Принципы системного подхода

Системный подход - это совокупность общих принципов, предопределяющих научную и практическую деятельность при анализе и синтезе сложных объектов.

Основной концепцией системного подхода к процессам управления является взаимосвязь частей системы. В системе каждый элемент имеет хотя бы одну связь с другими элементами. Количество полезных связей определяет полезность элемента. Связи являются полезными, если передаваемая с их помощью информация используется при принятии решения другим элементом в интересах реализации цели функционирования системы. Ликвидация полезных связей неизбежно приводят к снижению эффективности системы в целом. Каждый элемент должен иметь оптимальное количество связей по входу и выходу. Необходимые связи определяются, исходя из целей и задач системы (элемента).

Системный подход ориентирует прежде всего на определение целей функционирования системы и сосредоточение внимания на вопросах построения системы в целом, обеспечивающей достижение целей. Цели рассматриваемой системы определяются, исходя из целей и соответствующих требований системы более высокого уровня. Для программного обеспечения тактико-специальной задачи такой системой является штаб, в интересах которого она решается, а в штабе - соответствующее должностное лицо.

Особенностями системного подхода являются следующие положения:

1) Системный подход является средством организации, то есть средством решения новых, сложных, нечетко определенных проблем в условиях, когда требуется организованное использование слишком больших ресурсов.

Примером может служить проблема эффективности управления. Наиболее перспективным направлением ее решения является автоматизация. При этом решение основных задач (повышение оперативности управления и качества принимаемых решений) достигается только при комплексном подходе, связанном с привлечением больших ресурсов на этапах разработки, создания и эксплуатации автоматизированных систем. На каждом этапе большое значение имеет уровень организации работ. В основе организации работ лежат правильное определение целей и выработка обоснованных требований к системе в целом и к ее элементам.

2) Системный подход предполагает и стимулирует творческий характер работы, так как правильный выбор цели и подчинение ей процессов анализа и синтеза системы позволяет более свободно ориентироваться в альтернативных вариантах системы, формирование которых предполагает прежде всего элементы творчества.

3) Теоретической основой системного подхода является системный анализ, то есть методология исследования крупных проблем.

Сущность системного подхода заключается, во-первых, в понимании объекта исследования как системы и, во-вторых, в понимании процесса исследования объекта как системного по своей логике и применяемым средствам.

Понимание объекта исследования как системы заключается в следующем:

1) Исследуемый объект S₁ представляется как относительно самостоятельная система и в то же время как подсистема системы более высокого уровня S₀.

Это характерно для любой системы, какой бы большой (малой) и сложной она ни была.

Самостоятельность подсистемы S₁ заключается в том, что отдельные функции в течение определенного времени она может выполнять автономно.

2) Система состоит из элементов и определяется свойствами этих элементов, но не сводится к их сумме. Наиболее важное место отводится системообразующим связям, благодаря которым система приобретает новые (интегративные) свойства.

3) Между элементами существуют различные связи. Их совокупность объединяет элементы системы в структуру, которая может иметь ряд уровней по вертикали я срезов по горизонтали.

4) Система выполняет определенные функции, которые обусловлены ее природой или назначением (обычно, то и другое - в диалектическом единстве), структурой и связями c внешней средой.

5) Каждый элемент системы и вся система в целом подвержены определенным количественным и качественным изменениям, то есть система находится в развитии.

Понимание процесса исследования объекта как системного заключается в учете общих законов диалектики и предполагает объективное всестороннее исследование. Общие законы диалектики преломляются через принципы.

Принципы устанавливают соответствие между субъективной деятельностью и требованиями объективных законов.

В основе системного подхода лежат следующие принципы:

1) Принцип цели, как основополагающий принцип, ориентирует исследователя на то, что прежде всего необходимо выявить предназначение, цель функционирования объекта.

Неправильный выбор цели неизбежно уведет исследователя на решение частных задач, анализ второстепенных свойств, связей, элементов. Повышение эффективности системы в этом случае будет связано с большими затратами сил и средств.

Анализ действий, совершаемых людьми или управляемой ими техникой, - независимо от их конкретного содержания - показал, что они могут быть представлены как наборы стандартных задач, реализующих определенные цели. Следовательно, цель является первичной. Для ее достижения создаются системы.

Общая (главная, глобальная) цель, поставленная перед системой, порождает множество частных (локальных) целей, поскольку, как правило, общая цель непосредственно не достижима, и необходимо выделить ряд подчиненных ей частных целей, достигая которые можно прийти и к заданной общей цели. Локальные цели, таким образом, выступают как средства достижения глобальной цели.

