Примеры информационных систем

Базовые определения и понятия теории систем

(Основы теории систем -Основные понятия)

Общее число понятий, специфических для системных исследований, чрезвычайно велико. Поэтому познакомимся лишь с наиболее важными из них. Центральнымпонятием теории систем, системного анализа, кибернетики, системотехники, теории управления, теории принятия решения, теории экономических информационных систем и др. является понятиесистемы. Этот термин использовался и используется в многочисленных смыслах и значениях, поэтому велика опасность упустить существо содержания этого понятия. Очень многие авторы анализировали это понятие, развивали определение системы до различной степени формализации, т.е. это определение постоянно эволюционировало. Существует более 35 различных понятий «Система», но до сих пор не существует удовлетворительного, достаточно широко принятого понятия системы.

Поговорим о вербальном подходе к определению системы. Когда говорят, например, о системе управления предприятием, о системе кровообращения, системе уравнения, то имеют в виду некую совокупность прежде всего. Но не любая совокупность м.б. названа системой. Например: кучу мусора, лужи после дождя, кучу песка, очередь в магазине никто не назовет системой, потому что все перечисленные совокупности не отвечают определенной цели, с какой они сформированы, они не упорядочены.

Т.е. для выделения системы требуется:

А) Прежде всего наличие совокупности элементов.

Б) Но вовлечение элементов в систему или выбор элементов из имеющегося множества происходит и до, и после формирования цели, с которой создается система, на основе исходной практической потребности.

Т.е. потребность есть причинный системообразующий фактор, а цель – функциональный фактор (т.о. требуется наличие цели,для реализации которой формируется система).

В) Но для полного описания системы недостаточно лишь перечислить ее элементный состав, определитьцель создания (выделения) системы.

Еще необходимо указать, как элементы системысвязаны друг с другом. Именно наличие связей (еще говорят отношений) превращает набор элементов в систему, обеспечивает возникновение так называемого «системного эффекта».Наиболее близкие к понятию «система» - это понятие «организация», «порядок», «устройство», а противоположные – «путаница», «хаос», «беспорядок». Т.е. система – это упорядоченный набор элементов в противоположность беспорядочному.

Например: стена в противоположность куче кирпичей, шерстяные носки в противоположность мотку шерсти, пластмассовая кукла в противоположность куску пластмассы.

Г) Наличие внешней среды. Система существует среди других объектов, которые не вошли в нее. Они объединяются понятием «внешняя среда» - объекты внешней среды.

Т.о. мы будем использовать понятие системы, которое учитывает такие важные составляющие любого материального объекта, как элемент, связь, взаимодействие, целеполагание.

Система- это упорядоченное множество составляющих единство элементов, их связей и взаимодействий между собой и между ними и внешней средой, образующих присущую данной системе целостность, качественную определенность и целенаправленность.

Системой может являться любойобъект живой и неживой природы, общества; явление, процесс или совокупность процессов, научная теория и т.п., если в них определены элементы, образующие единство (целостность) со своими связями и присущих только данной системе свойств, отличающих ее от других систем (принцип эмерджентности).

Итак, главное свойство любой системы – это возникновение «системного эффекта» или «принцип эмерджентности». Заключается оно в том, что при объединении элементов в систему у системы появляютсяновые свойства, которыми не обладални одиниз элементов в отдельности. Другая формулировка принципа эмерджентности: целое – больше суммы своих частей.

Примеры

Самолет. Главное его свойство – способность к полету. Ни одна из составляющих его частей в отдельности этим свойством не обладают. Но если собрать их все вместе и соединить строго определенным образом - они полетят. Если теперь отнять у системы – у самолета – какой-нибудь элемент, например, крыло, не только это крыло потеряет способность летать, но и вся система – весь самолет – тоже.

Груда деталей, собранная в автомобиль, безусловно приобретает новое качество, которое отсутствует у деталей - автомобиль может ездить.

Мозг человека состоит из нейронов, которые сами по себе не способны к какому-либо разумному действию, но в своей совокупности они рождают некое системное свойство, присущее этой совокупности, которое мы называем мышлением.

Пример абстрактной системы: если возьмем просто набор слов: «у», «мы», «от», «творил», «мира», «два», «есть», «человека», «нас», «один», «который», «века», «другой», «по», «наших», «мере», «сил», то вряд ли удастся выделить в нем какой то смысл. Набор слов – элементов не будет системой в нашем понимании. А если расставить слова в определенном порядке, то получим известное четверостишие из стихотворения Н. Заболоцкого:

Два мира есть у человека:

Один, - который нас творил,

Другой, - который мы от века

Творим, по мере наших сил.

Слова те же, но в такой связи их появилось новое качество – смысл,и они теперь образуют систему.

Еще одна замечательная иллюстрация принципа эмерджентности – мозаика. Набор составных частей мозаики – не более, чем груда кусочков картона. Однако соедините их строго определенным образом – и получите прекрасную картину.

Далее при использовании основных понятий СА будем придерживаться формальных или словесно-интуитивных определений.

2) Внешняя среда – это набор существующих в пространстве и во времени объектов (систем), которые как предполагается, действуют на систему (элемент) и сами объекты внешней среды находятся под воздействием системы (элемента).

3) Объект – это то, о чем идет речь. Объектом м.б. всё что угодно: дом, звезды, голод.

