Системность в управлении

Четыре признака искусственного.

1. Искусственные объекты конструируются или преобразуются человеком.

2. Искусственные объекты могут внешне походить на естественные, но существенно отличаться от последних в одном или нескольких аспектах.

3. Искусственные объекты можно охарактеризовать их функциями, целями и степенью приспособления к требованиям среды.

4. Искусственные объекты часто, особенно при их проектировании, рассматриваются не только в описательных терминах, но и с точки зрения «долженствования».

Искусственный объект имитирует реальный. Поэтому в ходе создания, конструирования каких-либо объектов мы должны следовать определенным принципам и формам моделирования.

Принципы моделирования

· Имитация в имитационных средах.

· Мысленный (логический) эксперимент.

· Нет необходимости знать или предугадывать всю внутреннюю структуру системы, достаточно лишь той ее части, которая необходима для выбранного уровня абстракции и практики (например, система ручек телевизора).

Создание искусственных систем требует глубокого знания систем естественных, поскольку они являются их необходимой составляющей. Отсюда также вытекает потребность в знании законов конструирования систем и инженерной деятельности.

Г. Саймон предлагает разработать специальную науку о конструировании, которая бы решала следующие проблемы и имела бы следующие подразделы:

1. Оценка результатов конструирования – теория оценки: теория полезности, теория статических решений, вычислительные методы.

2. Формальная логика синтеза – императивная и декларативная логика.

3. Поиск альтернатив – эвристический поиск – распределение поисковых результатов.

4. Теория структуры и организация процесса конструирования, иерархические системы.

5. Теория предоставления задач конструирования.

Существует несколько десятков различных определений понятия «система». Самые распространенные подходы к определению «система»:

1. Система – это совокупность взаимосвязанных элементов.

2. Система – любой объект, в котором имеет место какое-то отношение, удовлетворяющее свойству определенности, обладающее некоторым определенным свойством (т.е. мы заранее должны уже знать (через культуру) о свойствах и критериях системы).

3. Система есть конечное множество функциональных элементов и отношений между ними, выделяемое из среды в соответствии с определенной целью в рамках определенного временного интервала. Из «бесконечного» мира в систему включается конечное число элементов, необходимое для достижения цели.

Цель, вытекающая из возникновения проблемы, дает объективный критерий для отбора того, что должно войти в систему из окружающей среды. Из бесконечного мира в систему включается только конечное число элементов, которое необходимо для функционирования системы, обеспечивающей достижение цели.

Система – это такая целостная совокупность элементов, свойство которой определяется характеристиками этих элементов, связями между ними и окружающей средой.

Свойство системы проявляется в ее общей функции, которая прямым или косвенным образом зависит от характеристик функций отдельных элементов системы. Существует ряд основных признаков системы:

- целостность;

- элементы;

- функция;

- связи между элементами;

- структура;

- цель.

Объект выступает, проявляет себя как система в том виде, в каком это задается его структурой, функция определяется структурой. Но имеет место и обратная зависимость. Ее мы наблюдаем в конструирующей деятельности, когда, исходя из заданной функции, мы создаем соответствующую структуру.

Большое значение имеет правильное понимание такого признака системы, как цель. Цель понимается как нечто более широкое, чем сознательная цель, которая ставится человеком. Сознательная цель – это высшая мера и в то же время частный случай в иерархии типов целесообразности, в объективной действительности. Существует два аспекта в понимании цели: объективный и субъективный.

Объективность цели – это состояние, к которому направлена тенденция изменения объекта. Субъективность цели – это уже то, что определяет собой желаемое состояние управляемого объекта через определенное время и дается на вход в виде модели желаемого.

Существует множество различных вариантов классификации систем. Выделяются основные виды конкретных систем, существующих в природе и обществе (социальные, биологические, механические и т.п.). Системы классифицируются по общим характеристикам, присущим любым системам, независимо от их материального выражения, − простые и сложные, детерминистские и вероятностные и т.п.

Наличие большого разнообразия структур заставляет ввести классификацию их типов. Можно рассматривать различные принципы классификации структур. Например, введем классификацию по характеру связей между элементами данной системы с другими элементами этой же системы и с внешней средой (рис. 5.1).

Рис. 5.1 − Классификация систем по характеру связей

Поскольку системы в своем проявлении весьма разнообразны, мы вынуждены прибегать к определенной систематизации и классификации систем.

