Понятие и определения системы

- определения системы;

- выбор определений;

- дескриптивное и конструктивное определение систем.

Важнейшим понятием теории систем и системного анализа является понятие «система». В самом широком смысле под системой понимают упорядоченную совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов. В некотором смысле понятие «система» может рассматриваться как противоположное понятию «хаос». Существует достаточно большое количество (несколько десятков) определений системы (они рассмотрены, в частности, в работах [8, 33-36]). Их анализ показывает, что определение данного понятия прошло определенную эволюцию и изменилось и по форме, и по содержанию. Приведем некоторые из определений системы.

Л. фон Берталанфи определял систему как “комплекс взаимодействующих компонентов” или как «совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и со средой» [4]. Система – «отображение входов и состояний объекта в выходах объекта» [18]. А. Холл: “Мы можем определить систему как нечто целое, абстрактное или реальное, состоящее из взаимозависимых частей”^[5].

«Система – совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях между собой и образующих некоторое целостное единство»^[6]. «Система есть совокупность взаимосвязанных элементов, обособленная от среды и взаимодействующая с ней как целое» [25, с. 82]. “Система есть средство достижения цели, средство решения проблемы” [25, с.70].

«Система есть отражение в сознании субъекта (исследователя, наблюдателя) свойств объектов и их отношений в решении задачи исследования, познания» ^[7]. Система – «объективное единство закономерно связанных друг с другом предметов, явлений, а также знаний о природе и обществе»^[8].

«Система представляет собой определенное множество взаимосвязанных элементов, образующих устойчивое единство и целостность, обладающее интегральными свойствами и закономерностями"^[9]. «Под системой…будем понимать относительно устойчивую часть окружающего мира, выделяемую исследователем (наблюдателем) с помощью идентифицирующих признаков в некотором идентификационном пространстве»^[10].

«Система – это полный, целостный набор элементов, взаимосвязанных между собой так, чтобы могла реализоваться функция системы»^[11]. Систему можно рассматривать и как философскую категорию, характеризующую определенный способ организации материи и духовного мира [10, с. 45].

Как отмечается в [8], анализируя эволюцию определений системы, можно обнаружить некоторые закономерности: вначале определения системы ба­зировались на учете только элементов и связей, взаимодействий между ними, затем в определения включили понятие цели,, а далее в определения все чаще включают наблюдателя.

В связи с большим количеством определений понятия «система», возникает проблема выбора определения. Выбор ведущего понятия принципиально важен не только для теоретического осмысления – он обусловливает логику процедур системных исследований. Среди многообразия позиций, прежде всего, выделяются две. Они касаются вопроса о том, является ли система вещью или представлением этой вещи в сознании, иначе, материальна ли система или абстрактна. В научном познании преобладает понимание системы как представление определенного аспекта, «среза» реального объекта, как выделяемого в реальном объекте абстрактного объекта. Так, в зарубежных философских кругах широко распространено понимание системы как произвольного набора элементов. Наиболее ярко это проявилось в следующем определении: «Система есть то, что различается как система» («A system is what distinguished as a system»). Это определение было принято рядом системных школ, в частности американской школой Дж. Клира [13].

Проблема выбора определения для конкретных исследований может быть решена по-разному. Например, как отмечается в [8, с.22 – 23], на разных этапах представления объекта в виде системы, в различных конкретных ситуациях можно пользоваться разными определениями. Причем, по мере уточнения представлений о системе ее определение не только может, но и должно уточняться. Более полное определение, включающее и элементы, и связи, и цель, и наблюдателя, а иногда и "язык" отображения системы, помогает поставить задачу, наметить основные этапы методики системного анализа. Например, в организационных системах, если не определить лицо, принимающее решения, то можно и не достичь цели, ради которой создается система. Таким образом, при проведении системного исследования нужно, прежде всего, отобразить ситуацию с помощью как можно более полного определения системы, а затем, выделив наиболее существенные компоненты, влияющие на принятие решения, сформулировать "рабочее" определение, которое может уточняться, расширяться или сужаться в зависимости от хода анализа. "Рабочее" определение системы помогает исследователю начать ее описание. Выбор определения системы отражает принимаемую концеп­цию исследования и является фактически началом моделирования.

