Что такое элемент системы, компонент системы, подсистема? Тестирование по как один из элементов системы качества 2 система понятие элементы свойства

Общность понятия «система» затрудняет его адекватную формализацию, но в общем виде она может быть представлена как целостное образование, комплекс взаимосвязанных элементов, обладающих благодаря своему единению качественно новыми характеристиками, относительно индифферентных к внешней среде, причем каждая система выступает элементом системы более высокого порядка, а любой элемент системы – системой более низкого порядка.

Очень важно, что система есть «комплекс избирательно вовлеченных компонентов, у которых взаимодействие и взаимоотношение приобретает характер взаимоСОдействия компонентов на получение фокусированного полезного результата» (П. К. Анохин).

Функциональная система характеризуется тремя принципиальными моментами: во-первых, в совокупность вовлекаются только специально выбранные компоненты; во-вторых, компоненты не просто взаимодействуют, а взаимосо действуют для чего-то конкретного и определенного; в-третьих, в качестве системообразующего фактора фиксируется получение полезного результата.

Отличительными признаками системы выступают:

1) наличие взаимосвязанных частей в объекте;

2) взаимодействие между частями объекта;

3) упорядоченность данного взаимодействия для достижения общей цели системы.

Все системы имеют непременные атрибуты (модифицируя позицию В. Г. Афанасьева):

Интегративные качества;

Компоненты и элементы системы;

Структуру;

Общую цель и комплекс подцелей;

Взаимоотношения между элементами;

Функции системы и ее компонентов;

Включенность в более сложную систему в статусе компонента и элемента;

Историчность;

Внутренние и внешние возмущающие воздействия;

Структуру управления системой;

Информацию.

Базовым атрибутом системы выступает элемент системы. Под элементом понимают простейшую неделимую часть системы, которая обладает на взгляд субъекта действия (познания) определенной целостностью, состояние и функциональные особенности которой могут быть измерены и описаны в терминах, и которая может иметь отношения с другими частями рассматриваемой совокупности, а также с ее окружением (средой). Кроме функциональной характеристики, минимальность определяется самим субъектом исследования как достаточная часть, удовлетворяющая познавательной и преобразовательной потребности.

1. Упругий элемент – противостоящий внешним воздействиям, не воспринимающий их, способный только к однозначной передаче

В отсутствии изменения i элемент находится в состоянии покоя.

2. Рефлексивный элемент – обладает внутренним движением и осуществляет внутреннее преобразование по какому-либо закону и алгоритму.

Частный случай рефлексивности элемента – нейтральный.

3. Элемент – потребитель – воспринимает воздействие в данных условиях без образования направленного эффекта.

4. Элемент – источник – образует в данных условиях направленный эффект «Р» в отсутствии понуждающего внешнего воздействия.

5. Полирецепторный элемент – рефлексивный элемент, образующий направленное воздействие при условии восприятия нескольких понуждающих воздействий.

6. Полиэффекторный элемент – рефлексивный элемент, образующий воздействия по нескольким направлениям при восприятии одного понуждающего воздействия.

7. Полиэлемент – рефлексивный элемент, образующий воздействия по нескольким направлениям при условии восприятия нескольких внешних воздействий.

8. Полиисточник – источник, образующий в данных условиях воздействия по нескольким направлениям.

9. Полипотребитель – потребитель, воспринимающий воздействия по нескольким внешним связям.

Вторым важнейшим атрибутом системы выступают взаимоотношения между элементами или связи. По-другому межэлементарную связь можно определить как каждую из степеней свободы данного элемента, действительно осуществленную в виде определенного взаимоотношения, взаимодействия с другими элементами данной системы, а также с его средой. Это понятие входит в любое определение сис­темы и обеспечивает возникновение и сохранение струк­туры и целостных свойств системы, характеризует какее строение, так и функционирование. Предполагается, что связи существуют ме­жду всеми системными элементами и подсистемами.

Взаимоотношения могут быть:

1. Нейтральными , когда:

1 элемент 2 элемент

где а , в – сила воздействия;

а = в , но противоположны по направлению.

Особенности:

Подобная связь не является статичной.

При любых изменениях воздействие и противодействие остаются равными по величине в каждый рассматриваемый момент их отношений, их геометрическая сумма всегда равна нулю в эти моменты.

Относительная неподвижность (статичность) элементов – есть частный случай нейтральности, когда величины воздействия и противодействия неизменны на рассматриваемом отрезке времени.

Противодействие считается полным, если оно равно по величине воздействию в рассматриваемом диапазоне его изменений.

2. Функциональными , когда:

1) 1 элемент 2 элемент

2) 1 элемент 2 элемент

где а , в – сила воздействия.

Особенности:

Воздействующий элемент обладает направленным эффектом (наличие эффекторных свойств) по отношению к противодействующему.

Противодействующий элемент обладает рецепторным эффектом (наличие рецепторных свойств), т. е. способностью воспринимать внешнее воздействие.

Примечание. В реальных условиях всякий элемент в той или иной мере в различных отношениях обладает и эффекторными и рецепторными свойствами.