Глобальной цели могут соответствовать несколько множеств локальных целей. Выбор множества локальных целей осуществляется на основе отношения достаточности, когда можно утверждать, что некоторое множество целей достаточно для достижения данной цели.

Цели могут быть упорядочены по важности. Для достижения каждой частной цели определяется одна или несколько функций.

Любые две цели X и Y множества цели Ц упорядочены, если X младше (предшествует) цели Y, то есть если для достижения цели Y необходимо достижение цели X. Такая структура множества целей Ц не всегда является "деревом", так как дерево - связный граф без циклов, а в множестве Ц достижение цели Y может быть необходимым для достижения нескольких целей. Важнейшим условием при выборе и упорядочении целей является их реализуемость и активность, то есть степень влияния на достижение общей цели. В результате выбора и упорядочения множества целей формируется вполне определенная программа достижения главной цели. Процесс упорядочения множества целей - важнейший этап проектирования системы, во многом определяющий ее структуру и общесистемные характеристики.

В процессе функционирования цель системы может меняться. Соответственно этому должны меняться структура или (и) способ функционирования системы. Цель обусловливает структуру и поведение системы.

Если система не обеспечивает реализацию заданной цели или недостаточно полно и своевременно реагирует на ее изменение, то следует считать, что система спроектирована неудачно, она должна быть модернизирована или заменена другой. Если отклонение фактического состояния системы от заданного (необходимого) наблюдается лишь в течение некоторых отрезков времени, то это может служить основанием для вывода о недостаточной оперативности управления системой или невысоком качестве принимаемых при этом решений.

При изменении цели важно знать, как и в какой срок на него реагирует система, какова инерционность или гибкость системы.

Принцип цели конструктивен при соблюдении двух условий:

- цель должна быть сформулирована таким образом, чтобы степень ее достижения можно было оценить (задать) количественно;

- в системе должен быть механизм, позволяющий оценить степень достижения заданной цели.

Для функционирования механизма достижения цели необходим определенный набор постоянно обновляемых количественных данных и алгоритм их обработки для вычисления оценок качества управления. Качество управления будем отождествлять о понятием степени соответствия поведения системы заданной цели.

Таким образом, из принципа цели вытекают три важнейших следствия:

- данная (исследуемая) система может быть задана, если задана цель;

- данная (исследуемая) система может существовать, если она содержит механизм достижения цели, количественно характеризующий в каждый момент времени степень соответствия поведения системы заданной цели;

- показатели, определяющие цель, должны быть количественно измеримы.

2) Принцип двойственности (относительности) вытекает из принципа цели и означает, что система должна рассматриваться как часть системы более высокого уровня и в то же время как самостоятельная часть, выступающая как единое целое во взаимодействии со средой. В свою очередь каждый элемент системы обладает собственной структурой и также может рассматриваться как система.

Взаимосвязь с принципом цели состоит в том, что цель функционирования объекта должна быть подчинена цели функционирования системы более высокого уровня, то есть любая система не может рассматриваться изолированно, поскольку она являемся элементом большей системы. Поэтому и цель - категория внешняя по отношению к системе. Она ставится ей системой более высокого уровня, куда данная система входит как элемент. Целеполагание для нее, в свою очередь, осуществляется еще более высокой системой и т.д. вплоть до системы определенного (различного для различных предметных областей) уровня, цели которой вытекают из некоторой совокупности ценностей, то есть до уровня ценностно-ориентированной системы.

3) Принцип целостности требует рассматривать объект не как простую совокупность элементов, а обладающего свойствами, отличными от свойств элементов. Именно наличие таких свойств позволяет характеризовать объект как систему. Усиление свойств целостности - цель совершенствования система. Проявление этих свойств в конкретных условиях определяет эффективность функционирования системы. По величине вклада каждого элемента в формирование свойств целостности можно судить о ценности элемента, о его вкладе в достижение цели функционирования системы.

4) Принцип сложности указывает на необходимость исследования объекта, как сложного образования и, если сложность очень высокая, нужно последовательно упрощать объект, но так, чтобы объект сохранял своя существенные свойства.

Правильная оценка сложности объекта требует высокой квалификации исследователя и является необходимым условием определения конкретных и эффективных направлений и средств совершенствования объекта.

