Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Общая теория систем. Учебник
.pdf
121
либо воздействие внешнего фактора.
Полимеризация и олигомеризация систем. Полимеризация
представляет собой соединение двух или более систем одинаковой
структуры и превращение их в новую, более сложную систему (полимер), в которой исходные системы (мономеры) становятся субсистемами. Процесс полимеризации характерен для всех видов систем.
Например, образование кристаллов химии, создание форм монополистических объединений в экономике.
Олигомеризация – процесс, обратный полимеризации. По сути он
представляет собой уменьшение числа одинаковых элементов в системе и увеличение числа их многообразия.
Гибридизация систем. Гибридизация – соединение двух и более
неоднородных систем. Формируется новая система, объединяющая
элементы разных исходных систем. Примером может служить процесс
горизонтальной диверсификации в экономике.
Изменение числа элементов. Увеличение или уменьшение числа
элементов в системе изменяет ее качественную определенность, прежде всего, размер и сложность системы. При этом изменение числа даже
однородных элементов (в гомогенных системах) приводит к структурному преобразованию системы. В неоднородных (гетерогенных) системах изменение числа элементов, особенно если это изменение носит дифференциальный характер, появляются или исчезают элементы
разного вида, структура меняется существенно. Особенно это значимо
для социальных и хозяйственных систем.
Перестановка элементов. Суть процесса перестановки состоит в
том, что при перестановке у элемента системы, относительно которого
происходит этот процесс, меняется характер входа и выхода и тем
самым меняются его место и роль в системе. Это носит название «эффект положения».
Параллельное и конвергентное соединение. Параллельное соединение возможно для однородных систем, находящихся в сходных
условиях среды, поэтому у них и результаты преобразования сходны –
возникают параллельные формы и даже параллельные их ряды. Таким
образом, параллелизм – это развитие сходных форм на основе структурного сходства исходного материала.
Конвергенция – схождение форм, первоначально далеких друг от
друга, в результате действия тождественной или сходной среды.
Как видно, конвергенция определяется не столько общностью исходного материала (которой может и не быть), сколько действием среды. В процессе конвергенции сходство систем прогрессивно возрастает: чем ближе сходство, тем быстрее сближение. В то же время кон-
122
вергенция систем возможна лишь там, где есть их организационная
однородность. Чем больше различаются структуры систем, тем менее
вероятно их одинаковое отношение к среде, тем, следовательно, менее
вероятна их конвергенция.
Гетеробатмия. Она представляет собой внутрисистемную разно-
ступенчатость больших систем, состоящих из относительно автономных компонентов, возникшую в результате их неравномерного преобразования в эволюционном процессе.
На уровень гетеробатмии влияют: а) степень автономности элементов; б) глубина системных преобразований; в) темп преобразований.
Чем меньше элементы зависят друг от друга, тем более они автономны, тем сильнее выражена у них гетеробатмия. Чем глубже и интенсивнее преобразования, тем также выше уровень гетеробатмии.
Триггерный эффект. Триггерный эффект представляет собой
чрезвычайно быстрый переход системы в другое состояние под воздействием внутренних лавинообразно развертывающихся процессов.
Триггерное преобразование начинается под воздействием на
спусковую систему сигнала, величина которого больше некоторого
минимального уровня – «порога срабатывания». Примерами могут
служить действие курка ружья, капкана, а также социальные революции.
Минимум достаточной величины взрывающего фактора зависит
от степени напряженности отношений внутри системы. Чем она ближе
к возможному порогу, тем ниже величина взрывающего фактора.
Выводы
Структура отражает взаимосвязи, взаиморасположение составных
частей системы, ее устройство.
В сложных системах структура включает в себя не все элементы и
связи между ними, а лишь самые существенные компоненты и связи,
которые мало меняются при текущем функционировании системы и ее
основных свойств.
Структура характеризует организованность системы и ее основных свойств, устойчивую упорядоченность элементов и связей.
Одна и та же система может быть представлена разными структурами в зависимости от цели создания или исследования, а также в зависимости от стадии познания объекта или процесса. По мере исследования системы, ее понимания или проектирования структура системы может изменяться. Структура может быть представлена в матричной форме, графической форме, в виде языка топологии, на языке ал-
123
гебры, в виде средств моделирования, в виде теоретикомножественных описаний. Время и пространство являются теми координатами, что определяют основные виды структур. В соответствии с
указанными координатами основными видами структур являются сетевые и иерархические.
Структурные представления могут быть средством исследования
систем. Сложные системы могут быть структурированы в виде страт,
слоев и эшелонов.
Основными процессами структурного преобразования систем являются: соединения и разъединения элементов (анализ и синтез); полимеризация и олигомеризация; гибридизация; изменения числа элементов, входящих в систему; перестановок элементов системы; изменений элементов системы; параллельное и конвергентное преобразование; гетеробатмия; триггерный эффект.
Вопросы для повторения
1. Что понимается под структурой системы?
2. Почему система может иметь не одну структуру?
