Представление объекта как системы реферат

Обновлено: 04.07.2024

Экспертная система (далее по тексту — ЭС) — это информационная система, назначение которой частично или полностью заменить эксперта в той или иной предметной области. Подобные интеллектуальные системы эффективно применяются в таких областях, как логистика, управление воздушными полетами, управление театром военных действий. Основною направленной деятельностью предсказание, прогнозирование в рамках определенного аспекта в предметной области.

Экскурс в историю экспертных систем

История экспертных систем берет свое начало в 1965 году. Брюс Бучанан и Эдвард Фейгенбаум начали работу над созданием информационной системы для определения структуры химических соединений.

Следующим этапом стали 70-е годы. Период не выделялся особыми разработками. Было создано множество разных прототипов системы Dendral. Примером служит система PROSPECTOR, областью деятельности которой являлась геологические ископаемые и их разведка.
В 80-ых годах появляются профессия – инженер по знаниям. Экспертные системы набирают популярность и выходят на новый этап эволюции интеллектуальных систем. Появились новые медицинские системы INTERNIS, CASNE.

В 21 век, интеллектуальной системой уже не удивишь никого. Множество фирм внедряет экспертные системы в области своей деятельности.

Быстродействующая система OMEGAMON разрабатывается c 2004 года с IBM, цель которой отслеживание состояния корпоративной информационной сети. Служит для моментального принятия решений в критических или неблагоприятных ситуациях.

G2 – экспертная система от фирмы Gensym, направленная на работу с динамическими объектами. Особенность этой системы состоит в том, что в нее внедрили распараллеливание процессов мышления, что делает ее быстрее и эффективней.

Структура экспертной системы

1. База знаний
Знания — это правила, законы, закономерности получены в результате профессиональной деятельности в пределах предметной области.
База знаний — база данных содержащая правила вывода и информацию о человеческом опыте и знаниях в некоторой предметной области. Другими словами, это набор таких закономерностей, которые устанавливают связи между вводимой и выводимой информацией.

2. Данные
Данные — это совокупность фактов и идей представленных в формализованном виде.
Собственно на данных основываются закономерности для предсказания, прогнозирования. Продвинутые интеллектуальные системы способные учиться на основе этих данных, добавляя новые знания в базу знаний.

3. Модель представления данных
Самая интересная часть экспертной системы.
Модель представления знаний (далее по тексту — МПЗ) — это способ задания знаний для хранения, удобного доступа и взаимодействия с ними, который подходит под задачу интеллектуальной системы.

4. Механизм логического вывода данных(Подсистема вывода)
Механизм логического вывода(далее по тексту — МЛВ) данных выполняет анализ и проделывает работу по получению новых знаний исходя из сопоставления исходных данных из базы данных и правил из базы знаний. Механизм логического вывода в структуре интеллектуальной системы занимает наиболее важное место.
Механизм логического вывода данных концептуально можно представить в виде :
А — функция выбора из базы знаний и из базы данных закономерностей и фактов соответственно
B — функция проверки правил, результатом которой определяется множество фактов из базы данных к которым применимы правила
С — функция, которая определяет порядок применения правил, если в результате правила указаны одинаковые факты
D — функция, которая применяет действие.

Какие существуют модели представления знаний?

Распространены четыре основных МПЗ:

Продукционная МПЗ
Семантическая сеть МПЗ
Фреймовая МПЗ
Формально логическая МПЗ

Продукционная МПЗ

В основе продукционной модели представления знаний находится конструктивная часть, продукция(правило):
IF , THEN
Продукция состоит из двух частей: условие — антецендент, действие — консеквент. Условия можно сочетать с помощью логических функций AND, OR .
Антецеденты и консеквенты составленных правил формируются из атрибутов и значений. Пример: IF температура реактора подымается THEN добавить стержни в реактор
В базе данных продукционной системы хранятся правила, истинность которых установлена к за ранее при решении определенной задачи. Правило срабатывает, если при сопоставлении фактов, содержащихся в базе данных с антецедентом правила, которое подвергается проверке, имеет место совпадение. Результат работы правила заносится в базу данных.

Пример

Диагноз	Температура	Давление	Кашель
Грипп	39	100-120	Есть
Бронхит	40	110-130	Есть
Аллергия	38	120-130	Нет

Пример продукции:
IF Температура = 39 AND Кашель = Есть AND Давление = 110-130 THEN Бронхит

Продукционная модель представления знаний нашла широкое применение в АСУТП

Среды разработки продукционных систем(CLIPS)

CLIPS (C Language Integrated Production System) — среда разработки продукционной модели разработана NASA в 1984 году. Среда реализована на языке С, именно потому является быстрой и эффективной.
Пример:

Подобное правило будет активировано только тогда, когда в базе данных появится факт симптома с подобными параметрами.

