Границы и структура системы

Формировать из тех или иных элементов, обнаруживающих взаимодействия и связи, какие-либо множества нетрудно, но и непродуктивно, если при этом не вскрываются свойства целостности, существенные для решения задачи, ради которой формируется система. Фактически это вопрос о границах системы. Если они оказываются слишком узкими,"то не будет основы для получения необходимых для достижения целей наблюдателя результатов. Однако и включение в систему элементов, изучение которых не способствует выявлению свойств целостности, может создать существенные технические препятствия для анализа (из-за возрастания объема информации, требующей сбора, обработки, осмысления, увеличение

вычислительной нагрузки).

С вопросом о границах системы связана проблема агрегирования. Нередко элементы системы могут быть, в свою очередь, рассмотрены в качестве систем, причем для той же цели, с какой формируется исходная система. Здесь границы системы определяются не ее физическим составом, а детальностью представления составляющих ее частей.

Выявление комплекса отношений, взаимодействий элементов систем, существенных для цели исследования или управления и значимых для проявления эмерджентных свойств, называется структуризацией системы. Иногда структуризация следует за формированием системы, но чаще эти процессы реализуются параллельно, так что уточнения структуры используются для корректировки состава системы, а эти последние, в свою очередь, неизбежно приводят к необходимости продолжить структуризацию.

Очень часто в различных науках употребляется термин «подсистема». В моделировании это одно из важнейших понятий, которое нуждается в определении. Подсистема — часть системы, которая может изучаться самостоятельно и обладает системными свойствами. Например, экономику можно рассматривать как подсистему общества в целом, а производство — как подсистему экономики. Таким образом, каждая подсистема является, в свою очередь, системой, в которой также могут быть выделены подсистемы. Когда рассматривается одна подсистема, то другие подсистемы являются для нее внешней средой. Связи подсистемы со средой осуществляются через входы и выходы. Разделение систем на подсистемы (а соответственно моделей на подмодели, автономные модели) необходимо для организации управления по иерархическому принципу. Подсистема, далее неделимая при исследовании и рассматриваемая как единое целое, является элементом системы.

Основополагающим при моделировании является понятие структуры системы. Причем когда формулируется проблема, то в первую очередь необходима информация о структуре системы. Структура системы — организация связей и отношений между подсистемами и элементами системы, а также собственно состав

этих подсистем и элементов, каждому из которых соответствует определенная функция. Различают структуры одноуровневые и многоуровневые. Экономические системы характеризуются, как правило, многоуровневой иерархической структурой. Им свойственна также полиструктурность, т. е. взаимопереплетение разнокачественных подсистем, образующих несколько связанных между собой иерархических структур (производственно-технологических, территориальных, институциональных, социальных и др.). Различают также системы с постоянной и переменной структурами. Причем структура экономической системы обычно относится ко второму виду: она подвижна, формируется применительно к условиям функционирования системы.

Свойства структуры системы во многом определяют поведение системы. Для управления экономической системой важно правильное построение ее организационной структуры. Главной характеристикой качества структуры любой системы является сбалансированность, пропорциональность. Количественно структура системы оценивается соотношением объемов ее частей (подсистем) или их удельным весом.

Во всех случаях подразумевается наличие среды, в которой система существует и функционирует. С точки зрения взаимодействия со средой различают открытые и закрытые системы, а также относительно обособленные (или относительно изолированные) системы.

Закрытая (или замкнутая) система — это система, изолированная от внешней среды. Такая изоляция весьма условна в силу всеобщей взаимосвязанности процессов природы и общества. Но в ряде случаев принимается, что данная система настолько слабо связана с окружающей ее средой, что этим можно пренебречь. Следовательно, при рассмотрении такой системы можно принять, что входы и выходы у нее отсутствуют, либо их состояния неизменны во времени. Поведение такой закрытой системы определяется ее начальным состоянием, изменением характеристик ее элементов или структуры связей между ними. Внешних же управляющих и возмущающих воздействий не существует. Таким образом, только результаты внутренних изменений влияют на поведение закрытой системы.

Открытая система — это система, взаимодействующая с окружающей средой в каком-либо аспекте: информационном, энергетическом, вещественном и т. д. Такие системы отображаются обычно открытыми моделями, но могут для этой цели в известных условиях применяться и закрытые модели. В этих случаях воздействиями среды на входы системы и воздействиями системы на среду (ее выходами) пренебрегают, если очевидно, что такое управление не приведет к слишком сильному искажению задачи. Поведение открытой системы определяется ее начальным состоянием, изменением характеристик ее элементов или структуры связей между ними, а также внешними управляющими и возмущающими воздействиями.

Экономическая система обычно рассматривается как открытая система. Она выступает как составная часть (подсистема) более общей — социально-экономической системы.

Относительно обособленная (или относительно изолированная) система — это система, связанная со средой малым числом входов и выходов. Такие системы экономическая кибернетика изучает чаще всего, поскольку они, будучи открытыми системами, отличаются от других открытых систем (имеющих многообразные внешние связи), которые трудно изучать и моделировать. Представление реального процесса в виде относительно обособленной системы позволяет получить более простую модель.

Выяснение структуры системы производится с целью определения эффективности функционирования системы. Под функционированием системы понимаются: процесс переработки (преобразования) экономической системой природных ресурсов в продукты производства, удовлетворяющие общественные потребности в материальных благах (товарах и услугах); процессы планирования, управления и экономического стимулирования общественного производства.

Существует два типа функционирования экономики (экономической системы): стихийный, предполагающий свободную игру рыночных сил; нормативный, являющийся результатом целенаправленных общественных действий.

Впрочем, оба существуют в «чистом виде» только теоретически. В сипу сложности экономической системы при любом уровне централизации и целенаправленности управления всегда остается место и для действия «стихийных» сил.

При анализе функционирования системы выделяются ее состояния. Под состоянием системы понимается характеристика системы на данный момент ее функционирования. Поскольку система описывается определенным комплексом существенных переменных и параметров, то для того чтобы выразить состояние системы, требуется определить значения, принимаемые ими в рассматриваемый момент.

Допустим для характеристики предприятия (в соответствии с поставленной задачей) важны его производственная мощность Р, численность рабочих L, размер запасов сырья S, реальный выпуск продукции М. Тогда состояние этой системы в момент tt будет исчерпывающе описано неизменным параметром Р и значениями показателей I(f1),S'(t1),i'f(f1), а в момент t2 — L(tz), S(t2), M(tz).

Таким образом, состояние системы описывается вектором (или кортежем, если учитываются также величины, не имеющие численных значений). Такой вектор называется «портретом системы». Поскольку каждая система может иметь множество допустимых состояний, то говорят, что состояние системы в момент t — это вектор или точка в пространстве состояний системы.

В момент, когда принимается какое-либо решение относительно данной системы (допустим, план работы предприятия), состояние этой системы образует исходные для решения данной задачи условия (начальные условия или начальное состояние). Их знание позволяет, учитывая принятое решение, предсказать поведение системы в будущем. Конечное состояние системы может рассматриваться в качестве цели принимаемого решения.

Разделение систем на статические и динамические определяется характером целей, которые преследуются при формировании системы. На самом деле все без исключения материальные системы изменяются во времени и признание их статичными обусловливается только тем, что для решения задачи, стоящей перед наблюдателем, фактор изменчивости несущественен. В зависимости от характера описания изменений системы классифицируются:

на детерминированные — в любой момент времени состояние системы однозначно определено совокупностью ее предшествующих состояний; вероятностные (стохастические) — состояние системы является случайной функцией предшествующих состояний.