется вероятностной. В таком случае прогнозирование поведения системы выполняется с помощью вероятностных математических моделей. Можно сказать, что вероятностные модели являются определенной идеализацией, позволяющей описывать поведение недетерминированных систем. Практически отнесение системы к детерминированным или недетерминированным часто зависит от задач исследования и подробности рассмотрения системы.

Поведение - совокупность направленных действий субъекта, реализуемых им согласно закономерностям внутреннего развития и взаимодействия со средой. Субъектом П. может выступать как естественное (биологическое, социальное), так и искусственно созданное человеком образование. П. естественных субъектов, в отличие от П. искусственных, сопровождается необратимыми интегративными внутренними процессами (в психике организма либо в социальной жизни группы, общества). П. животных изучает специальная наука этология, П. человека - психология, П. групп людей - социология и социальная психология, П. моделей и автоматов - кибернетика. Особенностями П. являются: наличие нескольких уровней его построения, в зависимости от степени осознанности контроля- наличие нескольких (многих) степеней свободы в активности субъекта, число которых сокращается с увеличением автоматичности действий- наличие направленности- доминирующая роль внутренней активированности подсистем жизнеобеспечения субъекта среди других регуляторов П.- существование единого алгоритма построения единицы П. (отдельного акта, действия, стратегии)- наличие спонтанных действий и не всегда (в отличие от деятельности) целенаправленный и осознанный характер- наличие (в отличие от общей активности) периодов направленной либо спонтанной релаксации. Реальное П. субъекта регулируется не одним, а несколькими мотивами и установками, при этом существует иерархия мотивов и диспозиций, в то же время достижение одной цели может сопровождаться в разное время разной последовательностью и составом действий и направляться разными мотивами. Активированность функциональных систем организма и основанные на ней потребности выступают внутренними побудительными факторами П., стимулирующими субъекта ко взаимодействию со средой. В ходе взаимодействия со средой осуществляется активная адаптация П. субъекта к ее особенностям и формирование соответствующих ей внутренних психологических регуляторов. П. имеет импликативную структуру: в нем можно выделить наиболее глобальные единицы - стратегии П., состоящие из более мелких единиц - действий, в состав которых входят операции.

Выполнение операций осуществляется на подсознательном уровне регуляции, выполнение действий - при контроле сознанием текущей ситуации, выполнение стратегий - при осознании общих ценностей жизнедеятельности субъекта. Каждая из этих единиц строится по алгоритму функциональной системы (П.К. Анохин, Модели поведения), блоки которой с повышением уровня импликации соответственно укрупняются и представляют собой сложившиеся на нижележащем уровне функциональные системы. А.Р. Лурия также ввел представление о трех основных функциональных блоках построения П., которые соотносятся с деятельностью определенных мозговых структур: блок регуляции тонуса и бодрствования- блок получения, переработки и хранения информации и блок программирования, контроля и регуляции. Тем самым П. может быть рассмотрено как процесс формирования новых и реализации сложившихся функциональных систем. Детальный анализ единичных операций принято называть молекулярным анализом П., целостный анализ П. в зависимости от его направленности - молярным анализом П. (Э. Толмен). Выделяют внутренний, интрапсихологический план П. и его внешние проявления. П. было объявлено главным предметом психологии в рамках развившегося в первой половине ХХ века в США бихевиоризма, который изучал скорее внешние поведенческие проявления, закономерности реагирования на определенную стимуляцию при определенных условиях (схема "стимул-реакция") (Э. Торндайк, Дж. Уотсон, Э. Зингер, Э. Газри, У. Хантер, К. Лешли). В 1930-40-е гг. бихевиоризм, под нажимом критики, развивается в новое течение - операционализм, отождествляющее содержание научных понятий, психические реалии и определенные двигательные операции, посредством которых они наблюдаются (П. Бриджмен), и, на основе операционализма - необихевиоризм, вводящий в схему "стимул-реакция" промежуточные переменные - потребностные, познавательные, условия подкрепления (Э. Толмен, К. Халл, Б. Скиннер). В концепциях П. встречаются такие крайности, как механистический детерминизм (определяемость П. действием в основном физических сил), биологический детерминизм (при котором главной причиной П., в том числе социального, ставятся инстинкты (В. Мак-Дугалл), либо психофизиологические факторы), идеологический детерминизм (при котором абсолютизируется степень влияния социального воздействия на регуляцию П. человека).

Эволюционно-системный подход рассматривает П. человека как П. эволюционирующей системы "человек-среда" и также эволюционирующих подсистем жизнеобеспечения организма человека. Эволюция каждой из этих систем характеризуется этапами гомеостаза (динамического и структурного равновесия, устойчивых психологических образований) и кризисов (с фазой потери динамической устойчивости, фазой непредсказуемого (хаотического) состояния и фазой становления нового режима жизнедеятельности). Закономерности внутреннего развития (эволюции организменных подсистем) проявляются в П. животных и человека в возрастных особенностях П. и в наследственных и эволюционных программах развития. Н.А. Бернштейн показал, что любое, даже автоматическое действие строится каждый раз заново и сопровождается необратимыми интеграционными процессами в системах восприятия и регуляции движения. Закономерности взаимодействия со средой определяются характеристиками среды, интериоризированными субъектом П., исходя из его собственных особенностей. В ходе интеграции биологических и социальных факторов в П. биологическое проявляется в динамических характеристиках потенциала организма, потребность реализации которого выступает движущими силами П. любого организма, в то время как движущими силами искусственных объектов являются внешние по отношению к ним факторы. Социальное выступает для человека в формах реализации этого потенциала, которые определяются его включенностью в то или иное культурное окружение.

Формальный анализ компонентов окружения (ситуаций), формирующих то или иное П., выделяет, например: мотивацию, правила, роли участников ситуации, физическую сцену, систему понятий, необходимые навыки и элементы П., поведенческие акты в соответствии с репертуаром эпизодов, предполагаемых в ситуации (М. Аргайл)- погоду, социальные институты, социоэкономический статус, информационную структура группы- исследователями были также предложены шесть способов концептуализации человеческого окружения: 1) экологические параметры, включая физические факторы, такие как география, климат и архитектура- 2) параметры организационной структуры, такие как служебные нормы- 3) личные характеристики действующего, такие как возраст и способности- 4) поведенческие комплексы со средовыми компонентами- 5) функциональные или подкрепляющие элементы обстоятельств- 6) психосоциальные характеристики и организационный климат.