Таблица 5.2 − Типы систем по количеству взаимосвязей и по составу компонентов

Монофункциональные системы (системы с одной функцией)	Динамические развивающиеся (живые организмы)
Полуфункциональные системы (системы с двумя и более функциями)	Динамические функционирующие (любой механизм)
Статические системы (с неизменяющейся, постоянной, устойчивой структурой)	Детерминистские (с жесткими причинно-следственными связями, например, «часы»)
Случайные (с вероятностными связями)	Простые, сложные

Количественно все компоненты систем могут быть охарактеризованы как моно- (одно свойство, одно отношение, один элемент) и поли- (много свойств, отношений, элементов) компоненты.

По составу компоненты систем оцениваются как статические (находящиеся в состоянии относительного покоя) и динамические (изменяющиеся). В свою очередь, компоненты, охарактеризованные как динамические, делятся на функционирующие (изменение не ведет к смене качества соответствующего компонента) и развивающиеся (изменение приводит к смене качества).

Структурно по характеру отношений с другими явлениями компоненты систем оцениваются, во-первых, как детерминистские и случайные и, во-вторых, как простые и сложные. Система является детерминистской, если ее поведение обусловлено конечным множеством входящих в нее элементов и отношений между ними. Отсюда следует, что поведение детерминистских систем полностью объяснимо и предсказуемо на основе информации об указанном конечном множестве. Система является случайной, если в обусловленности ее поведения участвуют объекты, не входящие в конечное множество составляющих данной системы. Под вероятностью здесь понимается не степень предсказуемости поведения системы, но объективная случайность в ее поведении, «вторжение» в нее элементов, не являющихся необходимыми для ее направленного функционирования. Так что точнее было бы говорить о «случайностных» системах, о системах с элементами случайности.

Система является простой, если ее результат на выходе, соответствующий поставленной цели, достигается с помощью заданных средств (например, с помощью органов чувств человека, его интеллекта, автоматизированных систем управления и т.п.).

Система является сложной относительно определенных средств, если их недостаточно для достижения поставленной цели.

Таблица 5.3 − Типы систем по количеству целей

Монофункционирующая Детерминистская простая (МФДП). Примером может служить любое явление природы, социальный институт или социальная роль, изделие и т.д., выполняющие одну функцию.

Полифункционирующая Детерминистская простая. Отличается от МФДП наличием более чем одной функции (предприятие, выпускающее несколько видов продукции).

Характер управления системой существенно зависит от того, работает ли она на достижение одной или нескольких целей (является ли моно- или полисистемой).

При финансировании мероприятия оно может рассматриваться как моносистема, имеющая целью выпуск определенного типа продукции. То, что эта продукция может быть разной, требующей освоения различных технологических процессов и т.д., в данном случае несущественно. Но это же предприятие столь же объективно выступает как полисистема, как только оно рассматривается не в денежном, а в производственно-технологическом отношении, т.е. в зависимости от того, какие связи и функции мы вычленяем.

Классификационные типы систем по характеру связей элементов могут быть следующими:

1) равноправность элементов структуры – количество связей одинаково для любого элемента системы и все связи равноправны (представляют чисто теоретический интерес);

2) наличие или отсутствие связей элементов системы с внешней средой – открытые и закрытые (структуры, у которых ни один из элементов не имеет внешних связей, назовем закрытыми);

3) направленность связей – в реальных системах любые связи носят причинно-следственный характер, т.е. они являются направленными;

4) древовидные (иерархические) – идеальные и неидеальные иерархические структуры.

Особую важность в управлении имеют древовидные (иерархические) структуры.

Признаки, характеризующие идеальную иерархическую структуру.

1. Многоуровневость (стратифицированность) – субординация внутренних связей: элементы данного уровня связаны только с элементами ближайшего верхнего и ближайшего нижнего уровней.

2. Ветвистость: элемент данного уровня связан только с одним элементом верхнего уровня и с несколькими элементами нижнего уровня.

3. Пирамидальность: на самом верхнем уровне имеется только один элемент.

4. Субординация внешних связей: элементы каждого уровня могут иметь связи с внешней средой, однако эти связи контролируются элементами ближайшего верхнего уровня.

Укажем на две группы причин возникновения нарушений идеальности иерархии: внутренние и внешние. Первая группа обусловлена несовершенством самой структуры и может быть устранена без изменений связей с внешней средой. Вторая группа причин объясняется наличием связей между элементами данной структуры через внешнюю среду. Последнее означает, что элементы данной системы одновременно входят в другие системы с другой структурой.