3. В чем заключается иерархическое построение систем?
4. Дайте характеристики сложным иерархическим структурам.
5. Каковы особенности сетевых структур?
6. Каковы основные элементы сетевой структуры?
7. Какова методологическая важность выделения критического
пути в сетевой структуре?
8. Каковы основные принципы структурирования систем?
9. Какими способами могут осуществляться структурные пре-
образования систем?
10. В чем отличие полимеризации от олигомеризации в структу-
рировании систем?
11. Какова роль наличия гетеробатмии в социальных системах?
12. Приведите примеры тригерного эффекта.
124
Глава 6. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ
6.1. Характеристика системного анализа
6.2. Методология системного анализа
6.3. Структура системного анализа
6.4. Принципы системного анализа
6.5. Основные методы исследования систем
6.1. Характеристика системного анализа
Центральной фигурой в системных исследованиях является
наблюдатель (исследователь). Он определяет объект исследования (систему), ее границы, ставит цель исследования и применяет соответствующие ей методы исследования. Таким образом можно говорить об
исследовании систем. Однако системы столь многообразны и многие
из них столь сложны, что понадобился особенный инструментарий,
развить который позволили математика и ее специальный раздел –
исследование операций. Применение современных математических
методов, объединенных в рамках математической кибернетики и исследования операций, позволило найти общий подход к описанию систем различной физической природы. Появилось новое научное
направление в системных науках, получившее название «системный
анализ». Считается, что анализ систем и системный анализ – это не
одно и то же по своей сущности и методологии. Анализ систем – это
использование методов различных наук для решения системных задач.
Сутью системного анализа является методология и методика решения
этих задач.
Следует отметить, что сами по себе задачи описания системы, состоящих из элементов различной физической природы, появились из
непосредственной практики решения проблем управления, главным
образом управления системами «человек – машина».
К началу 70-х годов XX века системный анализ стал основой
управления в экономике, политике, военном деле. В науке системный
анализ стал основной методологией в экономике, экологии, социологии, демографии, ряде разделов медицины.
Официально признанными основателями системного анализа
считаются Людвиг фон Берталанфи и Росс Эшби. В свое время А.А.
Богданов, разработчик тектологии (всеобщей организационной науки),
которого в настоящее время ставят в один ряд с Берталанфи, Эшби,
Винером, полагал, что она является более фундаментальной, нежели
философия, она является общенаучной методологией. Он писал: «Мой
исходный пункт заключается в том, что структурные отношения могут
125
быть обобщены до такой степени формальной чистоты схем, как в математике отношения величин, и на такой основе организационные задачи могут решаться способами, аналогичными математическим» [15].
Считается, что с помощью системного анализа обеспечивается
успешное решение задач так называемого «предмодельного» этапа
исследований. С практической точки зрения системные методы наиболее эффективны на предпроектных этапах.
Канонической формулировки системного анализа нет. Есть несколько подходов к его определению. Одни определения пытаются
обобщить его аппарат, установить его научные границы. Поскольку
формирование системного анализа сопровождалось тех отраслей математики, которые объединились в рамках математической кибернетики и исследования операций, то сторонники первого подхода обращают внимание именно на математический аппарат решения системных
задач. Другие определения выводят на его специфику как методологию исследования сложных систем с позиций их понимания посредством возможного упрощения.
Наиболее распространенным является следующее определение:
системный анализ – это методология решения проблем, основанная на структуризации проблем и количественном сравнении альтернатив. Другими словами, системный анализ представляет собой совокупность методов и средств исследования и конструирования сложных объектов, прежде всего, методов обоснования решений при создании и управлении техническими, экономическими и социальными системами.
Есть даже афористические, шутливые определения системного
анализа, которые, тем не менее, помогают понять его суть. Например,
П.М. Хомяков приводит следующие:
«Системный анализ – это кибернетика без математики, формализованный здравый смысл, предпроектная стадия в разработках и предмодельная стадия в научных исследованиях».
Или вот определение известного русского ученого Н.В. Тимофеева-Ресовского: «Системный анализ, это когда сначала думают, а потом
делают».
«Практическая доктрина системного подхода – противовес «ползучему эмпиризму завхозов-практиков», научное обоснование решений, но одновременно предполагающая минимум научности, достаточный только для принятия решения.
Отсюда научная доктрина системного анализа – практическиуправленческое видение научных проблем, стремление минимизировать их описание и применить для их решения наиболее простой, по
126
возможности, формальный аппарат. Искусство системного анализа –
это, прежде всего, умение максимально просто сформулировать проблему, используя наиболее общие свойства сложных систем» [73].
6.2. Методология системно анализа
Методология – учение о методе научного познания и преобразования мира; система принципов научного исследования, совокупность
исследовательских процедур, техники и методов, включая приемы
сбора и обработки данных.
Методология системного анализа представляет собой логически
связанную совокупность теоретических и эмпирических положений из
области математики и других естественных наук и опыта разработки
сложных систем, обеспечивающую повышение обоснованности решения конкретной задачи.
