2.2. Базовые понятия системного подхода

_{С некоторой долей условности все понятия}² _{«системы» можно поделить на три группы.}

¹ Изоморфизм – однозначное отображение двух совокупностей, сохраняющее их структурные свойства.

² Понятие – это мысль, которая отображает существенные признаки и отличительные свойства рассматриваемого пред- мета. Термин – точно выраженное содержание научного понятия. Категория – предельно широкое по объему понятие, которое не подлежит дальнейшему обобщению.

Определения, принадлежащие к первой группе, рассматривают систему как комплекс процессов, явлений и связей между ними, которые существуют объективно, независимо от наблюдателя.

Определения второй группы рассматривают систему как инструмент, способ исследо- вания процессов и явлений. Наблюдатель, имея перед собой цель, конструирует систему как некое абстрактное отображение реальных объектов.

Третья группа определений представляет компромисс между двумя первыми. Система здесь – искусственно создаваемый комплекс элементов (людей, процедур, технологий, науч- ных теорий и т. д.), предназначенный для решения сложной организационной, технической, экономической задачи. Следовательно, здесь наблюдатель не только выделяет систему из среды, но и создает, синтезирует ее [2].

Рассмотрим основные понятия теории систем, к которым наряду с системой, в первую очередь, следует отнести такие категории, как среда, элемент, связи и структура.

Понятие «система» широко используется как в научных исследованиях, так и в повсе- дневной жизни. Этот термин также является отражением некоторой объективной реально- сти. Существует большое число определений системы, охватывающих различные признаки объектов, рассматриваемых как системы.

Под системой чаще всего понимают целостное множество взаимосвязанных элемен- тов, обладающее свойствами, отличными от свойств элементов, образующих это множе- ство. Из этого определения можно выделить следующие свойства системы. Система – это совокупность элементов. При определенных условиях элементы могут рассматриваться как системы.

Связи (взаимосвязи) между элементами закономерно определяют интегративные свой- ства системы, отличают систему от простого конгломерата и выделяют ее как целостное образование из окружающей среды.

Таким образом, система – это такой объект, свойства которого не сводятся без остатка к свойствам составляющих его элементов. Такой объект обладает целостностью, кото- рая выражается в неаддитивности, интегративности его свойств. Неаддитивность свойств целого означает не только появление новых систем, но и в некоторых случаях исчезнове- ние отдельных свойств элементов, наблюдавшихся до их соединения в систему. Например, молекула обладает такими свойствами, которых нет у составляющих ее атомов.

Под понятием «среда» понимается сфера, ограничивающая структурное образование системы. Среда есть все то, что воздействует на систему, но неподконтрольна ей. Воз- действие среды на систему называют входными воздействиями, или входами; воздействие системы на среду – выходные воздействия, реакция системы, или выходы. Сложное вза- имодействие системы и среды как ее окружение определяется соответственно понятиями

«система» и «надсистема».

Само отношение этих систем между собой можно рассматривать как взаимодействие среды и системы. Определение границ системы в окружающей среде делается самим иссле- дователем или наблюдателем. Поэтому включение определенных объектов в качестве эле- ментов исследуемой системы является творческим и целевым моментом самого исследова- теля.

Понятие «система» стало терминологической основой построения теории систем. Трактовка этого понятия имеет различные варианты. Приведем примеры некоторых из них [3].

1. Система – это объективное единство закономерно связанных друг с другом предме- тов, явлений, а также знаний о природе и обществе.

2. Система – это комплекс элементов, находящихся во взаимосвязи.

3. Система – это множество элементов с отношениями между ними и между их атри- бутами.

4. Система есть отражение в сознании субъекта (исследователя, наблюдателя) свойств объектов и их отношений в решении задачи исследования, познания.

5. Система – это совокупность взаимосвязанных элементов, составляющих некоторое целостное образование, имеющее новые свойства, отсутствующие у ее элементов.

Содержание приведенных понятий для описания лишь одного термина показывает, что каждый из авторов имеет свое отношение к данному термину.

Для того чтобы выработать наиболее объективное отношение к термину «система», необходимо выделить наиболее общие свойства, которые его характеризуют. К таким свой- ствам можно отнести:

1) наличие элементов, которые могут быть описаны атрибутами (свойствами самих элементов);

2) наличие разного вида связей между элементами, которые определяют степень их организации в целом (функциональные свойства);

3) наличие отношений между элементами, которые определяют уровни иерархии в строении целого образования (свойство соотношения);

4) наличие цели существования системы, которая определяет целесообразность ее существования в окружающей среде (свойство самоуправления или управления);

5) наличие языка описания состояния и функционального поведения системы (свой- ство изоморфизма, многообразия средств описания).