Семантическая сеть МПЗ

В основе продукционной модели лежит ориентированный граф. Вершины графа — понятия, дуги — отношения между понятиями.
Особенностью является наличие трех типов отношений:

класс — подкласс
свойство — значение
пример элемента класса

По количеству типов отношений выделяют однородные и неоднородные семантические сети. Однородные имею один тип отношения между всеми понятиями, следовательно, не однородные имею множество типов отношений.

Все типы отношений:

часть — целое
класс — подкласс
элемент — количество
атрибутивный
логический
лингвистический

Пример

Недостатком МПЗ является сложность в извлечении знаний, особенно при большой сети, нужно обходить граф.

Фреймовая МПЗ

Предложил Марвин Мински в 1970 году. В основе фреймовой модели МПЗ лежит фрейм. Фрейм — это образ, рамка, шаблон, которая описывает объект предметной области, с помощью слотов. Слот — это атрибут объекта. Слот имеет имя, значение, тип хранимых данных, демон. Демон — процедура автоматически выполняющаяся при определенных условиях. Имя фрейма должно быть уникальным в пределах одной фреймовой модели. Имя слота должно быть уникальным в пределах одного фрейма.

Слот может хранить другой фрейм, тогда фреймовая модель вырождается в сеть фреймов.

Пример

Пример вырождающейся в сеть фреймов

На своей практике, мне доводилось встречать системы на основе фреймовой МПЗ. В университете в Финляндии была установлена система для управления электроэнергией во всем здании.

Языки разработки фреймовых моделей (Frame Representation Language)

FRL (Frame Representation Language) — технология создана для проектирования интеллектуальных систем на основе фреймовой модели представления знаний. В основном применяется для проектирования вырождающихся в сеть фреймовой модели.

Запись фрейма на языке FRL будет иметь вид:

Существуют и другие среды: KRL (Knowledge Representation Language), фреймовая оболочка Kappa, PILOT/2.

Формально логическая МПЗ

В основе формально логической МПЗ лежит предикат первого порядка. Подразумевается, что существует конечное, не пустое множество объектов предметной области. На этом множестве с помощью функций интерпретаторов установлены связи между объектами. В свою очередь на основе этих связей строятся все закономерности и правила предметной области. Важное замечание: если представление предметной области не правильное, то есть связи между объектами настроены не верно или не в полной мере, то правильная работоспособность системы будет под угрозой.

Пример

A1 = A2 = A3 = ; IF A1 AND A2 THEN
Банальней примера и не придумаешь.
Важно: Стоит заметить, что формально логическая МПЗ схожа с продукционной. Частично это так, но они имеют огромную разницу. Разница состоит в том, что в продукционной МПЗ не определены никакие связи между хранимыми объектами предметной области.

Важно

Любая экспертная система должна иметь вывод данных и последовательность "мышления" системы. Это нужно для того чтобы увидеть дефекты в проектировании системы. Хорошая интеллектуальная система должна иметь право ввода данных, которое реализуется через интеллектуальный редактор, право редактора на перекрестное "мышление" представлений при проектировании системы и полноту баз знаний(реализуется при проектировки закономерностей предметной области между инженером по знаниям и экспертом).

Заключение

Экспертные системы действительно имеют широкое применение в нашей жизни. Они позволяют экономить время реальных экспертов в определенной предметной области. Модели представления знаний это неотъемлемая часть интеллектуальных систем любого уровня. Поэтому, я считаю, что каждый уважающий себя IT-специалист, должен иметь даже поверхностные знания в этих областях.

Сайт посвящен изобретательским задачам и методам их решения.

Submitted by content manager on вс, 23/08/2009 - 16:11

Размещено на сайте 06 февраля 2009

Глава VII. ОБЪЕКТЫ КАК СИСТЕМЫ

Исследование сложных объектов является основной задачей большинства научных дисциплин. В каждой конкретной науке к настоящему времени сложились свои специфические способы исследования и сами объекты изображаются по-разному. Но, тем не менее, исследователи самых разных областей обычно говорят, что они исследуют некоторые системы.

Представление объекта как системы

Конфигуратор

Системные представления и объект в рефлексии исследователя

Если внешнюю позицию самого человечка обозначить символом Y, то всей ситуации можно поставить в соответствие рефлексивный многочлен

Таким образом конфигуратор может быть изображен посредством рефлексивных многочленов. Рассмотрим несколько иллюстраций.

Пусть, например, Tx₁—схематизация объекта средствами кибернетики, а Тх₂—средствами физики. В принципе при этом возможны четыре случая:

В первом случае у исследователей нет целостной картины. Он не осознает свои средства. Мир предстает перед ним двояко: с одной стороны, как огромная кибернетическая машина, с другой—как реальность, подчиняющаяся только физическим закономерностям. Никакой связи между кибернетической машиной и физической реальностью он не устанавливает.

Второй случай — вся ситуация осознается с позиции физики, т.е. картина, порожденная трафаретами кибернетики, сводится к физическим моделям.