Нейтральная связь может превратиться в функциональную при неполном противодействии одной из сторон взаимодействия.

В результате подобных взаимоотношений в случае 2.1 в = 0, сила воздействия первого элемента максимальна и второй элемент может измениться структурно и функционально; в случае 2.2 а > в , сила воздействия первого элемента превосходит силу противодействия второго элемента, что также может приводить к структурно-функциональным изменениям во втором элементе системы .

Сетка связей достаточно обширна (по классификации И. В. Блауберга и Э. Г. Юдина):

Связи взаимодействия;

Связи генезиса;

Связи преобразования;

Связи строения;

Связи функционирования;

Связи развития;

Связи управления.

Связи могут подразделяться по характеру их материальной реализации на:

1) вещественные;

2) энергетические;

3) информационные;

по их месту и структуре:

1) прямые;

2) обратные;

по характеру их проявления:

1) детерминированные;

2) вероятностные;

3) хаотические;

4) непрерывные;

5) случайные;

6) регулярные;

7) нерегулярные.

Особенности: данные классификации относятся к конкретным реализациям систем и не характеризуют их как функциональные образования. Функциональность раскрывается в установлении причинно-следственных отношений между материальными образованиями.

Третьим атрибутом системы является компонент (подсистема), состоящий из ряда элементов системы, которые возможно объединить по схожим функциональным проявлениям. В системе может быть различное количество компонентов. Это зависит от основных функций системы (внутренних и внешних).

Система может быть расчленена на элементы не сразу, а путем последовательного разделе­ния на подсистемы. Подсистемы сами являются систе­мами и к ним, следовательно, относится все, что сказано о системе, в том числе и о ее целостности. Этим подсис­тема отличается от простой совокупности элементов, не объединенных целью и свойством целостности.

Четвертым атрибутом системы выступает структура системы. Под структурой понимается совокупность связей, взаимоотношений между всеми элементами и компонентами системы, между системой и внешней средой. Данные взаимосвязи обеспечивают существова­ние системы и ее основных свойств. Структурные свойст­ва обладают относительной независимостью от элементов и могут выступать как инвариант при переходе от одной системы к другой, перенося закономерности, выявленные в одной из них, на другую (даже если эти системы имеют разную физическую природу). Структура может быть представлена графическим отображением, теоретико-множественным отношением, в виде матриц. Вид пред­ставления системы зависит от цели отображения.

Особенности определения понятия «структура» системы:

1. Структура всех возможных взаимоотношений в рассматриваемой совокупности отличается от структуры формируемой системы, такая структура называется полной структурой объекта.

2. Форма структуры прямо зависит от функционального среза как конкретной формы реакции данной совокупности на конкретное внешнее воздействие.

Системам как функциональным материальным образованиям с определенным глобальным эффектом свойственны следующие виды структур:

1. Внутренняя структура объекта – совокупность взаимоотношений компонентов без учета их внешних связей.

2. Функциональная структура – совокупность взаимоотношений, связанных непосредственно с функционированием каждого элемента в данной системе в направлении образования ее глобального эффекта.

3. Абсолютная структура – действительно возможная структура внешнего целого, рассматриваемого субъектом в качестве конкретно познаваемого объекта.

Исходя из важнейшей характеристики функциональных систем, выделяют два основных класса системных структур:

Нормальные структуры – структуры, в которых сохраняются все отношения и их направления, то есть:

1) элементы системы выделены на том структурном уровне, который рассматривается;

2) данные элементы неизменны и являются начальными структурными образованиями с точки зрения субъекта;

3) полная структура объекта остается неизменной в данном промежутке времени и в данных условиях;

4) норма существования структуры сохраняется неизменной.

Динамические структуры – структуры, изменяющиеся во времени, то есть:

1) количество и направление отношений между элементами системы изменяется;

2) в системе, в установившихся связях между элементами присутствует внутреннее движение;

3) изменяется элементарный состав системы.

Динамика структуры отражает динамику системы. Функциональная система может считаться изменчивой только при условии структурных перестроек при сохранении возможной функциональности каждой связи, включая и вновь образовавшиеся.

Изменение элементарного состава системы выступает вторичным фактором.

Понятия динамической структуры и динамической системы не тождественны. Динамическая система имеет больший объем, так как динамизм системы связан, помимо изменений в структуре, с возможными изменениями норм состояния ее элементов и элементарного состава. Таким образом могут происходить более глубинные изменения, чем только во взаимоотношениях между элементами.

Понятия нормальной и динамической структур, отнесенные к одной системе, есть взаимоотрицающие понятия, т. е. одна и та же система в одном промежутке времени не может иметь и нормальную и динамическую структуру.

Разрушение нормальной структуры не означает разрушение в смысле отмирания, уничтожения системы. Основной критерий системности заключен в глобальном эффекте системы, а не в структуре.

Поэтому динамическая структура, отрицая нормальную, отражает существо изменяющейся в этом отношении системы, но не прекращение ее существования. Образование глобального эффекта системы возможно в условиях происходящих изменений.

Таким образом, динамические системы – это системы с переменной структурой при относительной определенности их внешних проявлений, рассматриваемых в качестве их глобального эффекта.

