Презентация дисциплины «Общая теория систем» доктор экономических наук, профессор Скаржинская Елена Матвеевна Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Костромской государственный университет имени Н. А. Некрасова» Институт Экономики
Что это такое? Теория систем, общая теория систем — это междисциплинарная область науки, изучающая поведение и взаимодействие различных систем в природе, обществе, технике и науке. Основной целью теории является обнаружение основных принципов функционирования систем, необходимых для описания любой группы взаимодействующих объектов, во всех областях исследований. .
Теория систем (Общая теория систем) — специально-научная и логикометодологическая концепция исследования объектов, представляющих собой системы. Целью исследований в рамках этой теории является изучение: различных видов и типов систем; основных принципов и закономерностей поведения систем; функционирования и развития систем
Где это применяется в учебном процессе? Общая теория систем (ОТС) является предшествующей для следующих дисциплин: «Системный анализ» , «Архитектура предприятий» , «Моделирование бизнес-процессов» . «Системный анализ» - это научный метод познания, представляющий собой последовательность действий по установлению структурных связей между переменными или элементами исследуемой системы. СА- Логическое продолжение ОТС
Основная литература (читальный зал): Волкова В. Н. . Теория систем и системный анализ : учебник для вузов : рекомендовано. - М. : Юрайт : ИД Юрайт, 2010. - 678, [2] с. - (Университеты России). - Библиогр. : с. 673 -679. - Предм. указ. : с. 588 -669. - Имен. указ. : с. 670672. Волкова В. Н. , Денисов А. А. Теория систем. –М. : «Высшая школа» , 2006 - 512 с. + дополнительная литература (см. учебную программу) + учебная программа по ОТС – в папке +Презентация лекций по ОТС – в папке +задания к лабораторным работам – в папке Папка «Общая теория систем» - на сервере
Лекция 1 Основные понятия Во-первых, Система – что это? Существует много определений системы. 1. Система есть комплекс элементов, находящийся во взаимодействии. 2. Система — это множество объектов вместе с отношениями этих объектов. 3. Система — множество элементов находящихся в отношениях или связях друг с другом, образующая целостность или органическое единство (толковый словарь)
Систе ма (от др. -греч. σύστημα — целое, составленное из частей; соединение) -это множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определённую целостность, единство
Множество элементов, входящих в систему обозначим A={x, y, z, …} Но это еще не система – смотри определение – надо добавить отношения (связи) между элементами множества A Термины «отношение» и «связь» используются в самом широком смысле, включая весь набор родственных понятий таких как «взаимодействие» , ограничение, соединение, зависимость и т. д.
Таким образом, система S представляет собой упорядоченную пару S=(A, R), где A — множество элементов системы ; R (relationship) — множество отношений между A. Отношение r, определенное над элементами множества A, - это некоторое правило, по которому каждый элемент связывается с другим (другими) элементом (элементами)
Отношение r называется n - арным отношением, если оно связывает n различных элементов X. При n=1 - отношение называется унарным , при n=2 - бинарным , при n=3 – тернарным. Отношение (r) двух элементов x, y обозначают как r(x, y), трех элементов x, y, z как r(x, y, z) Рассмотрим пример системы с бинпарными отношениями Семья={отец, мать, 1 сын, 2 сын}
Матрица отношений элеме нты отец 1 сын 2 сын Мужжена отец мать Отецсын Матьсын мать Женамуж 1 сын Сынотец Сынмать 2 сын Сынотец Сынмать Братбрат
Пример2. . Рассмотрим классическую схему ЭВМ из устройств: 1 - ввода, 2 - логикоарифметическое, 3 - управления, 4 - запоминающее, 5 - вывода. Отношение "информационный обмен" определим так: устройство i находится в отношении r с устройством j, если из устройства i в устройство j поступает информация. Тогда можно это отношение задать матрицей R отношений (наличие r на пересечении строки i и столбца j матрицы означает, что устройство i находится в этом отношении с устройством j, а наличие - что отношение отсутствует): Самостоятельно!
Итак система S представляет собой упорядоченную пару S=(A, R) множества элементов системы и множества отношений между ними. Осталось добавить такие качества - целостность, единство (Смотри слайд 6) Целостность - обобщённая характеристика объектов, обладающих сложной внутренней структурой (напр. , общество, организм, биологическая популяция). Понятие «Целостность. » выражает интегрированность, самодостаточность, автономность этих объектов, их противопоставленность окружению, связанную с их внутренней активностью; оно характеризует их качественное своеобразие, обусловленное присущими им специфическими закономерностями функционирования и развития.
Выделим в этом определении «противопоставленность окружению, связанную с их внутренней активностью» 1. У системы есть окружение – Внешняя среда- система отделена от нее и с ней взаимодействует 2. Система проявляет внутреннюю активность
1. Внешняя среда Понятие «система» возникает там и тогда, где и когда мы материально или умозрительно проводим замкнутую границу между неограниченным или некоторым ограниченным множеством элементов. Те элементы с их соответствующей взаимной обусловленностью, которые попадают внутрь, — образуют систему. Те элементы, которые остались за пределами границы, образуют множество, называемое в теории систем «системным окружением» или просто «окружением» , или «внешней средой» . 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 Рис1 и рис2
2. Система проявляет внутреннюю активность. В зависимости от воздействия на окружение и характер взаимодействия с другими системами функции систем (т. е. проявления внутренней активности) 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).
Где проходит граница между системой и внешней средой? Всякая система может рассматриваться, с одной стороны, как подсистема более высокого порядка (надсистемы), а с другой, как надсистема системы более низкого порядка (подсистема). Например, система «производственный цех» входит как подсистема в систему более высокого ранга — «фирма» . В свою очередь, надсистема «фирма» может являться подсистемой «корпорации» . Обычно в качестве подсистем фигурирует более или менее самостоятельные части систем, выделяемые по определённым признакам, обладающие относительной самостоятельностью, определённой степенью свободы.
Структурные составляющие системы 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 (метасистемы), 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), и 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.
Цель системы – что это и кто ее устанавливает? Зависимость цели от внешних и внутренних факторов. При анализе причин возникновения и формулирования целей нужно учитывать, что на цель влияют как внешние по отношению к системе факторы (внешние требования, потребности, мотивы, программы), так и внутренние факторы (потребности, мотивы, программы самой системы и ее элементов, исполнителей цели); при этом последние являются такими же объективно влияющими на процесс целеобразования факторами, как и внешние (особенно при использовании в системах управления понятия цели как средства побуждения к действию).
Таким образом, цель системы может формироваться двумя способами: 1. Задаваться извне (внешние требования, потребности, мотивы, программы). В этом случае цель задается системой более высокого ранга 2. Устанавливаться внутри системы согласно ее потребностям, мотивам, программе самой системы Примеры установки цели
Интегративность системы – совокупность свойств, которые называются интегративными свойства системы: целостность, эмерджентность, структурность, организованность, функциональность. 1. Целостность системы означает, что каждый элемент системы вносит вклад в реализацию целевой функции системы. Примеры
Эмерджентность (англ. emergence — возникновение, появление нового)— 1. наличие у особых свойств, не присущих её подсистемам и блокам, а также сумме элементов, не связанных особыми системообразующими связями; 2. несводимость свойств системы к сумме свойств её компонентов. Эмерджентными свойствами, в свою очередь, будут являться те свойства, которые присущи той или иной системе и которыми не обладают её составляющие. примеры
Структурность – система имеет определенную структуру. Под структурой системы понимается устойчивое множество отношений, которое сохраняется длительное время неизменным, по крайней мере в течение интервала наблюдения. Структура системы отражает определенный уровень сложности по составу отношений на множестве элементов системы или что эквивалентно, уровень разнообразий проявлений объекта. Примеры: простая и сложная стркуктура
Организованность — сложное свойство систем, заключающиеся в наличие структуры и функционирования (поведения). Связи существуют не только между компонентами системы, но и между функциями этих компонент. Реализация целевой функции системы зависит от согласованности функций каждого компонента. Например – оркестр. Примеры
Функциональность — это проявление определенных свойств (функций) при взаимодействии с внешней средой. Здесь же определяется цель (назначение системы) как желаемый конечный результат. Набор функций системы, необходимых для достижения ее цели – функционал системы. Пример 1 организм и его функции Пример 2 компьютер – в чем его функционал? – Самостоятельно!
Состоянием системы называется совокупность существенных свойств, которыми система обладает в каждый момент времени, т. е. степень проявления основных свойств: целостности, эмерджентности, структурности, организованности, функциональности. Описать состояние – значит описать структуру системы и ее функции. Переход системы из одного состояния в другое описывает динамика системы. примеры
Лекция 2. Классификация систем. Классификацией называется разбиение на классы по наиболее существенным признакам. Под классом понимается совокупность объектов, обладающие некоторыми признаками общности. Признак (или совокупность признаков) является основанием (критерием) классификации. Система может быть охарактеризована одним или несколькими признаками и соответственно ей может быть найдено место в различных классификациях, каждая из которых может быть полезной при выборе методологии исследования. Обычно цель классификации ограничить выбор подходов к отображению систем, выработать язык описания, подходящий для соответствующего класса.
1 вариант классификации Таблица 1 Признак (критерий) классификаци и Классы систем 1. По взаимодействию с внешней средой 1. 2. По структуре 1. 2. 3. Открытые Закрытые Комбинированн ые Простые 2. сложные 3. Большие
Откры тая систе ма: В физике — система, обменивающаяся веществом, энергией и информацией с внешним, по отношению к системе, миром, в отличие от закрытой системы, у которой отсутствует какой-либо обмен материей с окружающей средой. Закрытая система — частично изолированная система, у которой отсутствует какой-либо обмен материей с окружающей средой. В полностью изолированной системе дополнительно отсутствует обмен энергией, а в замкнутой системе — отсутствует ещё и обмен информацией. В термодинамике c закрытой, изолированной и замкнутой системами тесно связано явление возрастания энтропии. В открытых системах могут происходить явления самоорганизации, усложнения или спонтанного возникновения порядка. В информатике — аппаратура и/или программное обеспечение, обеспечивающие переносимость и совместимость с другими компьютерными системами. Открытая система в биологии — организмы, устойчивые лишь при условии непрерывного поступления в них энергии и вещества из окружающей среды. Открытая система в менеджменте и маркетинге — система, которая взаимодействует с окружающей её средой в информационном, энергетическом, вещественном и других аспектах и является стабильной только при сохранении такого обмена. Примеры: колония микробов в пробирке и в ест. среде
Все реальные системы являются открытыми. Открытая система является частью более общей системы или нескольких систем. Если вычленить из этого образования собственно рассматриваемую систему, то оставшаяся часть — ее среда. Открытая система связана со средой определенными коммуникациями, то есть сетью внешних связей системы. Выделение внешних связей и описание механизмов взаимодействия «система-среда» является центральной задачей теории открытых систем. Рассмотрение открытых систем позволяет расширить понятие структуры системы. Для открытых систем оно включает не только внутренние связи между элементами, но и внешние связи со средой. При описании структуры внешние коммуникационные каналы стараются разделить на входные (по которым среда воздействует на систему) и выходные (наоборот). Совокупность элементов этих каналов, принадлежащих собственной системе называются входными и выходными полюсами системы. У открытых систем, по крайней мере, один элемент имеет связь с внешней средой, по меньшей мере, один входной полюс и один выходной, которыми она связана с внешней средой.
Пример структуры открытой системы система среда Центр управления вход выход Подсистема 1 Подсистема 2 Подсистема 3
Простые — системы, не имеющие разветвленных структур, состоящие из небольшого количества взаимосвязей и небольшого количества элементов. Такие элементы служат для выполнения простейших функций, в них нельзя выделить иерархические уровни. Отличительной особенностью простых систем является детерминированность (четкая определенность) номенклатуры, числа элементов и связей как внутри системы, так и со средой. Сложные — характеризуются большим числом элементов и внутренних связей, их неоднородностью и разнокачественностью, структурным разнообразием, выполняют сложную функцию или ряд функций. Компоненты сложных систем могут рассматриваться как подсистемы, каждая из которых может быть детализирована еще более простыми подсистемами и т. д. до тех пор, пока не будет получен элемент. Примеры: мех. система, компьютер
Классы систем 3. По характеру функций Продолжение 1 таблицы 1 Признак (критерий) классифика ции 1. 2. 3. 4. По характеру развития 1. 2. Специализирова нные Многофункциона льные Универсальные Стабильные Развивающиеся Примеры: телефон старой и соврем. моделей; камень и живой организм
Признак (критерий) классифик ации Классы систем 5. По степени организован ности 1. 6. По сложности поведения Продолжение 2 таблицы 1 1. 2. 3. 4. 5. Хорошо организованные Плохо организованные (диффузные) Автоматические Решающие Самоорганизующиеся Предвидящие Превращающиеся Примеры: от стир. машинки к аватару
продолжение 3 Таблицы 1 Признак (критерий) классификац ии Классы систем 7. По характеру связи между 1. Детерминированные 2. Стохастические 8. По характеру структуры управления 1. Централизованные Децентрализованные 2.
Детерминированный и случайный характеры связей между элементами (или компонентами) системы
Классификация систем вариант 2
Материальные системы являются объектами реального времени. Среди всего многообразия материальных систем существуют естественные и искусственные системы. Естественные системы представляют собой совокупность объектов природы, а искусственные системы – совокупность социальноэкономических или технических объектов. Естественные системы, в свою очередь, подразделяются на астрокосмические и планетарные, физические и химические. Искусственные системы могут быть классифицированы по нескольким признакам, главным из которых является роль человека в системе. По этому признаку можно выделить два класса систем: технические и организационно-экономические системы. В основе функционирования технических систем лежат процессы, совершаемые машинами, а в основе функционирования организационноэкономических систем – процессы, совершаемые человеко-машинными комплексами. примеры
Абстрактные системы – это умозрительное представление образов или моделей материальных систем, которые подразделяются на описательные (логические) и символические (математические). Логические системы есть результат дедуктивного или индуктивного представления материальных систем. Их можно рассматривать как системы понятий и определений (совокупность представлений) о структуре, об основных закономерностях состояний и о динамике материальных систем. Символические системы представляют собой формализацию логических систем, они подразделяются на три класса: · статические математические системы или модели, которые можно рассматривать как описание средствами математического аппарата состояния материальных систем (уравнения состояния); · динамические математические системы или модели, которые можно рассматривать как математическую формализацию процессов материальных (или абстрактных) систем; · квазистатические (квазидинамические ) системы, находящиеся в неустойчивом положении между статикой и динамикой, которые при одних взаимодействиях ведут себя как статические, а при других – как динамические. примеры
Основные принципы системного подхода Целостность, позволяющая рассматривать одновременно систему как единое целое и в то же время как подсистему для вышестоящих уровней. Иерархичность строения, то есть наличие множества (по крайней мере, двух) элементов, расположенных на основе подчинения элементов низшего уровня элементам высшего уровня. Реализация этого принципа хорошо видна на примере любой конкретной организации. Как известно, любая организация представляет собой взаимодействие двух подсистем: управляющей и управляемой. Одна подчиняется другой. Структуризация, позволяющая анализировать элементы системы и их взаимосвязи в рамках конкретной организационной структуры. Как правило, процесс функционирования системы обусловлен не столько свойствами её отдельных элементов, сколько свойствами самой структуры. Множественность, позволяющая использовать множество кибернетических, экономических и математических моделей для описания отдельных элементов и системы в целом. Системность, свойство объекта обладать всеми признаками системы
Скачать презентацию дисциплины Общая теория систем доктор экономических наук
Презентация Общая теория систем.ppt