КУРС ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ТЕОРИЯ И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ» Новосибирск СГГА Институт кадастра и природопользования Кафедра управления бизнес процессами

 

Лекция 2. Основные понятия теории систем.

 

1.            Категориальный               аппарат            системного         подхода.

 

Современная наука нуждается в выработке четкого научного определения системы. Сделать это непросто, потому что понятие «система» относится к числу наиболее общих и универсальных дефиниций. Оно используется по отношению к самым различным предметам, явлениям и процессам. Неслучайно термин употребляется в множестве различных смысловых вариаций.

 

Система – это теория (например, философская система Платона). По всей видимости, этот контекст понимания системы был наиболее ранним – как только     возникли              первые  теоретические комплексы.

 

Система – это классификация (например, периодическая система элементов Д.И. Менделеева). Особенно бурно возникали различные классификационные   системы               в              XVIII-XIX            ст.

 

Система    –    это    завершенный    метод     практической    деятельности (например, система реформатора театра К.С. Станиславского).

 

Такого рода системы складывались по мере возникновения профессий, накопления профессиональных знаний и навыков.

 

Система – некоторый способ мыслительной деятельности (например, система исчисления). Этот вид системы имеет древние истоки. Они начинались с систем письма и исчисления и развились до информационных систем современности.

 

Система – это совокупность объектов природы (например, Солнечная система).

 

Система – это некоторое явление общества (например, экономическая, правовая    система).

 

Система – это совокупность установившихся норм жизни, правил поведения (например,     законодательная,                моральная           система).

 

Таким образом, анализ многообразия употребления понятия «система» показывает, что оно имеет древние корни и играет очень важную роль в современной культуре, выступает интегралом современного знания, средством постижения всего сущего. Вместе с тем понятие не однозначно и не жестко, что делает его исключительно креативным.

 

Как уже отмечалось ранее, слово «система» появилось в Древней Элладе и означало сочетание, организм, устройство, организацию, строй, союз. Оно также выражало определенные акты деятельности и их результаты (нечто поставленное вместе; нечто, приведенное в порядок).

 

В античной философии термин «система» характеризовал упорядоченность и целостность естественных объектов.

Именно в этот период был сформулирован тезис о том, что целое больше суммы его частей.

 

Один из основоположников общей теории систем Л. Берталанфи рассматривал систему как комплекс взаимодействующих элементов.

 

Большая Советская Энциклопедия дает следующее определение «системы»:

 

«Система – это множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определенную целостность, единство».Следовательно, в самом общем виде под системой понимают множество,    элементы  которого закономерно связаны  между собой.

 

Очевидно, что система – это и машина, состоящая из деталей и узлов, и живой организм из мышц, костей, органов; это и предприятие – состоящее из производственных зданий, станков, оборудования; ЭВМ – из ячеек, приборов и аппаратов; экономика страны – из отраслей, объединений, предприятий.

 

Элементы, как видно, бывают самыми разными: это и различные предметы, и явления, и знания, и правила, методы и т.д. ^ При этом элементы, входящие в систему, функционируют во времени взаимосвязано как единое целое. Каждый из них работает ради достижения единой цели, стоящей перед всей системой.      В      этом      и       заключается       так       называемое    свойство целостности системы.

 

Целостность предполагает, что процесс изучения (познания) системы идет через единство всех ее элементов. Отсюда следует, что система не должна рассматриваться как простая сумма элементов (их свойств и эффектов). Нужно учитывать при этом и эффект от взаимодействия элементов, благодаря которому некоторые их свойства, накапливаясь, усиливаются (или ослабляются) и в этой совокупности может появиться абсолютное новое свойство, присущее всей системе.

 

В этой связи мы вправе утверждать, что система – это целостный комплекс взаимодействующих элементов вместе с их свойствами и отношениями, или, говоря иначе, система – это такая совокупность элементов, из которой не может быть выделена полностью самостоятельная часть (части), поскольку все элементы           в системе взаимосвязаны.