Если рассматривать совокупность всех связей внутри системы, то такая структура будет внутренней. Если рассматривать совокупность всех связей как внутри системы, так и системы с внешней средой – такая структура называется полной структурой. Качественная система представляет собой единое целое, состоящее из множества различных составляющих, организованных на разных уровнях в особого рода целостности.

Пятым атрибутом системы выступают функции, понимаемые как деятельность, работа, внешнее прояв­ление свойств какого-либо объекта в данной системе отношений. Функции классифицируются по различным признакам в зависимости от целей управленца или исследователя.

Весьма важным атрибутом системы выступают свойства, понимаемые как качества параметров объектов, т. е. внешние проявления того способа, с помощью которого получают знания об объекте. Свойства дают возмож­ность описывать объекты системы количественно, выра­жая их в единицах, имеющих определенную размер­ность. При этом они могут изменяться в результате функционирования системы.

Одним из ключевых атрибутов системы является цель, лежащая в основе развития системы и обеспе­чивающее ее целенаправленность (целесообразность). Цель можно определить как желаемый результат дея­тельности, достижимый в пределах некоторого интервала времени. Цель становится задачей, стоящей перед сис­темой, если указан срок ее достижения и конкретизиро­ваны количественные характеристики желаемого резуль­тата. Цель достигается в результате решения задачи или ряда задач, если исходная цель может быть подвергнута разделению на некоторую совокупность более простых (частных) подзадач.

Системный подход в управлении

Понятие и виды систем. Сущность системного подхода и системного анализа в управлении. Система управления как объект исследования. Основные элементы системы управления. Функциональное разделение управленческого труда. Количество промежуточных уровней иерархической системы управления. Число руководителей на каждом промежуточном уровне. Численность и профессиональный состав управленческого персонала при каждом руководителе. Матрица соподчиненности руководителей. Качество системы управления. Критерия качества. Исследование систем управления: методология и процесс. Исследование и проектирование организационных структур управления.

Системой называется совокупность взаимозависимых элементов, образующих единое целое; целое выполняет некоторую функцию. В системе все ее элементы должны быть взаимозависимыми и/или взаимодействующими. Самые разные элементы могут быть объединены в “целое”, но это “целое” еще не система, покак не сформирован механизм их взаимодействия. Еще Аристотель писал о том, что рука, отделенная от тела, уже не рука. А Гегель образно выразился так: части бывают только у трупа, а организм имеет новое качество: он живет.

Мир в целом представляет собой сложную систему, которая в свою очередь, состоит из множества больших и малых систем. Система – это противоположность хаосу.

Системы имеют разнообразные формы. Среди крупных систем выделяют следующие:

Биологические;

Технологические;

Социальные (в т. ч. социально-экономические).

К социально-экономическим системам относятся предприятия, отрасли, муниципальные образования, рагионы ит.д. Система всегда реагирует на внешние возмущения и стремится вернуться в состояние равновесия. Однако если под воздействием внешних сил система далеко уходит от равновесного состояния, то она может стать неустойчивой и не вернуться в равновесное состояние. В определенной точке (точка бифуркации) поведение системы становится неопределенным. Иногда и незначительное воздействие на систему может привести к значительным последствиям, и тогда система переходит в новое качество. Причем этот переход осуществляется скачкообразно.

Большой вклад в развитие теории систем внес русский философ и экономист А. А. Богданов (1873-1928), автор работы “Всеобщая организационная наука (тектология)”. Он разработал основы теории строения систем и обосновал общие закономерности их развития. Богданов считал, что предметом изучения тектологии должны являться организационные принципы и законы, общие для всех систем – сознательной деятельности людей, их психических и физических комплексов, живой и мертвой природы. При разработке концепций тектологии Богданов высказал ряд новых идей, в том числе, понятия управляющей и управляемой системы, обратной связи, моделирования, позднее развитые кибернетикой и общей теорией систем, сформулировал и обосновал универсальный закон физилогических затрат энергии.

Шиороко известна теория функциональных систем, разработанная П. К. Анохиным, рассматривающая деятельность организма в целом, как единую систему. Адаптированная, исправно функционирующая система способна отторгнуть лишний элемент, но если какая-нибудь функциональная часть ее выйдет из строя, то под угрозой будет работа системы в целом.

Человек как биологическое существо- это система. Кроме того, он как участник производственного процесса является компонентом другой системы которая называется социотехнической.

Любая система может рассматриваться как подсистема некоторой более крупной системы. Так, муниципальное образование является подсистемой субъекта федерации. Общими признаками для выделения подсистем (частей) в социальных системах являются следующие:

Подсистемы должны быть такими, чтобы они могли оказывать существенное влияние на достижение конечных результатов системы;

Подсистемы должны быть привязаны к целому с помощью определенных отношений каждой части к какой-либо общесистемной характеристике (или характеристикам), имеющей необходимую и логическую функциональную связь с выполнением общесистемных задач;

Подсистемы должны быть соответственно увязаны с поведением всех элементов системы и отражать постоянное функционирование взаимных связей, установленных для отдельных элементов системы через ее подсистемы с окружающей средой.