5) Принцип множественности требует от исследователя представлять описание объекта на множестве уровней: морфологическом, информационном, функциональном. Морфологический уровень дает представление о строении системы. Морфологическое описание не может быть исчерпывающим, глубина описания, уровень детализации, то есть выбор элементов, внутрь которых описание не проникает, определяется назначением описания. Морфологическое описание иерархично. Конкретизация морфологии дается на стольких уровнях, сколько их требуется для создания представления об основных свойствах системы.

Информационное описание должно давать представление об организации системы.

Термин "информация" требует уточнения. Он имеет несколько значений:

а) совокупность каких-либо сведений, знаний о чем-либо;

б) сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и переработки;

в) совокупность количественных данных, выражаемых при помощи цифр или кривых, графиков и используемых при сборе и обработке каких-либо сведений;

г) сведения, сигналы об окружающем мире, которые воспринимают организмы в процессе жизнедеятельности;

д) в биологии - совокупность химически закодированных сигналов, передающихся от одного живого объекта к другому (от родителей потомкам) или от одних клеток, тканей, органов другим в процессе развития особи;

е) в математике, кибернетике - количественная мера устранения энтропии, мера организации системы;

ж) в философии - свойство материальных объектов и процессов сохранять и порождать определенное состояние, которое в различных вещественно энергетических формах может быть передано от одного объекта другому; степень, мера организованности какого-либо объекта (системы).

Физически информация определяет предсказуемость свойств и поведение объекта во времени; чем выше уровень организации (больше информации), тем менее подвержен объект действию среды.

Функциональное описание связано с преобразованием энергии. Всякий объект интересен прежде всего результатом своего существования, местом, которое он занимает среди других объектов в окружающем мире. Это соответствует целенаправленности человеческой деятельности: сталкиваясь с новым объектом, мы прежде всего интересуемся его функцией, поэтому первым описанием системы должно быть функциональное описание.

Информационное описание дополняет функциональное и морфологическое. Если детерминизм систем достаточно ярко выражен и полностью определяет интересующие нас области свойств и применение этих систем, информационное описание не обязательно. Для стохастических систем информационное описание хотя и вытекает из морфологического и функционального, но нередко приобретает самостоятельное значение и используется независимо. Следует также иметь в виду, что морфологическое и функциональное описание не взаимозаменяемы, а взаимодополняют друг друга, они отображают различные свойства системы.

На каждом уровне описания действуют свои, специфические закономерности. Все уровни тесно взаимосвязаны. Внося изменения на одном из уровней, необходимо проводить анализ возможных изменений на других уровнях.

6) Принцип историзма обязывает исследователя вскрывать прошлое системы и выявлять тенденции и закономерности ее развития в будущем.

Прогнозирование поведения системы в будущем является необходимым условием того, что принятые исследователем решения по совершенствованию существующей системы (созданию новой) обеспечат эффективное функционирование системы в течение длительного (заданного) времени.

За последние три десятилетия наука о прогнозировании сделала огромный шаг вперед, кратковременные прогнозы эффективны и дают ощутимый технико-экономический эффект. Трудно переоценить роль прогнозирования в формировании политического мышления (прогнозирование последствий ядерной войны). В США затраты на прогнозирование составляли в 1975 году приблизительно один процент затрат, ассигнованных на научные исследования.

Целенаправленное прогнозирование влияет на все вопросы совершенствования или создания новых систем, на организацию их фракционирования.

Реализация принципов системного подхода на практике предполагает вполне определенную последовательность системного исследования, основными этапами которого являются:

1) Четкая формулировка цели исследования объекта определяет глубину исследований. Цель исследований определяет выделение элементов, связей элементов между собой и средой. Если цель изменяется, это приводит к изменению связей между элементами, меняется система в целом, хотя объект исследования остается тем же.

В качестве цели исследования может выдвигаться: совершенствование системы, разработка новой системы, анализ соответствия системы требованиям, изучение природы объекта, получение новых знаний о нем. Каждой такой общей цели соответствует множество частных.

Сформулировать цели значительно труднее, чем следовать понятой и принятой цели. Творческая деятельность предполагает анализ ситуации, выявление тенденций ее возможного развития и формирование цели, в соответствии с той тенденцией, которая представляется наиболее полезной.

2) Точное и полное определение назначения объекта (системы) и цели его функционирования. Определение цели функционирования исследуемого объекта - центральный момент системного исследования. Необходимо определить общие и частные цели, как они достигаются и с привлечением каких ресурсов. Для этого строится дерево целей, отражающее взаимоподчиненность целей, или сеть, характеризующую взаимосвязь между целями по времени. Последнее представляет более сложную задачу.