 

Способность сложной системы проявлять общесистемные свойства и порождать соответственно системный эффект называют эмерджентностью. Приведенный термин близок к понятию синергизма (синергетической связи или эффекта), которое является основополагающим в синергетике. Суть его в том, что при совместных (кооперативных) действиях различных элементов системы обеспечивается изменение их общего эффекта до величины большей или меньшей, чем сумма эффектов этих же элементов, возникающих порознь. (целое больше            суммы своих частей)

 

Подводя  итог  сказанному,  можно  несколько  расширить трактовку понятия «система», а именно:

 

Система – это упорядоченная совокупность взаимодействующих элементов, образующих единое целое, обладающих особенностями, которые отсутствуют у составляющих ее элементов.

 

Иными словами, под системой понимают наличие некоторой совокупности объектов с набором связей между ними и между их свойствами, создающей системный эффект.

 

В   общем   случае   выделение   систем   является   всегда  условным   и даже произвольным (субъективным) процессом, зависящим преимущественно от цели (характера задачи) и от того, кто осуществляет упомянутое выделение.

 

В этой связи может быть предложена еще одно определение термина

«система»: система – это ограниченное множество взаимодействующих элементов со связями между ними, наложенными условиями задачи, для решения которой  создается данная              система.

 

Важнейшие свойства системы: структурность, взаимозависимость со средой, иерархичность, множественность описаний.

 

Таблица 1 – Характеристика основных свойств системы

 

Свойство системы	Характеристика
Ограниченность	Система отделена от окружающей среды границами
Целостность	Ее свойство целого принципиально не сводится к сумме свойств составляющих ее элементов
Структурность	Поведение системы обусловлено не только особенностями отдельных элементов, но и свойствами ее структуры
Взаимозависимость со средой	Система формирует и проявляет свойства в процессе взаимодействия со средой
Иерархичность	Соподчиненность элементов в системе
Множественность описаний	По причине сложности познание системы требует множественности ее описаний

 

Категориальный аппарат системного подхода представляет собой совокупность категорий, которые отражают систему. Он отличается значительным богатством. По нашему мнению, в понятийный ансамбль системного подхода можно включить более 300 категорий.

 

Таблица 2 – Классификация категорий системного подхода

Основание классификации	Виды категорий
1	2
Базовые категории	Целое, множество, совокупность, организация
Категории системы	Система, подсистема, надсистема.
Категории           составляющих системы	Элемент, связь, прямая и обратная связь, структура, организация, системообразующий фактор
Категории, характеризующие свойства	Свойство,            цель,      эмерджентность,               гомеостаз, закрытость, открытость, энтропия
1	2
Категории           состояний системы	Состояние системы, процесс, переходное состояние, стабильное состояние, кризисное состояние
Категории           окружения системы	Среда, окружающая среда, внутренняя среда
Категории процессов	Функция, функционирование, управление, интеграция, адаптация, деградация, рост, агрессия, поглощение
Категории           отражения системы	Информация, модель системы, проект системы
Категории, характеризующие                эффекты системности	Эффект целостности,       интегральный    эффект, гомеостаз,                эмерджентность,               синергетический эффект
Категории           системного анализа	Анализ, анализ системный, анализ ретроспективный, анализ ситуационный, анализ структурный, анализ функциональный, анализ структурно-функциональный, анализ причинно- следственный, анализ прогностический, аналитическая модель

 

Базисные категории выступают основой для определения системы. Определяя систему, мы всегда подыскиваем точку опоры в виде базового понятия. Рассмотрим некоторые  из них:

 

Целое – форма существования системы в строго определенном качестве, выражающем ее независимость от других систем. Целое – это всегда завершенное, состоящее из органично взаимосвязанных между собой частей;

 

Множество – набор, совокупность каких-либо объектов. обладающих общим для всех характерным свойством;

 

Совокупность –     сочетание,     соединение,     общий     итог    чего-нибудь;

 

Организация – представляется в качестве свойства материальных и абстрактных объектов обнаруживать взаимозависимое поведение частей в рамках целого.