И.Н. Трофимова

Определения, значения слова в других словарях:

Философский словарь

глобальная реакцияорганизма на возбудитель. – то, что объективно наблюдается в реакции индивида, независимо от его мыслей и психологической установки. С этой точки зрения различают поведение и «образ действий», предполагающий психологическую установку (образ действий =...

Новейший философский словарь

ПОВЕДЕНИЕ - присущее живым существам взаимодействие с окружающей средой, опосредованное их внешней (двигательной) н внутренней (психической) активностью Термин "П" применим как к отдельным особям, индивидам, так и к их совокупностям (П биологического вида, социальной группы) П...

Психологический словарь

Целеориентированная активность животного организма, служащая для осуществления контакта с окружающим миром. В основе поведения лежат потребности - животного организма, над которыми надстраиваются исполнительные действия - , служащие их удовлетворению. Генезис форм поведения...

Психологическая энциклопедия

(Behavior). По Роттеру, любая реакция, условная или безусловная, которую можно наблюдать или измерить, прямо или косвенно. Таким образом, в качестве поведения можно рассматривать обобщение, решение проблем, мышление, анализ и т. п. Поведенческий потенциал (Behavior...

Психологическая энциклопедия

Совокупность действий, поступков, совершаемых индивидом в его взаимодействии с окружающей средой, опосредованных внешней (двигательной) и внутренней (психической) активностью. В психиатрии имеют значение П. агрессивное, бредовое, девиантное (отклоняющееся от общепринятых норм),...

Состояние системы – упорядоченное равновесие всœех элементов системы, при этом изменение хотя бы одного элемента приводит к изменению других элементов.

Начальное состояние системы – система не имеет предыстории.

Финальное состояние – система достигает поставленной перед ней цели. Все остальные состояния называются промежуточные.

Состояние системы принято называть эквивалентным, в случае если при одном и том же входном воздействии, на выходе мы получаем одинаковые реакции.

Состояние системы принято называть запрещенным, в случае если это состояние вызывает нежелательную реакцию системы.

Состояние принято называть катастрофическим, в случае если система совсœем не функционирует, либо получаем отрицательную реакцию.

Система способна меняться и переходить из одного состояния в другое. Различают внутреннее и внешнее движение.

Внутреннее движение системы - ϶ᴛᴏ как бы пережевывание и переваривание пищи, то есть внутренний процесс, часто невидимый. О том, что процесс идет, мы можем наблюдать на выходе системы. Компьютер посчитал модель и выдал распечатку.

Внешнее движение системы – взаимодействие системы с внешней средой.

Система может находиться в следующих состояниях. Равновесие – способность системы при отсутствии внешних возмущений сохранять свое поведение сколь угодно долго.

Устойчивость – способность системы возвращаться в состояние равновесия после того, как она была выведена.

Взаимодействие различных систем или элементов системы может носить характер сотрудничества или конфликта.

Различают следующие виды поведения:

Элементарное - это реакция системы на одно входное воздействие

Локально или тактическое - совокупность элементарных актов поведения и реакции системы

Стратегическое или целœевое поведение - поведение системы в процессе достижения цели.

Совокупность элементов становится системой только при наличии общей цели функционирования системы.

Адаптация к внешней среде

Организация как система взаимодействует с внешней средой, а внешняя среда постоянно изменяется, в связи с этим чтобы выжить, система должна постоянно адаптироваться к внешней среде.

Ближайшее окружение или среда непосредственного воздействия. Воздействует с организацией наиболее часто: потребители, поставщики, работники, конкуренты, банки, налоговая инспекция.

Основная среда – воздействует на организацию нерегулярно и не непосредственно. Это социальные, культурные, политические, демографические, юридические и технологические факторы. При системном исследовании принято подробно исследовать всœе факторы внешней среды.

В плане адаптации важно понять узкое место предприятия. Это какое-то подразделœение, какая-то техника, какие-то работники, которые снижают способность организации быстро реагировать на изменение внешней среды.

Спрос на продукцию предприятия резко вырос в 1,5, но предприятие не справляется с заказом:

Отсутствие работников нужной квалификации

Нехватка оборудования

Нехватка площадей…

Самоуправление системы

Управление – функция системы, которая обеспечивает ее деятельность в соответствии с планом и удерживает всœе показатели в допустимых пределах. Управление - ϶ᴛᴏ внешнее воздействие.

Самоуправление системы – способность системы самостоятельно реагировать на внешнее воздействие в итоге система постоянно адаптируется к воздействиям внешней и внутренней среды. Система полностью самоуправляема, в случае если нет никакой иерархии. Но даже в иерархических структурах система обладает определœенной самостоятельностью. Изменение в системах происходит постоянно, и самоорганизующиеся и самоуправляющие системы обладают следующими свойствами:

Способность изменять среду в своих целях.

Приспособляемость к изменениям внешней среды

Непредсказуемость поведения

Способность к самообучению

Самоуправляемые системы меняются не только под влиянием внешней среды, но и сами генерируют изменение. При этом любая развивающаяся система имеет две противоречивые тенденции:

  1. Эволюция и развитие
  2. Распады и так называемое возрастание энтропии

Самоорганизация подразумевает наличие заранее определœенной цели, к которой система стремится самостоятельно. Наличие такой цели структурирует систему, делает ее более гибкой, повышается уровень организации системы.

Пример самоорганизующейся системы. У осьминогов самец умирает через 7-9 месяцев после достижения половой зрелости, а самки не позднее, чем на десятые сутки после появления последнего детеныша.

Самоорганизация всœегда устремляет систему к какому-то устойчивому состоянию, при этом обычно у системы есть много вариантов поведения, чтобы достичь нужной цели, система выбирает один вариант

Точка А – точка бифуркации, точка выбора

Считается, что РФ прошла точку бифуркации в 90 гᴦ.

Коэволюция систем

Термин появился в 1964 году в экологии.