Третий случай—осознание с точки зрения кибернетики; эта запись означает, что Txz редуцируется к Tx₁.

Для научного творчества характерен четвертый случай—создание новой позиции. Если пользоваться аналогиями с рефлексивными играми, то это процесс построения нового игрока, который может осознавать картины, лежащие перед уже построенными игроками.*

Организм как газ, организм как техническое устройство

В сороковых годах XX века в методах исследования сложных объектов произошло существенное изменение:

средства, ранее употреблявшиеся при проектировании технических устройств, начинают употребляться в чуждой им прежде функции—как средства изображения реальных объектов. Инженерное мышление становится орудием научного мышления. Возможно, что это объясняется тем, что вовремя Второй мировой войны многие представители конкретных наук: физики, химии, 'биологии были направлены на работу в военно-инженерные области. Они пришли туда, вооруженные только своими профессиональными средствами, но по необходимости должны были усвоить средства, используемые для технического проектирования. После демобилизации эти люди оказались обладателями двух различных видов средств, но перед ними встали старые задачи конкретных наук.

Технические средства в новой функции оказались чрезвычайно эффективными. Этому способствовали две особенности этих средств.

В силу этого отсутствует общее понятие организованности, которое бы 41иксировало структурно-функциональные черты сложных организмов.

Принцип заимствования

Примеру Г. Фёрстера противопоставим следующий:

Конфликт структур

Для того чтобы описывать достаточно сложные реальные системы (социальные или биологические), представление их как организующихся с одним проектом оказывается недостаточным.

Мы можем рассмотреть всю эту систему как организующуюся, но с двумя проектами. На доске в одном материале оказываются выполнены две различные структуры. Когда диссонанс одной из них увеличивается, у другой—уменьшается, и наоборот. Охарактеризовать организованность системы одним параметром уже невозможно,—необходимо задать оба диссонанса.

* Подобным образом мы можем изобразить ситуацию методологического исследования. Обозначим позицию методолога как X₄, тогда ситуация будет выглядеть так:

Методологом осознается сам логический механизм редуцирования одного системного представления к другому

На начальных стадиях системных исследований дается обобщенное определение системы, выражающее общие свойства объектов исследования. Оно не позволяет увязать цели и задачи системы с конкретными способами их достижения. Поэтому на дальнейших этапах анализа возникает необходимость и появляется возможность в построении понятия системы, обладающего более конкретными чертами , присущими сложным объектам, и позволяющего рассмотреть объект исследования с различных точек зрения.

Для формулировки такого понятия системы бывает необходимо построить несколько различных системных представлений: система, с одной стороны, должна быть описана динамически как процесс, а с другой – статически с описанием её структуры, а также с точки зрения или внешних, или внутренних характеристик.

Выделяют 5 основных системных представлений: процессуальное, функциональное, макроскопическое, иерархическое и микроскопическое.

В процессуальном представлении система рассматривается динамически как процесс, остальные же системные представления отражают ее статические аспекты. В макроскопическом представлении описываются внешние характеристики системы, в остальных – внутренние. В функциональном и микроскопическом представлениях фиксируется, соответственно, способ функционирования и структурные аспекты системы. В иерархическом представлении – способы разбиения системы на подсистемы.

Эти представления тесно связаны между собой.

- микроскопическое представление системы основано на интуитивном ее понимании как совокупности взаимосвязанных элементов, которые для данной системы в данных исследованиях являются абсолютно неделимыми. Рассматриваются связи между элементами, которые делятся на прямые и косвенные. Прямые связи характеризуются непосредственным взаимодействием элементов друг на друга и характеризуют взаимное расположение элементов в данной системе и связи между ними, а косвенные - через систему как целое.

- функциональное представление связано с пониманием системы как совокупности функций (действий) для достижения определенной цели. Каждый элемент выполняет определенные функции, которые делятся на функции первого и второго порядков. Функции первого порядка направлены на достижение основных целей системы, ради них элемент и вводится в систему; функции второго порядка – это нежелательные свойства, которые привносят элементы с собой в систему. Функциональные свойства элементов в полной мере невозможно учесть при проектировании, они раскрываются в процессе эксплуатации. Поэтому на основе опыта эксплуатации подобных других систем необходимо собрать статистический материал и стремиться учесть как можно больше этих свойств при проектировании новой системы;

- макроскопическое представление связано с пониманием системы как нерасчлененного целого для учета ее взаимодействия с окружающими системами. Ни одна система не может быть рассмотрена вне системного окружения. Под системным окружением понимается совокупность всех объектов вне рассматриваемой системы, изменения свойств которых влияют на данную систему и на которые влияет изменения свойств этой системы;

- иерархическое представление основано на понятии системы как совокупности подсистем и элементов, составляющих системную иерархию, которая замыкается снизу предельной единицей, которая может делиться только на элементы. Понятие неделимости элемента относительно и применимо только в пределах данного исследования.

