Общая теория систем

Общая теория систем (ОТС) – подход, изучающий законы отдельных систем с целью выявления общих законов, свойственных всем системам, с последующим их обобщением в закономерности функционирования систем.

Цель ОТС заключается в построении концептуальной и диалектической основы для развития методов, пригодных для исследования более широкого класса систем, чем те, которые связаны с неживой природой.

OTС использует следующие основные понятия.

• система – целостное упорядоченное множество объектов (элементов, компонентов, подсистем), связанных между собой отношениями, направленное на достижение поставленной цели;

Свойство – это сторона объекта, обусловливающая его различие или сходство с другими объектами, проявляющееся во взаимосвязи с ними. В системном анализе большое внимание уделяется интегративным свойствам, которые имеются у системы в целом, но отсутствуют у ее элементов.

• внешняя среда – множество элементов, не входящих в состав системы, но влияющих на нее либо испытывающих на себе ее влияние;

• входы системы – это внешние связи, по которым из окружающей среды в организацию поступают ресурсы (материальные, трудовые, информационные и др.);

• выходы системы – связи, по которым системы осуществляют передачу результатов своей деятельности (товары и услуги) в окружающую среду;

• процесс системы – преобразования, протекающие внутри организации по преобразованию входов в выходы;

• элемент – простейшая составная часть системы (не имеющая внутреннего строения), которая при разложении системы является заключительной частью системы;

Элемент – это объект системы, выполняющий определенные функции и не подлежащий дальнейшему разделению в рамках поставленной задачи.

Элемент – неделимая часть системы. Дальнейшее деление элемента приводит к разрушению его функциональных связей с другими элементами получению свойств выделенной совокупности, не адекватной свойствам элемента как целого.

• компонент – группа элементов, которые образуют целостную часть системы в функциональном отношении;

• подсистема – относительно самостоятельная часть системы, обладающая внутренней структурой для достижения определенных подцелей цели системы;

Подсистема - выделенное по опреде­ленным правилам и признакам целенаправленное под­множество взаимосвязанных элементов любой приро­ды. Каждую подсистему в свою очередь можно разделить на еще более мелкие подсистемы. Системы отличаются от подсистем только лишь правилом и признаками объе­динения элементов. Для системы правило является бо­лее общим, а для подсистемы - более индивидуаль­ным. Исходя из этого можно сделать вывод, что система представляет собой нечто целое, состоящее из подсистем, каждую из которых можно рассматривать как самостоятельную систему. В то же время любая система является подсистемой некоторой более большой системы.

Подсистемы, выделенные на одной горизонталь­ной линии, являются подсистемами одного уровня. Де­ление системы на подсистемы разного уровня называют иерархией (от греч. hieros - священный и arche - власть), что означает порядок подчинения более низ­ких звеньев системы более высоким. При иерархичес­ком построении системы в целях наиболее эффектив­ного достижения цели должно всегда соблюдаться ос­новное правило, заключающееся в том, что подсистема более низкого уровня должна подчиняться подсистеме более высокого уровня.

Любая подсистема является, с одной стороны, самостоятельной системой, а с другой - подсистемой системы более высокого уровня, что приводит к двум подходам исследования систем. Это макроуровень и микроуровень.

Исследование систем как целого на так называемом макроуровне связано с тем, что основное внима­ние уделяется изучению взаимодействия системы с внешней средой. В этом случае элементы системы рас­сматриваются с точки трения организации их в еди­ное целое и влияния на функционирование системы в целом. При исследовании системы на микроуровне ос­новными являются характеристики внутренней среды, определяемые взаимодействием элементов этой среды между собой и выполняющие определенные действия. В целях более объективного исследования систем необходимо сочетание двух подходов. Обычно считает­ся более целесообразным начинать изучение систем с макроуровня, и затем исследовать микроуровень. Тем не менее иногда может оказаться более рациональным подход, когда исследование системы начинается на микроуровне.

Совокупность всех элементов, из которых состоит система, образуют ее состав. Состав системы сводится к полному перечню ее элементов.

• отношение – множество последовательных контактов, порождающих структуру системы;

• структура – совокупность элементов и связей между ними;

• связь – отношение между элементами, компонентами и подсистемами системы.

Связи бывают внешние и внутренние;

• прямые (передают элементам цели и порядок действия) и обратные (передают ответ элементов на полученную информацию);

• вертикальные (связь между руководителем и подчиненным) и горизонтальные (связи на одном уровне иерархии); Связи между подсистемами одного и того же уровня называются горизонтальными, а связи систе­мы со всеми подсистемами соподчиненных иерархи­ческих уровней - вертикальными.