Все указанные свойства системы в той или иной степени корреспондируются с методо- логическими принципами теории систем (представленными выше) и могут рассматриваться как закономерности исследования, проектирования и создания любых систем.

На основании этих свойств можно сформулировать еще одно определение. Система – это целостное структурное образование, выделяемое исследователем из окружающей среды на основе единства функционирования множества взаимосвязанных объектов в качестве элементов, обладающих определенными свойствами, связями и отношениями.

В качестве элемента системы рассматривается объект, относительно самостоятельный и не подлежащий дальнейшему расчленению на данном уровне рассмотрения, выполняю- щий определенные функции, находящийся во взаимосвязи с другими объектами, составля- ющими систему. Разделение объектов на элементы и системы относительно. Каждая система может быть представлена как элемент системы большого масштаба (суперсистемы); в свою очередь элемент можно рассматривать в качестве относительно самостоятельной системы. Выделение элементов в очень сложных системах опосредуется расчленением системы на подсистемы, которые представляют собой относительно самостоятельные части системы, подлежащие дальнейшему расчленению.

Понятие «элемент системы» применяется в системных исследованиях для определе- ния способа отделения части от целого. В данном смысле элемент выступает как свое- образный предел возможного разделения системы на элементарные составляющие, которые позволяют наилучшим способом разобраться и понять закономерности функционирования каждой части системы в целостном образовании. Выделение элементов системы дает воз- можность понять строение самой системы и определить ее структурно-функциональные связи и отношения. Определение количества таких элементов в процессе исследования системы имеет субъективно-творческий характер. Каждый исследователь, формулируя цели и задачи исследования, определяет и глубину членения целой системы на части. Элементами системы могут быть как подсистемы, так и ее компоненты, в зависимости от тех свойств, которыми обладает выделенный элемент системы.

Понятие «подсистема» подразумевает выделение относительно независимой части системы, которая сама обладает свойствами объекта-системы. К таким свойствам можно отнести наличие структурной целостности, подцелей функционирования и коммуникатив- ности с другими подсистемами (элементами). Сама подсистема должна состоять из неодно- родных элементов, т. е. обладающих разными свойствами.

Функционирование системы как единого целого обеспечивается связями между эле- ментами. Связь – это перенос материальных, энергетических или информационных компо- нентов из одного объекта в другой; это функциональная характеристика элемента, а отно- шение – это структурная характеристика.

Понятия «связь» и «отношение» имеют достаточно сложное объяснение. В специаль- ной литературе принято отождествлять понятие «связь» с динамичным состоянием элемен- тов, которое определяется целями функционирования и методами управления в процессе установления связи.

Понятие «отношение» характеризуется статикой строения самого элемента, т. е. его структурой. В теории логики принято «отношение» рассматривать как соотношение, сопод- чинение одного свойства элемента другому. Такое соотношение тоже основывается на раз- ных видах связей, например в микроэлементах. Понятие «отношение» можно рассматривать как «связи строения» элемента.

Связи делятся на внутренние, когда такой перенос компонентов происходит между элементами системы, и внешние, когда выход одной системы становится входом в другую. Такую связь принято называть прямой связью. Например, поставки ресурсов организации. Кроме прямой связи, существует еще и обратная связь. Прямая связь обеспечивает передачу воздействия, информации с выхода одного элемента на вход другого, а обратная – с выхода некоторого элемента на вход того же элемента.

Понятие «связь» определяется как проявление свойств коммуникации самого элемента с его окружением. Связь осуществляется на основе закона обмена энергией информацией и веществом в процессе динамического развития самого элемента. Понятие «связь» опи- сывает степень ограничения свободного развития самого элемента. Все элементы любой системы всегда вступают во взаимодействие друг с другом, теряя при этом некоторые из своих свойств. Наличие свойств связей у элемента (коммуникации) обеспечивает его жизне- деятельность. Следовательно, понятие «связь» определяет функционально-процессуальную характеристику системы, а понятие «отношение» – функционально-структурную характе- ристику.