Постепенно теорию коэволюции стали использовать не только в биологических системах, но и при рассмотрении человеческого общества. В итоге от теории эволюции постепенно наука перешла к теории коэволюции, то есть стали рассматриваться всœе эволюционные процессы взаимно. Выделяют два типа коэволюции: сотрудничество и конкуренция.

Коэволюция - совместное, сопряженное, взаимообусловленное, но автономное развитие целостных систем, то есть это сосуществование и соразвитие человека, животных, растений всœего на земле.

Понятие самоорганизации и коэволюция связаны между собой. Самоорганизация - изменение одной системы, а коэволюция - ϶ᴛᴏ отношение между системами.

Методология системного анализа

Специфика системного анализа:

  1. Рекомендуется сравнивать всœе возможные теоретические альтернативы. Традиционно сравниваются два варианта
  2. Отвлечение от второстепенного и рассмотрение существенных свойств.
  3. Объединœение в рамках исследования живой и неживой природы, материального и духовного, хауса и порядка
  4. Все выводы по анализу должны делаться не просто в рамках предметного знания, а в рамках целостных знаний (во взаимосвязи с другими науками)

В процессе системного анализа создается некоторая модель, которая позволяет выработать наиболее предпочтительные решения, и оценить целœесообразность тех или иных действий. Модель должна быть математической или словесной.

Системный анализ строится на использовании категории системы:

Рассматривается система в целом, рассматриваются подсистемы, рассматриваются функции систем и подсистем, связи в системе, цель системы, особое внимание уделяется анализу целœей и задач системы.

Использование системного анализа помогает исследовать такое узкое место в исследованиях, как четкая постановка проблемы.

Системные методы помогают сформулировать слабо структурированные проблемы, где трудно использовать математические методы.

При формулировании проблемы используют следующий подход:

Определяются важные показатели системы

Определяется, существуют ли проблемы в плане этих показателœей

Анализируем их

Точная формулировка проблемы и анализ ее структуры

Рассматривается развитие проблемы в прошлом и будущем

Рассматриваются связи данной проблемы с другими проблемами

Ставится вопрос о принципиальной разрешимости проблемы

Ищутся пути достижение поставленных целœей. Для этого производятся выделœения подвопросов, составляющих проблему, ставится вопрос: зачем следует решать данный вопрос? То есть какие изменения в системе ожидаются при решении этого вопроса.

При решении любой проблемы крайне важно четко установить границы и не пытаться объять необъятное. Необходимо сформулировать условия, которые характеризуют крайне важно е или желаемое положение дел.

Анализируем фактическое положение дел в анализируемой области и определяем несоответствие между фактическим и желаемым.

По каждой выявленной проблеме выявляется актуальность (в том числе по сравнению с другими проблемами).

Анализируются причины, порождающие выявленные недостатки.

Определяются средства устранения причин.

Установить пути реализации выбранных средств

Системный подход можно представить как сочетание различных описаний:

1. Морфологическое описание (из каких частей состоит система)

2. Функциональное описание (какие функции выполняет система)

3. Информационное описание системы (передача информации между частями системы)

4. Коммуникационное описание системы - ϶ᴛᴏ описание взаимосвязи системы с другими системами по горизонтали и вертикали.

5. Интеграционное описание – изменение системы во времени и пространстве

6. Описание истории системы

Практика

Эвристические методы синтеза систем

Правила настроя на творческое мышление (активизаторы настроя):

  1. Правило 24: записываем в блокнот всœе, что возникает в олове по поводу решения данной проблемы на протяжении целых суток.
  2. Правило 25: предполагается выдвижение не менее 25 идей
  3. Правило 26: ищем слова на всœе буквы алфавита
  4. Методы аналогии: прямые аналогии (стрекоза и вертолет), субъективная аналогия (чтобы я чувствовал, в случае если бы я был доской), символические аналогии (дерево решений, генеалогическое дерево), фантастические аналогии (из фантастических романов)
  5. Метод инверсии (перестановка, переворачивание, выворачивание)
  6. Метод эмпатии – исследователь ставит себя на место этой системы
  7. Метод идеализации – выработка полностью идеальной системы
  8. Метод мозгового штурма (коллективное генерирование идей)
  9. Метод фокальных объектов (перенесение признаков случайного объекта͵ который попал в фокус вашего внимания)
  10. Метод генерирования случайных ассоциаций
  1. Метод контрольных вопросов:
  1. Какое новое применение системе можно предложить?
  2. На какую другую системы похода эта͵ и что можно скопировать?
  3. какие возможны модификации путем изменения функций?
  4. Что можно в системе увеличить?
  5. Что можно в системе уменьшить?
  6. Что можно в системе заменить?
  7. Что можно в системе преобразовать? (Схему порядок работы)
  8. Что можно сделать в системе наоборот?
  9. Какие новые комбинации элементов возможны?

Чем отличается системный анализ от других методов анализа

Рассматриваются всœе технически возможные альтернативные методы и средства достижения целœей. Все альтернативы оцениваются с позиции длительной перспективы. Часто отсутствуют стандартные решения. Четко излагаются различные взгляды на решение одной и той же проблемы. Требования по стоимости и по времени нечетко определœены. Особое внимание обращается на субъективные факторы, на согласование различных точек зрения. Особое внимание уделяется факторам риска и неопределœенности.

Методы системного анализа:

  1. Использование математических методов и ставится задача, к примеру, нахождения максимума целœевой функции. Используется классическая математика, лингвистические методы, статистика
  2. Используются логика и методы чисто системного анализа. Проблема структурируется, ставится цель, определяются функции и т.д.
  3. Графические методы: диаграммы, гистограммы, рисунки, структурные схемы, сетевые модели.

Данные методы позволяют сделать решение более четким.

