Организация как сложная система

Под системой,

в самом широком смысле слова, принято понимать замкнутое объективное единство связанных друг с другом элементов, упорядоченных по определенному закону или принципу (рис. 3.2). Основой упорядочения системы является, как правило, цель ее функционирования.

Теорией систем занимается один из разделов кибернетики – системология или системотехника. Последнее наименование употребляют в тех случаях, когда технические аспекты, связанные с проектированием систем, выступают на первый план. Понятие системы противопоставляется бессистемности или хаосу.

С математических позиций система – это множество, на котором реализуется заранее данное отношение R с фиксированными свойствами Р. В качестве такого отношения обычно выступают требования определенного порядка, связи между элементами системы: события, происходящие в одном из элементов системы, определенным образом влияют на события в других элементах.

Любая система размещается и функционирует в некоторой вполне определенной внешней среде. Взаимодействие системы с внешней средой осуществляется через вход и выход системы. Под входом при этом понимается точка или область воздействия на систему извне; под выходом – точка или область воздействия системы вовне.

Система может находиться в различных состояниях. Состояние любой системы в определенный момент t можно с определенной точностью охарактеризовать совокупностью значений внутренних параметров состояния m:

m = m1, m2,…m* .

Для описания состояний системы весьма удобен метод пространства состояний или, в другой терминологии,– метод фазового пространства. Параметры состояния при этом носят название фазовых координат системы.

Состояние системы может быть изображено точкой в многомерном пространстве, где по координатным осям отложены значения соответствующих фазовых координат. Если состояние системы меняется во времени, то отображающая точка перемещается в многомерном фазовом пространстве по некоторой кривой, которая называется фазовой траекторией системы. Таким образом, описание поведения системы, часто весьма сложного, можно заменить описанием поведения точки в фазовом пространстве.

В реальных системах координаты, как правило, могут принимать значения, лежащие в определенных интервалах.

Вследствие этого всякая система характеризуется некоторой областью значений фазовых координат, в пределах которой можно говорить о системе как о едином целом. Такая область называется областью существования системы или областью возможных траекторий.

Если координаты системы могут принимать в пределах области существования любые значения, то системы называются непрерывными. Если фазовые координаты могут принимать только конечное число фиксированных значений, то системы называются дискретными.

Таким образом, система характеризуется тремя группами переменных:

входные, которые генерируются системами, внешними относительно исследуемой:

x = x1, x2,…x*;

выходные, интегрируемые исследуемой системой, определяющие воздействие системы на окружающую среду:

y = y1, y2, . y*;

координаты состояния, характеризующие динамическое поведение исследуемой системы:

т = т1, т2, . т*.

Все три группы величин предполагаются функциями времени:

x(t); y(t); m(t) (1)

Вывод уравнений состояния системы является начальным, но весьма важным этапом анализа и синтеза в современной теории управления. Воздействуя на входы системы, мы переводим ее из одного состояния в другое и тем самым получаем изменения на выходах, что фиксирует новое состояние системы.

Перевод системы из одного состояния в другое сопровождается затратами вещества, энергии, времени. Управление принято называть оптимальным, если перевод системы из одного состояния в другое, соответствующее достижению цели, будет сопровождаться минимальными затратами вещества, энергии или времени.

Для управления реальными процессами приходится создавать системы управления,

в которых информация циркулирует весьма сложным образом, в пределах совокупности контуров, определяющих структуру данной системы.

Все многообразие связей между контурами в системе можно свести к двум основным видам: связь, устанавливающая взаимное подчинение контуров и передачу информации между старшими и младшими контурами, и связь, определяющая передачу информации между контурами, стоящими на одном уровне. Для удобства рассмотрения этих связей на схемах будем называть их соответственно связью «по вертикали» и связью «по горизонтали» (рис. 3).

Примером связи «по вертикали» может быть связь между контуром «директор объединения — директор предприятия» и контуром «директор предприятия — начальник цеха». Примером связи «по горизонтали» — связь между контуром «плановый отдел предприятия — плановое бюро цеха» и контуром «отдел главного технолога предприятия — технологическое бюро цеха». Путь прохождения информации в системе в основном определяется организацией системы и задачей, которую система решает в данный момент. Иногда этот путь проходит через несколько контуров, охватывая каждый из них целиком или частично. Поэтому при исследовании решения конкретных задач важное значение приобретает последовательность прохождения информации через элементы контуров, входящих в систему, и учет соответствующих преобразований, которым подвергается при этом информация.