Системы управления

Среда

Основные понятия

СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД В ИСУ

Понятие системы [2,3]

Системный подход заключается в рассмотрении любого объекта как системы. Комплекс приемов и методов, обеспечивающий реализацию системного подхода, называется системным анализом. Менеджмент в ИСУ рассматривается как сложная система, т.е. ИСУ использует системный подход и системный анализ.

Система – это совокупность элементов и/или отношений, закономерно связанных в единое целое, которое обладает свойствами, отсутствующими у элементов и отношений, его образующих.

Таким образом, система – это такой объект, свойства которого не сводятся без остатка к свойствам составляющих его частей. Целостность системы выражается в неаддитивности, интегрированности его свойств. Например, молекула обладает такими свойствами, которых нет у составляющих ее атомов. Совокупная производительность труда коллектива больше, чем сумма производительности работников, его составляющих (эффект крупного производства). При этом речь идет не только о количественной оценке свойств, но и о качественной. Например, портной занимается пошивом платьев. Два портных сошьют большее количество платьев. Модельер создает новые модели платьев. Объединившись в ателье (в экономическую систему) несколько портных и модельеров не просто произведут большее количество платьев или моделей (возможно, их будет и меньше), а будут создавать модельную одежду.

Свойства системы, не сводимые без остатка к свойствам составляющих ее частей, называются эмерджентными. [2]

В ряде случаев наличие у системы эмерджентных свойств представляет собой действие диалектического закона перехода количественных изменений в качественные.

Такое понятие, как социальный престиж, возможность реализации крупномасштабных мероприятий, являются эмерджентными свойствами социально-экономических систем.

Различают эмерджентность I рода (когда эти свойства могут быть выведены на основе анализа отдельных элементов) и II рода (когда эти свойства в принципе не выводимы и часто непредсказуемы, характерна для больших и сложных систем).

Например, объединив в систему графитовый стержень и деревянную палочку с продольным отверстием, можно получить систему «карандаш», которая будет обладать эмерджентным свойством I рода – им будет удобно писать. В самом деле, элементы данной простой системы по отдельности не обладают этим свойством, хотя грифелем можно писать и без карандаша, а деревянную палочку удобно держать в руках. При этом, анализируя свойства этих двух предметов, можно было заранее предсказать эмерджентное свойство целого (именно поэтому речь идет об эмерджентности I рода).

Чтобы привести пример экономической системы, вернемся к примеру с ателье, в котором объединяют свои усилия несколько портных и модельеров. Эта система также обладает эмерджентным свойством I рода – свойством производить модельную одежду. Кроме того, этой системе будут свойственны и ряд эмерджентных свойств II рода, которые невозможно предсказать заранее. Понятно, что качество модельной одежды, производительность ателье, различные показатели эффективности его работы некоторым образом определяются в том числе и свойствами элементов системы, т.е. квалификацией и чертами характера работников. Однако достоверно вывести эти свойства системы на основании свойств элементов достаточно затруднительно; можно сказать, что это практически невозможно. Поэтому речь идет об эмерджентности II рода.

Итак, признаки системы:

1) наличие многих элементов;

2) наличие закономерных связей между ними;

3) наличие эмерджентных свойств целого.

Системность является всеобщим свойством материи, т.е. присуща всем материальным объектам, любой из них в определенном смысле можно рассматривать как систему.

Вспомогательные термины [2,3]

Рассмотрим ряд терминов, используемых в системном анализе:

Элемент системы – это относительно самостоятельная часть системы, имеющая определенное функциональное назначение, находящаяся во взаимодействии с другими ее частями. Различают атомистические (неделимые) элементы и подсистемы (в которых, в свою очередь, можно выделить элементы).