  1. Использование матриц. Матрицы позволяют наглядно представить информацию и раскрыть внутренние связи между элементами, к примеру, периодическая система элементов Менделœеева.
  2. Метод сценариев. Данный метод появился именно в системном анализе: группа квалифицированных профессионалов составляет сценарий решения проблемы или развития событий. Различные разделы сценария пишутся разными группами людей. Все сценарии являются логически обоснованными, при чем часто разрабатывается несколько сценариев, то есть сценарии отвечают на вопрос, что случится, если.… В итоге появляются дерево целœей или дерево решений. После разработки такого дерева очень важно знать вероятность осуществление каждого сценария.
  3. Метод мозговой атаки. Каждому участнику предоставляется право высказывать самые различные идеи. Все выслушивается без критики и записывается. Все предложения группируются и только после этого обсуждаются.
  4. Метод Дельфи. Метод используется, в случае если сбор группы невозможен. При этом каждый член группы анонимно без обсуждения с другими членами группы отвечает на поставленные вопросы, результаты ответов собираются, классифицируются, и интегральный документ направляется опять всœем членам группы. Предлагается опять ответить на те же вопросы. Процедура может повторяться 3-5 раз.
  5. Метод экспертных оценок. Использование опроса с последующим выбором предпочтительного варианта.
  6. Метод дерева целœей. Это дерево, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ объединяет всœе цели всœе ресурсы, а также всœе возможные варианты развития событий.

Приемы системного анализа. Приемы – отдельные действия, в процессе решения проблемы или в процессе использования метода. Метод шире, чем прием.

  1. Сравнение – сопоставление чего-то с чем-то. К примеру, фактическое положение и желаемое, за прошлый год и за данный год или сравнение двух вариантов.
  2. Нормирование. Устанавливаются нормативы или пределы на что-либо. К примеру, предел по времени, или предел по финансовым ресурсам, материальным ресурсам.
  3. Исключение. Удаление чего-либо. Прием используется при составлении целœей, подцелœей при выборе альтернатив.
  4. Гипотетический прием – выдвигаются различные гипотезы. Для этого проблема ʼʼобстреливаетсяʼʼ большим количеством вопросов, на которые должны быть ответы. Этот прием широко используется при разработке множества альтернатив.
  5. Балансовый прием. Составляется баланс чего-либо. К примеру, приход-расход.
  6. Классификация – распределœение чего-либо по классам, группам, разрядам.
  7. Ранжирование – установление относительной важности чего-либо.
  8. Идеализация – представление чего-либо лучше, чем есть на самом делœе, используется при формировании альтернатив.
  9. Упрощение – представление чего-либо проще, чем есть на самом делœе
  10. Отбор.
    Размещено на реф.рф
    Изучается не вся совокупность объектов, а лишь некоторая часть, заранее выделœенная по определœенным признакам
  11. Доказательство от противного. Оценка актуальности проблемы через изучение последствий ее нерешения. Что будет, в случае если данная проблема не будет решена.

Методика выработки и анализа целœей системы.

Особое внимание в системном анализе уделяется выработке целœей системы.

1 Методика системного анализа - методика ПАТТЕРН (США) предполагала разработку дерева целœей. Основные рекомендации при выработке цели:

  1. Цель должна направлять деятельность на получение полезного результата и играть активную роль в процессе
  2. Цель должна быть реалистичной
  3. В сложных системах цель должна быть размыта͵ и заменяется на ряд подцелœей
  4. Цель формулируется во времени и в пространстве (краткосрочная, среднесрочная, долгосрочная).
  5. Цели ниже лежащего уровня всœегда рассматриваются как средства для достижения целœей выше лежащего уровня
  6. Достижение целœей нижелœежащего уровня не должна быть полностью обеспечена достижениями подцелœей более низкого уровня.
  7. Наиболее распространенным способом представления целœей является дерево целœей. Нужно стремиться ограничить число уровней целœей до 5-7.
  8. Параллельно дереву целœей строится дерево критериев.
  9. Для формулирования целœей и подцелœей при решении неясной проблемы можно ответить на вопросы, что нужно узнать, чтобы решить проблему, что нужно создать для решения проблемы, что нужно организоваться в процессе решения проблемы.
→

Лекция 2: Системные свойства. Классификация систем

Свойства систем.

Итак, состоянием системы называется совокупность существенных свойств, которыми система обладает в каждый момент времени.

Под свойством понимают сторону объекта, обуславливающую его отличие от других объектов или сходство с ними и проявляющуюся при взаимодействии с другими объектами.

Характеристика — то, что отражает некоторое свойство системы.

Какие свойства систем известны.

Из определения «системы» следует, что главным свойством системы является целостность, единство, достигаемое посредством определенных взаимосвязей и взаимодействий элементов системы и проявляющиеся в возникновении новых свойств, которыми элементы системы не обладают. Это свойство эмерджентности (от анг. emerge — возникать, появляться).

  1. Эмерджентность — степень несводимости свойств системы к свойствам элементов, из которых она состоит.
  2. Эмерджентность — свойство систем, обусловливающее появление новых свойств и качеств, не присущих элементам, входящих в состав системы.

Эмерджентность — принцип противоположный редукционизму, который утверждает, что целое можно изучать, расчленив его на части и затем, определяя их свойства, определить свойства целого.

Свойству эмерджентности близко свойство целостности системы. Однако их нельзя отождествлять.

Целостность системы означает, что каждый элемент системы вносит вклад в реализацию целевой функции системы.

Целостность и эмерджентность — интегративные свойства системы.

Наличие интегративных свойств является одной из важнейших черт системы. Целостность проявляется в том, что система обладает собственной закономерностью функциональности, собственной целью.

Организованность — сложное свойство систем, заключающиеся в наличие структуры и функционирования (поведения). Непременной принадлежностью систем является их компоненты, именно те структурные образования, из которых состоит целое и без чего оно не возможно.

Функциональность — это проявление определенных свойств (функций) при взаимодействии с внешней средой. Здесь же определяется цель (назначение системы) как желаемый конечный результат.

Структурность — это упорядоченность системы, определенный набор и расположение элементов со связями между ними. Между функцией и структурой системы существует взаимосвязь, как между философскими категориями содержанием и формой. Изменение содержания (функций) влечет за собой изменение формы (структуры), но и наоборот.

Важным свойством системы является наличие поведения — действия, изменений, функционирования и т.д.

Считается, что это поведение системы связано со средой (окружающей), т.е. с другими системами с которыми она входит в контакт или вступает в определенные взаимоотношения.

Процесс целенаправленного изменения во времени состояния системы называется поведением . В отличие от управления, когда изменение состояния системы достигается за счет внешних воздействий, поведение реализуется исключительно самой системой, исходя из собственных целей.