Подсистема формируется из элементов, которые являются структурообразующей частью какой-либо системы. Например, предприятие представляет собой элемент отрасли.

Любая социальная система состоит из двух самостоятельных, но взаимосвязанных подсистем: управляемой и управляющей. К управляемой подсистеме относятся все элементы, обеспечивающие непосредственный процесс создания материальных и духовных благ или оказания услуг. К управляющей подсистеме относятся все элементы обеспечивающие процесс целенаправленного воздействия на коллективы людей и ресурсы управляемой подсистемы. Одним из важнейших элементов управляющей подсистемы является организационная структура управления.

Связь между управляющей и управляемой системами осуществляется с помощью информации, которая служит основой для выработки управленческий решений и воздействий исходящий из управляющей системы в управляемую для исполнения.

Любая социальная система самоуправляемая. В то же время в процессе управления она испытывает внешние воздействия. Внешние и внутренние воздействия в любой системе тесно связаны между собой и взаимно обуславливаются: чем значительнее одно, тем меньше роль другого.

Для самоорганизации системы необходимы ряд условий. Среди них в первую очередь отмечаются следующие: 1) относительная открытость системы, что предполагает наличие определенных потоков в нее (человеческих ресурсов, энергии, капитала, товаров и т.д.); 2) наличие элемента случайности (например, случайности природного происхождения, случайности в научно-технических изобретениях и последствиях их применения и т. д.); 3) нелинейность закона взаимодействия различных частей социальной системы; 4) определенность диапазона системных параметров, которые играют важную роль в качественном поведении социальной системы, так называемых управляющих параметров. При этом если управляющие параметры имеют критические точки, за которыми поведение системы коренным образом меняется и возникают новые разновидности решений, то такие управляющие параметры называют бифуркационными. Управляющими (бифуркационными) параметрами макроэкономического уровня могут быть коэффициенты эффективности взаимодействия производства, какие-либо интегрированные характеристики (например, валовой национальный продукт) и т.д.

Техническая система представляет собой пропорциональное сочетание отдельных технических средств из множества отдельных видов различного оборудования (производственные мощности предприятия, отрасли, с помощью которых люди в процессе материального производства способны производить продукцию заданного качества в определенном количестве).

Технологическая система основана на деление деятельности, материального и духовного производства на стадии и процессы. Например, законотворчество имеет такие стадии как законодательная инициатива, обсуждение закона, принятие закона, подписание и опубликование закона.

Организационная система включает в себя структуры управления, положения и инструкции, с помощью которых воздействуют на управляемую подсистему.

Экономическая система представляет собой единство хозяйственных и финансовых процессов и связей.

Социальная система - люди и их объединения, создаваемые для совместной жизнедеятельности (человек, семья, государство).

Техническая, технологическая, организационная, экономическая и социальная системы взаимосвязаны и создают целостный организм.

Все организации являются системами. Для того что понять, как система выполняет свою функцию, необходимо узнать, как все ее элементы взаимосвязаны друг с другом и как она связана с системой, образующей ее внешнюю среду.

При этом возникает два важных вопроса. Как устанавливать границы системы? Что считать соответсвующими ей подсистемами? Ответы на эти вопросы зависят от цели анализа.

При установлении границ системы всегда приходится опираться на здравый смысл. Чем шире границы проблемы, тем шире изучаемая система и тем больше переменных, которые необходимо учесть. Так, проблема дискриминации при приеме на работу может восприниматься как один из аспектов более крупной проблемы, требующей принятия мер в области законодательства, образования, жилищного строительства, политических прав и т.д. Однако здесь возникает проблема адекватности ресурсов потребности исследования этой более крупной системы. Если ресурсы не достаточны, то основная цель разбивается на подцели, что облегчает подход к решению основной задачи. Это достигается за счет того, что ресурсы, высвобождающиеся после решения подзадач, направляются на решение основной проблемы.

Системы делятся на естественные и искусственные. К первым относятся природные, а ко вторым – социальные, т. е. созданные человеком.

Все, что не входит в систему и воздействует на нее или на что воздействует сама система, называется ее внешней средой.

Кроме того, системы бывают закрытые и открытые. Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы от среды, окружающей систему. Она может существовать хотя бы какой-то промежуток времени самостоятельно, без взаимодействия с окружающй средой. Например, часы. Закрытые физические системы подвержены энтропии – тенденции к иссяканию. В управлении к закрытым система условно можно отнести организации, руководство которых оберегает свою систему от информационного обмена с внешней средой (от новшеств, образования и т.п.). Такие системы также подвержены иссяканию. Есть все основания полагать, что одной из основных причин краха советской модели государственного устройства явилась ее закрытость от внешнего мира. Другим примером закрытости от внешнего мира сегодня является КНДР.

