2.3. Классификация систем

Вся объективно существующая действительность представляет собой единую материальную систему.При изучении ее условно делят на ло­кальные системы- биологические, социологические, экономические, экологические, физические, химические и др. В свою очередь перечис­ленные системы делятся: на абстрактные и конкретные, естественные и искусственные, социальные, машинные и системы «человек-машина», открытые и замкнутые, постоянные и временные, стабильные и неста­бильные, детерминированные и вероятностные, однородные и неодно­родные, устойчивые и неустойчивые.

В зависимости от числа элементоввсе системы делятся на две груп­пы: простые- (микро) системы и сложные- (макро) системы. Сложные системыхарактеризуются большим числом элементов и связей между ними. Как число элементов, сила межэлементных связей, так и их лока­лизация могут неконтролируемо изменяться, что делает поведение таких систем непредсказуемым. Сложные системы не обладают свойством ад­дитивности, т. е. свойства системы не являются суммой свойств ее эле­ментов. Развитие сложной системы имеет важную особенность: элементы системы приобретают все более специализированные функции.

Сложные системы обладаютопределенным набором «свойств», главными из которых является:

неоднородностьи большое число элементов;

эмерджентность -не сводимость свойств отдельных элементов и свойств системы в целом;

иерархия- наличие нескольких уровней и способов достижения це­лей соответствующих уровней;

многофункциональность -способность к реализации некоторого множества функций при заданной структуре;

адаптация- изменение целей при изменении условий функциониро­вания системы и др.

Перевозочные системы относятся к сложным системам. В простых системахподдержание эффективности осуществляется за счет регулиро­вания процессов, а в сложных за счет регулирования параметров.

Абстрактные и конкретные системы. Система называется абст­рактной,если ее элементы являются понятиями. Абстрактные системы связаны с теоретическими структурами и состоят из идей. К типичным абстрактным системам относят экономическую теорию, общую теорию относительности, теорию организации и др.

Конкретные (реальные) системыпредставляют собой совокупность функционально связанных друг с другом реальных элементов (людей, машин, материалов, энергетических ресурсов и других физических объ­ектов). В области транспорта существуют такие конкретные системы, как, например, система грузового транспорта, система общественного пассажирского транспорта, территориально ограниченные транспортные системы и т. п.

Естественные и искусственные системы. Естественные системы связаны с природой. Каждый живой организм является уникальной есте­ственной системой (например, солнечная система).

Искусственные системывозникли тогда, когда люди впервые собра­лись в группы, чтобы жить и охотиться вместе. Искусственные системы подразделяются на материальные и нематериальные системы. Матери­альные системы в соответствии с субстанциями материи включают про­изводственные системы, энергетические и информационные. В силу ос­новного свойства материи - движения - под этот признак подпадают и перевозочные системы, обеспечивающие перемещение составляющих материи. В настоящее время искусственные системы появляются в бес­конечно разнообразных вариантах от производственной системы какого-либо автотранспортного предприятия до системы исследования космоса. Их цели варьируются в чрезвычайно широких границах. Они обладают следующими свойствами:

система состоит из конечного числа компонентов;

деление системы на составные части можно осуществлять до тех пор, пока вся система не распадется на «неделимые единицы»;

вся система есть нечто большее, чем просто сумма ее частей; целое определяет природу частей;

части не могут быть познаны при рассмотрении их вне целого;

части находятся в постоянной взаимосвязи и взаимозависимости.

Социальные системы, системы «человек-машина» и машинные системы. Системы,состоящие из людей, рассматриваются как чисто со­циальные.Промышленные, транспортные идругие предприятия, полити­ческиепартии, технические общества являются примерами таких систем. Однако трудно представить себе какую-либо систему, состоящую только из людей, не использующих для достижения своих целей хотя бы про­стейшее оборудование. Поэтому большинство конкретных систем попа­дают в категорию систем «человек-машина».

Чисто машинные системыдолжны вырабатывать свои собствен­ные выходныеданные и поддерживать свое функционирование, т. е. быть способнымиприспосабливаться к окружающей среде. Саморегу­лирующиеся,самовосстанавливающиеся иполностью самообеспечи­вающиеся машинные системы пока еще относятся к области научной фантастики.

Открытые и замкнутые системы. Система называется от­крытой,если существуют другие связанные с ней системы, которые оказывают на нее воздействие и на которые она тоже влияет. Иными словами, это такие системы, которые взаимодействуют с окружающей средой. Они зависят от энергии, информации и материалов, посту­пающих извне.

Все системы, содержащие живые организмы, являются открытыми, поскольку на них воздействуют всевозможные факторы, воспринимае­мые органами чувств живых организмов. Транспортные системы функ­ционируют в рамках более крупных систем и поэтому являются откры­тыми системами.

В открытых системах одно и то же конечное состояние может быть достигнуто при различных начальных условиях благодаря взаимодейст­вию с внешней средой. Открытые системы подразделяются на неадап­тивные и адаптивные. На первые окружающая среда оказывает пассив­ное воздействие, вторые - реагируют и приспосабливаются к окру­жающей среде.