Поведение каждой системы объясняется структурой систем низшего порядка, из которых состоит данная система, и наличием признаков равновесия (гомеостаза). В соответствии с признаком равновесия система имеет определенное состояние (состояния), которое являются для нее предпочтительным. Поэтому поведение систем описывается в терминах восстановления этих состояний, когда они нарушаются в результате изменения окружающей среды.

Еще одним свойством является свойство роста (развития). Развитие можно рассматривать как составляющую часть поведения (при этом важнейшим).

Одним из первичных, а, следовательно, основополагающих атрибутов системного подхода является недопустимость рассмотрения объекта вне его развития , под которым понимается необратимое, направленное, закономерное изменение материи и сознания. В результате возникает новое качество или состояние объекта. Отождествление (может быть и не совсем строгое) терминов «развитие» и «движение» позволяет выразиться в таком смысле, что вне развития немыслимо существование материи, в данном случае — системы. Наивно представлять себе развитие, происходящее стихийно. В неоглядном множестве процессов, кажущихся на первый взгляд чем-то вроде броуновского (случайного, хаотичного) движения, при пристальном внимании и изучении вначале как бы проявляются контуры тенденций, а затем и довольно устойчивые закономерности. Эти закономерности по природе своей действуют объективно, т.е. не зависят от того, желаем ли мы их проявления или нет. Незнание законов и закономерностей развития — это блуждание в потемках.

Кто не знает, в какую гавань он плывет, для того нет попутного ветра

Поведение системы определяется характером реакции на внешние воздействия.

Фундаментальным свойством систем является устойчивость , т.е. способность системы противостоять внешним возмущающим воздействиям. От нее зависит продолжительность жизни системы.

Простые системы имеют пассивные формы устойчивости: прочность, сбалансированность, регулируемость, гомеостаз. А для сложных определяющими являются активные формы: надежность, живучесть и адаптируемость.

Если перечисленные формы устойчивости простых систем (кроме прочности) касается их поведения, то определяющая форма устойчивости сложных систем носят в основном структурный характер.

Надежность — свойство сохранения структуры систем, несмотря на гибель отдельных ее элементов с помощью их замены или дублирования, а живучесть — как активное подавление вредных качеств. Таким образом, надежность является более пассивной формой, чем живучесть.

Адаптируемость — свойство изменять поведение или структуру с целью сохранения, улучшения или приобретение новых качеств в условиях изменения внешней среды. Обязательным условием возможности адаптации является наличие обратных связей.

Всякая реальная система существует в среде. Связь между ними бывает настолько тесной, что определять границу между ними становится сложно. Поэтому выделение системы из среды связано с той или иной степенью идеализации.

Можно выделить два аспекта взаимодействия:

  • во многих случаях принимает характер обмена между системой и средой (веществом, энергией, информацией);
  • среда обычно является источником неопределенности для систем.

Воздействие среды может быть пассивным либо активным (антогонистическим, целенаправленно противодействующее системе).

Поэтому в общем случае среду следует рассматривать не только безразличную, но и антогонистическую по отношению к исследуемой системе.

Рис. — Классификация систем

Основание (критерий) классификации Классы систем
По взаимодействию с внешней средой Открытые
Закрытые
Комбинированные
По структуре Простые
Сложные
Большие
По характеру функций Специализированные
Многофункциональные (универсальные)
По характеру развития Стабильные
Развивающиеся
По степени организованности Хорошо организованные
Плохо организованные (диффузные)
По сложности поведения Автоматические
Решающие
Самоорганизующиеся
Предвидящие
Превращающиеся
По характеру связи между элементами Детерминированные
Стохастические
По характеру структуры управления Централизованные
Децентрализованные
По назначению Производящие
Управляющие
Обслуживающие

Классификацией называется разбиение на классы по наиболее существенным признакам. Под классом понимается совокупность объектов, обладающие некоторыми признаками общности. Признак (или совокупность признаков) является основанием (критерием) классификации.

Система может быть охарактеризована одним или несколькими признаками и соответственно ей может быть найдено место в различных классификациях, каждая из которых может быть полезной при выборе методологии исследования. Обычно цель классификации ограничить выбор подходов к отображению систем, выработать язык описания, подходящий для соответствующего класса.

Реальные системы делятся на естественные (природные системы) и искусственные (антропогенные).

Естественные системы: системы неживой (физические, химические) и живой (биологические) природы.

Искусственные системы: создаются человечеством для своих нужд или образуются в результате целенаправленных усилий.

Искусственные делятся на технические (технико-экономические) и социальные (общественные).

Техническая система спроектирована и изготовлена человеком в определенных целях.

К социальным системам относятся различные системы человеческого общества.

Выделение систем, состоящих из одних только технических устройств почти всегда условно, поскольку они не способны вырабатывать свое состояние. Эти системы выступают как части более крупных, включающие людей — организационно-технических систем.

Организационная система, для эффективного функционирование которой существенным фактором является способ организации взаимодействия людей с технической подсистемой, называется человеко-машинной системой.

Примеры человеко-машинных систем: автомобиль — водитель; самолет — летчик; ЭВМ — пользователь и т.д.

Таким образом, под техническими системами понимают единую конструктивную совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих объектов, предназначенная для целенаправленных действий с задачей достижения в процессе функционирования заданного результата.

Отличительными признаками технических систем по сравнению с произвольной совокупностью объектов или по сравнению с отдельными элементами является конструктивность (практическая осуществляемость отношений между элементами), ориентированность и взаимосвязанность составных элементов и целенаправленность.

Для того чтобы система была устойчивой к воздействию внешних влияний, она должна иметь устойчивую структуру. Выбор структуры практически определяет технический облик как всей системы, так ее подсистем, и элементов. Вопрос о целесообразности применения той или иной структуры должен решаться исходя из конкретного назначения системы. От структуры зависит также способность системы к перераспределению функций в случае полного или частичного отхода отдельных элементов, а, следовательно, надежность и живучесть системы при заданных характеристиках ее элементов.

Абстрактные системы являются результатом отражения действительности (реальных систем) в мозге человека.

Их настроение — необходимая ступень обеспечения эффективного взаимодействия человека с окружающим миром. Абстрактные (идеальные) системы объективны по источнику происхождения, поскольку их первоисточником является объективно существующая действительность.