Для открытой системы (их большинство) характерно взаимодействие с внешней средой. Такая система не является самообеспечивающейся, поэтому она зависит от энергии, информации, материалов, капиталов, трудовых ресурсов, поступающих извне. В процессе преобразования система обрабатывает эти входы, преобразуя их в продукцию или услуги. Эта продукция и услуги являются выходами системы в окружающую среду. Если организация управления является эффективной, то в ходе процесса преобразования создается добавочная стоимость входов, и в результате появляются многие возможные дополнительные выходы, такие, как прибыль, увеличение объема продаж, удовлетворение работников, рост организации и т.д.

Более того, открытая система имеет способность приспасабливаться к изменениям во внешней среде и должна делать это для того, чтобы продолжить свое функционирование.

Для того, чтобы какая-либо система достигала динамического равновесия (динамичного гомеостаза), она должна обладать обратной связью – информационным вводом, который сообщает, действительно ли система имеет устойчивое состояние и не подвергается ли она разрушению. Это является главной целью управления системами. Получив информацию о своем состоянии система может воздействовать и на динамику материальных и энергетических вводов. Следовательно, в системе должен быть блок слежения за вводами, функционированием, выводами, способный на основе сигналов обратной связи корректировать деятельность системы.

Под обратной связью понимается получение информации о результатах воздействия управляющей системы на управляемую систему путем сравнения фактического состояния с заданным (плановым). Сущность обратной связи заключается в установлении зависимости личных, коллективных и общественных интересов от результатов управленческих решений.

Открытые системы, и в частности, социальные тяготеют к наростанию усложнености и к дифференциации. Это в свою очередь ведет к возникновению проблемы координации. Отсюда возникает потребность в оптимизации роста системы, минимизации уровней иерархии и звеньев на каждое из них, минимизации обоснованных границ диапазона управления.

Теория систем рассматривает управляему систему не автономно, а в ее взаимосвязи с окружающей средой и исследует методы адаптации системы к изменившимся внешним условиям.

По степени сложности системы делятся на большие и сложные. К сложным системам относятся те из них, которые построены для решения многоцелевых задач.

Руководители занимаются в основном открытыми системами, потому, что все организации являются открытыми системами.

С помощью математического моделирования, кибернетики и теории информации в настоящее время предпринимаются попытки создать всеобъемлющую теорию управленческих систем, хотя успехи на этом пути пока скромны.

Анализ рабочего определения системы позволяет выделить некоторые из ее общих свойств:

· любая система представляет собой комплекс взаимосвязанных элементов;

· система образует особое единство с внешней средой;

· любая система представляет собой элемент системы более высо­кого порядка;

· элементы, составляющие систему, в свою очередь, выступают в качестве систем более низкого порядка.

Проанализировать эти свойства можно с помощью рис. 2.7 (А - система; В и Д - элементы системы А; С - элемент системы В).

Элемент В, служащий элементом системы А, в свою очередь, явля­ется системой более низкого уровня, которая состоит из собственных элементов, включая, например, элемент С. И если мы рассмотрим элемент В как систему, взаимодействующую с внешней средой, то последнюю в этом случае будет представлять система В (элемент системы А). Поэтому особенность единства системы с внешней средой можно интерпретировать как взаимодействие элементов системы более высокого порядка. Подобные рассуждения можно провести для любого элемента любой системы.

Изучение свойств системы предполагает прежде всего изучение взаимоотношения частей и целого. При этом имеется в виду, что:

1) целое первично, а части вторичны;

2) системообразующие факторы представляют собой условия взаимосвязанности частей внутри одной системы;

3) части системы образуют неразрывное целое, поэтому воздействие на любые из них влияет на всю систему;

4) каждая часть системы имеет собственное предназначение с точки зрения цели, на достижение которой направлена деятельность целого;

5) природа частей и их функции определяются положением частей в целом, а их поведение регулируется взаимоотношениями целого и его частей;

6) целое ведет себя как нечто единое, независимо от степени сложности.

Из всего многообразия свойств систем для исследования организационных процессов целесообразно в первую очередь выделить такие свойства, как эмерджентность, эквифинальность и гомеостаз .

Эмерджентностъ - одно из самых существенных свойств систем. Это несводимость свойств системы к свойствам ее элементов; иными словами, эмерджентностью называют наличие новых качеств целого, отсутствующих у его составных частей. Таким образом, свойства целого не являются простой суммой свойств составляющих его элементов, хотя и зависят от них. В то же время объединенные в систему элементы могут терять свойства, присущие им вне системы, или приобретать новые.

Эквифинальность - одно из наименее изученных свойств системы, характеризующее предельные возможности систем определенного класса сложности. Л. фон Берталанфи, предложивший этот термин, определял эквифинальность применительно к открытой системе как способность системы (в отличие от состояний равновесия в закрытых системах, полностью детерминированных начальными условиями) достигать независящего от времени и от исходных условий состояния, которое определяется исключительно параметрами системы. Потребность во введении этого понятия возникает начиная с некоторого уровня сложности систем. Эквифинальность - внутренняя предрасположенность системы к достижению некоего предельного состояния, не зависящего от внешних условий. Идея эквифинальности заключается в изучении параметров, определяющих некоторый предельный уровень организации.

В общем виде понятие система (от греч. systema - целое, составленное из частей; соединение) определяется как множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующих определенную целостность, единство.