Открытость системы обобщает в себе величину всех изменений, происходящих в системе в процессе взаимодействия ее со средой путем восприятия информации, энергии или вещества.

Система является замкнутой,если она не взаимодействует с ок­ружающей средой.

Рис. 2.4. Открытая система, погруженная в замкнутую систему

Состояние замкнутых систем зависит только от ее начальных ус­ловий. Если изменяются начальные условия, то изменяется и конечное устойчивое состояние системы. Всякая попытка рассмотрения откры­тых систем как замкнутых, когда внешняя среда не принимается во внимание, таит в себе большую опасность.

Однако всегда можно погрузить открытую систему в объемлющую ее замкнутую систему (Рис. 2.4).

В реальном мире трудно найти замкнутые системы, однако они нахо­дят широкое применение в научных исследованиях, при проведении ла­бораторных экспериментов. Примером закрытой системы могут служить часы. Взаимозависимые части часов двигаются непрерывно и точно, если они заведены или к ним подведена энергия. Пока в них имеется источник энергии, их система независима от среды. В целях упрощения ситуации, для достижения хотя бы первого приближения, производственные ситуа­ции рассматриваются таким образом, как будто существует замкнутая система.

Постоянные и временные системы. Постоянные системы- это та­кие системы, которые существуют длительный период времени по срав­нению с ограниченным временем деятельности людей в этих системах.

Временные системыимеют важное значение для решения конкрет­ных специфических задач и создаются на заданный период времени, а за­тем ликвидируются (уборочно-транспортные комплексы, автоотряды для перевозки урожая и т. п.).

Стабильные и нестабильные системы. Стабильной системойяв­ляется такая система, свойства и функции которой существенным обра­зом не изменяются или изменяются в форме повторяющихся циклов (например, система регулярных международных перевозок грузов, пас­сажиров).

Примером нестабильной системыможет являться научно- исследовательская лаборатория.

Подсистемы и сверхсистемы.Всякая система входит в состав неко­торой более крупной системы. Так автотранспортное предприятие как система входит составной частью в определенную отрасль, отрасль пред­ставляет собой часть системы национальной экономики, которая в свою очередь является системой внутри всего общества. Национальное обще­ство представляет собой систему в рамках мировой системы; мировая система является частью солнечной системы и т. д.

Транспортноепредприятие рассматривается как «система», если акцент делается на процесс перевозки грузов или пассажиров и если оно состоит из всех объектов, характеристик и взаимоотношений, необ­ходимыхдля достижения цели при установленном числе ограничений.Меньшиесистемы в рамках такой системы называются подсистемами. Термин сверхсистемаотносится к исключительно крупным и сложным системам.

Каждая система должна удовлетворять требования больших систем, в которыеона сама включена.

Детерминированные и вероятностные системы. Детерминиро­ванной называется система,в которой составные части взаимодейству­ют точно предвиденным образом. Примером такой системы может слу­жить швейная машина. Когда поворачивают ручку машинки, то игла поднимается вверх и опускается вниз. Если задано предыдущее состоя­ние и известна программа работы, то всегда безошибочно можно пред­сказать последующее состояние такой системы.

Детерминированными системами являются также ЭВМ, автоматиче­ские системы, автоматизированные заводы. Отклонение от строго пред­писанного образа действия, например, в линии транспортных машин ав­томатизированного завода, считается неисправностью или аварией.

Для вероятностных системнельзя сделать точного детального пред­сказания. Для них можно лишь установить с большей степенью вероят­ности, как она будет вести себя в любых заданных условиях. Все транс­портные системы относятся к вероятностным. Для них необходимо выра­ботать методы, обеспечивающие сохранение существования в условиях меняющейся среды. Они вынуждены приспосабливаться к экономиче­скому, финансовому, социальному и политическому окружению и долж­ны обладать способностью к обучению на основе опыта.

Однородной по составуназывается система, компоненты которой имеют одинаковую природу. В противном случае система называется не­однородной.

Устойчивостьюназывается способность системы сопротивляться изменению своего состояния. Под критерием устойчивостипонимается какое-либо положение, выполнение которого однозначно свидетельству­ет об устойчивости состояния системы. Возмущениемназывается малое (меньше некоторой условной единицы) изменение одной или нескольких величин, характеризующих состояние системы. Состояние системы на­зывается локально устойчивым,если с течением времени (формально приt→∞) его возмущение стремится к нулю, в результате чего система снова возвращается в это же состояние.

Состояние системы называется неустойчивым,если его возмуще­ние увеличивается с течением времени (формально - при t→∞ достига­ет сколь угодно большого значения).

Устойчивые динамические системыобладают свойствами единст­венности стационарного состояния и его устойчивости в долговременном масштабе.

Если динамическая система устойчива, влиянием шума с нулевым средним в экономическом анализе можно пренебречь - на качественные выводы анализа такое упрощение влияние не окажет.