Совокупность единиц, принадлежащих одному горизонтальному ряду системной иерархии, называется уровнем иерархии. Существует понятие уровня анализа, которое характеризует глубину системной иерархии от системы до элемента.

Между единицами системной иерархии существуют горизонтальные связи (связи координации) и вертикальные связи (связи субординации). Горизонтальные связи устанавливаются между единицами одного уровня, бывают однонаправленные и двунаправленные. Вертикальные связи устанавливаются между единицами разных уровней иерархии и являются внешними по отношению к единицам более низкого уровня и внутренними - к единицам более высокого уровня.

- процессуальное представление предполагает понимание системного объекта как совокупности процессов, характеризуемых последовательностью состояний системы во времени. Период жизни Т системы разбивается на ряд моментов [t₀, t₁. t_n]. Для каждого момента определяются состояния системы [St₀, St₁. St_n], являющиеся результатами процессов, протекающих в системе, которые могут быть разделены на основные и вспомогательные. К основным процессам относятся развитие и функционирование системы; при этом развитие является внешним процессом системы, а функционирование – внутренним, и определяет выполнение системой основных целей и задач, ради которых она создается. Вспомогательные процессы поддерживают равновесие системы и обеспечивают ее нормальное функционирование.

1. Концепции, типы системных представлений. Требования к системам управления.

2. Сущность системного подхода.

3. Список использованной литературы.

1. КОНЦЕПЦИИ, ТИПЫ СИСТЕМНЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ. ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ

"Все, состоящее из связанных друг с другом частей, мы будем называть системой"

"Система - это комплекс взаимодействующих компонентов".

"Система - это множество связанных действующих элементов".

"Система – это множество взаимосвязанных элементов. не существует ни одного подмножества элементов, не связанного с другим подмножеством".

"Система - это не просто совокупность единиц. а совокупность отношений между этими единицами".

"И хотя понятие системы определяется по-разному, обычно все-таки имеется в виду, что система представляет собой определенное множество взаимосвязанных элементов, образующих устойчивое единство и целостность, обладающее интегральными свойствами и закономерностями".

"Мы можем определить систему как нечто целое, абстрактное или реальное, состоящее из взаимозависимых частей".

"Более полно и содержательное общее определение описывает систему как набор объектов, имеющих данные свойства, и набор связей между объектами и их свойствами".

Само вовлечение компонентов или выбор из имеющегося множества происходит до и в процессе формирования цели и происходит это на основе исходной потребности. Потребность есть причинный системообразующий фактор, а цель - функциональный фактор.

В настоящее время можно выделить, по крайней мере, пять типов системных представлений: микроскопическое, функциональное, макроскопическое, иерархическое и процессуальное.

Каждое из указанных представлений системы отражает определенную группу ее характеристик.

Микроскопическое представление системы основано на понимании ее как множества наблюдаемых и неделимых величин (элементов). В принципе абсолютно неделимых элементов нет, однако в каждом конкретном случае проектирования системы элемент принимается неделимым. Структура системы фиксирует расположение выбранных элементов и их связи.

Под функциональным представлением системы понимается совокупность действий (функций), которые необходимо выполнять для реализации целей функционирования системы.

Макроскопическое представление характеризует систему как единое целое, находящееся в "системном окружении" (среде). Это означает, что реальная система не может существовать вне системного окружения (среды), а окружающая среда представляет собой ту систему, в рамках которой выбраны интересующие нас объекты. Следовательно, система может быть представлена множеством внешних связей со средой.

Иерархическое представление основано на понятии "подсистема" и рассматривает всю систему как совокупность подсистем, связанных иерархически.

И, наконец, процессуальное представление характеризует состояние системы во времени.

Следовательно, система управления как объект исследования обладает следующими признаками: состоит из множества (по крайней мере двух) элементов, расположенных иерархически; элементы систем (подсистемы) взаимосвязаны посредством прямых и обратных связей; система - это единое и неразрывное целое, являющееся целостной системой для нижестоящих иерархических уровней, имеются фиксированные связи системы с внешней средой.

Изучая систему управления как объект исследования, необходимо выделять требования, предъявляемые к системам управления, по которым можно судить о степени организованности систем. К таким требованиям относятся:

· детерминированность элементов системы;

· наличие в системе управляющего параметра;

· наличие в системе контролирующего параметра;

· наличие в системе каналов (по крайней мере, одного) обратной связи.

Соблюдение этих требований должно обеспечивать условия эффективного уровня функционирования органов управления. Рассмотрим подробно эти требования.

В системах управления детерминированность (первый признак организованности системы) проявляется в организации взаимодействия подразделений органов управления, при которой деятельность одного элемента (управления, отдела) сказывается на других элементах системы. Если в организационной структуре управления, например, есть отдел, действия которого не влияют на другие подразделения, то такой отдел не реализует ни одну из целей функционирования организации и является лишним в системе управления.