Согласно конструктивному определению системы, всякий объект рассматривается как система только в том случае, если какое-то из его свойств используется для достижения поставленной цели.

Такая система как целое выполняет определенную функцию, являющуюся ведущей по отношению к структуре и элементам. Сама структура может быть понята лишь как выражение функции целого. Поскольку в сложных динамических системах функциональность, т.е. действие для достижения некоторого результата, является их наиболее существенной стороной, раскрытие функциональных связей и законов функционирования ведет к раскрытию и законов структурной организации системы, ее «внутренней архитектоники».

В сложных самоуправляемых системах функция – это специфический способ проявления свойства того или иного объекта в его взаимодействии с другими объектами. Объект, не выполняющий свои функции, перестает быть данным объектом. Функционирование есть выражение устойчивости реакции систем на изменение ее внутренних состояний и на внешние воздействия. Эта реакция определяется природой самого объекта. В этом смысле функция системы есть способ ее поведения, средство разрешения противоречий между системой и средой.

Функция элементов и частей обусловлена структурой целого. Но сама структура реализует себя лишь за счет функционирования. Посредством осуществления функций она становится и источником движения системы, обеспечивая ее воспроизводство и развитие. С этой точки зрения структура выполняет двоякую роль (рис. 5.2).

Главное значение функции системы – способствовать сохранению последней и обеспечивать условия не только для воспроизводства системы как целого, но и для ее развития, для перехода к новому типу целостности. Поэтому функцию следует считать интегрирующим фактором, благодаря которому система формируется, сохраняется и развивается как целое.

Рис. 5.2 − Роль структуры

Системы отличаются друг от друга не только и не столько по структуре или функции, сколько по соотношению структуры и функции, т.е. по характеру их единства. Момент диалектического торжества между структурой и функцией в гносеологическом плане приводит к своеобразному принципу дополнительности между структурными и функциональными понятиями. Если это так, то ни те, ни другие понятия нельзя считать первичными, поскольку при построении концептуальной системы одинаково возможны два пути: от структурных понятий к функциональным, или, наоборот, от функциональных к структурным.

Функционирование системы проявляется в ее переходе из одного состояния в другое или сохранении какого-либо состояния в течение определенного промежутка времени.

Предположим, что в некоторый момент времени система характеризуется набором значений N параметров. Тогда эти значения можно рассматривать как координаты определенной точки в N-мерном пространстве, которое назовем пространством расстояний. Точку в этом пространстве будем называть состоянием системы.

Таким образом, функция системы проявляется в движении изображающей точки по некоторой траектории в пространстве состояний. При синтезе и анализе реальных систем многие вопросы не могут быть решены без рассмотрения связей между их структурой и функцией. Этой потребности отвечает структурно-функциональный подход (рис. 5.3).

Рис. 5.3 − Задачи структурно-функционального подхода

Для краткости эти задачи в дальнейшем будем называть соответственно прямой и обратной задачами.

Деятельность человека интерсистемна. Человек во всяком случае стремится преодолеть системную ограниченность и соеднить разнопорядковые процессы и системы, включая их в свою деятельность. И чем грамотнее он это будет делать, тем лучше.

Потенциально природа дана человеку во всем богатстве ее бесконечных конкретных свойств и пространственно-временных состояний. Но выделение предметов исследования в ней и формирование окружающей человека действительности носят исторический характер, они зависят от достигнутого уровня производства и культуры.

Контрольные вопросы

1. Под влиянием каких факторов формировалось системное восприятие мира и его объектов?

2. Как системный подход предполагает рассматривать качественный анализ изучаемого объекта?

3. В каких смыслах можно рассматривать качество?

4. Какие два принципа применяются в качественном анализе?

5. Какие области могут быть предметом системного анализа?

6. Какие черты объективной реальности выражает системный подход?

7. Назовите четыре объективных измерений предметов и явлений материального мира?

8. Какие основные уровни масштабности систем вы знаете?

9. Что такое «искусственный мир» по Г. Саймону?

10. Укажите четыре признака «искусственного мира», выделенные Г. Саймоном.

11. Какие принципы моделирования искусственных объектов вы знаете?

12. Какие два объекта следует рассматривать в понимании цели системы?

13. Какие вы знаете признаки выделения типов систем?

14. В чем состоят задачи структурно-функционального подхода?

Дата добавления: 2015-04-29