Схема функционирования системы

Классификация систем (3)

Системы классифицируются по различным признакам:
1. По иерархии уровня сложности:

· уровень статической организации (структура – состояние чего-либо),

· уровень простой динамической структуры с заранее запланированными обязательными движениями,

· уровень термостата (цикл обратной связи),

· уровень одноклеточного живого организма (клетки),

· уровень генетически общественных организаций (растения),

· уровень животных – системы, которые обладают нервной системой, мозгом и имеют целенаправленные поведения,

· уровень индивидуального человека – система обладает самосознанием, языком как средством общения, способностью воспроизводить, создавать и передавать сложные символы,

· - уровень социальных организаций,

· - уровень трансцендентальной системы – разнообразные живые и неживые структуры во вселенной, которые в настоящий момент исследованы недостаточно и вряд ли будут изучены полностью.
2. По восприятию влияния факторов внешней среды:

· открытые – которые обмениваются со своим окружением информацией, движениями, материалами, энергией, веществом. Открытые системы имеют вводы и выходы. Вводы – потоки информации, энергии и вещества, идущие из окружения в систему, а так же факторы, влияющие на нее. Выходы – потоки информации, энергии и вещества, идущие из системы во внешнюю среду. Пример открытой системы: фирма, техника, человек;

· замкнутые – внутреннее состояние которых не зависит от внешней среды. В них отсутствуют вводы и выходы. Замкнутые системы в чистом виде в природе не существуют, но при определенных условиях, когда влияние внешних факторов незначительно и им можно пренебречь, некоторые системы можно назвать замкнутыми.
3. По содержанию:

· технические – набор решений в таких системах ограничен, а последствия решений обычно предопределены и зафиксированы в инструкциях по эксплуатации;

· биологические – флора и фауна планеты. Набор решений ограничен, а последствия решений бывают непредсказуемы;

· социальные – разнообразные группы людей. Набор решений более широк, а последствия непредсказуемы.
4. По предсказуемости поведения:

· детерминированные – функционируют по заранее спланированным правилам с заранее установленным результатом;

· стохастические – поведение которых носит вероятностный характер.
5. По происхождению:

· естественные – сформировались в итоге естественных природных процессов,

· искусственные – результат человеческой деятельности.

Один и тот же объект может иметь множество разных систем. Если рассматривать производственное предприятие как совокупность машин и прочего, то предприятие – технологическая система; если как коллектив людей, имеющих общую систему ценностей, моделей поведения, то предприятие – социальная система. Предприятие можно рассматривать как экономическую систему – при этом различают отношения к средствам производства и результатам совместной деятельности.

Классификация систем может быть проведена по различным признакам, однако основной является группировка их в трех подсистемах: технической, биологической и социальной.

Техническая подсистема включает станки, оборудование, компьютеры и другие работоспособные изделия, имеющие инструкции для пользователя. Набор решений в технической системе ограничен и последствия решений обычно предопределены.

Например, порядок включения и работы с компьютером, порядок управления автомобилем, методика расчета для ЛЭП, решение задач по математике и др.

Профессионализм специалиста, принимающего решения в технической системе, определяет качество принятого и выполненного решения.

 биологическая подсистема включает флору и фауну планеты, в том числе относительно замкнутые биологические подсистемы,

Например муравейник, человеческий организм и др.

Эта подсистема обладает большим разнообразием функционирования, чем техническая. Набор решений в биологической системе также ограничен из-за медленного эволюционного развития животного и растительного мира.

●Тем не менее последствия решений в биологических подсистемах часто оказываются непредсказуемыми

Решения в таких подсистемах предполагают разработку нескольких альтернативных вариантов и выбор лучшего из них по каким-либо признакам.

●Профессионализм специалиста определяется его способностью находить лучшее из альтернативных решений

Социальная (общественная) подсистема характеризуется наличием человека в совокупности взаимосвязанных элементов.

В качестве характерных примеров социальных подсистем можно привести семью, производственный коллектив, неформальную организацию, водителя, управляющего автомобилем, и даже одного отдельного человека (самого по себе).

Эти подсистемы существенно опережают биологические по разнообразию функционирования.

Набор решений в социальной подсистеме характеризуется большим динамизмом, как в количестве, так и в средствах и методах реализации.

4. Подсистемы. Взаимодействие подсистем.

¢ Подсистема– набор элементов, представляющих автономную внутри системы область (экономическая, организационная, техническая подсистемы).

Понятие подсистема подразумевает, что выделяется относительно независимая часть системы, обладающая свойствам системы, и в частности, имеющая подцель, на достижение которой ориентирована подсистема, а также свои специфические свойства.

Классификация систем может быть проведена по различным признакам, однако основной является группировка их в трех подсистемах: технической, биологической и социальной.