Например, если речь идет о швейном ателье, отдельных его работников следует рассматривать как атомистические элементы (с точки зрения исследователя-экономиста). Хотя, разумеется, с биологической точки зрения каждый человек также является сложной системой, в этом также проявляется всеобщее свойство системности. Однако, если не выходить за рамки исследования экономической системы, дальнейшее разбиение такого элемента (отдельного работника) на составляющие части невозможно. В крупном ателье можно выделить ряд подсистем, например, различные отделы (бухгалтерия, отдел кадров, пошивочная и т.п.). Они, в свою очередь, состоят из элементов (работников); связи между ними, их целостность закономерно обусловлены, и при этом они обладают эмерджентными свойствами – осуществляют функции, которые было бы не под силу осуществить их элементам по отдельности. Каждая такая подсистема – элемент более крупной системы – ателье в целом.

Любая подсистема является, с одной стороны, самостоятельной системой, имеющей свои элементы, а с другой – подсистемой, элементом системы более высокого уровня. Это приводит к двум подходам, или двум уровням, исследования систем – на макро- и микроуровне. [4]

Исследование системы на макроуровне означает, что основное внимание уделяется изучению взаимодействия системы с внешней средой. Например, если применять системный подход к исследованию связей ателье с поставщиками сырья или заказчиками, речь идет об исследовании этой системы на макроуровне. В самом деле, ателье, как система, является подсистемой социально-экономической системы, например, города в целом, элементами которой являются отдельные покупатели одежды, производители ткани и т.п.

Изучение системы на микроуровне означает, что основное внимание уделяется внутренним взаимодействиям между элементами системы, т.е. между отделами ателье в предложенном примере, между его работниками. При этом по отношению к подсистеме «бухгалтерия ателье» такой подход будет представлять собой макроуровень исследования. Исследование связей между главным бухгалтером ателье и его помощником представляет собой микроуровень и по отношению к бухгалтерии, и по отношению к ателье в целом (так как оба эти работника являются элементами обеих этих систем).

Ядро системы составляют те ее элементы, при хотя бы незначительном разрушении которых система прекращает функционировать.

Например, в системе «карандаш» ядром является грифель, - если он сломан, писать карандашом невозможно. Ядром человека, как биологической системы, являются его жизненно важные органы. В хозяйственных системах также может присутствовать ядро – работник или группа работников, отсутствие которых делает невозможным функционирование системы. Однако, своеобразие таких систем состоит в том, что их ядро обычно является мобильным, т.е. может менять свой состав за счет внутренних ресурсов системы (одни работники могут заменять других).

Состояние системы – это вектор значений показателей, характеризующих систему в данный момент времени.При этом из всего многообразия показателей выбирают те, которые интересуют исследователя.

Например:

Х(t₁) = (х₁(t₁), х₂(t₁),, … х_n(t₁)),

где n – число показателей, х₁(t₁) – объем выпуска; х₂(t₁) – количество рабочих;... х_n(t₁) – себестоимость продукции; t₁ – момент времени.

Это понятие имеет смысл рассматривать таким образом при изучении системы в динамике. Если система изучается статически (см. далее), параметры ее состояний от времени не зависят.

Если рассматривается конечный процесс функционирования системы, система может иметь начальное, промежуточное и конечное состояние.

Теоретически любой набор чисел, соответствующий количеству рассматриваемых показателей, определяет состояние системы. Однако на практике система может находиться отнюдь не в любом состоянии – множество ее состояний ограничено. Рассматривая состояние, как точку в многомерном пространстве, в этом пространстве выделяют область допустимых (возможных) состояний, определяемую заданными ограничениями.

Уточним понятие связи. Между элементами системы существует связь, если они накладывают ограничения друг на друга. Например, рассмотрим упрощенно следующую ситуацию: преподаватель читает лекцию. Студент может находиться в одном из двух состояний: либо он знает учебный материал, либо нет. Читая лекцию, преподаватель ограничивает число этих состояний, доводя определенную информацию до сведения студента. Если студент не приобретает знаний, ограничение не наложено, связи между преподавателем и студентом нет. Во всяком случае, она не была «включена». Возможно, студент просто случайно оказался в этот момент в аудитории, и тогда между ними вообще нет закономерной связи, студент не является частью данной системы.