 

Категории, которые дают понимание системы:

 

Система – совокупность элементов, находящихся во взаимоотношениях и связях   со   средой,   образующих   определенную   целостность,   единство;

 

Подсистема – элемент системы, который при подробном рассмотрении оказывается системой. Любая система состоит из нескольких уровней подсистем;

 

Надсистема – более общая система, которая включает в себя подсистемы. Наиболее  важные категории,  определяющие   строение   системы:  Элемент – далее не разложимая единица при данном способе расчленения;

 

Связь – взаимное ограничение на поведение объектов, создающее зависимость между ними, обмен между элементами веществом, энергией, информацией;

 

Прямая связь – непосредственное воздействие объектов одного на другой;

 

Обратная связь – воздействие результатов функционирования системы на характер этого функционирования;

 

Структура – упорядоченность, связывающая элементы системы и обеспечивающая ее равновесие, способ организации системы, тип связей;

 

Организация – не только как свойство всего сущего, а и некоторая упорядоченность содержания;

 

Системообразующий фактор – признак, который объединяет объекты в систему.

 

Категории, характеризующие свойства системы:

 

•              Свойство – вхождение элемента, в некоторый класс вещей, когда не образуется новый предмет. Так, быть красным означает входить в класс красных вещей, вхождение при этом не образует предмета;

•              Цель системы – предпочтительное для нее состояние; обычно выражают в виде целевой функции. Система использует, как правило, несколько целей, образующих иерархию;

•              Эмерджнтность – не сводимость системы к свойствам элементов системы;

•              Гомеостаз (греч. homeo – подобный + statis – неподвижность) – понятие было впервые введено биологом Кэнноном для обозначения физиологических процессов, поддерживающих существенные состояния организма (давление крови, температура). Нарушение гомеостаза приводит к деструкции, болезням организма. Гомеостаз – динамическое равновесие системы;

•              Закрытость – полная изолированность системы от окружающей среды и жесткая детерминированность поведения элементов;

•              Открытость – отсутствие полной изолированности от окружающей среды и наличие степеней свободы в поведении элементов;

•              Энтропия (от греч. entropia – превращение) – количественная мера неопределенности некоторой выделенной совокупности характеристик системы; мера вероятности пребывания системы в данном состоянии.

 

Категории, характеризующие состояние системы:

 

•              Состояние           системы –            множество           одновременно    существующих свойств объекта или системы;

•              Процесс – изменение состояния;

•              Переходное состояние – состояние системы, находящейся в процессе. На интервале между двумя состояниями;

•              Стабильное состояние – сохранение системой своих характеристик;

•              Кризисное           состояние –         состояние,           в              котором               система перестает соответствовать своему назначению.

 

Категории окружения системы:

 

Среда – представляет собой то, что ограничено от системы, не принадлежит ей, - это совокупность объектов, изменение которых влияет на систему, а также тех объектов, чьи свойства меняются в результате поведения  системы;

 

Окружающая среда – внешняя среда системы, или совокупность объектов, которые располагаются за границами системы, воздействуют на нее, но не принадлежат ей;

 

Внутренняя среда – совокупность объектов, которые находятся в границах системы,      влияют      на      ее      поведение,      но      не      принадлежат ей.

 

Главные категории процессов:

 

Функция – предназначение выполнять какие-то преобразования, для выполнения которых система и ее элементы приходят в движение, - это взаимодействие системы с окружающей средой в процессе достижения целей или сохранения равновесия;

 

Функционирование – действие системы во             времени;

 

Управление – приведение системы в состояние равновесия или достижения цели;

 

Интеграция – процесс и механизм объединения и связности элементов;

 

Адаптация – приспособление системы к окружающей среде без потери  своей идентичности;

 

Деградация – ухудшение характеристик системы;

 

Рост – увеличение количественных характеристик системы;

 

Агрессия – подавление характеристик системы в целях ее уничтожения, разрушения или насильственной интеграции;

 

Поглощение – насильственная интеграция.

 

Категории, характеризующие отражение системы:

 

Информация – сведения, знания наблюдателя системы, отражение ее меры разнообразия;

 

Модель системы – объект, который представителен системе, может замещать ее в исследовательском или практическом процессе, а полученные результаты          могут     переноситься      на           саму      систему; Проект системы – модель системы как средство конструирования системы.