Техническая подсистемавключает станки, оборудование, компьютеры и другие работоспособные изделия, имеющие инструкции для пользователя. Набор решений в технической системе ограничен и последствия решений обычно предопределены. Например, порядок включения и работы с компьютером, порядок управления автомобилем, методика расчета мачтовых опор для ЛЭП, решение задач по математике и др. Такие решения носят формализованный характер и выполняются в строго определенном порядке. Профессионализм специалиста, принимающего решения в технической системе, определяет качество принятого и выполненного решения. Например, хороший программист может эффективно использовать ресурсы компьютера и создавать качественный программный продукт, а неквалифицированный может испортить информационную и техническую базу компьютера.

Биологическая подсистемавключает флору и фауну планеты, в том числе относительно замкнутые биологические подсистемы, например муравейник, человеческий организм и др. Эта подсистема обладает большим разнообразием функционирования, чем техническая. Набор решений в биологической системе также ограничен из-за медленного эволюционного развития животного и растительного мира. Тем не менее последствия решений в биологических подсистемах часто оказываются непредсказуемыми. Например, решения врача, связанные с методами и средствами лечения пациентов, решения агронома о применении тех или иных химикатов в качестве удобрений. Решения в таких подсистемах предполагают разработку нескольких альтернативных вариантов и выбор лучшего из них по каким-либо признакам. Профессионализм специалиста определяется его способностью находить лучшее из альтернативных решений, т.е. он должен правильно ответить на вопрос: что будет, если..?

Социальная (общественная) подсистемахарактеризуется наличием человека в совокупности взаимосвязанных элементов. В качестве характерных примеров социальных подсистем можно привести семью, производственный коллектив, неформальную организацию, водителя, управляющего автомобилем, и даже одного отдельного человека (самого по себе). Эти подсистемы существенно опережают биологические по разнообразию функционирования. Набор решений в социальной подсистеме характеризуется большим динамизмом, как в количестве, так и в средствах и методах реализации. Это объясняется высоким темпом изменения сознания человека, а также нюансов в его реакциях на одинаковые однотипные ситуации.

Перечисленные виды подсистем обладают различным уровнем неопределенности (непредсказуемости) в результатах реализации решений

Не случайно в мировой практике легче получить статус профессионала в технической подсистеме, значительно труднее – в биологической и чрезвычайно трудно – в социальной!

Взаимодействие подсистем.

Взаимодействие системы с внешней средойВ общем случае модели математической физики описывают поведение системы на трех уровнях: взаимодействие системы в целом с внешней средой, взаимодействие между элементарными объемами системы и свойств отдельно взятого элементарного объема системы. Взаимодействия системы с внешней средой приводят к формулировке условий на границе области решения задачи, включающих граничные и начальные условия. На втором уровне происходит описание взаимодействия элементарных объемов на основе законов сохранения физических субстанций и их переноса в пространстве. Третий уровень соответствует установлению состояния среды, т.е. построению мат. моделей поведения среды в элементарном объеме. 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

5. Функционирование систем.

Схема функционирования системы

Каждая система имеет входное воздействие, систему обработки, конечные результаты и обратную связь

Функционирование системы — это процесс, разворачивающийся во времени, т. е. множества возможных входов и выходов U, Y — это множества функций времени со значениями соответственно в множествах U, Y:

T – множество моментов времени, на котором рассматривается система

Система называется функциональной (определенной). если каждой входной функции u(t) соответствует единственная выходная функции y(t). В противном случае система называется неопределенной.

Неопределенность обычно возникает из-за неполноты информации о внешних условиях работы системы

6. Сложные системы. Декомпозиция.

«Сложная система является многоуровневой конструкцией из взаимодействующих элементов, объединяемых в подсистемы различных уровней», а математическая модель сложной системы «состоит из математических моделей элементов и математической модели взаимодействия между элементами».

Примеры сложных систем являются: энергетические комплексы, телефонные сети крупных городов, информационные системы, производственные процессы крупного предприятия, системы управления полетом в крупных аэропортах, отраслевые системы управления и др.

В качестве основных свойств сложных системможно выделить следующие:

1) большое число взаимосвязанных и взаимодействующих элементов;

2) сложность выполняемой функции для достижения цели функционирования;

3) иерархическую структуру, возможность деления системы на подсистемы;

1) наличие управления, интенсивных потоков информации и разветвленной информационной сети;

2) взаимодействие с внешней средой и функционирование в условиях воздействия случайных факторов.

Первое свойство не требует пояснений.

Второе свойство определяет основную особенность системы. В сложной системе выполняются задачи, которые обеспечивают достижение промежуточных и конечной целей функционирования. Проектируя сложные системы, необходимо прогнозировать их поведение при выполнении этих задач.

Так как на реальные системы воздействует большое число случайных факторов, для прогнозирования поведения сложной системы необходимо использовать теорию вероятностей. Таким образом, параметры моделей прогноза могут быть охарактеризованы законами распределения. Случайные отклонения системы от нормального режима функционирования определяются возмущающими факторами внешней среды и возмущающими факторами, возникающими внутри системы.

Внутренними факторами являются ошибки измерительных приборов в пределах допусков, выход из строя отдельных элементов, ошибки людей, работающих в системе, ошибки в управляющей информации, сбои вычислительных устройств. Случайные возмущения иногда могут привести к вынужденному изменению структуры системы.