В системном исследовании и, в первую очередь, в экономическом системном анализе определениям вообще принадлежит очень важная роль. Выделяют два класса определений – дескриптивные и конструктивные. Дескриптивное или описательное определение - это определение предмета через его свойства, через его внешние проявления. Строится дескриптивное определение по формуле: «То, что обладает определенными свойствами, есть требуемый предмет». Пример: «Совокупность, которая обладает целостными свойствами, есть система». Дескриптивное определение системы должно отвечать на вопрос о том, как отличить системный объект от несистемного. Приведенные выше определения системы являются дескриптивными.

Конструктивное (операциональное) определение - описание строения (построения) предмета. «Термин операциональный означает, что изучаемое явление описывается посредством идентифицируемой, наблюдаемой и измеримой сущности», - писал С. Янг. Аналогичным образом определяют «структурное» понятие Р. Акофф и Ф. Эмери: «объективное, измеряемое, пригодное для экспериментирования»[12]. Конструктивное определение должно отвечать на вопрос о том, как формировать систему. Пользуясь конструктивным определением, можно моделировать системы. Примером конструктивного определения системы является ее представление через системные элементы (см. далее п.2.2).

Компоненты системы

- элементы и связи в системе;

- системные элементы;

- функция и структура системы;

- состояние, поведение и развитие систем.

Система – это понятие, свидетельствующее о наличии у объекта определенных «системных» свойств. Система не тождественна объекту. В зависимости от точки зрения или от поставленной исследовательской задачи один и тот же объект может быть представлен как множество различных систем: предприятие может рассматриваться как технологическая (техническая) система, как система межличностных отношений, как информационная система, как хозяйственная система и т. д.

В конструктивном плане любая система может быть представлена как единство входа, выхода и процессора, предназначенных для реализации определенной функции, т.е. через совокупность системных элементов. Вход и выход – вещество, энергия, информация, поступающие в систему и из нее, соответственно. Процессор – оператор преобразования входов в выходы. Простейшее описание системы через ее входы и выходы представлено на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Описание системы через входы и выходы

Функция системы – назначение, миссия, то, ради чего система существует (функционирует). Функция характеризует смысл существования системы. Функция является системообразующим фактором, так как позволяет выделить систему из среды и исследовать ее как целое.

Функцию не следует путать с целью системы. Цель системы можно определить как ее определенное желаемое состояние или желаемые (искомые) значения ее параметров (выходов). Функция системы характеризует все возможные состояния системы (ее выходов). Цель часто (но не всегда) следует формулировать в терминах количественных характеристик: «достичь такого-то значения параметра (параметров)», «максимизировать (минимизировать) значения параметров», например, максимизировать прибыль. Система обычно характеризуется множеством целей. Функция формулируется путем описания, как правило, качественного, основного признака всех возможных результатов действия (функционирования) системы, например, «предоставлять образовательные услуги». Системное описание объекта через указанные элементы может быть отражено в так называемой «матрице системных характеристик» (глава 4).

Как следует из приведенных выше определений, система состоит из элементов и связей. Элемент - такая часть системы, которая выполняет определенную специфическую функцию и не подлежит дальнейшему разбиению, является как бы неделимой с точки зрения рассматриваемого процесса функционирования системы. Каждый элемент системы обладает собственным поведением и состоянием, отличным от поведения и состояния других элементов и системы в целом, т. е. система обладает определенным разнообразием. Элементами могут являться различные явления, предметы, процессы и т. п., тем самым, можно говорить о системах различной природы: солнечная система, система кровообращения, система счисления, система управления и т. п.

Функционирование отдельных объектов как целостных систем обеспечивается установлением и реализацией связей между элементами системы и среды. Понятие связи используется для обозначения зависимости, подчиненности одного явления (объекта, элемента, системы) – другому. Связь между явлениями существует, если они накладывают ограничения на поведение друг друга. Если поведение объектов независимо, то связь между ними отсутствует. Функционирование совокупности отдельных объектов в качестве целостных систем обеспечивается взаимодействием этих объектов, т. е. установлением и реализацией определенных связей между ними. Именно взаимодействия (связи) элементов системы порождают у нее такие свойства, которыми ни один элемент в отдельности или подмножество элементов не обладают.

