Системный анализ

1. Виды  систем

    Для классификации чаще всего используют такие признаки как природа систем, сложность, происхождение, вид переменных и т. д.

    Классификация систем

 

    1. В зависимости от природы системы  бывают физические и абстрактные.

    Физические (материальные) системы – это  реальные системы (объекты, явления).

    Абстрактные системы – это системы, которые являются определенными отражениями (моделями) реальных объектов. (Модель – это объект, имеющий подобие в некоторых отношениях с прототипом и служит средством описания, объяснения, прогнозирования поведения прототипа. )

    Под моделированием понимается процесс  исследования реальной системы, включающий построение модели, в процессе которой  происходит исследование ее способностей и перенесение полученных сведений на моделированную систему.

    Общими  функциями моделирования являются описание, объяснение и прогнозирование поведения реальной системы.

    Целями  моделирования могут быть:

    - поиск оптимальных или близких  решений;

    - оценка эффективности решений;

    - определение свойств системы;

    - установление взаимосвязей между  характеристиками системы, перенос информации во времени.

    Самым важным качеством модели является то, что она дает упрощенный образ, отбивающий не все свойства прототипа, а только существенные для исследования.

    2. По отношению системы к окружающей  среде: открытые, закрытые и изолированные.

    Изолированные системы не обмениваются со средой, ни информацией, ни энергией, ни веществом. Процессы самоорганизации в них  невозможны.

    Закрытые  системы не обмениваются с окружающей средой информацией, но обмениваются энергией.

    Открытые системы обмениваются с окружающей средой энергией, веществом и информацией.

    Признаком, по которому можно определить открытую систему, служит наличие взаимодействия с окружающей средой.

    3. По происхождению системы, ее  элементов, связей, подсистем: искусственные, природные, смешанные.

    К искусственным системам относятся  снаряды, механизмы, машины, автоматы, роботы. Искусственная система, как  правило, имеет конечную цель своего функционирования, назначения, управления.

    К природным системам относятся живые, неживые, экологические, социальные и другие системы. Природные системы отличаются от искусственных тем, что для них трудно сформулировать цель их существования.

    К системам смешанного типа относятся  экономические, биотехнические, организационно-технические, автоматизированные и т. д.

    4. По описанию переменных систем:

    - с качественными переменными  (имеют только смысловое описание);

    - с количественными переменными,  имеющие дискретно или беспрерывно  описываемые количественным образом переменные;

    - смешанного (количественно-качественного) описания.

    5. По типу описания систем:

    - типа «черный ящик» (известны  только входящие и исходящие  сообщения системы, закон функционирования  системы полностью неизвестен);

    - непараметризированные (известны  входящие и исходящие сообщения системы и только некоторые свойства закона);

    - параметризированные (известны входящие  и исходящие сообщения системы,  а закон известнее с точностью  до параметров);

    - типа «Белый (прозрачный) ящик» (известны  входящие и исходящие сообщения  системы и полностью известен закон ее функционирования).

    6. По способам управления:

    - управляемые из вне системы  (без обратной связи, регулированные  по параметрам, структурно);

    - управляемые изнутри (программное  управление, автоматическое регулирование,  параметрическая адаптация, самоорганизация – структурная адаптация);

    - с комбинированным управлением  (автоматические, полуавтоматические, автоматизированные, организационные).

    7. В зависимости от реакции на  возмутительные вещества:

    - активные системы, способные противостоять действиям среды и сами могут влиять на нее;

    - пассивные, в которых это свойство  отсутствует.

    8. В зависимости от изменчивости  свойств системы:

    - статическая система – система  с одним состоянием (системы, при  исследовании которых можно пренебрегать  временными изменениями характеристик их существенных свойств);

    - динамическая система имеет множество  возможных состояний, которые  могут меняться как беспрерывно,  так и в дискретные моменты  времени.

    9. По степени ресурсной обеспеченности:

    - энергетическими ресурсами – обычные системы, энергокритические системы;

    - материальными ресурсами – малые,  большие системы;

    - информационными ресурсами –  простые и сложные системы.

    10. По степени организованности:

    - хорошо организованная система,  для которой характерна полнота определения элементов системы, их взаимосвязей между собой ;

    - плохо организованная (диффузная)  система означает неполное определение  элементов системы, их свойств,  взаимосвязей, недостаточное системное  соединение между собой и с  целью системы;

    - системы, которые самоорганизовываются или развиваются, характеризуются рядом признаков, приближающие их к реальным объектам, которые развиваются.

    В системном анализе рассматриваются  не все, а именно сложные системы  большого масштаба. Эти системы характеризуются:

    - многомерностью;

    - разнообразием природных элементов;

    - сложной иерархической структурой;

    - большими информационными, энергетическими  и материальными потоками;

    - большим уровнем неопределенности  в описании системы.

    К сложным системам относятся: автоматизированные системы управления, предприятия и организации, системы связи, интегрированные рыночные структуры, отрасли экономики и т. д.

    Сложные системы характеризуются тремя  основными признаками:

    - способностью робастности – способность  сохранять частичную трудоспособность при отказе отдельных элементов или подсистемы. Она объясняется функциональной чрезмерностью сложной системы и выражается в изменении степени деградации исполняемых функций;

    - наличие неоднородных связей  отличает сложные системы от  больших систем. Большие системы представляют собой совокупность однородных элементов, объединенных связью одного типа. В сложных системах кроме значительного количества элементов присутствуют многочисленные и разнообразные связи между элементами. Основными типами считаются следующие виды связей: структурные, функциональные, причинно-следственные, информационные, пространственно-временные.

    - эмерджентность (целостность) –  способность системы, которая  принципиально не сводится к  сумме способностей элементов,  которые составляют систему и не выводятся из них. Другими словами, отдельное рассмотрение каждого элемента не дает полного представления о сложности системы в целом.

    Объединение частей в единое целое приводит к  появлению новых качеств, которые  не сводятся к качествам отдельных частей. Это свойство является проявлением внутренней целостности системы, или так называемым системообразуемым фактором.

    Система называется сложной, если в ней не хватает ресурсов (энергетических, материальных, информационных) для  эффективного описания и управления системой – определения, описания регулируемых параметров или для принятия решений.

    Сложность системы может быть внешней и  внутренней. Внутренняя сложность определяется сложностью множества внутренних состояний, сложностью управления в системе. Внешняя сложность определяется сложностью взаимоотношений с окружающей средой, сложностью внешнего управления системой.

    Сложные системы бывают такой сложности:

    - структурной или статической  (не хватает ресурсов для построения, описания, управления структурой);

    - динамической или часовой (не  хватает ресурсов для описания  динамики поведения системы и  управления ее траекторией);

    - информационной или информационно-логической (не хватает ресурсов для информационного,  информационно-логического описания  системы);

    - вычислительной или реализации  исследования (не хватает ресурсов  для эффективного прогноза, расчетов  параметров системы или их  проведение затруднено нехваткой  ресурсов);

    - алгоритмической или конструктивной (не хватает ресурсов для описания  алгоритма функционирования или управления системой для функционального описания системы);