Нарушение нормального режима функционирования в сложной системе не приводит к нарушению функционирования в целом, но снижает эффективность и качество ее работы. Значит, учет случайных факторов при исследовании сложных систем и определении их эффективности играет большую роль. Третье свойство заключается в том, что сложная система обладает свойством иерархичности, т. е. возможностью разбиения системы на подсистемы. Цели функционирования подсистем подчинены обшей цели функционирования всей системы. Следовательно, сложной системе присуще еще и обобщающее свойство целостности. Данное свойство означает, что изменения, происшедшие с ее элементами, влияют на другие элементы или подсистемы и оказывают влияние на функционирование всей системы. Значит, при изучении сложных систем необходим системный подход, т. е., исследуя какую-то подсистему, мы обязаны учитывать цели функцио­нирования всей сложной системы.

Таким образом, сложная система состоит из отдельных подсистем и является целостным объектом, отдельные части которого функционируют во взаимодействии. С формальной точки зрения любая совокупность элементов системы может считаться подсистемой. В практике исследования выделение подсистемы проводится таким образом, чтобы цели функционирования подсистемы вытекали из целей функционирования системы.

· Декомпозиция — разделение целого на части. Также декомпозиция — это научный метод, использующий структуру задачи и позволяющий заменить решение одной большой задачи решением серии меньших задач, пусть и взаимосвязанных, но более простых.

· Декомпозиция, как процесс расчленения, позволяет рассматривать любую исследуемую систему как сложную, состоящую из отдельных взаимосвязанных подсистем, которые, в свою очередь, также могут быть расчленены на части. В качестве систем могут выступать не только материальные объекты, но и процессы, явления и понятия.

7. Системный анализ. Основные понятия.

Системный анализ — научный метод познания, представляющий собой последовательность действий по установлению структурных связей между переменными или элементами исследуемой системы. Опирается на комплекс общенаучных, экспериментальных, естественнонаучных, статистических, математических методов.

Система есть множество связанных между собой элементов, которое рассматривается как целое.

Элемент - неразложимый далее (в данной системе, при данном способе рассмотрения и анализа) компонент сложных объектов, явлений, процессов.

Структура - относительно устойчивая фиксация связей между элементами системы.

Целостность системы - это ее относительная независимость от среды и других аналогичных систем.

Эмерджентность - несводимость (степень несводимости) свойств системы к свойствам элементов системы.

8. Экспертные оценки. Технико-экономические задачи.

На начальных этапах, связанных с формализацией предварительной алгоритмизацией решаемой задачи, исследователю, как правило, приходится иметь дело с неточной неполной и субъективной информацией. Поэтому важно уметь пользоваться существующими методами ее сбора, согласования и обработки. Наиболее развитыми из подобных методов на сегодня оказались методы экспертных оценок.

Процедура получения оценки проблемы на основе мнения специалистов (экспертов) с целью последующего принятия решения (выбора).

Существует две группы экспертных оценок:

· Индивидуальные оценки основаны на использовании мнения отдельных экспертов, независимых друг от друга.

· Коллективные оценки основаны на использовании коллективного мнения экспертов.

Совместное мнение обладает большей точностью, чем индивидуальное мнение каждого из специалистов. Данный метод применяют для получения количественных оценок качественных характеристик и свойств. Например, оценка нескольких технических проектов по их степени соответствия заданному критерию, во время соревнования оценка судьями выступления фигуриста.

Известны следующие методы экспертных оценок:

· Метод ассоциаций. Основан на изучении схожего по свойствам объекта с другим объектом.

· Метод парных (бинарных) сравнений. Основан на сопоставлении экспертом альтернативных вариантов, из которых надо выбрать наиболее предпочтительные.

· Метод векторов предпочтений. Эксперт анализирует весь набор альтернативных вариантов и выбирает наиболее предпочтительные.

· Метод фокальных объектов. Основан на перенесении признаков случайно отобранных аналогов на исследуемый объект.

· Индивидуальный экспертный опрос. Опрос в форме интервью или в виде анализа экспертных оценок. Означает беседу заказчика с экспертом, в ходе которой заказчик ставит перед экспертом вопросы, ответы на которые значимы для достижения программных целей. Анализ экспертных оценок предполагает индивидуальное заполнение экспертом разработанного заказчиком формуляра, по результатам которого производится всесторонний анализ проблемной ситуации и выявляются возможные пути её решения. Свои соображения эксперт выносит в виде отдельного документа.

· Метод средней точки. Формулируются два альтернативных варианта решения, один из которых менее предпочтителен. После этого эксперту необходимо подобрать третий альтернативный вариант, оценка которого расположена между значений первой и второй альтернативы.

Этапы экспертного оценивания

1. Постановка цели исследования.

2. Выбор формы исследования, определение бюджета проекта.

3. Подготовка информационных материалов, бланков анкет, модератора процедуры.

4. Подбор экспертов.

5. Проведение экспертизы.

6. Анализ результатов (обработка экспертных оценок).

7. Подготовка отчета с результатами экспертного оценивания.