Вторым требованием системы управления является динамичность, т.е. способность под воздействием внешних и внутренних возмущений оставаться некоторое время в определенном неизмененном качественном состоянии.

Любые воздействия среды оказывают возмущающее действие на систему, стремясь нарушить ее. В самой системе также могут появиться возмущения, которые стремятся разрушить ее "изнутри". Например, в организации нет достаточного количества квалифицированных кадров, отсутствует по разным причинам ряд ответственных работников, плохие условия работы и т.д. К внешним возмущениям следует отнести указы вышестоящих организаций, изменения ситуаций на рынке, экономические и политические факторы.

Под воздействием таких внешних и внутренних возмущений орган управления любого уровня вынужден перестраиваться, приспосабливаться к изменившимся условиям.

С целью обеспечения быстрого перестроения системы в условиях изменения среды в системе управления должен быть элемент, фиксирующий факт появления возмущения; система должна обладать минимально допустимой инерционностью, чтобы своевременно принимать управленческие решения, в системе управления должен быть элемент, фиксирующий факт упорядочения состояния системы в соответствии с изменившимися условиями. В соответствии с этими требованиями в структуре управления предприятием должен быть отдел совершенствования структуры управления.

Под управляющим параметром в системе управления следует понимать такой ее параметр (элемент), посредством которого можно управлять деятельностью всей системы и ее отдельными элементами. Таким параметром (элементом) в социально управляемой системе является руководитель подразделения данного уровня. Он отвечает за деятельность подчиненного ему подразделения, воспринимает управляющие сигналы руководства организации, организует их выполнение, несет ответственность за выполнение всех управленческих решений.

При этом руководитель должен обладать необходимой компетенцией, а условия работы — позволять выполнить данное поручение. Следовательно, условие наличия управляющего параметра можно считать выполненным, если внешнюю информацию воспринимает руководитель организации, который организует работу по выполнению поручения, распределяет задания в соответствии с должностными инструкциями при наличии условий, необходимых для выполнения поручений.

Несоблюдение данного требования, т.е. наличия управляющего параметра, приводит к принятию субъективных управленческих решений и так называемому волевому стилю руководства. Это требует четкой организационной структуры и распределения обязанностей между руководителями подразделений, наличия должностных инструкций и прочих документов, регламентирующих их деятельность.

Следующим, четвертым требованием, предъявленным к системам управления, следует назвать наличие в ней контролирующего параметра, т.е. такого элемента, который постоянно контролировал бы состояние субъекта управления, не оказывая при этом на него (или на любой элемент системы) управляющего воздействия.

Контроль субъекта управления предполагает курирование обработки любого управляющего сигнала, поданного на вход данной системы. Функцию контролирующего параметра в системе управления, как правило, реализует один из сотрудников аппарата управления. Например, подготовку плана важнейших работ курирует главный специалист по экономике. На уровне министерства такие функции осуществляют кураторы по определенным проблемам в управлениях. Любые управленческие решения в системе управления должны проходить только через элемент, выполняющий функции контролирующего параметра.

Наличие прямых и обратных связей (пятое требование) в системе обеспечивается четкой регламентацией деятельности аппарата управления по приему и передаче информации при подготовке управленческих решений.

Итак, мы рассмотрели требования, предъявленные к системе управления как объекту исследования.

2. СУЩНОСТЬ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА

Системный подход, будучи неразрывно связанным с фундаментальными идеями диалектики и диалектического подхода, вместе с тем имеет свою сущность и выступает как отдельный методологический подход. Он предполагает, что объект исследуется как целостная совокупность составляющих его подсистем, элементов и во всем многообразии выявленных свойств и связей внутри объекта, а также между объектом и внешней средой.

В качестве примера можно привести использование системного подхода при проведении К. Марксом известного научного исследования общества как целого, результаты которого он отразил в "Капитале". Это одно из первых системных исследований сложной социально-экономической системы.

Применительно к исследованию организации системный подход предусматривает:

· рассмотрение всей организации как некоторой целостности - системы, состоящей из относительно обособленных взаимодействующих и взаимосвязанных между собой элементов и подсистем с особыми специфическими свойствами;

· рассмотрение организации как открытой многоцелевой системы, имеющей определенные "рамки" управляющей и управляемой (производственной) подсистем, взаимодействующие между собой внутреннюю среду и внешнюю среду, внешние и внутренние цели, подцели каждой из подсистем, стратегии достижения целей и т.п.; при этом изменение в одном из элементов любой системы вызывает изменения в других элементах и подсистемах, что основывается на диалектическом подходе к взаимосвязи и взаимообусловленности всех явлений в природе и обществе;

· всестороннее изучение не только отдельных свойств взаимодействующих и взаимосвязанных между собой компонентов системы, ее внутренней и внешней среды, но и генерируемых при этом новых синергетических свойств, обладающих новыми качествами;

· изучение всей совокупности параметров и показателей функционирования системы в динамике, что требует исследования внутриорганизационных процессов адаптации, саморегулирования, самоорганизации, прогнозирования и планирования, координации, принятия решений и т.п.

