Тема 3. Структуризация производственных систем как

Основа моделирования

Цель: Показать концептуальность понятия системы. Ознако-

мить студентов с принципами системного подхода.

Системность явлений реального мира в конце ХХ века уже не

вызывает сомнений. Правилом современного научного поиска ста-

ло рассмотрение объектов и процессов как систем, т.е. во всей со-

вокупности составляющих их компонентов, связей и отношений,

включая отношения с окружающей средой.

Будем понимать термин система – как совокупность элемен-

тов, взаимодействующих между собой для достижения какой-либо

цели.

Если мы обнаруживаем хотя бы два таких объекта: учитель и

ученик в процессе обучения, продавец и покупатель в торговле,

телевизор и передающая станция в телевидении и т. д. — то это

уже система.

Элемент системы – предел деления (различения) системы с

точки зрения исследователя.

Связь – ограничение степени свободы элементов системы.

Это понятие обеспечивает возникновение и сохранение целостно-

сти системы.

Говорят, что между переменными (элементами, объектами)

существует связь, если они накладывают взаимные ограничения на

поведение (изменение, функционирование) друг друга. При отсут-

ствии таких ограничений, т. е. когда поведение независимо, связь

_______отсутствует. В общем случае связь между элементами системы

проявляется в ограничении ее разнообразия.

Подсистема – подмножество элементов системы, для кото-

рых можно указать некоторое системообразующее отношение, по-

зволяющее отделить это подмножество от других элементов сис-

темы. Например - подсистема ввода- вывода информации в ПК,

подсистема контекстной справки в информационной системе.

Цель – заранее мыслимый результат сознательной деятельно-

сти человека. Понятие цель лежит в основе исследования развития

и функционирования систем.

Структура - это совокупность связей и отношений между

частями целого, необходимые для достижения цели.

Виды структур. Структуры систем бывают разного типа,

разной топологии (или же пространственной структуры). Рассмот-

рим основные топологии структур (систем):

Линейные структуры (рис. 3.1.);

Иерархические, древовидные структуры (рис. 3.2.);

Сетевые структуры (рис. 3.3.);

Матричные структуры (рис. 3.4.).

Рис. 3.1. Структура линейного типа.

Рис. 3.2. Структура иерархического (древовидного) типа.

1 2 n

1-1

2-1 2-2 2-3

3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7 3-8

Рис. 3.3. Структура сетевого типа.

Рис. 3.4. Структура матричного типа.

Часто понятие системы предполагает наличие иерархической

структуры, т.е. систему иногда определяют как иерархическую це-

лостность.

В особый класс выделяют системы управления (СУ).

Система управления – совокупность управляемого объекта

и устройства управления. Действия устройства управления на-

1-1

2-1

2-2 2-3

3-1

3-2

3-3

3-4

3-5

3-6

правлены на поддержание и улучшение функционирования управ-

ляемого объекта. Устройство управления рассматривается как ки-

бернетическая система.

Кибернетическая система — система, в отношении которой

принято допущение об относительной изолированности в инфор-

мационном отношении и абсолютной проницаемости в материаль-

но-энергетическом отношении. Это предполагает, что: количество

информации в этой системе конечно; всякое поступление инфор-

мации из среды в систему (информационный вход) и поступление

информации из системы в среду (информационный выход) кон-

тролируемы либо наблюдаемы; материальные же и энергетические

потоки рассматриваются только в качестве носителей информа-

ции.

Для СУ всегда рассматриваются два информационных потока

(рис.3.5.).

Рис. 3.5. Прямая и обратная связь

Системный анализ (СА) – совокупность _______приемов и методов

обоснования решений по сложным вопросам различного характе-

ра. Исторически СА формировался при обосновании решений по

вопросам военно-стратегического, а затем инженерного характера.

Системный анализ базируется на системном подходе.

