Понятия, характеризующие функционирование и развитие системы

Процессы, происходящие в сложных системах, как правило, сразу не удается представить в виде математических соотношений или хотя бы алгоритмов. Поэтому для того, чтобы хоть как-то охарактеризовать стабильную ситуацию или ее изменения, используют специальные термины, заимствованные теорией систем из теории автоматического регулирования, биологии, философии.

Рассмотрим основные из этих терминов.

Состояние. Понятием "состояние" обычно характеризуют мгновенную фотографию, "срез" системы, остановку в ее развитии. Его определяют либо через входные воздействия и выходные сигналы (результаты), либо через макропараметры, макросвойства системы (давление, скорость, ускорение). Так, говорят о состоянии покоя (стабильные входные воздействия и выходные сигналы), равномерного прямолинейного движения (стабильная скорость) и т.д.

Если рассмотреть элементы а (компоненты, функциональные блоки), учесть, что "входы" можно разделить на управляющие у и возмущающие х (неконтролируемые) и что "выходы" (выходные результаты) зависят от а, у и х, т.е. , то в зависимости от задачи состояние может быть определено как или .

Поведение. Если система способна переходить из одного состояния в другое (например, ), то говорят, что она обладает поведением. Этим понятием пользуются, когда неизвестны закономерности (правила) перехода из одного состояния в другое. Тогда говорят, что система обладает каким-то поведением и выясняют его характер, алгоритм.

С учетом введенных обозначений поведение можно представить как функцию

Равновесие. Понятие "равновесие" определяют как способность системы в отсутствии внешних возмущающих воздействий (или при постоянных воздействиях) сохранять свое состояние сколь угодно долго. Это состояние называют состоянием равновесия.

Устойчивость. Под устойчивостью понимают способность системы возвращаться в состояние равновесия после того, как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних (или в системах с активными элементами – внутренних) возмущающих воздействий. Эта способность обычно присуща системам при постоянном у только тогда, когда отклонения не превышают некоторого предела.

Состояние равновесия, в которое система способна возвращаться, называют устойчивым состоянием равновесия. Возврат в это состояние может сопровождаться колебательным процессом. Соответственно в сложных системах возможны неустойчивые состояния равновесия.

Пример

Рис. 1.5

Поясняют это понятие обычно на примерах. Простейший пример – равновесие шарика на плоскости (рис. 1.5). Для экономических, организационных систем это понятие применимо достаточно условно.

Пример

Рис. 1.6

Это понятие также обычно поясняют на примерах. Простейший пример – устойчивое состояние шарика в ямке до величины отклонений (под воздействием внешних возмущений), которые не выбрасывают его из ямки (рис. 1.6).

Равновесие и устойчивость в экономических системах, несмотря на кажущуюся аналогию с техническими, – гораздо более сложные понятия, и ими можно пользоваться в основном как некоторыми аналогиями для предварительного описания поведения системы.

Развитие. Это понятие помогает объяснить сложные термодинамические и информационные процессы в природе и обществе. Исследование процесса развития, соотношения развития и устойчивости, изучение механизмов, лежащих в их основе, – наиболее сложные задачи теории систем. Ниже будет показано, что целесообразно выделять особый класс развивающихся (самоорганизующихся) систем, обладающих особыми свойствами и требующих использования специальных подходов к их моделированию.

В развивающихся системах говорят о динамическом равновесии, и устойчивость можно условно представить состоянием равновесия как бы "на ступеньке" (рис. 1.7). Внешнее воздействие может либо вывести систему на более высокий уровень, либо "столкнуть" ее на более низкий уровень.

Большинство примеров, приводимых в прикладных главах учебника, будет связано с моделированием процессов в развивающихся системах.

Жизненный цикл (ЖЦ). Под ним понимают период времени от возникновения потребности в системе и ее становления до снижения эффективности функционирования системы и ее "смерти" или ликвидации.

Такая трактовка "жизненного цикла" системы сформировалась не сразу. Тот факт, что время является непременной характеристикой системы и что любая система не только возникает, функционирует, развивается, но и погибает, осознавался с древних времен. Однако при создании искусственных систем, а тем более для конкретных сложных технических комплексов, и особенно организационных систем не всегда легко определить эти периоды. История развития понятия "Жизненный цикл" наиболее полно рассмотрена в работах В. Н. Спицнаделя [76], который вводит понятие "полного жизненного цикла". Примеры трактовок ЖЦ приведены в табл. 1.3.

Для каждой отрасли промышленности деятельность предприятий и организаций на этапах ЖЦ от формирования требований к продукции до окончания ее эксплуатации определялась в ГОСТах и стандартах. В теории систем первым на необходимость включения в ЖЦ этапа ликвидации системы обратил внимание В. И. Николаев [61].