Системой называется объект любой природы либо совокупность взаимодействующих объектов любой, в том числе различной природы, обладающих выраженным системным свойством (свойствами), то есть свойством, которого не имеет ни одна из частей системы при любом способе ее членения.

Части системы , объединяющие часть связанных элементов всей системы называются подсистемами.

Объединение нескольких систем , обладающее системным свойством, называется надсистемой или системой более высокого порядка.

Элементом системы является объект (часть системы) с однозначно определенными известными свойствами.

Система (подсистема, элемент) имеет входы и выходы. Входом называется дискретное или непрерывное множество контактов, через которые воздействие среды передается системе. Выход это множество контактов, через которые система воздействует на среду.

Любой элемент системы имеет, по крайней мере, один выход и один вход. Воздействие проявляется в передаче вещества, энергии, информации или в комбинации этих компонентов.

Соответственно можно говорить о вещественном, энергетическом или информационном обмене между системой и средой (метаболизме).

Понятия «элемент», «подсистема», «система», «надсистема» взаимно преобразуемы: система может рассматриваться как элемент системы более высокого порядка, а элемент - как система. Отношение к системе определяется не только ее содержанием, но и точкой зрения.

Под сложной системой понимается система, число подсистем которой достаточно велико, а состав разнороден.

Всё, что не входит в систему, принадлежит внешней среде. Систему и ее внешнюю среду разделяет граница.

Среда это окружение, с которым система взаимодействует. Взаимодействующие со средой системы называются открытыми. Закрытые (замкнутые) системы среды не имеют. Средой для одной из подсистем могут служить остальные подсистемы или часть из них, а также другие системы. Среда - это тоже система.

Под состоянием системы понимается упорядоченная совокупность внутренних и внешних значений параметров, определяющих ход процессов, происходящих в системе. Множество состояний системы может быть конечным, счетным или бесконечным. Поведение системы есть развернутая во времени последовательность реакций системы на внешнее воздействие.

Сложные системы обладают особыми свойствами.

Такими особыми свойствами являются:

• уникальность: каждая система не имеет полных аналогов своего поведения.
• слабопредсказуемость: никакое сколько угодно подробное знание морфологии (структуры и связей) и функций элементов (подсистем) не позволяет определить функции объекта. Никакое сколько угодно подробное и точное знание поведения объекта в прошлом не позволяет точно предсказать его поведение в будущем.
• целесообразность: способность системы осуществлять поведение, преследующее достижение определенной цели.
• стационарность: вероятность пребывания в данном состоянии, стремление системы к основному процессу, способность устранять последствия внешних и внутренних случайных воздействий.

В общем виде модель системы выражает однозначную зависимость между состоянием входа Х и состоянием выхода Y, заданную с помощью переходной функции: Y=R(X), где R - оператор преобразования (R-преобразование).

Существуют модели, которые не содержат R-преобразования. Это хаотические, слабоорганизованные, слабоструктурированные, неустойчивые модели, в которых сталкивается множество независимых событий, не имеющих устойчивых распределений вероятностей, отображающих такой уровень знания систем, при котором невозможно составление устойчивых морфологического или функционального описаний. Такие системы можно только информационно описать.

Сложные системы для реализации своей внутренней цели способны, исходя из конкретного состояния входа (т.е. ситуации), изменять R-преобразование. К таким системам относятся и системы менеджмента.

При рассмотрении систем менеджмента вместо термина «оператор преобразования» в зависимости от подхода целесообразно применять соответствующее понятия «операция», «функция», «процесс», «проект», «система» и т.д....

Взаимодействие подсистем в системе может быть непосредственным и посредственным, при котором оно осуществляется через промежуточные подсистемы.

Структурой называется множество всех возможных отношений между подсистемами и элементами внутри системы.

В моделях систем выделяется три класса структур:

• иерархические;
• неиерархические;
• смешанные.

Для иерархических структур характерно наличие управляющих (командных) подсистем (элементов, функций).

В неиерархических структурах управляющие функции распределены между всеми элементами или группами элементов.

Иерархической называется структура, удовлетворяющая следующим условиям:

• каждая подсистема является либо управляемой, либо подчиненной, либо то и другое одновременно;
• существует по крайней мере одна только подчиненная подсистема;
• существует одна и только одна управляющая подсистема;
• любая подчиненная подсистема непосредственно взаимодействует с одной и только одной управляющей.

Иерархическая структура, в которой имеется, по крайней мере, одна управляющая и одновременно подчиненная подсистема, называется многоуровневой. Для нее справедливо:

• подсистема более высокого уровня имеет дело с более широкими аспектами поведения системы в целом;
• время преобразования входных компонентов в выходные увеличивается с увеличением уровня управляющей подсистемы;
• подсистемы более высоких уровней иерархической структуры имеют дело с более медленными аспектами поведения системы.

Примером иерархических систем являются процессный ландшафт организации и ее оргструктура.

Лидирующей называется подсистема, удовлетворяющая требованиям:

• подсистема не имеет детерминированного взаимодействия ни с одной подсистемой;
• подсистема является управляющей по отношению к части (наибольшему числу) подсистем;
• подсистема либо не является управляемой, либо управляется наименьшим (по сравнению с другим) числом подсистем.

Как пример лидирующей системы можно рассматривать управляющую структуру холдинга по отношению к управляющим системам организаций холдинга при наличии у них автономности деятельности.

Неиерархические структуры являются производными от многосвязной структуры, где каждая подсистема непосредственно взаимодействует с любой другой.

Для них справедливо:

• существует по крайней мере одна подсистема, которая не является ни управляющей, ни подчиненной;
• не существует подсистемы, которая является только управляющей;
• не существует подсистемы, которая является только подчиненной;
• любая подчиненная подсистема непосредственно взаимодействует более чем с одной управляющей.

Равновесными называются неиерархические структуры без лидеров.

Примером равновесной неиерархической структуры без лидеров являются отношения Поставщик - Потребитель.

Смешанные структуры представляют собой различные комбинации иерархических и неиерархических структур.

Понятие структуры включает также конфигурацию, которая описывает общие геометрические свойства системы. Конфигурация может быть: точечной, линейной, плоской или объемно-спиральной, плоской, объемной.

Структура системы реализуется с помощью связей. Связями называются подсистемы (элементы), осуществляющие непосредственное взаимодействие между другими подсистемами и не принимающие решений. Связи подразделяются на прямые и обратные.

Прямые связи подразделяются на следующие подклассы:

• усиливающие (ослабляющие);
• запаздывающие;
• селектирующие.

Обратные связи подразделяются на следующие подклассы:

• по действию: положительные и отрицательные;
• по порогу: гладкие и пороговые;
• по времени действия: мгновенные, запаздывающие, опережающие;
• по характеру: стабильные и нестабильные.

Положительная обратная связь усиливает исходный процесс, отрицательная - ослабляет.

Гладкая обратная связь действует во всем диапазоне изменения выходного процесса.

Пороговая обратная связь действует, когда регулируемое значение превышает некоторое значение (нижний порог) или не достигает допустимого значения (верхний порог). Возможна двухпороговая обратная связь.

Нестабильные обратные связи бывают:

• детерминированными;
• случайными;
• адаптивными.

Детерминированные обратные связи меняют свои параметры по заранее предусмотренному закону, как функции времени, пространственного положения или других условий.

Случайные обратные связи возникают вследствие непредусмотренных влияний.

Адаптивные обратные связи создаются случайно, но стабилизируются и существуют длительное время.

Обратная связь является основным конструктивным устройством, с помощью которого формируются системные свойства.

Путем применения и комплексирования различных видов обратных связей можно сформировать следующие функции действия на управляемые процессы:

• усиление (ослабление);
• стабилизацию;
• задержку на постоянное время (или зависящее от каких-то параметров процесса);
• запоминание;
• воспроизведение или многократное повторение;
• преобразование;
• анализ - распознавание и выделение подпроцессов;
• синтез - объединение подпроцессов;
• сравнение процессов;
• предсказание и формирование процессов.

Целенаправленная система должна обладать способностью моделировать и прогнозировать ситуацию, для чего должна иметь следующие свойства:

• воспринимать и распознавать внешнее воздействие, формируя адекватный или неадекватный образ среды.
• обладать априорной информацией о среде, хранимой в виде образов среды.
• обладать информацией о себе самой, о своих свойствах и возможностях, хранимых в виде морфологического, функционального, информационного и других образов системы.

В результате сопоставления, распознавания и преобразования информационных образов система осуществляет:

• воздействие на среду (собственно деятельность системы);
• воздействие на себя (преобразование элементов и/или их взаимодействий).

Для хранения образов система должна обладать информационным устройством, элементы (подсистемы) которого находились бы в определенном соответствии (морфизме) с отображаемыми элементами (подсистемами) системы и внешней среды.

Различают следующие виды морфизма:

• гомеоморфизм - каждая подсистема одной системы связана с одной и только одной подсистемой другой системы.
• гетероморфизм - связь между подсистемами взаимно неоднозначная.
• полиморфизм - связаны между собой множества подсистем.
• центроморфизм - все подсистемы одной системы связаны с одной подсистемой другой системы.
• автоморфизм - связь между подсистемами одной системы.

Любая автоматическая система состоит из отдельных связанных между собой и выполняющих определенные функции конструктивных элементов, которые, принято называть элементами или средствами автоматики . С точки зрения функциональных задач, выполняемых элементами в системе, их можно разделить на воспринимающие, задающие, сравнивающие, преобразующие, исполнительные и корректирующие.

Воспринимающие элементы или первичные преобразователи (датчики) измеряют управляемые величины технологических процессов и преобразовывают их из одной физической формы в другую (например, преобразует разность температур в термоЭДС).

Задающие элементы автоматики (элементы настройки) служат для задания требуемого значения регулируемой величины Хо. Именно этому значению должно соответствовать ее действительное значение. Примеры задающих устройств: механические задатчики, электрические задатчики, например, резисторы с переменным сопротивлением, переменные индуктивности и переключатели.

Сравнивающие элементы автоматики сопоставляют заданное, значение, управляемой величины Х0 с действительным значением X. Получаемый на выходе, сравнивающего элемента сигнал рассогласования Δ Х = Хо - X передается либо через усилитель, либо непосредственно на исполнительный элемент.

Преобразующие элементы осуществляют необходимые преобразования сигнала и его усиление в магнитных, электронных, полупроводниковых и других усилителях, когда мощность сигналов недостаточна для дальнейшего использования.

Исполнительные элементы создают управляющие воздействия на объект управления. Они изменяют количество энергии или вещества, подводимой к объекту управления или отводимой от него, для того чтобы управляемая величина соответствовала заданному значению.

Корректирующие элементы служат для улучшения качества процесса управления.

Кроме основных элементов в автоматических системах имеются и вспомогательные , к числу которых относятся переключающие устройства и элементы защиты, резисторы, конденсаторы и аппаратура сигнализации.

Все независимо от их назначения обладают определенной совокупностью характеристик и параметров которые определяют их эксплуатационные и технологические особенности.

Основной из главных характеристик является статическая характеристика элемента . Она представляет собой зависимость выходной величины Хвых от входной Хвх в установившемся режиме, т.е. Хвых = f(Xвх). В зависимости от влияния знака входной величины различают нереверсивные (когда знак выходной величины во всем диапазоне изменения остается постоянным) и реверсивные статические характеристики (когда изменение знака входной величины приводит к изменению знака выходной величины).

Динамическая характеристика используется для оценки работы элемента в динамическом режиме, т. е. при быстрых изменениях входной величины. Ее задают переходной характеристикой, передаточной функцией, частотными характеристиками. Переходная характеристика представляет собой зависимость выходной величины Хвых от времени τ : Хвых = f (τ ) - при скачкообразном изменении входного сигнала Хвх.

Коэффициент передачи можно определить по статической характеристике элемента. Различают три вида коэффициентов передачи: статический, динамический (дифференциальный) и относительный.

Статический коэффициент передачи K ст представляет собой отношение выходной величины Хвых к входной Хвх, т. е. Кст = Хвых/Хвх. Коэффициент передачи иногда называют коэффициентом преобразования. Применительно к конкретным конструктивным элементам статический коэффициент передачи называют также коэффициентом усиления (в усилителях), коэффициентом редукции (в редукторах), и т. д.

Для элементов с нелинейной характеристикой используют динамический (дифференциальный) коэффициент передачи Кд, т. е. Кд = Δ Хвых/ Δ Хвх.

Относительный коэффициент передачи Кот равен отношению относительного изменения выходной величины элемента ΔХвых/Хвых. н к относительному изменению входной величины ΔХвх/Хвх. н,

Кот = (ΔХвых/Хвых. н)/ΔХвх/Хвх. н,

где Хвых. н и Хвх. н - номинальные значения выходной и входной величин. Этот коэффициент является безразмерной величиной и удобен при сравнении элементов, различных по конструкции и принципу действия.

Порог чувствительности - наименьшее значение входной величины, при которой происходит заметное изменение выходной величины. Он вызывается наличием в конструкциях элементов трения без смазывающих материалов, зазоров и люфтов в соединениях.

Особенностью автоматических замкнутых систем, в которых используется принцип управления по отклонению, является наличие обратной связи. Принцип действия обратной связи рассмотрим на примере системы управления температуры электрической нагревательной печи. Чтобы поддерживать температуру в заданных пределах, поступающее на объект управляющее воздействие, т. е. напряжение, подводимое, к нагревательным элементам, формируется с учетом значения температуры.

При помощи первичного преобразователя температуры выход системы соединяется с ее входом. Такое соединение, т. е. канал, информация по которому передается в обратном направлении по сравнению с управляющим воздействием, называют обратной связью.

Обратная связь бывает положительной и отрицательной, жесткой и гибкой, главной и дополнительной.

Положительной обратной связью называют связь, когда совпадают знаки воздействия обратной связи и задающего воздействия. В противном случае обратную связь называют отрицательной .

Схема простейшей системы автоматического регулирования: 1 - объект регулирования, 2 - звено главной обратной связи, 3 - элемент сравнения, 4 - усилитель, 5 - исполнительный механизм, 6 - элемент обратной связи, 7 - корректирующий элемент.

Если передаваемое воздействие зависит только от значения регулируемого параметра, т. е. не зависит от времени, то такую связь считают жесткой. Жесткая обратная связь действует как в установившемся, так и в переходном режимах. Гибкой обратной связью называют связь, действующую только в переходном режиме. Гибкая обратная связь характеризуется передачей по ней на вход первой или второй производной от изменения управляемой величины по времени. У гибкой обратной связи сигнал на выходе существует только тогда, когда управляемая величина изменяется во времени.

Главная обратная связь соединяет выход системы управления с ее входом, т. е. связывает управляемую величину с задающим устройством. Остальные обратные связи считают дополнительными или местными. Дополнительные обратные связи передают сигнал воздействия с выхода какого-либо звена системы на вход любого предыдущего звена. Они используются для улучшения свойств и характеристик отдельных элементов.