Понятие системы. Свойства, характеристика систем

Под термином система будем понимать организованное множество элементов любой природы, как-то связанных друг с другом и функционирующее во имя исполнения общих целей.

Вообще говоря, любой предмет является системой, так как он состоит из частей, а части взаимодействуют. То, что мы исследуем, с чем имеем дело - это и есть система.

Карандаш, книга, кукла, кровать… - это системы. Системный анализ изучает системы любой природы и любой сложности

С точки зрения системного подхода, объекты, входящие в данную систему должны рассматриваться и сами по себе и в связи со многими другими объектами и явлениями. Ни одно живое существо, ни один коллектив, ни одна машина не могут существовать вне связи со своим окружением. Но описать и учесть все связи практически невозможно, и теоретически бессмысленно. Достаточно выделить только наиболее устойчивые связи, непосредственно и значительно влияющие на решение поставленной задачи и поддающиеся реальной оценке. Вот для этой конкретной цели и используются понятия системного подхода.

Системный подход – это способ познания.

Мир системен, а мышление не системно. Мир представляет собой гигантскую систему, тоже состоящую из сложнейших систем. Однако, у систем любой природы много общего. Если знать это общее, то мы окажемся в очень выгодной ситуации, когда мы до начала исследования конкретной системы уже очень много знаем о ней. В этом и заключается одна их прелестей науки.

Мир настолько сложен, что изучить его "в целом, во всех подробностях и сразу" - невозможно, хотя к этому и надо стремиться. Поэтому мир изучают по частям, называя такое изучение анализом (от греч. - "расчленение"). Анализ системы – это изучение её частей и связей между ними (внутренних связей), а также связей между системой и внешним миров (внешних связей). Любое изучение следует начинать с анализа. Надо хорошо знать, с чем имеешь дело. Без анализа нет синтеза (соединение частей в единое целое на основе знаний, полученных при анализе). Творчество – это создание нового, синтез на основе анализа.

Если система может вырабатывать решения, она называется сложной. Если в составе сложной системы есть человек, то систему называют большой. Мы будем иметь дело с простыми системами и со сложными большими системами, имеющими право выбора. Примером сложной большой системы является человек, фирма (предприятие), общество.

Для большей четкости и краткости изложим системный подход в форме операционных правил.

Набор характеристик систем

Существует огромное количество различных систем: материальных, абстрактных (понятия, гипотезы, теории…), социальных, технических, биологических, педагогических и т. п. Но у всех систем единый набор характеристик, хотя значения самих характеристик разные.

Любая система имеет:

· Цели создания (существования) системы.

· Состав и характеристики частей (структура).

· Связи внутренние (между частями) и внешние (с другими системами).

· Ресурсы, потребляемые системой (информационные, материальные, энергетические).

· Продукты, вырабатываемые системой (полезные и вредные человеку).

· Функционирование системы (поведение).

Свойства систем

Главным свойством системы является ее целостность, то есть появление таких новых свойств, которых нет у каждой ее части в отдельности. Это явление называют несводимостью свойств.

Основное свойство сложных систем – это наличие цели.
Любая система создается для достижения каких то целей. Большие системы, как правило, многоцелевые. Под влиянием внешних условий и с течением времени цели могут меняться.

Каждая система создается в интересах системы более высокого уровня. Так детей в школе объединяют в классы в целях экономии затрат на их обучение, то есть в интересах всего общества.

Важнейшим свойством сложных систем является их способность к управлению и самоуправлению. Управление нужно для более эффективного выполнения целей.

Наука говорит, что сложность больших систем имеет тенденцию увеличиваться. Отсюда следует, что ждать простой жизни не приходится.

Системы могут обмениваться материей, энергией и информацией.

Для сложных систем характерна неоднородность частей, например, по составу и функциям.

В процессе своей жизни системы проходят 4 значимых этапа: зарождение, развитие, старение, гибель. Например, у людей: рождение; детство – отрочество – юность - зрелость; старость; смерть.

Системность и иерархичность мира

Нас окружают системы. Все они состоят из частей, которые называют подсистемами (ПС). В свою очередь сами системы являются частью систем более высокого уровня, называемых надсистемами (НС), которые в свою очередь, входят как часть в надсистемы еще более высокого уровня, называемых наднадсистемами и т.д.

Иерархия - это определенный порядок расположения элементов в системе, например, от высшего к низшему или в порядке подчинения. Например, директор школы, заведующий учебной частью школы, учитель, ученик,…

Иерархическая структура необходима для эффективного управления. Человек не может эффективно управлять более 10 – 15 людьми, если они выполняют независимые операции, но может эффективно управлять целой страной, если правильно построена иерархическая системы и власти и подчинения.

Делить систему на подсистемы можно различными способами, по разным критериям. Число выделяемых подсистем в системе может быть любым, так же как и число надсистем, в которые эта система входит как часть. Например, окно состоит из рамы, переплета, стекол, форточки, задвижек, петель. Это подсистемы. С другой стороны, надсистемами окна могут быть: дом, автобус, вагон, автомобиль... - те системы, в которые окно входит как их часть.