Связь имеет определенную направленность. Будучи направлена от одного элемента к другому, связь является выходом первого из них и в то же время входом второго. Кроме внутренних связей между элементами системы, рассматривают также внешние связи системы, которые определяют ее взаимодействие с внешней средой.

Например, связь между портным и модельером представляет собой внутреннюю связь для системы «ателье». Если модельер предоставляет портному выкройку, эта связь направлена от него к портному. Выкройка представляет собой выход элемента «модельер» и вход элемента «портной». Говоря о внешних связях ателье, можно назвать на входе сырье (ткань, нитки и пр.), заказы от клиентов, информацию о рынке и т.п. На выходе данной системы также будет находиться определенная информация (поскольку каждый участник этого рынка оказывает на него информационное влияние), выполненные заказы (готовая одежда) и т.п.

Структура – совокупность внутренних устойчивых связей между элементами системы, определяющая ее основные свойства.

Поведение системы – совокупность действий изучаемой системы и ее реакций на внешние воздействия: изменение, развитие, рост.

Целенаправленным поведением обладают элементы, которые объективно имеют возможность автономно выбирать и менять цели своего функционирования. В механических и живых (биологических) системах целенаправленным поведением обладает один или очень ограниченное число элементов. Например, это может быть центральный компьютер, регулирующий автоматический процесс производства; в живом организме это мозг. В социально-экономических системах целенаправленным поведением обладает каждый элемент; поэтому их поведение является значительно более сложным.

Функция системы является многозначным понятием. Ее можно определить, как отношение, которое делает существование системы целесообразным, определяет взаимодействие частей и целого, назначение, смысл существования системы. Например, функцией ателье на макроуровне является удовлетворение потребности людей в модельной одежде. На микроуровне исследования (т.е. с точки зрения самого ателье) ее функцией является, скорее всего, обеспечение получения прибыли путем изготовления модельной одежды. Хотя, конечно, в данном случае, в зависимости от конкретной ситуации могут быть выявлены и другие функции – например, оказание определенного влияния на моду, завоевание имиджа для определенного круга лиц и т.п.

Структура и функция системы являются системообразующими факторами, т.е. именно они делают систему системой, а не просто набором элементов, обеспечивают ее целостность.

Всякая система функционирует в среде. Изучение системы обычно предполагает анализ ее взаимодействий с окружающей средой, которую составляют факторы, оказывающие существенное влияние на функционирование системы. При этом граница между системой и средой может деформироваться. Например, взятие под контроль некоторого неуправляемого ранее параметра среды приводит к смещению границы между средой и системой в сторону расширения системы. По взаимодействию со средой различают замкнутые (или закрытые) и открытые системы. В замкнутых системах все процессы происходят внутри самой системы. В открытых системах хотя бы один элемент имеет связь с внешней средой.

ЛЕКЦИЯ 2

Все рассмотренные выше примеры систем представляют собой примеры открытых систем. В технике в качестве примера закрытой системы можно привести закрытую систему циркуляции воздуха, используемую в некоторых специальных производствах. Ряд авторов считает закрытую систему научной абстракцией, не существующей в реальности. Такую точку зрения можно считать обоснованной, поскольку функционирование той же вышеназванной технической системы все равно в ряде моментов требует внешнего вмешательства. Понятие закрытой системы является полезным при исследовании поведения систем, у которых по каким-либо причинам произошел обрыв внешних связей.

Связь системы с внешней средой может быть сильной или слабой. Если временный обрыв внешних связей или изменение их характеристик не вызывают существенных отклонений в функционировании системы (ее параметры не изменяются за рамки заранее установленных пределов), система связана со средой слабо. В противном случае связь является сильной.