 

Система характеризуется многообразными эффектами, наиболее важными среди которых выступают:

 

Эффект целостности – способность системы сохранять себя при воздействии различных факторов;

 

Интегральный эффект – появление новых качеств, присущих системе как целому;

 

Гомеостаз – способность системы сохранять в процессе взаимодействия со средой      значения      переменных      в      некоторых      заданных  пределах;

 

Эмерджентность – наличие у системы таких свойств, которых нет у ее отдельных элементов;

 

Синергетический эффект – эффект умножения результата функционирования системы, который превышает сумму результатов функционирования ее отдельных       составляющих.

 

Наиболее важные категории системного анализа:

 

Анализ – исследовательская деятельность посредством мысленного разложения системы на составляющие;

 

Анализ системный – совокупность методов, приемов и алгоритмов применения      системного      подхода      в      аналитической    деятельности;

 

Анализ ретроспективный – анализ систем прошлого и их влияния на прошлое и историю;

 

Анализ ситуационный (метод “Case study” или «кейс-метод») – разновидность аналитической деятельности, построенная на описании ситуации и подробном анализе этого описания;

 

Анализ структурный – анализ структуры системы как совокупности связей между частями системы, выяснения значения отдельного элемента для определенным образом структурированного целого;

 

Анализ функциональный – объяснение явления с точки зрения выполняемых ими функций;

 

Анализ структурно-функциональный – выделение элементов взаимодействия и определение их места и роли в функционировании системы;

 

Анализ причинно-следственный – установление причин, которые привели к возникновению данной ситуации, и следствий их развертывания;

 

Анализ прогностический – подготовка прогнозов и путей их реализации относительно вероятного, потенциального и желательного будущего;

 

Аналитическая модель – модель, позволяющая анализировать отражаемый ею объект.

 

Категории системного подхода находятся в постоянном развитии. Источниками их совершенствования выступают развитие системологии и системные исследования в естественных и общественных науках, которые помогают наполнять возникающие понятия содержанием, оттачивать их формулировки.

 

2.            Системообразующие факторы.

 

Одна из важных проблем в определении системы – выяснение сущности сил, объединяющих множество в одну систему. Действительно, как образуются, существуют, функционируют, развиваются системы? Как они сохраняют свою целостность, структуру, форму, ту особенность, которая позволяет отличить одну систему от другой? Почему неупорядоченность, хаос превращаются в организованное образование? Для объяснения этого применяется специальный термин – «системообразующий фактор». Под ним         понимается         фактор,         который         формирует         систему.

 

Проблема поиска системообразующих факторов является одной из главных

 

проблем науки, поскольку, найдя фактор, мы находим систему. Достаточно вспомнить, например, о скачке в науке благодаря открытию Д.И. Менделеевым (1834-1907) периодического закона и построения периодической системы элементов. Системообразующим фактором периодической системы элементов выступает зависимость между атомным весом и свойствами элементов. Открытие позволило объединить все элементы в строгую периодическую систему, создало возможности не только описывать свойства имеющихся элементов, но и предсказывать появление новых.

 

Встречается мнение, что системообразующим фактором является цель, благодаря которой элементы системы объединяются и функционируют ради ее достижения. Это приемлемо для живой природы и социальной жизни. Здесь целевая системная организация нередко ведущая.

 

В неживой природе, где цель – движение к состоянию равновесия, это менее четко выражено. Развитие, например, кристалла направлено, ибо он принимает определенную форму, но это происходит не потому, что атомы заранее сориентированы для принятия формы кристалла, а в силу того, что существует взаимодействие между атомами, выстраивающее их в нужном порядке.

 

Системообразующим фактором является также время – прошлое, настоящее, будущее. При этом одни системы предопределяются преимущественно прошлым, другие, другие – настоящим, третьим – будущим, четвертые             –                всеми     видами  времени.

 

Системообразующие факторы выполняют вполне определенные функции по отношению к системам:

 

выступают источником возникновения систем, ибо возникновение системообразующего фактора означает прекращение существования неупорядоченности,      появление      обостренной      нужды      в      системе;

 

играют важную роль в поддержании равновесия6 системы. Система, вышедшая из равновесия, «включает» системообразующий фактор, который обеспечивает        достижение        ею        состояния        гомеостаза7;

 

обеспечивают   процесс   наследования   в   системах,   память   о   ее   коде.