Соблюдение каждого из приведенных положений имеет большое значение для реализации системного подхода к исследованию. Однако еще в более значительной мере это зависит от способности или неспособности исследователя мыслить системно, воспринимать внутреннюю среду и внешнюю среду целостно и принимать соответствующие системному подходу решения (например, определять состав элементов, подсистем, подлежащих исследованию, выбирать наиболее рациональный метод исследования).

Следовательно, при системном подходе исследование системы управления или ее объекта как целостного комплекса взаимосвязанных и взаимодействующих элементов необходимо осуществлять в единстве с производственной системой организации и внешней средой. При этом сначала следует проводить исследование управляемой подсистемы и внешней среды, а затем во взаимосвязи и взаимодействии с ними - управляющей подсистемы, т.е. самой системой управления.

Данный подход обладает существенными достоинствами по сравнению с другими, например:

1) возможности системного подхода значительно шире для познания объекта исследования, в том числе его синергетических свойств;

2) можно декомпозировать любой изучаемый объект с необходимой глубиной для достижения цели исследования, что обеспечивает выявление всего необходимого для изучения любого относительно неделимого элемента;

3) создается более глубокая схема обоснования и выявления характера и достоверности связей и отношений в исследуемом объекте, и при этом формируются предпосылки для поиска новых механизмов эффективного функционирования объекта;

4) обусловливается тесная связь с другими методологическими направлениями науки, а при необходимости имеется возможность совместного интегративного применения других методологических подходов, что повышает результативность исследования.

Системный подход к исследованию систем управления предполагает использование в том или ином виде многих наук, научных направлений и методов. К ним можно отнести, например, теорию сложных систем, системотехнику, исследование операций, теорию управления, теорию организации, инноватику, информатику, метрологию, эконометрику; квалиметрию, системный, ситуационный, прогностический, диагностический, детальный и глобальный анализы и др. Между названными науками, научными направлениями и рядом методов исследования нередко нет четких границ, так как они часто используют примерно одни и те же математические методы. Однако все они обладают своей спецификой и имеют определенные особенности.

Общая теория систем предназначалась для исследования и изучения систем любой сложности и назначения, быть фундаментом системотехники и ряда других смежных с ней научных направлений. В ней используется многовидовая система абстрагирования, включая логико-математический, символический, теоретико-множественный, топологический, теоретико-информационный, эвристический, абстрактно-алгебраический, динамический методы. Использование того или иного вида абстрагирования позволяет получать ответы на вопросы определенной группы. При необходимости следует применять другие виды абстрагирования. Использование теории сложных систем для решения задач исследования систем управления доказало ее полезность.

Теория сложных систем является научно-математической базой системотехники - научно-технической дисциплины, изучающей вопросы создания, испытаний и эксплуатации сложных автоматизированных систем, к которым в ряде случаев можно отнести и системы управления большого масштаба. Возникновение таких сложных систем порождает не только проблемы в рамках ее составных частей, но общесистемные проблемы, связанные с закономерностями функционирования, организацией взаимодействия и взаимосвязей различных подсистем, учетом воздействия внешней среды на систему и ее составляющие части, оптимизации управления подсистемами и системой в целом. Именно решение общесистемных проблем управления сложными системами составляет основное содержание системотехники.

Проведение исследований социально-экономических систем, различных управленческих процессов и явлений требует привлечения широкого круга специальных научных математических и количественных методов, в том числе методов моделирования. Значительная часть таких методов объединена в научном направлении под названием "исследование операций".

Методологическую основу исследования операций составляют теория вероятностей, включающей теорию случайных процессов (том числе методы моделирования операций по схемам случайных процессов и статистических испытаний), теорию информации, теорию массового обслуживания, теорию игр, методы сетевого планирования, математические методы оптимизации, сложные методы линейного и динамического программирования) и др.

Анализ исследовательского опыта показал, что применение только одного какого-либо подхода в его классическом виде для целей системного исследования не только практически невозможно, но и не дает существенного эффекта. Отсюда объективно вытекает необходимость интегративного сбалансированного использования различных методологических подходов применительно к каждому конкретному исследованию систем управления. Данный подход правомерно следует трактовать именно как системный, т.е. как интегративно-конвергенциальный, включающий другие подходы.

Это значит, что в процессе исследования систем управления в зависимости от целей, вида и объекта исследования в системный подход могут включаться также и целевой, и ситуационный, и функциональный, и другие подходы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Игнатьева А.В., Максимцов М.М. Исследование систем управления: Учебное пособие для вузов. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. - 157 с.

2. Коротков Э.М. Исследование систем управления. — М.: "ДеКА", 2000. Мишин В.М. Исследование систем управления. - М.: 2003.

3. Мухин В.И. Исследование систем управления: Учебник для вузов. - М.: Издательство "Экзамен", 2003 — 384с.