Рассмотренные примеры социально-экономических систем, да и социально-экономические системы вообще, как правило, связаны со средой сильно. В качестве слабо связанной со средой системы можно рассматривать, например, фермера, ведущего полностью натуральное хозяйство. Многие простые механические системы, если рассматривать в качестве существенного параметра среды температуру воздуха, связаны со средой слабо (например, колодец-журавль). Более сложная техника, например, компьютер, связана с этим же параметром среды сильно, - ее нельзя подвергать чрезмерному нагреву или охлаждению.

Конструктивное определение системы [2]

В конструктивном плане в составе открытой системы принято выделять вход, выход и процессор.

Сформулируем определения этих понятий. Вход – это точки приложения воздействия на систему внешней среды (посредством передачи вещества, энергии, информации). Выход - это то, что поступает из системы в среду. В то же время выход можно определить как результат функционирования системы, результат преобразования поступивших в нее вещества, энергии, информации. В связи с этим цель системы можно определить как желаемое состояние ее выходов (заданное извне или установленное самой системой в зависимости от макро- или микроуровня исследования). Функция представляет собой набор действий, направленных на достижение цели.

Процессор – это то, с помощью чего вход преобразуется в выход.

Как уже упоминалось ранее, у элементов системы (как атомистических, так и подсистем), в свою очередь, можно выделить вход и выход (здесь в качестве среды выступает сама система). Связи могут быть прямыми и обратными. Прямая связь обеспечивает передачу воздействия или информации с выхода одного элемента на вход другого, а обратная – с выхода некоторого элемента или подсистемы на его (ее) же вход.

Рассмотренные ранее примеры связей представляют собой примеры прямых связей. Если подготовленный сотрудниками бухгалтерии бухгалтерский баланс до того, как покинуть отдел бухгалтерии, поступает на повторную проверку, речь идет об обратной связи. Информация о том, был ли принят бухгалтерский баланс, поступающая с выхода подсистемы «бухгалтерия» на ее же вход, также представляет собой пример обратной связи. Когда информация о том, каким образом была «воспринята» информация о продукции швейного ателье на выходе этой системы в целом снова поступает на вход, это также является примером обратной связи. На использовании обратных связей основан один из важнейших принципов системного подхода, которые будет рассмотрен далее.

Управление – это выработка и осуществление целенаправленных управляющих воздействий на объект, что включает сбор, обработку и передачу необходимой информации, принятие и реализацию соответствующих решений.

В системном анализе используются понятия управляющей и управляемой подсистем. Управляющая подсистема (субъект, орган управления) на основе переработки информации выбирает цели и средства их достижения, организует целенаправленное воздействие на управляемую подсистему (объект управления). Система, состоящая из управляющей и управляемой подсистем, называется системой управления (СУ), или кибернетической системой.

Понятие кибернетики, как науки об управлении, было впервые введено в конце сороковых годов прошлого века американским математиком Норбертом Винером (1894-1964) в книге «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине».

Само слово «кибернетика» происходит из греческого языка (kybernetes – кормчий, т.е. человек, управляющий судном). Поэтому неправильно связывать это понятие только с техническими науками (машинным управлением). Управление в любых системах, в том числе экономических, является объектом кибернетики, как науки.

Приведем пример кибернетической системы в экономике. В экономической системе «ателье» можно выделить управляющую подсистему - директора, и управляемую подсистему, состоящую из остальных элементов системы «ателье». Таким образом, ателье представляет собой систему управления. Отдельные подсистемы – отделы ателье, также являются кибернетическими системами, в которых субъектами управления выступают начальники отделов, а объектами – сами эти отделы (остальные составляющие их элементы).

Другое определение СУ можно сформулировать следующим образом: СУ – это совокупность взаимосвязанных звеньев, вырабатывающих управляющие параметры. Управляющие параметры – параметры активного воздействия, с помощью которых создается возможность менять ход и направление происходящих в системе процессов (в частности, экономических).

Дата добавления: 2013-12-12