Мы даже не можем представить себе мир несистемным. Например, трудно себе представить человека, у которого нет четко выраженных органов (глаза, руки, сердце, почки...), а все функции выполняет некий "бесструктурный бульон".

Системный эффект

Рассмотрим ещё одно очень важное положение системного подхода:

Свойства организованной системы не есть сумма свойств её частей, а нечто большее. Это нечто большее называют системным эффектом.

Например, объединили много прутьев или веток и получили метлу, с помощью которой можно подметать. Это и есть системный эффект, ради которого и создавалась система, ведь каждым прутиком (веточкой) в отдельности подметать было бы затруднительно.

Или: объединили два ствола, получили двустволку и вместе с ней возможность стрелять мелкой дробью, когда дичь близко, и крупной - "в угон", когда дичь далеко. Это – системный эффект. Кроме того, вместо двух получаем: один приклад, один прицел, один ремень, один чехол, один шомпол... А вот эти неожиданные выигрыши, получившиеся от объединения частей в систему (двух одноствольных ружей в одну двустволку) помимо системного эффекта, называют сверхэффектом.

Как правило, и целью и результатом объединения частей в систему бывает системный эффект. Сверхэффект – неожиданный, заранее непредвиденный дополнительный результат объединения частей в систему.

Можно записать такую условную формулу:

ПС1 + ПС2 + ПС3 + ПС4+... = СИСТЕМА + СИСТЕМНЫЙ ЭФФЕКТ + СВЕРХЭФФЕКТ.

Рассмотрим систему - автомобиль. Подсистемы автомобиля - колеса, кузов, двери, двигатель... Системный эффект - возможность перевозить людей и грузы. Это – положительный, заранее ожидаемый системный эффект, то, ради чего была сделана система. Но, как правило, в результате создания системы появляются и отрицательные системные эффекты: выхлопные газы, возможность наезда, затраты бензина...

Выходит, что положительный системный эффект - это цель создания системы, а сама система ("железки") - это расплата за положительный системный эффект. А отрицательный системный эффект - это расплата за наши ошибки при конструировании системы и при ее использовании.

Сверхэффект - непредусмотренный, неожиданный системный эффект, он также может быть и положительным (например, можно вечером осветить фарами автомобиля поляну для пикника), и отрицательным (например, непредвиденное увеличение налога за техосмотр автомобиля).

Моделирование систем

Провести эксперимент над большой системой очень сложно и дорого, поэтому изучают и экспериментируют не над реальной системой, а над ее моделью. Поэтому основная процедура системного анализа – это построение хорошей модели реальной системы или ситуации для последующего изучения.

Моделирование - это один из основных методов познания, который заключается в том, что, ввиду большой сложности реальных систем и процессов, исследуются их упрощенные копии, схемы, образы, заменители или аналоги, которые и называют МОДЕЛЯМИ.

Будем четко отличать моделирование, в смысле изготовления моделей - уменьшенных копий снятых с производства самолетов и кораблей в детских кружках, от моделирования в смысле метода исследования, который мы здесь рассматриваем. Слово одно, а смысл разный.

А. Эйнштейн высоко ценил умение моделировать: "Осознание того, что наше сознание оперирует теоретическими моделями реальности, а не самой реальностью, является важнейшей особенностью современного научного подхода".

Моделирование – это прежде всего умение выделить главное.

Модели должны быть по возможности простыми, однако они должны включать все самые важные части исследуемой системы (оригинала), самые важные функции и самые важные связи, внутрисистемные и внешние. Но таких элементов, выбранных для последующего детального исследования, должно быть ограниченное количество. Например, не более 4-5 частей, 2-3 функций и 4-6 связей, иначе будет трудно вести анализ.

Предпочтительно приближенно исследовать большое число факторов, чтобы выделить важные, вместо детального исследования малого числа случайных факторов (есть опасность пропустить важный).

Модель всегда описывает моделируемый объект не полностью, но при правильно выбранных частях и связях, для четко ограниченных областей и условиях применения, модель описывает объект достаточно полно и правильно. Неточная исходная модель дает неточные результаты анализа и наоборот.

Модель может быть графической (чертёж, картина, план, схема – удобна для моделирования пространственных, временных, количественных, функциональных отношений), математической (формулы), теоретической (законы, теории), вербальной (словесное описание), вещественной (глобус - модель Земли, игрушки - модель человека...) или образной.

Один и тот же объект, в зависимости от целей исследования, может иметь разные модели. Например, при испытании парашюта моделью человека является мешок с песком (100 кг), при испытании противоударных средств в автомобиле, моделью человека является ватный макет с большим числом датчиков...

Теперь рассмотрим модель процесса, например, покупки: осознание проблемы (что хочу купить), поиск товара, оценка вариантов товара, выбор и решение о покупке, покупка, реакция на нее. Видно, что это словесная последовательность операций

Итак, в основе правильного моделирования лежит умение найти главные части и главные связи между ними. Ни одна система не должна рассматриваться изолированно, это будет ошибочный несистемный подход.