При определении цели функционирования объекта необходимо исходить из цели функционирования системы более высокого уровня. Причем в некоторых случаях целесообразно рассмотреть несколько вышестоящих уровней.

На практике при недостаточном опыте проведения системных исследований возможны ошибки при определении системы более высокого уровня. Это приводит к неверной формулировке требований к объекту.

При анализе и синтезе систем необходимо иметь аппарат для контроля степени достижения цели (целей) объектом в различных условиях функционирования. Для этого выбираются соответствующие критерия и показатели, строятся модели для их оценки. При этом вышестоящая система предъявляет к значениям выбранных критериев (показателей) определенные требования в виде ограничений.

3) Выделение системы из среды и изучение ее структуры. При этом определяется состав системы, среды, характер внутренних и внешних связей.

Необходимо иметь в виду, что связи элементов между собой должны быть в определенном отношении сильнее связей со средой. В противном случае система будет не устойчивой. Процесс выделения системы из среды в общем случае итеративный.

Глубина структуризации определяется степенью влияния элемента на функционирование системы и требуемой степенью снятия неопределенности с точки зрения цели исследования и выявления узких мест.

При изучении структуры главный акцент делается на выявление тех связей, которые придают объекту целостность и определяют эффективность его функционирования.

4) Последовательное раскрытие механизма функционирования системы путем функционального его описания. При этом определяется набор функций, характер их изменения на различных этапах функционирования, порядок функционирования системы в целом, отдельных ее подсистем и элементов. Функциональное описание позволяет определить роль и место системы в системе более высокого уровня.

5) Рассмотрение системы на всех стадиях жизненного цикла (создание, функционирование и разрушение). Это позволяет выявить тенденции, закономерности в развитии системы, предсказать направление ее дальнейшего совершенствования, существенно продлить период активного функционирования.

6) Сравнение системы с другими системами ей близкими в каком-то отношении. Цель данного этапа - определение возможности использования готовых решений, подсистем, элементов при создании (развитии) системы.

Исследование объектов производится по трем аспектам:

- исторический анализ;

- функциональный анализ;

- структурный анализ.

Каждый аспект имеет два направления. На всех этапах системного исследования целесообразно применять математические методы.

Для исследования объекта требуется три уровня представления:

- как подсистемы в системе более высокого уровня;

- с точки зрения присущих объекту интегративных свойств;

- с точки зрения внутреннего строения и роли элементов в формировании интегративных свойств.

Анализ этих трех уровней дает все необходимые знания об исследуемом объекте.

2. Компоненты системного анализа

Системный анализ – совокупность научных методов и практических приёмов решения разнообразных проблем на основе системного подхода. В основе методологии системного анализа – 3 концепции: ПРОБЛЕМА, ВЫЯВЛЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ И СИСТЕМА.

Проблема – это несоответствие или различие между существующим и требуемым положением дел в какой либо системе.

В качестве требуемого положения может выступать необходимое или желаемое. Необходимое состояние диктуется объективными условиями, а желаемое определяется субъективными предпосылками, в основе которых лежат объективные условия функционирования системы.

Выявление проблемы осуществляется путём идентификации СИМПТОМОВ, определяющих несоответствие системы своему предназначению или недостаточную её эффективность. Систематически проявляющиеся симптомы образуют тенденцию. Идентификация симптомов производится путём измерения и анализа различных показателей системы, нормальное значение которых известно. Отклонение показателя от нормы является симптомом.

Решение проблемы состоит в ликвидации различий между существующим и требуемым состоянием системы. Ликвидация различий может производиться либо путём ликвидации системы, либо её модернизации, либо путём её замены на новую.

Решение о совершенствовании или замене принимается с учётом следующих положений. Если направление совершенствования обеспечивает существенное увеличение жизненного цикла системы и затраты сравнительно малы по отношению к стоимости разработки новой системы, то решение о совершенствовании оправдано. В противном случае следует рассматривать вопрос о её замене новой.

Основными компонентами системного анализа являются:

1. Цель системного анализа.

2. Цель, которую должна достигнуть система в процессе функционирования.

3. Альтернативы или варианты построения или совершенствования системы, посредством которых возможно решение проблемы.

4. Ресурсы, необходимые для анализа и совершенствования существующей системы или создания новой.

5. Критерии или показатели, позволяющие сравнивать различные альтернативы и выбирать наиболее предпочтительные.

6. Модель, которая связывает воедино цель, альтернативы, ресурсы и критерии.

Дата добавления: 2014-01-07