Сущность системного подхода

При создании информационной технологии структура информационной системы описывается на концептуальном, логическом и физическом уровнях. Концептуальный уровень позволяет качественно определить основные подсистемы, элементы и связи между ними На логическом уровне могут быть сформированы модели, описывающие структуру отдельных подсистем и взаимодействия между ними. Физический уровень означает реализацию структуры на известных программно-аппаратных средствах. Так как техническая система создается искусственно, то цель ее функционирования заранее субъективно известна. Можно считать, что этой цели соответствуют определенный перечень функций и некоторая оптимальная структура системы. Такая структура получила название формальной. Под ней понимают совокупность функциональных элементов и отношений между ними, необходимых и достаточных для достижения системой заданной цели. Формальная структура есть некоторая идеальная, не имеющая физического наполнения. Эта структура реализуется различными средствами, поэтому формальной структуре может соответствовать ряд материальных структур. Внешняя среда, взаимодействуя с информационной технологией как системой, может выступать как метасистема, ставя перед ней определенные задачи и фор­мулируя цели. Внедрение информационной технологии в жизнь общества за конечный временной интервал будет иметь эффект, если будут типизированы системы, в которые внедряется инфор­мационная технология, и определены типовые структуры инфор­мационной технологии. В зависимости от системы, в которую внедряется информационная технология, возможно различное про­странственное распределение пользователей и средств информаци­онной технологии. Разным может быть и комплекс решаемых задач. Характер и временной интервал реализации целей информационной технологии также зависят от того, в какой области она использует­ся, т.е. в промышленности, в научных исследованиях, в проектировании, в обучении и т. д. Весьма важным является согласование структуры информационной технологии с организационной структурой той системы, в которой она используется. Отсутствие типовых структур организационного управления предприятием, производственных процессов значительно затрудняет возможности ис­пользования информационных технологий. Возникает задача созда­ния широкого набора конкретных информационных технологий, настроенных на параметры реальных систем. Таким образом, для инженера-системотехника информационная технология становится массовым объектом разработки.

При создании информационной технологии как системы необ­ходимо соблюдать следующие принципы системного подхода.

1. Наличие сформулированной единой цели у информационной технологии как разрабатываемой системы. Для глобальной информационной технологии такой целью является формирование информационного ресурса в обществе. Для базовой информационной технологии целью может быть накопле­ние информации и формирование знаний для создания концептуаль­ной модели производства конечного продукта. Для каждой подси­стемы информационной технологии должны быть сформулированы свои локальные цели с подчинением их единой цели, определенной метасистемой.

2. Согласование информационной технологии по входам и вы­ходам с окружающей средой. В информационной технологии как системе должны быть опре­делены оптимальные точки доступа пользователей при условии высокой их интеллектуализации, что будет способствовать широко­му внедрению информационных технологий во все сферы человечес­кой деятельности. Структура информационной технологии должна органически вписываться в организационную структуру той систе­мы, где она применяется. Необходимо выполнить оптимальное распределение средств информационной технологии с адаптацией их к возможностям пользователей на всех уровнях управления производством, научным исследованием, проектированием.

3. Типизация структур информационной технологии. Это прежде всего относится к базовой информационной технологии. Должны быть проведены типизация систем, в которые внедряется информационная технология, и типизация структур базовых технологий по областям их применения. Очевидны специфические особенности структурной реализации технологии в производстве, научном исследовании, комплексном испытании, проектировании, обучении. Особое внимание желательно обратить на конкретные информационные технологии, с тем чтобы иметь возможность их настройки на реальные параметры системы.

4. Стандартизация и взаимная увязка средств информационной технологии. Опыт внедрения автоматизированных систем в народное хозяйство показал, что только при максимальной типизации проектных решений и стандартизации их реализаций возможен успех в использовании новой техники. В условиях информационной технологии прежде всего широкое применение должны получить стандартные персональные ЭВМ, ориентированные на широкий класс пользователей, типовые информационно-вычислительные сети и среды доступа. Разработчикам информационной технологии придется создать новые программно-аппаратные средства, ориентированные на конкретные предметные области применения. Дальнейшее развитие должны получить и средства формализации знаний.