Выделяются внутренние и внешние взаимодействия или связи. Внутренние связи - это действия и взаимодействия элементов. Внешние связи - это взаимодействия системы с другими системами, воздействия системы на среду, воздействия среды на систему. При системном рассмотрении объектов под связью понимается перемещение и/или преобразование вещества, энергии, информации. Связь определяют также как ограничение степени свободы элементов. Связи можно охарактеризовать направлением, силой, характером. По первому признаку связи делят на направленные и ненаправленные. По второму – на сильные и слабые. По характеру различают связи строения систем, связи взаимодействия (в том числе, кооперативные и конфликтные), порождения (генетические), функционирования (обеспечивающие деятельность объекта) и развития, связи управления (в том числе, вертикальные и горизонтальные; линейные и функциональные; формальные и неформальные). Важнейшую роль в управлении и системных исследованиях играет понятие обратной связи.

Выделяются два основных вида связей – прямые и обратные. Различие между прямой и обратной связями заключается в том, что прямая связь обеспечивает передачу воздействия (вещества, энергии, информации) с выхода одного элемента на вход другого, а обратная связь – с выхода некоторого элемента на вход того же элемента, либо непосредственно, либо через другие элементы. Обратная связь подразумевает наличие канала для передачи информации (воздействия) с выхода управляемого объекта к его входу (прямо или через управляющий объект).

Всякая система функционирует в среде. Представление об открытой системе, введенное Л. Берталанфи, требует исследования системы во взаимодействии со средой. Среда – совокупность объектов (процессов, явлений, факторов), воздействующих на систему, но не подконтрольных ей. Система оказывает влияние на среду, но не предопределяет ее поведение однозначно. Иногда выделяют внешнюю и внутреннюю среду в соответствии с тем, параметры каких объектов (внешних по отношению к системе или ее внутренних элементов, соответственно) рассматриваются как неконтролируемые.

В то же время система образует единство со средой. При этом, как правило, любая исследуемая система представляет собой элемент системы более высокого порядка; элементы любой исследуемой системы, в свою очередь, обычно выступают как системы более низкого порядка. Системное исследование предполагает анализ взаимодействия системы со средой. В процессе исследования граница между системой и средой может существенно меняться. Уточнение представлений о системе влечет за собой уточнение представлений о среде. Так, взятие под контроль некоторого ранее неуправляемого параметра приводит к смещению границы между средой и системой в сторону расширения последней.

Помимо элементов и связей система имеет и более сложные характеристики: состояние, процессы, поведение, функционирование, развитие.

Состояние – это характеристика системы, обеспечивающая знания свойств системы в конкретный момент времени. Состояние определяется либо через входные воздействия и выходные результаты, либо через общесистемные свойства. Состояние отражает статику системы.

Вместе с тем, большинство систем являются динамическими, в которых непрерывно происходят разнообразные процессы, т. е. состояния, упорядоченные во времени. Общими процессами систем являются поведение, функционирование, развитие. Существует значительное разнообразие других процессов. При этом они могут распространяться на различные классы систем (например, процессы дифференциации и интеграции), а могут происходить только в системах определенного класса.

Поведениемсистемыназывают изменение состояния системы, исходом которого является некоторый результат. В основном термин «поведение» относят к организационным и естественным системам. Для технических систем обычно говорят о процессах.

Развитиеописывается как смена состояний развивающегося объекта. Основное содержание процесса развития составляют достаточно существенные изменения в строении объекта и в формах его функционирования. Функционированиеесть движение в состоянии одного и того же уровня, связанное лишь с перераспределением элементов, функций и связей в объекте; при этом каждое последующее состояние либо непосредственно определено предыдущим, либо «переформировано» всем строением объекта и не выходит за рамки его истории. Развитиеже – это смена состояний, в основе которой лежит невозможность сохранения существующих форм функционирования. Здесь объект как бы оказывается вынужденным выйти на иной уровень функционирования, прежде недоступный и невозможный для него, а условием такого выхода является изменение организации объекта.

