Понятие системы. Описание и представление систем

Лекция 2

Тема «Основные понятия и определения из теории систем»

Вопросы лекции

Понятие системы. Описание и представление систем

Понятия, характеризующие строение и функционирование систем

 

Понятие системы. Описание и представление систем

Термин «система» и связанные с ним понятия комплексного, сис­темного подхода исследуют и подвергают осмыслению философы, биологи, психологи, кибернетики, физики, математики, экономисты, инженеры различных специальностей. Потребность в использовании этого термина возникает в тех случаях, когда невозможно что-то проде­монстрировать, изобразить, представить математическим выражением и нужно подчеркнуть, что это будет большим, сложным, не полностью сразу понятным (с неопределенностью), при этом целым, единым.

Например - Солнечная система, система организационного управления предприятием (городом, регионом и т. п.), экономическая система, система кровообращения и т. д.

В математике термин «система» используют для отображения совокупно­сти математических выражений или правил - система уравнений, система ис­числения, система мер и т. п. Казалось бы, в этих случаях можно было бы вос­пользоваться терминами «множество» или «совокупность». Однако понятие системы подчеркивает упорядоченность, целостность, наличие определенных закономерностей ее построения, функционирования и развития.

Существует несколько десятков определений этого понятия. Их анализ показывает, что определение понятия «систе­ма» изменялось не только по форме, но и по содержанию. Рассмотрим основные и принципиальные изменения, которые происходили с опреде­лением системы по мере развития теории систем и использования этого понятия на практике.

В первых определениях в той или иной форме говорилось о том, что система - это совокупность элементов и связей (отношений) между ними.

Используя теоретико-множественные представления, определения этого вида можно записать следующим образом:

                                   S=< A,R >,                                         (1)

где A={a_i} – множество элементов, а R={r_j} – множество отношений.  

Если известно, что элементы принципиально неоднородны, то это можно учесть в определении, выделив разные множества элементов, например, множества А={а} и В = {в}. Тогда систему можно представить в виде

                                    S = <A,B,R>,                                      (2)

где A={a_i}; В = {в_j};  R={r_к}.                                          

Если какой-то вид отношений r_i применим только к элементам разных множеств и не используется внутри каждого из них, то это можно отразить следующим образом:

                                     S= < {a_i r_i  b_k}>,                                 (3)

где a_iЄA, r_iЄ R, b_k Є B.

В случае когда необходимо кроме элементов и связей включить свойства элементов, то

                                     S=< A, Q_A, R >,                                 (4)

где Q_A – свойства элементов.

При введении в определение системы понятие цель:

                                     S=< A, R, Z >,                                      (5)

где Z- цель системы.

В дальнейшем в определение системы начали включать исследователя (наблюдателя) или лицо принимающее решения:

                                      S=< A, R, Z, N >,                                (6)

где N- наблюдатель (исследователь, лицо принимающее решение). А с учетом включения свойств элементов системы:

                                       S=< A, Q_A,R, Z, N >.                              (7)

При необходимости в определение системы вводят понятие язык наблюдателя:

                                       S=< A, Q_A,R, Z, N, L_N >,                   (8)

где L_N – язык наблюдателя.

Следует отметить, что под элементами системы (входящими в множество А) понимаются не только материальные объекты и предметы, но и абстрактные объекты в виде знаний об объектах, предметах и явлениях.

Система и среда. На первых этапах системного анализа важно уметь отделить (отграничить)систему от среды, с которой взаимодействует система. Иногда даже определения системы, применяющиеся на начальных этапах исследования, базируются на от­делении системы от среды.

Выделяет систему из среды наблюдатель, который отделяет (отгра­ничивает) элементы, включаемые в систему, от остальных, т. е. от среды, в соответствии с целями исследования (проектирования) или предвари­тельного представления о проблемной ситуации.

Уточнение или конкретизация определения системы в процессе иссле­дования влечет соответствующее уточнение ее взаимодействия со средой и определения среды. В этой связи важно прогнозировать состояние не толь­ко системы, но и среды. В последнем случае следует учитывать неоднород­ность среды, наряду с естественно-природной средой существуют искусст­венные - техническая среда созданных человеком машин и механизмов, экономическая, информационная, социальная среда.

В процессе исследования граница между системой и средой может де­формироваться. Уточняя модель системы, наблюдатель может выделять в среду некоторые составляющие, которые он первоначально включал в сис­тему. И, наоборот, исследуя корреляцию между компонентами системы и среды, он может посчитать целесообразным составляющие среды, имеющие сильные связи с элементами системы, включить в систему.

Выбор определения системы. Рассматривая различные определе­ния системы и их эволюцию и не выделяя ни одно из них в качестве основного, на разных этапах представления объекта в виде системы, в различных конкретных ситуациях можно пользоваться разными определениями. Причем по мере уточнения представлений о системе или при переходе на другую страту ее исследования определение системы не только может, но и должно уточняться.

Более полное определение, включающее и элементы, и связи, и цель, и наблюдателя, а иногда и его «язык» отображения системы, помогает поставить задачу, наметить основные этапы методики системного анали­за. Так, в организационных системах, если не определить лицо, компе­тентное принимать решения, то можно и не достичь цели, ради которой создается система. Но есть системы, для которых наблюдатель очевиден. Иногда не нужно даже в явном виде использовать понятие цели.

Таким образом, при проведении системного анализа нужно преж­де всего отобразить ситуацию с помощью как можно более полного определения системы, а затем, выделив наиболее существенные ком­поненты, влияющие на принятие решения, сформулировать «рабо­чее» определение, которое может уточняться, расширяться или су­жаться в зависимости от хода анализа.

«Рабочее» определение системы помогает исследователю (разработчи­ку) начать ее описание. Далее для того, чтобы правильно выбирать необхо­димые элементы, связи, их свойства и другие составляющие, входящие в принятое «рабочее» определение системы, нужно, чтобы лица, формирую­щие это первоначальное, вербальное представление системы, в одинаковом смысле использовали эти понятия.

Выбор определения системы отражает принимаемую концепцию и явля­ется фактически началом моделирования. Поэтому с самого начала целесо­образно представлять определения в символической форме, способствую­щей более однозначному пониманию ее всеми участниками разработки или исследования системы.