Структура (от лат. structura - строение, расположение, порядок) – отражает определенные взаимосвязи элементов системы, ее строение. Структура – это устойчивая упорядоченность в пространстве и во времени ее элементов и связей между ними. Одна и та же система может быть представлена разными структурами. (Пример: стул-стол-пол-человек, функция писать или доставать). Существует множество разнообразных структур: линейная, кольцевая, матричная, иерархическая, звездная, многосвязная, сетевая.

Функция – внешнее проявление свойств объекта (предназначение).

Функция - целенаправленный набор действий, операций или процедур (от англ. function - обязанности, действия).

Функции системы обычно представляются в виде набора некоторых преобразо­ваний, которые, как правило, делятся на две группы. Первая группа функций связана с преобразованием входов в систему. Это значит, что при определенном наборе значений входных данных осуществляется такое преобразование, при котором система придет в состояние, характеризуемое набором некоторыx внутренних ее параметров. Вторая группа преобразований связывает состояние системы с ее выходами. При оп­ределенном наборе значений внутренних параметров преобразования обеспечивают некоторый набор значе­ний выходных параметров. С точки зрения внешней среды функции системы заключаются в том, что при определенном наборе значений входных параметров выходные параметры принимают соответствующие этому набору значения. Задача специалистов, занимающих­ся исследованием систем, заключается в определении содержания множеств элементов на входе в систему, зависимостей между ними и возможных преобразований входных данных во внутренней среде системы.

Функция в экстремальных за­дачах, минимум или максимум которой необходимо найти, называется целевой. Экстремальному значению целевой функции обычно соответствует оптимальное решение. Различают линейные, нелинейные, выпуклые и другие целевые функции. В том случае, если допус­тимое множество экстремальной задачи есть пространство функций, тогда используют термин «целевой функционал».

• цель – желаемый результат деятельности, но не всегда является достижимым;

• результат – реально полученная ситуация в итоге функционирования системы;

• эффект – следствие, полученное от результата деятельности.

Управление

С понятием «управление» человек соприкасается повседневно на протяжении всей своей жизни. Управление всегда представляет собой информационный процесс. Аналогично тому, как субстанцией физического лица является материя и энергия, основой управления является информация.

Впервые понятие «управление» было ассоциировано с понятием «кибернетика» американским математиком Н. Винером (1894-1964) в своей книге «Кибернетика или Управление и связь в животном и машине (1948г).

Исторически слово «кибернетика» возникло в Древней Греции. Оно было введено в науку философом Платоном и происходит от греческого слова «kybernetes» -«кормчий». Руль корабля может служить символом управления.

Общепринятого понятия «управления» до настоящего времени не существовало. Само понятие «управление» со времени выхода книги Н. Винера претерпевает неизбежные изменения как в теоретическом, так и в прикладном плане. В настоящее время существует ряд определений понятия «управление».

Одним из таких является следующее: «Под управлением будем понимать процесс организации такого целенаправленного воздействия на объект, в результате которого объект переходит в требуемое (целевое) состояние» (25, с.24).

Под объектом управления понимается та часть окружающего мира, состояние которой нас интересует, на которую мы можем целенаправленно воздействовать, то есть осуществлять управление этой частью. Следует отметить, что любой объект состоит из множества систем, подсистем и элементов. Задача исследования всего объекта как совокупности систем, подсистем и элементов в целом сложна и поэтому вначале выделяют и описывают в объекте только одну систему, которая представляет собой часть всего объекта.

Основная трудность в точном определении понятия «управление» состоит в том, что управление осуществляется на разных уровнях жизнедеятельности, каждый раз с изменением своих целей и критериев. (Например: управление государством, народным хозяйством, регионом, областью, городом, организацией, фирмой, человеком, управление в сфере материального производства и оказания услуг и т.д.).

Исследование систем и происходящих при этом процессов управления требует привлечения самых различных наук. Одной из таких наук является кибернетика.

Системы, которые изучает кибернетика - это мно­жество подсистем и элементов, соединенных между собой цепью причинно-следственных взаимозависимостей. Работа одних подсистем и элементов является причиной действия других подсистем и элементов. Такая ситуация наблюдается в химических, биоло­гических, машинных, социально-экономических про­цессах. Кибернетика как наука зани­мается изучением систем произвольной природы, спо­собных воспринимать, хранить и обрабатывать информацию, используя ее для управления и регулирования происходящих процессов.

Тео́рия управле́ния — наука о принципах и методах управления различными системами, процессами и объектами.

Основами теории управления являются кибернетика и теория информации.

Суть теории управления: на основе системного анализа составляется математическая модель объекта управления (ОУ), после чего синтезируется алгоритм управления (АУ) для получения желаемых характеристик протекания процесса или целей управления.