Развитиепредставляется необратимым, направленным, закономерным изменением материи и сознания, их универсальным свойством; в результате развития возникает новое качественное состояние объекта — его состава или структуры. Развитие может быть монотонными, скачкообразными, с повторением уже пройденных состояний (циклическое развитие).

Структура системы

Любая система выступает как единство функции и структуры (от лат. structura ­ - строение, устройство). Если функция позволяет выделить систему из среды, то структура объединяет элементы множества в систему, поэтому правомерно говорить также о системообразующей роли структуры.

В самом общем виде под структурой понимается способ деления целого на части или организации частей в систему. В этом смысле структурой обладают абсолютно все объекты, процессы, явления, которые тем или иным способом поддаются разбиению на взаимодействующие части. Структура представляет собой определенный «срез» системы. Любая сложная система обладает множеством структур, связанных между собой. При анализе предприятия выделяют, например, технологическую, квалификационную, информационную и другие структуры.

Структура материальных объектов всегда относительно постоянна, устойчива во времени. Устойчивость - характерная особенность структуры вообще. Поэтому понятие структуры включает в себя не все взаимодействия элементов, а только устойчивые во времени. Структура системы несет в себе информацию о своем развитии и о факторах внешней среды, воздействовавших на систему в ходе ее исторического движения. "Структура больших сложных систем есть такое их свойство, которое порождает характерное для них поведение" (Ст. Бир). Таким образом, под структурой системы понимают состав ее элементов и постоянные связи между ними. В научной литературе предлагаются различные определения структуры, например:

«Структура системы характеризуется составом ее элементов (определенным образом выделенных и классифицированных), их свойствами, а также совокупностью связей и отношений между ними» (Б.З. Мильнер). «Структура есть частичное упорядочение элементов системы» (Ю.И. Черняк).

«Структура – итог движения, упорядочения конкретной систем, то есть, результат процесса организации»[13]. «Структура – совокупность устойчивых связей объекта, обеспечивающих его целостность и тождественность самому себе, то есть сохранение основных свойств при различных внешних и внутренних изменениях» [27, с. 22]. Под структурой понимается совокупность устойчивых отношений, связей и взаимодействий между уровнями и компонентами системы, обеспечивающих сохранение ее целостности в условиях внешних и внутренних возмущений [24, С. 81].

Функция и структура определенным образом взаимосвязаны. В естественных системах функция является прямым следствием способа существования системы, обусловленного ее структурой. Например, способность птицы к полету обусловлена ее строением. В живых организмах именно развитие структуры приводит к изменению их функции. В искусственных же системах без установления функции невозможно понять сущность ее структуры. Так, форма самолета и его структура наилучшим образом приспособлены к реализации основной функции – полетам.

И структура, и функция являются выражением единой сущности – целого. Структура по отношению к функции выступает как внутренняя основа. То, как реализуется функция системы, определяется, в первую очередь, структурой системы, хотя это и не означает, что ведущая роль в системе принадлежит структуре. Кроме того, она является формой, в рамках которой протекают изменения, зреют предпосылки для перехода системы в новое качество.

Структура является наиболее «консервативным» элементом системы. Этот консерватизм объясняется не только тем, что изменения структуры затрагивают интересы подсистем, но и объективными требованиями сохранения устойчивости системы. Структура характеризует конкретную систему со стороны ее строения, пространственно-временного расположения частей, устойчивых взаимосвязей между элементами. Основными компонентами структуры являются элементы, их пространственное расположение и связи.

Существуют различные конфигурации структур. Если элементы системы связаны между собой так, как это представлено на рис. 2.2, то говорят, что система имеет иерархическую структуру. Иерархия (от греческого hieros – священный и arche – власть) – расположение частей или элементов целого в порядке от высшего к низшему. Социально-экономические системы обладают, как правило, иерархической структурой. Исключение составляют такие системы, в которых "горизонтальные" связи элементов (обмен результатами функционирования) имеют существенно более важное значение для реализации функции системы в целом по сравнению с "вертикальными" связями (подчинением одних элементов - другим).