 

Обратим внимание и на то, что системообразующие факторы далеко не всегда проявляют себя открыто. Это скрытые факторы, что требует специальных и длительных исследований. Поэтому одна из главных проблем в  теории  систем  –  правильное  определение  системообразующего фактора.

 

3.            Классификация               систем.

 

Самое важное назначение классификации – описание свойств ее классов и подклассов, видов и подвидов систем, что позволяет использовать ее для идентификации конкретных систем в тех или иных областях деятельности.

 

По    нашему    мнению,    любая    система    характеризуется    4    основными параметрами: субстанцией, строением, функционированием и развитием.

 

При этом под субстанцией понимается сущностное свойство предмета как целостности, основание и центр всех его изменений, активную их причину и источник функционирования. Под строением системы подразумевается наличие                в              системе элементов,           связей    и организации. Функционирование рассматривается как процесс реализации системой своих функций, а развитие – как процесс качественных изменений системы.

 

Тогда система – это структурно-функциональная развивающаяся целостность.

 

На основании выделенных параметров можно дать классификацию системы на субстанциональном уровне, уровнях строения, функционирования и развития (табл.3).

 

Таблица 3 – Классификация систем

 

Основание классификации	Система
	Вид	Характеристика
1	2	3
Субстанциональный уровень системы
Природа системы	Физическая	Совокупность физических элементов, интегрированных на физических законах (поезд, мост, косм. объекты)
	Техническая	Совокупность    деталей,               техническое

		устройство (станок, конвейер, а/м)
	Кибернетическая   (кибернетика – в переводе с греч. – управлять – наука об общих законах управления любыми системами)	Множество         взаимосвязанных объектов – элементов системы, способных воспринимать, запоминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться информацией (автопилот, регулятор температуры в холодильнике, ЭВМ, человеческий мозг, живой организм, биологическая популяция, человеческое общество)
	Химическая	Множество элементов, взаимо- связанных химическими связями (молекула, химическое соединение)
	Биологическая	Организмы          или         их           сообщества (растение, животное)
	Социальная	Общество или некоторая его составляющая, развивающаяся как целое (государство, экономика, законодательство)
	Интеллектуальная	Знание, способы познания и мышления (методы научного познания, математика)
Способ существования системы	Абстрактная	Единство             некоторых           символов             или знаков (теория, система исчисления)
	Материальная	Совокупность материальных явлений (город, горная система)
Характер детерминации	Стохастическая, вероятностная	Поведение           носит     вероятностный характер (игра, ценообразование)

	Детерминирован- ная	Поведение предопределено (падение предметов, оконный затвор)
Происхождение систем	Естественная	Возникает и развивается естественно, без вмешательства человека
	Искусственная	Возникает           и              развивается        благодаря человеку
	Естественно- искусственная	Возникает и развивается естественно и путем вмешательства человека
Масштабы	Микромасштаб- ная	Относительно небольшое образование (вирусы, малая группа)
	Макромасштаб- ная	Значительное по размеру образование
	Метасистема	Сверхбольшое   образование (общество, планета)
	Мегосистема	Бесконечное по размеру образование (Вселенная)
Уровень строения системы
Количество элементов	Одноклеточная	Состоит из 1 элемента (Земля, клетка)
	Бинарная	Состоит из            2              элементов            (Земля   – Луна)
	Тринарная	Состоит из            3              элементов            (системы треугольники)
	Четырехэлемент-	Состоит из 4 элементов (футбольное

	ная	поле)
	Многоэлементная	Состоит из многих элементов (план города)
Степень открытости	Открытая	Открыта               для         воздействия        внешней среды (демократическое общество)
	Закрытая	Закрыта для         воздействий        внешней среды (тоталитарное общество)
Характер взаимодейст- вия элементов	Координационная	Элементы отличаются равноправием (дружба, отделы одного уровня в системе управления)
	Иерархическая	Элементы            соподчинены      (система управления)
	Координационно- иерархическая	Объединяет         равноправные    и неравноправные элементы (общество)
Степень организован- ности	Недостаточно организованная система, или хаос- система	Переходная        экономика, реорганизуемое предприятие, кризис
	Суммативная	Неразвитое взаимодействие между элементами                (империя              А. Македонского)
	Организованная	Выраженные      организационными структурами (правительство, фирма)
	Заорганизованная	Однозначно        преопределенное поведение элементов (армия, тюрьма)