5. Открытость информационной технологии как системы. При разработке информационной технологии исходная цель создания в ряде случаев будет неполной, поэтому создаваемая информационная технология должна быть способна к развитию как по вертикали, так и по горизонтали и охватывать все уровни управления и автоматизации производства. В процессе функционирования информационная технология за счет работы с проектировщиком должна пополняться новыми решениями задач. Необходимо предусмотреть и расширение модели предметной области, на которую настроена информационная технология. Развитие информационной технологии исторически проходило как эволюционно, так и революционно. В настоящее время резко уменьшился период обновления знаний, увеличились возможности современных технических средств. Можно надеяться, что в ближайшем будущем будет наблюдаться скачок в развитии информационной технологии. Этому будут способствовать спецификация требований к информационной технологии и переход к автоматизированному ее синтезу. На базе спецификации требований могут получить развитие новь информационные технологии.

 

Основные понятия теории систем

М. Масарович и Я. Такахара в книге "Общая теория систем" считают, что система - "формальная взаимосвязь между на­блюдаемыми признаками и свойствами". В зависимости от количества учитываемых факторов и степени абстрактности определение понятия "систе­ма" можно представить в следующей символьной форме:

S = (T, X, Y, Z, Q, V, h, j);

здесь Т - время, Х - входы, Y - выходы, Z - состояния, Q - класс операторов на выходе, V - значения операторов на выхо­де, h - функциональная связь в уравнении y(t₂)=h[x(t₁), z(t₁), t₂]; j - функциональная связь в уравнении z(t₂)=j[x(t₁), z(t₁), t₂].

В качестве "рабочего" определения понятия системы в ли­тературе по теории систем часто рассматривается следующее: система - множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определенную целост­ность, единство.

Элемент - - это предел члене­ния системы с точек зрения решения конкретной задачи и постав­ленной цели.

Подсистема. Возможность деления системы на подсистемы связана с вычлене­нием совокупностей взаимосвязанных элементов, способных вы­полнять относительно независимые функции, подцели, направленные на достижение общей цели системы. Подси­стема должна обладать свойст­вами системы.

Структура -отражает наиболее существенные взаимоотношения между элементами и их группами, кото­рые мало меняются при изменениях в системе и обеспечивают существование системы и ее основных свойств.

Связь -обеспечивает возникновение и со­хранение структуры и целостных свойств системы. Связь характеризуется направлением, силой и характером.

Состояние -множество существенных свойств, которыми система обладает в данный момент времени. Состояние определяют через входные/выходные параметры и параметры системы.

Поведение. Если система способна переходить из одного со­стояния в другое, то говорят, что она обладает поведением: z_t=f(z_t-1, u_t, x_t).

Внешняя среда -множество элементов, которые не входят в систему, но изменение их состо­яния вызывает изменение поведения системы.

Модель -описание систе­мы, отображающее определенную группу ее свойств. Углубление описания - детализация модели. Создание модели системы по­зволяет предсказывать ее поведение в определенном диапазоне условий.

Равновесие - это способность системы в отсутствие внешних возмущающих воздействий сохранять свое состояние сколь угодно долго.

Устойчивость. Под устойчивостью понимается способность системы возвращаться в состояние равновесия после того, как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних возмущающих воздействий. Состояние равновесия, в которое система способна возвра­щаться, по аналогии с техническими устройствами называют ус­тойчивым состоянием равновесия.

Развитие. Исследованию процесса развития, соотношения процессов развития и устойчивости, изучению механизмов, лежа­щих в их основе, уделяют в теории систем большое внимание.

Цель. Применение понятия "цель" и связанных с ним понятий целенаправленности, целеустремленности и целесообразности сде­рживается трудностью их однозначного толкования в конкрет­ных условиях.

Системы классифицируются следующим образом:

по виду отображаемого объекта - технические, биоло­гические и др.;

по виду научного направления - математические, физи­ческие, химические и т.п.;

по виду формализованного аппарата представления системы - детерминированные и стохастические;

по типу целеустремленности - открытые и закрытые;

по сложности структуры и поведения - простые и сложные;

по степени организованности - хорошо организован­ные, плохо организованные, самоорганизующиеся системы.

Методы описания систем