Абстрактные системы разделяют на системы непосредственного отображения (отражающие определенные аспекты реальных систем) и системы генерализирующего (обобщающего) отображения. К первым относятся математические и эвристические модели, а ко вторым — концептуальные системы (теории методологического построения) и языки.

На основе понятия внешней среды системы разделяются на: открытые, закрытые (замкнутые, изолированные) и комбинированные. Деление систем на открытые и закрытые связано с их характерными признаками: возможность сохранения свойств при наличии внешних воздействий. Если система нечувствительна к внешним воздействиям ее можно считать закрытой. В противном случае — открытой.

Открытой называется система, которая взаимодействует с окружающей средой. Все реальные системы являются открытыми. Открытая система является частью более общей системы или нескольких систем. Если вычленить из этого образования собственно рассматриваемую систему, то оставшаяся часть — ее среда.

Открытая система связана со средой определенными коммуникациями, то есть сетью внешних связей системы. Выделение внешних связей и описание механизмов взаимодействия «система-среда» является центральной задачей теории открытых систем. Рассмотрение открытых систем позволяет расширить понятие структуры системы. Для открытых систем оно включает не только внутренние связи между элементами, но и внешние связи со средой. При описании структуры внешние коммуникационные каналы стараются разделить на входные (по которым среда воздействует на систему) и выходные (наоборот). Совокупность элементов этих каналов, принадлежащих собственной системе называются входными и выходными полюсами системы. У открытых систем, по крайней мере, один элемент имеет связь с внешней средой, по меньшей мере, один входной полюс и один выходной, которыми она связана с внешней средой.

Для каждой системы связи со всеми подчиненными ей подсистемами и между последним, являются внутренними, а все остальные — внешними. Связи между системами и внешней средой также, как и между элементами системы, носят, как правило, направленный характер.

Важно подчеркнуть, что в любой реальной системе в силу законов диалектики о всеобщей связи явлений число всех взаимосвязей огромно, так что учесть и исследования абсолютно все связи невозможно, поэтому их число искусственно ограничивают. Вместе с тем, учитывать все возможные связи нецелесообразно, так как среди них есть много несущественных, практически не влияющих на функционирование системы и количество полученных решений (с точки зрения решаемых задач). Если изменение характеристик связи, ее исключение (полный разрыв) приводят к значительному ухудшению работы системы, снижению эффективности, то такая связь — существенна. Одна из важнейших задач исследователя — выделить существенные для рассмотрения системы в условиях решаемой задачи связи и отделить их от несущественных. В связи с тем, что входные и выходные полюса системы не всегда удается четко выделить, приходится прибегать к определенной идеализации действий. Наибольшая идеализация имеет место при рассмотрении закрытой системы.

Закрытой называется система, которая не взаимодействует со средой или взаимодействует со средой строго определенным образом. В первом случае предполагается, что система не имеет входных полюсов, а во втором, что входные полюса есть, но воздействие среды носит неизменный характер и полностью (заранее) известно. Очевидно, что при последнем предположении указанные воздействия могут быть отнесены собственно к системе, и ее можно рассматривать, как закрытую. Для закрытой системы, любой ее элемент имеет связи только с элементами самой системы.

Разумеется, закрытые системы представляют собой некоторую абстракцию реальной ситуации, так как, строго говоря, изолированных систем не существует. Однако, очевидно, что упрощение описания системы, заключаются в отказе от внешних связей, может привести к полезным результатам, упростить исследование системы. Все реальные системы тесно или слабо связаны с внешней средой — открытые. Если временный разрыв или изменение характерных внешних связей не вызывает отклонения в функционировании системы сверх установленных заранее пределов, то система связана с внешней средой слабо. В противном случае — тесно.

Комбинированные системы содержат открытые и закрытые подсистемы. Наличие комбинированных систем свидетельствует о сложной комбинации открытой и закрытой подсистем.

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

Простые — системы, не имеющие разветвленных структур, состоящие из небольшого количества взаимосвязей и небольшого количества элементов. Такие элементы служат для выполнения простейших функций, в них нельзя выделить иерархические уровни. Отличительной особенностью простых систем является детерминированность (четкая определенность) номенклатуры, числа элементов и связей как внутри системы, так и со средой.

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 еще более простыми подсистемами и т.д. до тех пор, пока не будет получен элемент.

Определение N1: система называется сложной (с гносеологических позиций), если ее познание требует совместного привлечения многих моделей теорий, а в некоторых случаях многих научных дисциплин, а также учета неопределенности вероятностного и невероятностного характера. Наиболее характерным проявлением этого определения является многомодельность.

Модель — некоторая система, исследование которой служит средством для получения информации о другой системе. Это описание систем (математическое, вербальное и т.д.) отображающее определенную группу ее свойств.

Определение N2: систему называют сложной если в реальной действительности рельефно (существенно) проявляются признаки ее сложности. А именно:

  1. 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;
  2. сложность функционирования (поведения) — определяется характеристиками множества состояний, правилами перехода из состояния в состояние, воздействие системы на среду и среды на систему, степенью неопределенности перечисленных характеристик и правил;
  3. сложность выбора поведения — в многоальтернативных ситуациях, когда выбор поведения определяется целью системы, гибкостью реакций на заранее неизвестные воздействия среды;
  4. 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.

Большой системой называют систему, ненаблюдаемую одновременно с позиции одного наблюдателя во времени или в пространстве, для которой существенен пространственный фактор, число подсистем которой очень велико, а состав разнороден.

Система может быть и большой и сложной. Сложные системы объединяет более обширную группу систем, то есть большие — подкласс сложных систем.

Основополагающими при анализе и синтезе больших и сложных систем являются процедуры декомпозиции и агрегирования.

Декомпозиция — разделение систем на части, с последующим самостоятельным рассмотрением отдельных частей.

Очевидно, что декомпозиция представляют собой понятие, связанное с моделью, так как сама система не может быть расчленена без нарушений свойств. На уровне моделирования, разрозненные связи заменятся соответственно эквивалентами, либо модели систем строится так, что разложение ее на отдельные части при этом оказывается естественным.

Применительно к большим и сложным системам декомпозиция является мощным инструментом исследования.