По классификации И. В. Блауберга, В. Н. Садовского и Э. Г. Юдина, связи могут быть следующими [60]:

• генетические порождения, когда один объект является основой для рождения другого;

• преобразования, когда элементы одной системы в процессе взаимодействия с элемен- тами другой приобретают новые свойства в одной или обеих системах;

• взаимодействия, которые подразделяются на связи взаимодействия объектов или отдельных свойств объектов;

• функционирования, которые обеспечивают реальную жизнедеятельность объекта;

• развития, которые возникают в процессе перехода из одного качественного состояния объекта в другое;

• управления, которые могут образовывать разновидность либо функциональных свя- зей, либо связей развития.

Представленная классификация показывает, что определения связей часто размыты и могут пересекаться.

В рамках системных исследований понятие «связь» имеет наибольшее значение, так как в процессе взаимодействия элементов в системе устанавливаются алгоритмы

их совместного функционирования. Например, рекурсивная связь устанавливает при- чинно-следственную связь между различными параметрами в экономической системе. Синергическая связь в теории систем определяет результат совместных действий взаимо- связанных элементов как общий эффект, который превышает сумму эффектов, получаемых от каждого независимого элемента. Циклическая связь рассматривается как сложная обрат- ная связь между элементами в системе, определяющая ее полный жизненный цикл, напри- мер, в процессе производства какого-либо изделия. Обратная связь является основой само- регуляции, развития систем, приспособления их к изменяющимся условиям существования. Например, в управлении социально-экономическими системами используется функция кор- ректировки, которая основана на принципе обратной связи, т. е. возможности принятия решения в зависимости от сложившихся условий.

По своему характеру связи могут быть положительными, отрицательными и гармони- зированными.

Под положительной связью понимается результат взаимодействия элементов, в про- цессе которого не нарушается внутренняя структура самих элементов. Этот результат дает импульс к дальнейшему развитию элементов и всей системы.

Под отрицательной связью понимается результат взаимодействия элементов, в про- цессе которого происходит разрушение как самого элемента, так и всей системы.

Под гармонизированной связью понимается устойчивое динамическое состояние раз- вития элементов в результате их взаимодействия.

Следовательно, в системах различной природы всегда существуют разные виды связей, за счет которых обеспечивается сохранение целостного образования.

Количество связей между элементами в системе принято представлять как возможное сочетание по формуле

S = g (g – 1), (2.1)

где g – количество элементов.

Исходя из теории алгоритмов, можно констатировать, что связи между элементами в системе могут иметь линейный (однонаправленный), нелинейный (многонаправленный) и циклический характер или их сочетание.

Состав элементов и способ их объединения определяют структуру системы. Фор- мально ее часто представляют в виде граф, где вершины соответствуют элементам системы, а дуги – их связям. Особое место среди структур разных типов занимают иерархические структуры.

Понятие «отношение» в качестве внутренней связи между элементами системы логи- чески связано с понятием «структура», которое означает строение, расположение, порядок. Структура отражает взаимосвязи и взаимоотношения между элементами системы, устана- вливающими порядок ее строения. Структуру системы принято описывать видом связей и отношений (иерархия связей) между ее элементами. Структура описывает внутреннее строе- ние (состояние) системы. Структуры бывают как статическими, так и динамическими. Одна и та же система может быть описана разными видами структур в зависимости от аспектов и стадий исследования или проектирования в пространстве и во времени.

Структуры систем могут описывать состояние системы, ее поведение, условия ее рав- новесия, устойчивости и развития.

Состояние системы – это описание ее в определенный момент времени как «статич- ной фотографии». В таком состоянии все элементы имеют статичные входные и выходные параметры.

Под равновесием системы понимается описание состояния системы, которая лишена внешних воздействий и находится в состоянии равновесия.

Под устойчивым состоянием системы понимается такое поведение, которое обеспе- чивает ей возвращение в равновесное состояние после воздействия внешних факторов. Как правило, состояние устойчивости обеспечивается за счет сочетания свойств самих элемен- тов системы.

Развитие системы – это такое состояние системы, которое обеспечивает развитие свойств связи отношений в рамках организационной структуры в продолжительном вре- менном периоде, с учетом воздействия факторов внешней среды. (Далее будет рассказано о таком классе систем на примере адаптивных систем, самообучающихся и саморазвиваю- щихся систем.)

Теория систем изучает закономерности организации, структурирования, функциони- рования, поведения и существования любого объекта в качестве системы. Методологиче- ской основой построения теории систем стали такие универсальные научные принципы, как: целостность, дискретность, гармония, иерархия и адекватность.

В теории систем широко используются методы моделирования на базе линейного и нелинейного программирования, в основе которого лежат методы теорий, представленных в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Перечень теорий