Степень сложности системы	Простая	Состоит из небольшого числа элементов и связей между ними (куча песка, телефонный абонент)
	Сложная	Включает            в              себя       большое                число простых систем (телефонная станция)
	Сверхсложная	Включает            в              себя       большое                число сложных систем (телефонная связь)
Тип структуры	Линейная	Линейная             структура            взаимосвязи элементов (цепь, участок метро)
	Сотовая	Разветвленные связи, множество путей происхождения информации (связь)
	Иерархическая	Соподчинение элементов (власть)
	Смешанная	Наличие              всех        типов     структуры (предприятие)
Наличие информации                о строении системы	«Черный ящик»	С неизвестным строением
	«Серый ящик»	С наличием некоторой информации о ее строении
	«Белый ящик»	С известным строением
Уровень функционирования системы
Характер воспроизвод- ства	Воспроизводимая окружающей средой	Последствия любых действий

	Воспроизводящая себе подобных	Животные, растения
Количество функций	Монофункцио- нальная	Реализация одной функции (контроль)
	Полифункцио- нальная	Реализация одновременно нескольких функций (система управления)
^ Характер размещения	Плоскостная	Размещена в плоскости (земельный участок)
	Трехмерно- пространственная система	Городская среда
	Многомерная	Социальная технология
Равновесие	Равновесная	Сохранение равновесия (рынок)
	Неравновесная	Нарушение равновесия (конфликт)
Цель	Одноцелевая	Ориентирована на достижение одной цели (карьера, система обслуживания)
	Многоцелевая	Направлена                        на           достижения нескольких          целей                     (человек, многопрофильная фирма)
Эффектив- ность	Неэффективная	Отличается низкой эффективность (погрузка                неподготовленными людьми)
	Средней эффективности	Свойственна       выраженная        эффектив- ность (грузчик)

	Эффективная	Со          значительной     эффективностью (автопогрузчик)
Результат	С             нулевым результатом	Не          имеет     результата          (пассивный работник)
	Результативная	Отличается         результативностью (активный работник)
	С             высоким результатом	Высокий синергетический результат (трудоголик)
Уровень развития системы
Способность приспосабли- ваться	Адаптивная	Способность приспосабливаться, не теряя                своей     идентичности (успевающие студенты первого курса)
	Неадаптивная	Не          обладают            способностью приспосабливаться (неуспевающие студенты первого курса)
Способность     к движению (скорость)	Статическая	Статические,      неменяющиеся образования (скала)
	Динамическая	Характеризуются             изменяемостью (экономика наиболее развитых стран)
Вектор развития	Восходящего развития	Свойственен рост показателей развития с той или иной скоростью (экономика периода подъема, политики                с              нарастающими рейтингами)
	Нисходящая	Присуще              падение показателей

		развития с той или иной скоростью (кризисная экономика, политики с падающей поддержкой электората)
	Стабильная	Свойственно сохранение показателей (система устойчивого развития)
Способность самовоспроиз- водства	Неорганическая	Неспособность  к самовоспроизводству      (механические, технические системы)
	Органическая	Способность к самовоспроизводству (организмы)
Этап развития	Система-зародыш	Находится на стадии возникновения (зародыши)
	Детская	На          стадии  становления        (ребенок, новое государство)
	Молодая	В             процессе              достижения         зрелости (молодежь, молодое государство)
	Зрелая	Соответствует всем качествам зрелости (человек среднего возраста, развитое государство)
	Кризисная	В процессе падения показателей, разрушения и перестройки (кризисная экономика)
	Переходная	Переходит           из            одного  состояния            в другое (украинская экономика)
	Деградирующая	Доминирование процессов ухудшения показателей и разрушения (экономика