Агрегирование является понятием, противоположным декомпозиции. В процессе исследования возникает необходимость объединения элементов системы с целью рассмотреть ее с более общих позиций.

Декомпозиция и агрегирование представляют собой две противоположные стороны подхода к рассмотрению больших и сложных систем, применяемые в диалектическом единстве.

Системы, для которых состояние системы однозначно определяется начальными значениями и может быть предсказано для любого последующего момента времени, называются детерминированными.

Стохастические системы — системы, изменения в которых носят случайный характер. При случайных воздействиях данных о состоянии системы недостаточно для предсказания в последующий момент времени.

По степени организованности: хорошо организованные, плохо организованные (диффузные).

Представить анализируемый объект или процесс в виде хорошо организованной системы означает определить элементы системы, их взаимосвязь, правила объединения в более крупные компоненты. Проблемная ситуация может быть описана в виде математического выражения. Решение задачи при представлении ее в виде хорошо организованной системы осуществляется аналитическими методами формализованного представления системы.

Примеры хорошо организованных систем: солнечная система, описывающая наиболее существенные закономерности движения планет вокруг Солнца; отображение атома в виде планетарной системы, состоящей из ядра и электронов; описание работы сложного электронного устройства с помощью системы уравнений, учитывающей особенности условий его работы (наличие шумов, нестабильности источников питания и т. п.).

Описание объекта в виде хорошо организованной системы применяется в тех случаях, когда можно предложить детерминированное описание и экспериментально доказать правомерность его применения, адекватность модели реальному процессу. Попытки применить класс хорошо организованных систем для представления сложных многокомпонентных объектов или многокритериальных задач плохо удаются: они требуют недопустимо больших затрат времени, практически нереализуемы и неадекватны применяемым моделям.

Плохо организованные системы. При представлении объекта в виде плохо организованной или диффузной системы не ставится задача определить все учитываемые компоненты, их свойства и связи между ними и целями системы. Система характеризуется некоторым набором макропараметров и закономерностями, которые находятся на основе исследования не всего объекта или класса явлений, а на основе определенной с помощью некоторых правил выборки компонентов, характеризующих исследуемый объект или процесс. На основе такого выборочного исследования получают характеристики или закономерности (статистические, экономические) и распространяют их на всю систему в целом. При этом делаются соответствующие оговорки. Например, при получении статистических закономерностей их распространяют на поведение всей системы с некоторой доверительной вероятностью.

Подход к отображению объектов в виде диффузных систем широко применяется при: описании систем массового обслуживания, определении численности штатов на предприятиях и учреждениях, исследовании документальных потоков информации в системах управления и т. д.

С точки зрения характера функций различаются специальные, многофункциональные, и универсальные системы.

Для специальных систем характерна единственность назначения и узкая профессиональная специализация обслуживающего персонала (сравнительно несложная).

Многофункциональные системы позволяют реализовать на одной и той же структуре несколько функций. Пример: производственная система, обеспечивающая выпуск различной продукции в пределах определенной номенклатуры.

Для универсальных систем: реализуется множество действий на одной и той же структуре, однако состав функций по виду и количеству менее однороден (менее определен). Например, комбайн.

По характеру развития 2 класса систем: стабильные и развивающиеся.

У стабильной системы структура и функции практически не изменяются в течение всего периода ее существования и, как правило, качество функционирования стабильных систем по мере изнашивания их элементов только ухудшается. Восстановительные мероприятия обычно могут лишь снизить темп ухудшения.

Отличной особенностью развивающихся систем является то, что с течением времени их структура и функции приобретают существенные изменения. Функции системы более постоянны, хотя часто и они видоизменяются. Практически неизменными остается лишь их назначение. Развивающиеся системы имеют более высокую сложность.

В порядке усложнения поведения: автоматические, решающие, самоорганизующиеся, предвидящие, превращающиеся.

Автоматические: однозначно реагируют на ограниченный набор внешних воздействий, внутренняя их организация приспособлена к переходу в равновесное состояние при выводе из него (гомеостаз).

Решающие: имеют постоянные критерии различения их постоянной реакции на широкие классы внешних воздействий. Постоянство внутренней структуры поддерживается заменой вышедших из строя элементов.

Самоорганизующиеся: имеют гибкие критерии различения и гибкие реакции на внешние воздействия, приспосабливающиеся к различным типам воздействия. Устойчивость внутренней структуры высших форм таких систем обеспечивается постоянным самовоспроизводством.

Самоорганизующиеся системы обладают признаками диффузных систем: стохастичностью поведения, нестационарностью отдельных параметров и процессов. К этому добавляются такие признаки, как непредсказуемость поведения; способность адаптироваться к изменяющимся условиям среды, изменять структуру при взаимодействии системы со средой, сохраняя при этом свойства целостности; способность формировать возможные варианты поведения и выбирать из них наилучший и др. Иногда этот класс разбивают на подклассы, выделяя адаптивные или самоприспосабливающиеся системы, самовосстанавливающиеся, самовоспроизводящиеся и другие подклассы, соответствующие различным свойствам развивающихся систем.

Примеры: биологические организации, коллективное поведение людей, организация управления на уровне предприятия, отрасли, государства в целом, т.е. в тех системах, где обязательно имеется человеческий фактор.

Если устойчивость по своей сложности начинает превосходить сложные воздействия внешнего мира — это предвидящие системы: она может предвидеть дальнейший ход взаимодействия.

Превращающиеся — это воображаемые сложные системы на высшем уровне сложности, не связанные постоянством существующих носителей. Они могут менять вещественные носители, сохраняя свою индивидуальность. Науке примеры таких систем пока не известны.

Систему можно разделить на виды по признакам структуры их построения и значимости той роли, которую играют в них отдельные составные части в сравнение с ролями других частей.

В некоторых системах одной из частей может принадлежать доминирующая роль (ее значимость >> (символ отношения «значительного превосходства») значимость других частей). Такой компонент — будет выступать как центральный, определяющий функционирование всей системы. Такие системы называют централизованными.

В других системах все составляющие их компоненты примерно одинаково значимы. Структурно они расположены не вокруг некоторого централизованного компонента, а взаимосвязаны последовательно или параллельно и имеют примерно одинаковые значения для функционирования системы. Это децентрализованные системы.