Примерыобъектов, которые можно рассматривать в качестве систем: человек, дерево, дом, система обучения в школе (ее элементы – школа, ученики, учебники и тетради, правила проведения уроков, школьные программы и многое другое), солнечная система, книга, стол, науки (математика, химия, физика и др.), человеческий язык и др.

4) Элемент – это наименьшая неделимая часть системы, обладающая самостоятельностью по отношению к данной системе. А неделимость элемента рассматривается как нецелесообразность учета в пределах модели данной системы его (элемента) внутреннего строения.

Элемент – это некоторый объект (материальный, энергетический, информационный), обладающий рядом важных свойств и реализующий в системе определенный закон функционирования, внутренняя структура которого не рассматривается.

Иными словами: элемент – это неделимая наименьшая функциональная часть исследуемой системы и представляемая как «черный ящик»

Важно помнить, что в одной и той же системе можно выделить разные элементы – все зависит от точки зрения, от поставленной цели.

Но при этом каждому набору элементов будет соответствовать свой набор отношений (связей) между ними, т.е. своя структура.

Например, по внешним признакам человек состоит из головы, туловища, рук и ног. Но в то же время человек состоит из скелета, мышц; нервной, кровеносной, лимфатической, выделительной систем и т.д. И связь между руками, ногами, туловищем совсем не та, что между скелетом, кровеносной системой и нервами.

Пользователь ПК, работающий только с готовым ПО, имеет свое представление об устройстве компьютера, как системы; а системный программист о составе и структуре ПК имеет более подробное и точное представление.

5) Каждый элемент системы можно так же рассматривать как систему. По отношению к исходной системе ее называют подсистемой. Подсистема – часть системы, выделенная по определенному признаку, обладающая некоторой самостоятельностью и допускающая разложение на элементы в рамках данного рассмотрения.

Например, при поверхностном описании устройства ПК его оперативную память можно рассматривать как неделимую часть, предназначенную для хранения информации. Но если поставить цель разобраться в вопросе о представлении в памяти различных типов данных, то придется учитывать ее элементный состав (биты, байты).

6) Наряду с понятием «подсистема», существует понятие «надсистема» - это система, включающая в себя рассматриваемую подсистему как элемент (или система является частью какой - то еще большей системы, которая называется надсистемой).

Примеры:

1.Системный блок – подсистема по отношению к ПК в целом, и в то же время системный блок – надсистема по отношению к входящему в него микропроцессору.

2.Рука человека – подсистема по отношению к человеку в целом, и надсистема по отношению к составляющим ее (руку) кисти, плечам и др. подсистемам.

В приведенных выше строках стихотворения подсистемы - это слова). Но и каждое слово мы вправе считать самостоятельной системой. Тогда подсистемами слова будут буквы. По отношению к процитированным строкам буквы будут под – подсистемами.

4.Стихотворение будет для этой цитаты надсистемой, для слова – надсистема – фраза, для буквы – надсистема – слово.

Система м.б. разделена на элементы не сразу, а постепенно, последовательным делением системы на подсистемы. Такое деление в основном, производится на основе независимостифункции, выполняемой данной подсистемой (совокупностью элементов) для достижения некой частной цели, которая обеспечивает достижние общей цели системы.

Подсистема отличается от простой группы элементов, для которой не выполняется условие целостности.

Последовательное разбиение системы в глубину всегда приводит к многоэтажной структуре, которая носит название иерархии систем, каждый этаж иерархии – рангсистемы. Нижний уровень (этаж, ранг) - элемент.

Пример: мы выше рассмотрели ранг стиха, ранг цитаты, ранг слова, ранг буквы. Если понадобилось бы в зависимости от поставленной задачи (цели исследования) можно было бы выделить другие подсистемы (фразы, слоги и т.д.).

Правило: на каждом ранге у системы есть своя функция, причем только одна. Функции рангов не совпадают между собой.

Примеры информационных систем

Пример 1. В ОГУ разработана и внедрена информационно-аналитическая система управления ВУЗом. Цели разработки: создание и ведение информационной базы поддержки административной, учебной, учебно-методической и научной деятельности в подразделениях университета. При проектировании система была разбита на несколько независимых по выполняемым функциям, но имеющим единую БД, подсистем, каждая из которых предназначена для работы в определенных подразделениях университета: «Структура ОГУ», «Приемная комиссия», «Учебный процесс», «Кадры», «Коммерческий отдел», «Воинский учет».

Пример 2. Автоматизированные банковские системы состоят из подсистем:

а) обслуживание частных вкладчиков;

б) учет ценных бумаг и срочных операций на фондовом рынке;

в) учет срочных операций на денежном рынке;

г) общие фонды банковского управления;

д) анализ внутрихозяйственной деятельности;

е) удаленное обслуживание клиентов;

ж) валютно-обменные операции;

з) анализ финансовых показателей банка и т.д.

Основные функции: учет, контроль, анализ, обслуживание и др.

7) Функция – одно из важнейших понятий в теории систем. Уже отмечалось, что система приобретает новое качество – новое свойство делать нечто, чего элементы делать не могли. Вот это и есть функция.

Функция– это то, что система делает; то ради чего она создана; буква создания. Чтобы обозначать определенный звук – это функция буквы. Примеры:Автомобиль создан для того, чтобы перевозить – это его функция. Министерство финансов создано для координации и контроля за денежными потоками.

Откуда берутся функции систем, кто их задает?

Правило: функцию системы определяют ее надсистемы.