4. Словарь-справочник менеджера. /Под ред. М.Г. Лапусты. — М.: ИНФРА, 1996.

Термины теория систем и системный анализ, несмотря на период более 25 лет их использования, все еще не нашли общепринятого, стандартного истолкования.

Причина этого факта заключается в динамичности процессов в области человеческой деятельности и в принципиальной возможности использовать системный подход практически в любой решаемой человеком задаче.

Общая теория систем (ОТС) — научная дисциплина, изучающая самые фундаментальные понятия и аспекты систем. Она изучает различные явления, отвлекаясь от их конкретной природы и основываясь лишь на формальных взаимосвязях между различными составляющими их факторами и на характере их изменения под влиянием внешних условий, при этом результаты всех наблюдений объясняются лишь взаимодействием их компонентов, например характером их организации и функционирования, а не с помощью непосредственного обращения к природе вовлечённых в явления механизмов (будь они физическими, биологическими, экологическими, социологическими, или концептуальными)

При системном подходе объект исследования представляется как система. Само понятие система может быть относимо к одному из методологических понятий, поскольку рассмотрение объекта исследуется как система или отказ от такого рассмотрения зависит от задачи исследования и самого исследователя.

Существует много определений системы.

Система есть комплекс элементов, находящийся во взаимодействии.
Система — это множество объектов вместе с отношениями этих объектов.
Система — множество элементов находящихся в отношениях или связях друг с другом, образующая целостность или органическое единство (толковый словарь)

Таким образом, система S представляет собой упорядоченную пару S=(A, R), где A — множество элементов; R — множество отношений между A.

Система — это полный, целостный набор элементов (компонентов), взаимосвязанных и взаимодействующих между собой так, чтобы могла реализоваться функция системы.

Исследование объекта как системы предполагает использование ряда систем представлений (категорий) среди которых основными являются:

Структурное представление связано с выделением элементов системы и связей между ними.
Функциональные представление систем — выделение совокупности функций (целенаправленных действий) системы и её компонентов направленное на достижение определённой цели.
Макроскопическое представление — понимание системы как нерасчленимого целого, взаимодействующего с внешней средой.
Микроскопическое представление основано на рассмотрении системы как совокупности взаимосвязанных элементов. Оно предполагает раскрытие структуры системы.
Иерархическое представление основано на понятии подсистемы, получаемом при разложении (декомпозиции) системы, обладающей системными свойствами, которые следует отличать от её элемента — неделимого на более мелкие части (с точки зрения решаемой задачи). Система может быть представлена в виду совокупностей подсистем различных уровней, составляющую системную иерархию, которая замыкается снизу только элементами.
Процессуальное представление предполагает понимание системного объекта как динамического объекта, характеризующегося последовательностью его состояний во времени.

Рассмотрим определения других понятий, тесно связанных с системой и ее характеристиками.

Объектом познания является часть реального мира, которая выделяется и воспринимается как единое целое в течение длительного времени. Объект может быть материальным и абстрактным, естественным и искусственным. Реально объект обладает бесконечным набором свойств различной природы. Практически в процессе познания взаимодействие осуществляется с ограниченным множеством свойств, лежащих в приделах возможности их восприятия и необходимости для цели познания. Поэтому система как образ объекта задаётся на конечном множестве отобранных для наблюдения свойств.

Внешняя среда.

Из этих рассуждений вытекает, что немыслимо рассматривать систему без ее внешней среды. Система формирует и проявляет свои свойства в процессе взаимодействия с окружением, являясь при этом ведущим компонентом этого воздействия.

В зависимости от воздействия на окружение и характер взаимодействия с другими системами функции систем можно расположить по возрастающему рангу следующим образом:

пассивное существование;
материал для других систем;
обслуживание систем более высокого порядка;
противостояние другим системам (выживание);
поглощение других систем (экспансия);
преобразование других систем и сред (активная роль).

Обычно в качестве подсистем фигурирует более или менее самостоятельные части систем, выделяемые по определённым признакам, обладающие относительной самостоятельностью, определённой степенью свободы.

Компонент — любая часть системы, вступающая в определённые отношения с другими частями (подсистемами, элементами).

Элементом системы является часть системы с однозначно определёнными свойствами, выполняющие определённые функции и не подлежащие дальнейшему разбиению в рамках решаемой задачи (с точки зрения исследователя).

Понятие элемент, подсистема, система взаимопреобразуемы, система может рассматриваться как элемент системы более высокого порядка (метасистема), а элемент при углубленном анализе, как система. То обстоятельство, что любая подсистема является одновременно и относительно самостоятельной системой приводит к 2 аспектам изучения систем: на макро- и микро- уровнях.

При изучение на макроуровне основное внимание уделяется взаимодействию системы с внешней средой. Причём системы более высокого уровня можно рассматривать как часть внешней среды. При таком подходе главными факторами являются целевая функция системы (цель), условия её функционирования. При этом элементы системы изучаются с точки зрения организации их в единое целое, влияние на функции системы в целом.