Системный подход – методология исследования, проектиро-

вания и реализации сложных систем различной природы. Систем-

ный подход исторически возник, когда методологии выработанной

точными науками становятся недостаточными при работе со

сложными системами, необозримыми для одного человека.

Состояние – фиксация значений параметров системы в оп-

ределенный момент времени, как бы «фотография» системы. Если

система может переходить из одного состояния в другое, то гово-

рят, что она обладает поведением. Поведение рассматривается как

функция смены состояний в зависимости от внешней среды и вре-

мени.

Равновесие – это способность системы сохранять свое пове-

дение при отсутствии существенных возмущающих воздействий.

Развитие – способность системы со временем менять свое

поведение. Сам термин развитие не носит в данном случае некото-

рого положительного оттенка, как это принято в русском языке.

Развитие в данном случае не характеризует «улучшение» или

«ухудшение» поведения объекта, а лишь указывает, что поведение

изменилось.

Устойчивость – способность системы возвращаться к неко-

торому состоянию равновесия при уменьшении влияния некото-

рых внешних факторов.

Классификация систем. Цель любой классификации (табл.

3.1.) – ограничить набор приемов и методов исследования кон-

кретной системы. Например, если работавшая программа переста-

ет работать, то следует отнести эту неполадку либо к технической

неисправности, либо к ошибкам в программе и, тем самым, сокра-

тить объем работы по решению проблемы.

Таблица 3.1.

Классификация систем

Основание клас-

сификации

Наименование

классов систем

Отличительные признаки

классов Примеры классов

По взаимодей-

ствию с окру-

жающей средой

открытые

Взаимодействуют с окру-

жающей средой (обмени-

ваются с ней каким-либо

ресурсом)

ПК – обмен инфор-

мацией, Фирма - об-

мен финансами

закрытые Не взаимодействуют с ок-

ружающей средой

Идеальные физиче-

ские системы, макро-

экономика

По природе

материальные

Доступны объективному

наблюдению или измере-

нию

Производственные

системы

абстрактные

Существуют в виде неко-

торых абстрактные конст-

рукций, выраженных оп-

ределенной символикой

(текстом, формулами)

Абстрактные теоре-

тические построения,

например, макроэко-

номика

Окончание табл.3.1.

По происхожде-

нию

Естественные Произошли естественным

путем Земля, труд, капитал

Искусственные Произошли при активном

участии человека Товары, услуги

Также говоря о классификации систем по сложности, следует

отметить, что само понятие сложность является относительным и

изменяется с ростом объема знаний человека.

Вместе с тем, в теории систем имеется свое “ядро”, свой осо-

бый метод — системный подход к возникающим задачам. Сущ-

ность этого метода достаточно проста: все элементы системы и все

операции в ней должны рассматриваться только как одно целое,

только в совокупности, только во взаимосвязи друг с другом.

Плачевный опыт попыток решения системных вопросов с иг-

норированием этого принципа, попыток использования подхода с

точки зрения «здравого смысла» достаточно хорошо изучен. Ло-

кальные решения, локальная оптимизация — на уровне отдельных

элементов почти всегда приводили к неэффективному в целом, а

иногда и опасному по последствиям, результату.

Принципы системного подхода

1) Принцип целостности

Некоторые совокупности объектов могут проявлять себя, как

нечто целое, обладающее такими свойствами, которые принадле-

жат именно всему целому (именуемому нами в данном случае сис-

темой), а не его составным частям.

2) Принцип совместимости элементов в системе.

Система, обладающая заданными свойствами, может быть

построена не из любых элементов, а только из таких, собственные

свойства которых удовлетворяют условиям совместимости.

3) Принцип организованности

Элементы, из которых строится система, находятся в системе

не в произвольном порядке, а образуют определенную, характер-

ную для данной системы структуру, описываемую некоторыми

системообразующими отношениями.

4) Принцип эмерджентности.

Заключается в признании и материалистическом толковании

явления эмердженности, рассматриваемого, как возможность воз-

никновения новых связей и свойств при объединении элементов и

подсистем в систему.

5) Принцип целеустремленности и целесообразности.

Наяду с нецеленаправленными объектами, для исследования

которых достаточно классического терминального подхода, объ-

ясняющего явления действием объективных законов, благодаря

явлению эмерджентности, появились и существуют объекты, от-

носящиеся к классам целенаправленных и целеустремленных, для

исследования и проектирования которых необходимо терминаль-

ный подход дополнить телеологическим, использующим такие по-

нятия, как назначение, цель, стремление, мотивация, целесообраз-

ность, оптимальность и т. д.

6) Принцип нейтрализации дисфункций.

При объединении элементов в систему она должна оказаться

устойчивой и живучей, в ней должны возникать явления, направ-

ленные на нейтрализацию дисфункций, т.е. явлений несоответст-

вующих друг другу и глобальным целям системы.

7) Принцип лабиализации функций.

С развитием системы ее организация приобретает такую

сложность, что возникает возможность лабиализации функций, т.е.

возможность быстрого изменения существующих и приобретения

новых функций при относительной стабильности состава и струк-

туры системы.

8) Принцип адаптивности.

Свойство перестраивать свою структуру, параметры и пове-

дение с целью адаптации к условиям окружающей среды.

9) Принцип эволюции.

Любая сложная система должна рассматриваться в развитии

и к ней должны применяться такие понятия, как наследственная

память, изменчивость, отбор.

10) Принцип изоморфизма.

Возможность существования изоморфизмов в структуре, по-

ведении и развитии систем различной субстанциональной приро-

ды, целесообразности изучения и использования системных (в том

числе и структурных) закономерностей.

11) Принцип полифункциональности сложной системы.

Любая сложная система выполняет более одной функции.

Например, организация выполняет производственную, социаль-

ную функции. Рабочая станция на базе ПК может выполнять также

несколько функций – работы и отдых.

Для исследования разных функций строятся разные модели

одного и того – же объекта – разноаспектные модели.

12) Принцип комплексного подхода.

13) Принцип целесообразности и возможности разработки и

использования междисциплинарного понятийного аппарата и

междисциплинарных моделей.

14) Принцип «полной системы».

Реализуется в стремлении реализовать «полную» систему -

систему, обладающую максимальным набором функций.

15) Принцип взаимодополняемости и неразрывности процес-

сов проектирования и внедрения сложных систем.

Указывает на итеративность процесса проектирования слож-

ных систем.

16) Принцип учета динамики системы.

Любая сложная система должна рассматриваться в развитии.

17) Принцип неполной детерминированности сложных сис-

тем и учета вероятностных факторов.

При рассмотрении сложных систем следует учитывать то, что

поведение многих (если не всех) элементов такой системы, как

правило, стохастично и может быть определено только с некото-

рой вероятностью.

18) Принцип целевой структуризации целенаправленных и

целеустремленных систем.

Принцип дает метод целевой структуризации и раскрывает

важнейшие требования к процессу выявления и ранжирования це-

лей, к организации управления при помощи целевых программ.

19) Принцип имитации.

Указывает, что наиболее адекватными исследуемому объекту

являются имитационные модели. При этом качество прогноза по-

ведение системы будет тем выше, чем больше влияющих факторов

учтено при ее построении.

20) Принцип необходимости пополнения системы моделей.

Указывает на необходимость ведения банка моделей слож-

ных систем. Принцип связан с принципом учета динамики – слож-

ные системы не стационарны, следовательно, их модели также

должны корректироваться.

Контрольные вопросы

1 Охарактеризуйте следующие понятия: система, элемент сис-

темы, связь, подсистема, структура

2 Какие виды структур вы знаете?

3 Какие классификации систем вы знаете?

4 В чем суть системного подхода?

5 Что такое эмерджентность?

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: