К основным общесистемным свойствам относятся целостность, иерархичность, эмерджентность и функциональность.

Целостность – это общесистемное свойство, заключающееся в том, что изменение любого компонента системы оказывает воздействие на все другие компоненты и изменение системы в целом, и наоборот, любое изменение системы отзывается на всех ее компонентах.

Иерархичность системы состоит в том, что она может быть рассмотрена как элемент системы более высокого порядка, а каждый ее элемент, в свою очередь, может являться системой более низкого уровня.

Эмерджентность определяет, что сумма свойств элементов не равна свойствам системы, т.е. несводимость свойств системы к свойствам входящих в ее состав элементов.

Функциональность предопределяет, что все элементы системы действуют и взаимодействуют в рамках своего функционального назначения.

Синергетический эффект (S ) в отличие от эмерджентности связан с кооперативным взаимодействием входящих в систему элементов. Иными словами, S – это результат продуцирования открытых систем в ходе взаимодействия компонентов (S=2 + 2 = 5, 6, ..., п).

Необходимыми условиями системного образования являются:

• наличие как минимум двух элементов;
• наличие связи между элементами;
• наличие функции;
• наличие цели;
• наличие тектологической границы.

Элемент – это неделимая часть системы. Дальнейшее деление элементов приводит к разрушению их функциональных связей с другими элементами и получению свойств выделенной совокупности, неадекватной свойствам элемента как целого.

Связь – это то, что соединяет элементы и свойства системы в единое целое. Связи между элементами и подсистемами одного и того же уровня называются горизонтальными, а связи системы со всеми подсистемами соподчиненных иерархических уровней – вертикальными.

Подсистема – выделенное по определенным правилам и признакам целенаправленное подмножество взаимосвязанных элементов любой природы.

Каждую подсистему можно разделить на более мелкие подсистемы. Система отличается от подсистемы только лишь правилом и признаками объединения элементов. Для системы правило является общим, а для подсистем – более индивидуальным. Исходя из этого, систему можно представить и как нечто целое, состоящее из подсистем, каждую из которых можно рассматривать относительно самостоятельно. Подсистемы, выделенные на одном горизонте, являются подсистемами одного уровня. Деление подсистем на подсистемы более низкого уровня называется иерархией и означает подчинение более низкого уровня системы более высокому.

Тектологичсские границы как область соприкосновения взаимодействия нескольких систем (элементов систем) являются контурами системы.

Цель системы – это "желаемое" состояние ее выходов, т.е. некоторое значение или подмножество значений функций системы. Цель может быть заданной извне или поставлена системой самой себе, в этом случае цель будет отражать внутренние потребности системы.

Функция системы задается извне и показывает, какую роль данная система выполняет по отношению к более общей системе, в которую она включена составной частью, наряду с другими системами, выступающими для нее внешней средой. Любое изменение функции, производимое средой, вызывает смену механизма функционирования системы, а это приводит к изменению структуры системы и связей. Система существует пока она функционирует.

Структура системы представляет собой совокупность устойчивых связей и отношений элементов, конкретизированных по величине, направлению и назначению.

Множество систем, существующих в окружающем нас мире, можно классифицировать в зависимости от ряда признаков.

Наиболее часто используются следующие подходы к классификации:

• по взаимодействию с окружающей средой;
• степени сложности;
• возможности действия системы во времени;
• назначению объекта;
• формальным свойствам формальной системы.

По взаимодействию с окружающей средой системы подразделяются на закрытые и открытые.

По степени сложности различают простые и сложные. Простые системы характеризуются небольшим количеством внутренних и внешних связей.

По возможности действия системы во времени системы делятся на статические и динамические. Статические системы характеризуются неизменчивостью, т.е. их параметры не зависят от времени. Динамические системы, в отличие от статических, изменчивы, т.е. их параметры связаны со временем.

По назначению объекта системы подразделяются на организационные, энергетические, технические, управленческие и т.д.

По формальным свойствам формальной (например, математической) системы : линейные, нелинейные, непрерывные, дискретные и др.

С позиции системного подхода управление рассматривается как многомерная система и предполагает выделение в системе:

• управляемой системы, являющейся объектом управления;
• управляющей системы, субъекта управления, который является частью системы;
• управления, осуществляющего воздействие.

Взаимодействие и взаимосвязь элементов системы (подсистемы,

субъекта, объекта) называется управленческими отношениями . Управленческие отношения представляют собой разновидность общественных отношений. Средством реализации управленческих отношений является управленческое решение .

Претворение в жизнь любого управленческого решения происходит посредством управленческого воздействия , отражающего различные формы влияния управляющей системы на управляемую систему с целью изменения способов ее функционирования.

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.

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.

Существует множество понятий системы. Рассмотрим понятия, которые наиболее полно раскрывают ее существенные свойства (рис. 1).

Рис. 1. Понятие системы

«Система – это комплекс взаимодействующих компонентов».

«Система – это множество связанных действующих элементов».

«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.

Системой может являться любой объект живой и неживой природы, общества, процесс или совокупность процессов, научная теория и т. д., если в них определены элементы, образующие единство (целостность) со своими связями и взаимосвязями между ними, что создает в итоге совокупность свойств, присущих только данной системе и отличающих ее от других систем (свойство эмерджентности).

Система (от греч. SYSTEMA, означающего «целое, составленное из частей») представляет собой множество элементов, связей и взаимодействий между ними и внешней средой, образующих определенную целостность, единство и целенаправленность. Практически каждый объект может рассматриваться как система.

Система – это совокупность материальных и нематериальных объектов (элементов, подсистем), объединенных какими-либо связями (информационными, механическими и др.), предназначенных для достижения определенной цели и достигающих ее наилучшим образом. Система определяется как категория, т.е. ее раскрытие производится через выявление основных, присущих системе свойств. Для изучения системы необходимо ее упростить с удержанием основных свойств, т.е. построить модель системы.

Система может проявляться как целостный материальный объект, представляющий собой закономерно обусловленную совокупность функционально взаимодействующих элементов.

Важным средством характеристики системы являются ее свойства . Основные свойства системы проявляются через целостность, взаимодействие и взаимозависимость процессов преобразования вещества, энергии и информации, через ее функциональность, структуру, связи, внешнюю среду.

Свойство – это качество параметров объекта, т.е. внешние проявления того способа, с помощью которого получают знания об объекте. Свойства дают возможность описывать объекты системы. При этом они могут изменяться в результате функционирования системы . Свойства – это внешние проявления того процесса, с помощью которого получается знание об объекте, ведется за ним наблюдение. Свойства обеспечивают возможность описывать объекты системы количественно, выражая их в единицах, имеющих определенную размерность. Свойства объектов системы могут изменяться в результате ее действия.

Выделяют следующиеосновные свойства системы :

· Система есть совокупность элементов . При определенных условиях элементы могут рассматриваться как системы.

· Наличие существенных связей между элементами . Под существенными связями понимаются такие, которые закономерно, с необходимостью определяют интегративные свойства системы.

· Наличие определенной организации , что проявляется в снижении степени неопределенности системы по сравнению с энтропией системоформирующих факторов, определяющих возможность создания системы. К этим факторам относят число элементов системы, число существенных связей, которыми может обладать элемент.

· Наличие интегративных свойств , т.е. присущих системе в целом, но не свойственных ни одному из ее элементов в отдельности. Их наличие показывает, что свойства системы, хотя и зависят от свойств элементов, но не определяются ими полностью. Система не сводится к простой совокупности элементов; декомпозируя систему на отдельные части, нельзя познать все свойства системы в целом.

· Эмерджентностъ – несводимость свойств отдельных элементов и свойств системы в целом.

· Целостность – это общесистемное свойство, заключающееся в том, что изменение любого компонента системы оказывает воздействие на все другие ее компоненты и приводит к изменению системы в целом; и наоборот, любое изменение системы отзывается на всех компонентах системы.

· Делимость – возможна декомпозиция системы на подсистемы с целью упрощения анализа системы.

· Коммуникативность . Любая система функционирует в окружении среды, она испытывает на себе воздействия среды и, в свою очередь, оказывает влияние на среду. Взаимосвязь среды и системы можно считать одной из основных особенностей функционирования системы, внешней характеристикой системы, в значительной степени определяющей ее свойства.

· Системе присуще свойство развиваться , адаптироваться к новым условиям путем создания новых связей, элементов со своими локальными целями и средствами их достижения. Развитие – объясняет сложные термодинамические и информационные процессы в природе и обществе.

· Иерархичность . Под иерархией понимается последовательная декомпозиция исходной системы на ряд уровней с установлением отношения подчиненности нижележащих уровней вышележащим. Иерархичность системы состоит в том, что она может быть рассмотрена как элемент системы более высокого порядка, а каждый ее элемент, в свою очередь, является системой.

· Важным системным свойством является системная инерция, определяющая время, необходимое для перевода системы из одного состояния в другое при заданных параметрах управления.

· Многофункциональность – способность сложной системы к реализации некоторого множества функций на заданной структуре, которая проявляется в свойствах гибкости, адаптации и живучести.

· Гибкость – это свойство системы изменять цель функционирования в зависимости от условий функционирования или состояния подсистем.

· Адаптивность – способность системы изменять свою структуру и выбирать варианты поведения сообразно с новыми целями системы и под воздействием факторов внешней среды. Адаптивная система – такая, в которой происходит непрерывный процесс обучения или самоорганизации.

· Надежность – это свойство системы реализовывать заданные функции в течение определенного периода времени с заданными параметрами качества.

· Безопасность – способность системы не наносить недопустимые воздействия техническим объектам, персоналу, окружающей среде при своем функционировании.

· Уязвимость – способность получать повреждения при воздействии внешних и (или) внутренних факторов.

· Структурированность – поведение системы обусловлено поведением ее элементов и свойствами ее структуры.

· Динамичность – это способность функционировать во времени.

· Наличие обратной связи .

Любая система имеет цель и ограничения. Цель системы может быть описана целевой функцией U1 = F (х, у, t, ...), где U1 – экстремальное значение одного из показателей качества функционирования системы.

Поведение системы можно описать законом Y = F(x), отражающим изменения на входе и выходе системы. Это и определяет состояние системы.

Состояние системы – это мгновенная фотография, или срез системы, остановка ее развития. Его определяют либо через входные взаимодействия или выходные сигналы (результаты), либо через макропараметры, макросвойства системы. Это совокупность состояний ее n элементов и связей между ними. Задание конкретной системы сводится к заданию ее состояний, начиная с зарождения и кончая гибелью или переходом в другую систему. Реальная система не может находиться в любом состоянии. На ее состояние накладывают ограничения – некоторые внутренние и внешние факторы (например, человек не может жить 1000 лет). Возможные состояния реальной системы образуют в пространстве состояний системы некоторую подобласть Z СД (подпространство) – множество допустимых состояний системы.

Равновесие – способность системы в отсутствие внешних возмущающих воздействий или при постоянных воздействиях сохранять свое состояние сколь угодно долго.

Устойчивость – это способность системы возвращаться в состояние равновесия после того, как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних или внутренних возмущающих воздействий. Эта способность присуща системам, когда отклонение не превышает некоторого установленного предела.

3. Понятие структуры системы .

Структура системы – совокупность элементов системы и связей между ними в виде множества.Структура системы означает строение, расположение, порядок и отражает определенные взаимосвязи, взаимоположение составных частей системы, т.е. ее устройства и не учитывает множества свойств (состояний) ее элементов.

Система может быть представлена простым перечислением элементов, однако чаще всего при исследовании объекта такого представления недостаточно, т.к. требуется выяснить, что представляет собой объект и что обеспечивает выполнение поставленных целей.

Рис. 2. Структура системы

Понятие элемента системы. По определению элемент – это составная часть сложного целого. В нашем понятии сложное целое – это система, которая представляет собой целостный комплекс взаимосвязанных элементов.

Элемент – часть системы, обладающая самостоятельностью по отношению ко всей системе и неделимая при данном способе выделения частей. Неделимость элемента рассматривается как нецелесообразность учета в пределах модели данной системы его внутреннего строения.

Сам элемент характеризуется только его внешними прояв­лениями в виде связей и взаимосвязей с остальными элемен­тами и внешней средой.

Понятие связи. Связь – совокупность зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы. Установить связь между двумя элементами – это значит выявить наличие зависимостей их свойств. Зависимость свойств элементов может иметь односторонний и двусторонний характер.

Взаимосвязи – совокупность двухсторонних зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы.

Взаимодействие – совокупность взаимосвязей и взаимоотношений между свойствами элементов, когда они приобретают характер взаимосодействия друг другу.

Понятие внешней среды. Система существует среди других материальных или нематериальных объектов, которые не вошли в систему и объединяются поняти­ем «внешняя среда» – объекты внешней среды. Вход характеризует воздействие внешней среды на систему, выход – воздействие системы на внешнюю среду.

По сути дела, очерчивание или выявление системы есть разделение некоторой области материального мира на две части, одна из которых рассматривается как система – объект анализа (синтеза), а другая – как внешняя среда.

Внешняя среда – набор существующих в пространстве и во времени объектов (систем), которые, как предполагается, оказывают действие на систему.

Внешняя среда – это совокупность естественных и искусственных систем, для которых данная система не является функциональной подсистемой.

Типы структур

Рассмотрим ряд типовых структур систем, использующихся при описании организационно-экономических, производственных и технических объектов.

Обычно понятие "структура" связывают с графическим отображением элементов и их связей. Однако структура может быть представлена и в матричной форме, форме теоретико-множественного описания, с помощью языка топологии, алгебры и других средств моделирования систем .

Линейная (последовательная) структура (рис. 8) характеризуется тем, что каждая вершина связана с двумя соседними При выходе из строя хотя бы одного элемента (связи) структура разрушается. Примером такой структуры является конвейер.

Кольцевая структура (рис. 9) отличается замкнутостью, любые два элемента обладают двумя направлениями связи. Это повышает скорость общения, делает структуру более живучей.

Сотовая структура (рис. 10) характеризуется наличием резервных связей, что повышает надежность (живучесть) функционирования структуры, но приводит к повышению ее стоимости.

Многосвязная структура (рис. 11) имеет структуру полного графа. Надежность функционирования максимальная, эффективность функционирования высокая за счет наличия кратчайших путей, стоимость - максимальная.

Звездная структура (рис. 12) имеет центральный узел, который выполняет роль центра, все остальные элементы системы являются подчиненными.

Графовая структура (рис. 13) используется обычно при описании производственно-технологических систем.

Сетевая структура (сеть) - разновидность графовой структуры, представляющая собой декомпозицию системы во времени.

Например, сетевая структура может отображать порядок действия технической системы (телефонная сеть, электрическая сеть и т. п.), этапы деятельности человека (при производстве продукции - сетевой график, при проектировании - сетевая модель, при планировании - сетевая модель, сетевой план и т. д.).

Иерархическая структура получила наиболее широкое распространение при проектировании систем управления, чем выше уровень иерархии, тем меньшим числом связей обладают его элементы. Все элементы кроме верхнего и нижнего уровней обладают как командными, так и подчиненными функциями управления.

Иерархические структуры представляют собой декомпозицию системы в пространстве. Все вершины (узлы) и связи (дуги, ребра) существуют в этих структурах одновременно (не разнесены во времени).

Иерархические структуры, в которых каждый элемент нижележащего уровня подчинен одному узлу (одной вершине) вышестоящего (и это справедливо для всех уровней иерархии), называют древовидными структурами (структурами типа "дерева"; структурами, на которых выполняются отношения древесного порядка, иерархическими структурами с сильными связями) (рис 14, а).

Структуры, в которых элемент нижележащего уровня может быть подчинен двум и более узлам (вершинам) вышестоящего уровня, называют иерархическими структурами со слабыми связями (рис 14, б).

В виде иерархических структур представляются конструкции сложных технических изделий и комплексов, структуры классификаторов и словарей, структуры целей и функций, производственные структуры, организационные структуры предприятий.

В общем случае термин иерархия шире, он означает соподчиненность, порядок подчинения низших по должности и чину лиц высшим, возник как наименование "служебной лестницы" в религии, широко применяется для характеристики взаимоотношений в аппарате управления государством, армией и т.д., затем концепция иерархии была распространена на любой согласованный по подчиненности порядок объектов.

Таким образом, в иерархических структурах важно лишь выделение уровней соподчиненности, а между уровнями и компонентами в пределах уровня могут быть любые взаимоотношения. В соответствии с этим существуют структуры, использующие иерархический принцип, но имеющие специфические особенности, и их целесообразно выделить особо.

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.