На микроуровне основными становятся внутренние характеристики системы, характер взаимодействия элементов между собой, их свойства и условия функционирования.

Для изучения системы сочетаются оба компонента.

Структура системы.

Под структурой системы понимается устойчивое множество отношений, которое сохраняется длительное время неизменным, по крайней мере в течение интервала наблюдения. Структура системы опережает определенный уровень сложности по составу отношений на множестве элементов системы или что эквивалентно, уровень разнообразий проявлений объекта.

Связи — это элементы, осуществляющие непосредственное взаимодействие между элементами (или подсистемами) системы, а также с элементами и подсистемами окружения.

Связь — одно из фундаментальных понятий в системном подходе. Система как единое целое существует именно благодаря наличию связей между ее элементами, т.е., иными словами, связи выражают законы функционирования системы. Связи различают по характеру взаимосвязи как прямые и обратные, а по виду проявления (описания) как детерминированные и вероятностные.

Прямые связи предназначены для заданной функциональной передачи вещества, энергии, информации или их комбинаций — от одного элемента к другому в направлении основного процесса.

Обратные связи, в основном, выполняют осведомляющие функции, отражая изменение состояния системы в результате управляющего воздействия на нее. Открытие принципа обратной связи явилось выдающимся событием в развитии техники и имело исключительно важные последствия. Процессы управления, адаптации, саморегулирования, самоорганизации, развития невозможны без использования обратных связей.

Рис. — Пример обратной связи

С помощью обратной связи сигнал (информация) с выхода системы (объекта управления) передается в орган управления. Здесь этот сигнал, содержащий информации о работе, выполненной объектом управления, сравнивается с сигналом, задающим содержание и объем работы (например, план). В случае возникновения рассогласования между фактическим и плановым состоянием работы принимаются меры по его устранению.

Основными функциями обратной связи являются:

противодействие тому, что делает сама система, когда она выходит за установленные пределы (например, реагирование на снижение качества);
компенсация возмущений и поддержание состояния устойчивого равновесия системы (например, неполадки в работе оборудования);
синтезирование внешних и внутренних возмущений, стремящихся вывести систему из состояния устойчивого равновесия, сведение этих возмущений к отклонениям одной или нескольких управляемых величин (например, выработка управляющих команд на одновременное появление нового конкурента и снижение качества выпускаемой продукции);
выработка управляющих воздействий на объект управления по плохо формализуемому закону. Например, установление более высокой цены на энергоносители вызывает в деятельности различных организаций сложные изменения, меняют конечные результаты их функционирования, требуют внесения изменений в производственно-хозяйственный процесс путем воздействий, которые невозможно описать с помощью аналитических выражений.

Нарушение обратных связей в социально-экономических системах по различным причинам ведет к тяжелым последствиям. Отдельные локальные системы утрачивают способность к эволюции и тонкому восприятию намечающихся новых тенденций, перспективному развитию и научно обоснованному прогнозированию своей деятельности на длительный период времени, эффективному приспособлению к постоянно меняющимся условиям внешней среды.

Особенностью социально-экономических систем является то обстоятельство, что не всегда удается четко выразить обратные связи, которые в них, как правило, длинные, проходят через целый ряд промежуточных звеньев, и четкий их просмотр затруднен. Сами управляемые величины нередко не поддаются ясному определению, и трудно установить множество ограничений, накладываемых на параметры управляемых величин. Не всегда известны также действительные причины выхода управляемых переменных за установленные пределы.

Критерии — признаки, по которым производится оценка соответствия функционирования системы желаемому результату (цели) при заданных ограничениях.

Эффективность системы — соотношение между заданным (целевым) показателем результата функционирования системы и фактически реализованным.

Функционирование любой произвольно выбранной системы состоит в переработке входных (известных) параметров и известных параметров воздействия окружающей среды в значения выходных (неизвестных) параметров с учетом факторов обратной связи.

Рис. — Функционирование системы

Выход — результат конечного состояния процесса.

Процессор — перевод входа в выход.

Система осуществляет свою связь со средой следующим образом.

Управление системой связано с понятиями прямой и обратной связи, ограничениями.

Обратная связь — предназначена для выполнения следующих операций:

Ограничение — обеспечивает соответствие между выходом системы и требованием к нему, как к входу в последующую систему — потребитель. Если заданное требование не выполняется, ограничение не пропускает его через себя. Ограничение, таким образом, играет роль согласования функционирования данной системы с целями (потребностями) потребителя.

Проблема — это разница между существующей и желаемой системами. Если этой разницы нет, то нет и проблемы.

Решить проблему — значит скорректировать старую систему или сконструировать новую, желаемую.

Состоянием системы называется совокупность существенных свойств, которыми система обладает в каждый момент времени.

Читайте также: