Связь как понятие, входящее в любое определение системы, характеризует возникновение и сохранение целостностных свойств системы, она отражает как строение, так и правила функционирования системы.
Связи классифицируют по направленности (направленные и ненаправленные), по параметрам силы (сильные и слабые), по виду управления (подчинения и равноправные связи управления), по месту приложения (внутренние и внешние), по порядку действия (прямые и обратные).
Большое значение для организаций имеют такие типы связей, как:
рекурсивная, т. е. причинно-следственная (связь между производительностью труда и заработной платой);
синергическая в виде кооперативного усиления некоторого явления от совместного действия элементов, приводящая к результату, превышающему суммарный вклад изолированных элементов системы (управленческая команда единомышленников);
циклическая в виде разновидности обратной связи (связи цикла принятия решений, например: проблема – цели – критерии достижения целей – генерирование альтернатив – выбор решения – реализация решения – проблема).
Таким образом, структура системы – это совокупность элементов системы и связей между ними в виде множества.
Графическая модель модели структуры приведена на рис. 4.3.
Рис. 4.3. Модель структурной схемы
Структурные отображения систем являются универсальными средствами их исследования и во многих случаях помогают раскрыть неопределенность.
Например, обычный слесарный молоток представляет собой определенным образом связанную рукоятку и боек. Существенными в данном случае будут отношения между рукояткой и бойком, обеспечивающие прочность (целостность) системы в процессе ее функционирования. При этом несущественным является то, из какого материала сделана рукоятка (металл, древесина или армированная пластмасса).
4.5. Модель структурной схемы
Если систему представить тремя указанными выше моделями, то мы будем иметь представление о том:
• что поступает в систему из внешней среды и что система передает во внешнюю среду;
• из каких частей и элементов состоит система;
• как части системы между собой связаны.
Существует и четвертая модель, которая объединяет три рассмотренные модели, носит название «структурная схема» и изображена на рис. 4.4.
Рис. 4.4. Модель структурной схемы
Подобную модель еще называют «белым, или прозрачным, ящиком» как противоположность модели «черного ящика», которая не дает информации о содержании системы и ее внутренних связях.
Таким образом, можно сформулировать второе определение системы. Система есть совокупность взаимосвязанных элементов, обособленная от среды и взаимодействующая с ней как нечто целое.
Анализ моделей структурной схемы различных систем привел математиков к выводу о том, что общим для всех структурных схем является наличие элементов и связей между ними. В результате получилась схема, в которой обозначается только наличие элементов и связей между ними, а также разница между элементами и связями. Такая схема называется графом.
В теории систем управления используются графы, имеющие линейную (а), древовидную (б), матричную (в) и сетевую (г) структуру (рис. 4.5).
Рис. 4.5. Графы, соответствующие различным структурам
В линейной структуре между элементами системы устанавливается линейная (последовательная) связь.
В иерархической (древовидной) структуре, напоминающей дерево, перевернутое корнем вверх, отражаются связи, определяющие соподчиненность элементов, их иерархию. В теории организации иерархия определяет принципы эффективного функционирования различных видов систем. Иерархические структуры являются декомпозицией системы в пространстве. В теории иерархических структур выделяют особые классы многоуровневых иерархий. Они называются стратами, слоями или эшелонами. Такие иерархии обладают различными принципами взаимоотношений элементов в пределах уровня и приоритетом вмешательства высшего во взаимоотношения элементов нижележащего уровня.
Матричная структура не имеет иерархической направленности, а представляет собой в общем виде связи между элементами в виде сочетания строк и столбцов.
Сетевая структура есть представление (декомпозиция) сложной структуры во времени. Она включает вершины, пути и ребра. Сетевые элементы могут располагаться параллельно и последовательно. Они чаще всего бывают однонаправленными.
4.6. Классификация систем
В основе классификаций систем лежат определения наиболее существенных признаков или их сочетания, которые описывают некоторую общность свойств систем (рис. 4.6).
Рис. 4.6. Классификация систем по сложности и детерминированности
К искусственным системам относятся системы, созданные человеком, а естественные – созданы самой природой.
Различают и такие системы, как детерминированные и вероятностные (стохастические), динамические и статические, с централизованным управлением и самоорганизующиеся.
К детерминированным относятся системы, действие которых однозначно определяется приложенным к ним воздействием (предсказуемо). В противоположность указанным системам в аналогичных условиях действие вероятностных систем случайно.
Различают также открытые и закрытые системы. Закрытые имеют фиксированные границы и относительно независимы от внешней среды (например, часы). Открытые взаимодействуют с внешней средой и приспосабливаются к ее изменениям, обмениваясь с ней ресурсами (например, живой организм).
Закрытая система характеризуется тем, что она не только игнорирует внешнее воздействие (не принимает энергию из внешней среды), но и сама не передает энергию во внешнюю среду.
Открытые системы нацелены на активное взаимодействие с внешней средой. Взаимодействие системы с внешней средой проявляется через обратную связь. Обмен ресурсами поддерживает равновесное положение системы во внешней среде.
Динамические – это системы развивающиеся, изменяющиеся во времени. Статические же системы представляют собой неподвижную модель реальной действительности, отражающие моментальное состояние какого-либо объекта.
Системы, в которых некоторый элемент (центральная подсистема) играет главную роль в ее функционировании, называются централизованными. В таких системах незначительные изменения центральной подсистемы приводят к значительным изменениям всей системы. В децентрализованных системах центральной подсистемы нет; подсистемы имеют примерно равную ценность для системы.
Табличное представление классификации систем приведено в табл. 4.2.
Классификации систем [2, 5]
Таблица 4.2

Чаще всего в процессе исследования систем используются три основных класса: абстрактные, естественные и искусственные. Первые – являются основой для эволюции научных теорий познания, в то время как вторые – для выявления закономерностей и формулирования законов природы всех явлений, третьи – применяются для развития отраслевых научных знаний.
Абстрактные – это системы теоретико-методологического характера, позволяющие описывать общие и специфические свойства организационной структуры элементов, связей и отношений в целостном образовании для познания, изучения и проектирования состояния, поведения и развития исследуемого сложного объекта в качестве системы.
К естественным принято относить те системы, которые имеют естественно-природное происхождение, а к искусственным – все остальные, которые были созданы человеком.
В зависимости от выбора критерия, по которому ведется оценка систем, может быть создано бесконечное множество классов систем. Например, если в основу классификации положить происхождение естественно существующих объектов и объектов, созданных человеком, то можно составить три класса систем: естественные, искусственные и смешанные.
Естественные системы в свою очередь могут включать подсистемы:
• живые (например, любое животное);
• неживые (например, земная кора);
• экологические (например, любой водоем);
• социальные (например, семья) и другие подсистемы.
К искусственным системам обычно относят орудия труда, машины и механизмы, автоматы и роботов.
Смешанные системы объединяют искусственные и естественные системы:
• эргономические (например, токарный станок и токарь);
• биотехнологические (например, микроорганизмы и технологическое оборудование);
• организационные (например, коллектив работников предприятия и средства производства);
• автоматизированные (например, автомат, приводимый в действие оператором).
Конечно же, каждая из перечисленных подсистем может быть представлена более детализированными подсистемами. Графическая модель приведенной классификации показана на рис. 4.7.
Рис. 4.7. Классификация систем
4.7. Типы способов управления и регулирования
Задача управления системой – предупреждать ее разрушение и отклонение от эффективного достижения целей. В этом смысле управление представляет собой функцию системы, направленную на удержание (в допустимых пределах) отклонений системы от заданных целей. Но управление в этом случае должно обеспечиваться измеримостью получаемых результатов и сравнением их с заданными; возможностью корректировки управляющих воздействий; быстрым (упреждающим) изменением системы в соответствии с изменением внешней среды.
Качественные и количественные изменения, происходящие в системе, связаны с изменениями параметров системы во времени и в пространстве. Динамику изменений соотношения между состояниями входа и выхода системы называют поведением системы.
Если под управлением системы понимают процесс получения заданного результата при направленном воздействии на вход системы, то обратная связь позволяет системе самостоятельно реагировать на воздействие внешней среды и приспосабливаться к ней. В этом случае говорят, что система обладает свойством вырабатывать внутреннее воздействие и является самоуправляемой.
Самоорганизация представляет собой процесс упорядочения системы за счет взаимодействия ее составляющих. Одной из основных характеристик самоорганизации является то, что процессы, происходящие в системе, не обладают постоянной во времени структурой, изменения происходят спонтанно и лишь частично зависят от внешних воздействий.
Самоорганизующиеся системы обладают следующими свойствами:
• способностью изменять среду в своих целях;
• приспособляемостью к изменениям внешней среды;
• непредсказуемостью поведения;
• способностью к самообучению.
Классификацию по способам управления построят в зависимости от того, откуда исходит управляющее воздействие: управляется ли система самостоятельно или извне или управление является комбинированным.
Указанные подсистемы могут быть представлены подсистемами более детализированными. Например, в зависимости от степени известности траектории, приводящей к заданной цели, и возможности управляющей системы удерживать управляемую систему на заданной траектории, системы, управляемые извне, можно представить следующими подсистемами.
Управление без обратной связи. В этом случае траектория движения подсистемы известна точно, и обратная связь между управляемой и управляющей системами отсутствует. Например, пуля, выпущенная из ружья, летит по заданной траектории.
Регулирование. Применяется в том случае, когда имеется возможность возвратить систему на заданную траекторию. Например, студент, не сдавший экзамен, должен выучить материал по курсу.
Управление по параметрам. Осуществляется в том случае, когда невозможно задать траекторию движения управляемого объекта на весь период времени, поэтому требуется «поднастройка» системы. Например, управляющие воздействия водителя, который едет на машине по проселочной дороге.
Управление по структуре. Применяется в том случае, если ни один из параметров не обеспечивает определение траектории. В этом случае цель недостижима, и приходится менять структуру системы. Примером может служить неплатежеспособное предприятие, подлежащее реструктуризации.
Типология способов управления системно представлена на рис. 4.8.
Рис. 4.8. Классификация типов способов управления
Схематически самоуправляемая система может быть представлена моделью, изображенной на рис. 4.9.
Переменные различают по типам. Количественные переменные могут быть дискретными, непрерывными и смешанными. Качественные – имеют формализованное описание или описание содержания.
Сами операторы систем (S и C) могут соответствовать модели «черного ящика» или модели «белого ящика». Они могут быть не параметризованными, когда S и C известны частично, или параметризованными, когда их содержание известно до параметра. Операторы также могут быть и смешанными.
Для построения самоорганизуемой системы в общем виде необходимо описать природу (происхождение), типологию и внутреннюю структуру систем С и S; рассмотреть типы переменных X, Y, Z; конкретизировать тип отображения элементов между системами S и C (т. е. определить тип оператора); рассмотреть способы управления двух систем (критерии и способы получения управляющих воздействий U) и в конце выйти на задание условий получения необходимых воздействий.
Из теории систем известно, что самоуправляемые системы для достижения цели, стоящей перед ними, изменяют во времени свои параметры (в первую очередь свою структуру) не столько в результате воздействий извне, сколько путем генерирования и реализации решений внутренними подсистемами и элементами самой системы. По существу, имеет место перебор все новых и новых моделей систем до тех пор, пока не будет найдена модель системы, обеспечивающая попадание системы в заданную целевую область.
Рис. 4.9. Общая схема функционирования систем: X – входные параметры; Y – выходные параметры; Z – описание внутренних переменных системы С; C – управляемая система; S – управляющая система; V – управляющие воздействия внешней среды; U – управляющие воздействия системы S; A1, А2, А3 – сигналы; S1, S2 – подсистемы управляющей системы; N – нормирование
Контрольные вопросы
1. Что понимают под моделью чаще всего?
2. По каким признакам можно классифицировать модели?
3. Какие пределы истинности можно допустить по отношению к моделям?
4. Что называется языковой моделью?
5. Дайте первое определение системы.
6. Что представляют собой цель и проблема как модели?
7. Что такое модель «черного ящика»?
8. Приведите пример модели «черного ящика».
9. Что является причиной множественности входов и выходов в модели «черного ящика»?
10. Что представляет собой модель состава?
11. Что называется элементом системы?
12. Приведите пример модели состава.
13. Что представляет собой модель структуры? Приведите пример.
14. После построения какой модели можно приступить к построению модели структуры?
15. Дайте второе определение системы.
16. Что называется графом? Приведите примеры графов, используемых в теории систем и теории управления.
17. Какие подсистемы включают естественные системы?
18. Какие подсистемы включают искусственные системы?
19. Какие подсистемы включают смешанные системы?
20. Чем детерминированные системы отличаются от вероятностных?
21. Приведите пример сложных детерминированных систем.
22. Охарактеризуйте содержание классификации систем по способам управления.
23. Приведите примеры подсистем, управляемых извне.
24. В чем состоит суть регулирования систем?
25. В чем заключается управление по параметрам?
26. В чем заключается управление по структуре?
27. Каковы особенности самоуправляемых систем?
Глава 5 Анализ систем
5.1. Анализ и синтез систем
Системный подход способствует выработке правильного метода мышления о самом процессе управления, но любая система является частью большей системы и постоянно изменяется. В том случае, когда нет достаточной информации о существе проблемной ситуации, тогда для того, чтобы организовать процесс принятия решений, менеджер применяет системный анализ.
В общем виде процедуры системного анализа включают методики проведения исследования и организацию процесса принятия решения. Предмет же системного анализа представляют собой «органически целостные системы, в разряд которых попадают биологические, психологические, социальные, экономические, сложные технические системы, а также комплексные климатические, географические и геологические образования» [37]. Сам термин «системный анализ» (далее – СА) появился в работах корпорации РЭНД, организованной в конце 1940-х гг. в США для решения глобальных военных задач и ряда слабоструктурированных общих проблем и социально-экономических процессов.
Основу системного анализа составляет общая теория систем, которая позволяет осуществлять исследование проблем, не решаемых аналитически.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33