Системы можно классифицировать по назначению. Среди технических и организационных систем выделяют: производящие, управляющие, обслуживающие.

В производящих системах реализуются процессы получения некоторых продуктов или услуг. Они в свою очередь делятся на вещественно-энергетические, в которых осуществляется преобразование природной среды или сырья в конечный продукт вещественной или энергетической природы, либо транспортирование такого рода продуктов; и информационные — для сбора, передачи и преобразования информации и предоставление информационных услуг.

Назначение управляющих систем — организация и управление вещественно-энергетическими и информационными процессами.

Обслуживающие системы занимаются поддержкой заданных пределов работоспособности производящих и управляющих систем.

Прежде чем приступать к разработке логики работы программного приложения, необходимо исследовать и определить ее поведение как "черного ящика". Поведение системы (systembehavior) представляет собой описание того, какие действия выполняет система, без определенного механизма их реализации. Одной из составляющих такого описания является диаграмма последовательностей.

Диаграммы последовательностей

Варианты использования определяют, как исполнители взаимодействуют с программной системой. В процессе этого взаимодействия исполнителем генерируются события, передаваемые системе, которые представляют собой запросы на выполнение некоторой операции.

Диаграмма последовательностей системы (systemsequencediagram) является схемой, которая для определенного сценария варианта использования показывает генерируемые внешними исполнителями события, их порядок, а также события, генерируемые внутри самой системы. При этом все системы рассматриваются как "черный ящик". Назначение данной диаграммы - отображение событий, передаваемых исполнителями системе через ее границы.

Сценарий варианта использования - это его частный случай или реальный путь его реализации.

Диаграмма последовательностей должна быть создана для типичного хода событий вариантов использования, а при необходимости и для наиболее существенных альтернативных последовательностей.

На данном этапе строится модель взаимодействия. Целью построение модели взаимодействия субъектов и объектов (business object model ) является описание сценария выполнения производственных функций субъектами и объектами предметной области.

Построение модели взаимодействия субъектов и объектов (business object model ) производится с использованием диаграммы последовательностей(sequence diagram ) и/или диаграммы сотрудничества (collaboration diagram ).

Диаграмма последовательностей системы (sequencediagram) является схемой, которая для определенного варианта использования показывает генерируемые внешними исполнителями события, их порядок, а также события, генерируемые внутри самой системы.

Диаграммы последовательностей (sequence diagram ) и сотрудничествая(collaboration diagram ) включают следующие элементы: действующих лиц варианта использования (business worker , business actor ), сущности варианта использования (business entity ), сообщения (messages ).

Действующее лицо - субъект производственного процесса (business worker ) обозначается на диаграммах последовательностей (sequence diagram ) или взаимодействия (collaboration diagram ) как представлено на рис. 2.1., действующее лицо - объект (business actor ) производственного процесса - как представлено на рис. 2.2.

Рис. 2.1. Изображение субъекта производственного процесса (business worker )

Рис. 2.2. Изображение объекта производственного процесса (business actor )

Изображение объекта (business actor ) производственного процесса также можно использовать и для обозначения субъекта производственного процесса. Под изображением действующего лица указываются его наименование. Наименование действующего лица есть роль, которую он выполняет в производственном процессе, например, дилер (business worker ), автоматизированная система торгов (business actor ).

Производственная сущность (business entity ), представляет абстракцию сущности или объектов реального мира. Пример изображения производственной сущности (business entity) на диаграммах классов представлен на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Пример изображения производственной сущности (business entity )

Примерами производственной сущности могут являться: накладная, график выпуска продукции, заявка на изобретение, компьютер и т.п.

Наименование действующих лиц и производственных функций изображается на диаграммах последовательностей (sequence diagram ) и взаимодействия(collaboration diagram ) какнаименование действующего лица или производственной сущности, например,:диспетчер или:график.

Действующие лица и производственные сущности располагаются на диаграмме последовательностей (sequence diagram ) горизонтально. Под каждым объектом располагается вертикальная пунктирная линия. На диаграммах взаимодействия(collaboration diagram ) действующие лица и производственные сущности могут располагаться произвольным образом.

Для каждого объекта диаграммы можно задать его устойчивость. Поддерживаются следующие типы:

Persistent (Устойчивый). Устойчивый объект будет существовать даже после прекращения работы программы. Обычно он сохраняется в базе данных.

Static (Статичный). Статичный объект сохраняется в памяти компьютера в течение всей работы программы, но не после её завершения.

Transient (Временный). Временный объект сохраняется в памяти в течение короткого времени, пока не закончатся связанные с ним процессы.

Сообщение - это связь между объектами, в котором один из них требует от другого выполнения каких-либо действий.

Сообщение (object message ) между действующими лицами:

на диаграмме последовательностей (sequence diagram ) обозначаются сплошной линией со стрелкой, над которой находится имя сообщения,

на диаграммах взаимодействия (collaboration diagram ) обозначаются сплошной линией, с расположенной над ней стрелкой, порядковым номером сообщения и именем сообщения.

Линия проводится от действующего лица, которое посылает сообщение, к действующему лицу, которое получает сообщение. Действующее лицо может посылать сообщение само себе (message to self ).

Кроме этого, на вкладке Detail(подробно) окна спецификации сообщений можно определить синхронизацию посылаемых сообщений. Доступны пять значений параметра синхронизации:

Simple (Простое) - используется по умолчанию. Означает, что все сообщения выполняются в одном потоке управления;

Synchronous (Синхронное) - применяется, если клиент посылает сообщение и ждет ответа пользователя;

Balking (С отказом становиться в очередь) - применяется тогда, когда сообщение, посланное клиентом, отменяется, если сервер не может его немедленно;

Timeout (С лимитированным временем ожидания). Клиент посылает сообщение серверу, а затем ждет указанное время. Если в течение этого времени сервер не принимает сообщение, оно отменяется;

Asynchronous (Асинхронное) - клиент посылает сообщение серверу и продолжает свою работу, не ожидая подтверждения о получении.

Сложные сценарии могут быть дополнены пояснениями. Пояснения могут быть подписаны к любому сообщению слева от диаграммы на соответствующем уровне текстом.

У каждого объекта имеется линия жизни (lifeline ), изображаемая в виде вертикальной штриховой линии под объектом.