Методология исследования систем требует определения множества понятий. Основными являются ниже следующие.
Исследование – вид деятельности человека, состоящий:
- в распознавании проблем и ситуаций;
- в определении происхождения проблем и ситуаций;
- в выявлении свойств, содержания, закономерностей поведения и
развития проблем и ситуаций;
- в установлении места проблем и ситуаций в системе накоплен-
ных знаний;
- в нахождении путей, средств и возможностей использования но-
вых представлений или знаний о данной проблеме и практике ее разрешения[34].
Методология исследования – совокупность целей, подходов, ориентиров, приоритетов, средств и методов исследования.
Методы исследования – совокупность целенаправленных способов и действий получения новых знаний о системах.
Проблема чаще всего понимается как несоответствие желаемого и
действительного.
Проблемная ситуация – совокупность условий, создающих проблему.
Организация исследования – порядок проведения, основанный на
распределении функций и ответственности, закрепленных в регламентах, нормативах и инструкциях.
Ресурсы исследования – комплекс средств и возможностей, обеспечивающих успешное проведение исследования и достижение его
результатов.
Объект исследования – конкретная система, относящаяся к опре-
127
деленному классу (например, к классу социальных систем).
Предмет исследования – конкретная проблема, разрешение которой требует проведения исследования.
Тип исследования – принадлежность его к определенному типу,
отражающему своеобразие всех характеристик.
Результат исследования – рекомендации, модель, формула, методика, способствующие успешному разрешению проблемы, пониманию ее содержания, истоков и последствий.
Эффективность исследования – соразмерность ресурсов на проведение исследования и результатов, полученных от него.
6.3. Структура системного анализа
Системный анализ применяется в тех случаях, когда у исследователя нет достаточных сведений о системе, которые бы позволили формализовать процесс исследования, включающий постановку и решение
возникшей проблемы. Согласно принципам системного анализа возникающая перед обществом та или иная сложная проблема (прежде всего
проблема управления) должна быть рассмотрена в целостном контексте – как система во взаимодействии всех ее компонентов, чаще всего
как организация компонентов имеющих общую цель.
В таких случаях объект представляется в виде системы, чаще всего организуется процесс коллективного принятия решений с привлечением специалистов из разных областей знаний с использованием
разных методов формализованного моделирования и сменой методов
по мере познания объекта. Такой процесс имеет последовательность
этапов с возможностью возврата к предыдущим этапам. Каждый этап
имеет наработанные методики и приемы выполнения.
Таким образом, методика системного анализа разрабатывается
для организации процесса принятия решений в проблемных ситуациях.
Например, в менеджменте существует несколько известных методик приятия решений на основе системного анализа: С. Оптнера, Э.
Квейда, С. Янга, Е. Голубкова, Ю. Черняка. Их отличает разная степень детализации этапов и процедур.
В методиках С. Оптнера, Э. Квейда, Е. Голубкова больше внимания уделяется разработке и исследованию альтернатив принятия решений. В методике С. Янга основное внимание уделено процессу реализации принятого решения. В методике Ю. Черняка акцент сделан на
агрегировании и структуризации целей.
Таким образом, универсальной методики системного анализа не
существует. Однако специфической особенностью любой методики
128
системного анализа является то, что она должна опираться на понятие
системы и использовать законы и закономерности систем. Общим для
всех методик системного анализа является определение закона функционирования системы, формирование вариантов структуры системы
и выбора наилучшего варианта. Таким образом, основные задачи системного анализа представляют собой этапы последовательного снятия проблемы и могут быть представлены в виде трехуровневого дерева функций. Основные задачи системного анализа:
1. Декомпозиция – представление систем в виде подсистем, со-
стоящих из более мелких элементов.
2. Анализ – нахождение разного рода свойств элементов, свойств
и характеристик среды.
3. Синтез – понимание системы как целостности, преобразова-
ние систем по определенному алгоритму.
4. Оптимизация – нахождение наилучших вариантов соединения
или нахождения в классе эквивалентных систем системы с экстремальными значениями определяемых в них функционалов.
Соответственно задачам этапы системного анализа следующие.
Первый этап – декомпозиция (диакоптика) – представление системы в виде подсистем, состоящих из более мелких элементов. Его
цель — создать общее представление системы.
На этом этапе осуществляется:
1. Декомпозиция общей цели исследования и ее основной функ-
ции. Используются методы построения «деревьев» целей и функций.
2. Выделение системы из среды по критерию участия каждого
элемента в процессе, приводящему к результату.
3. Описание воздействующих на систему факторов со стороны
внешней среды.
4. Описание тенденций развития разных неопределенностей.
5. Описание внутренней среды системы как черного ящика.
6. Декомпозиция элементов системы по функциям, по связи
между элементами.
Декомпозиция имеет определенные границы. Она прекращается,
когда меняется уровень абстракции, то есть представление элемента
как подсистемы. Изменение уровня абстракции происходит, если при
осуществлении декомпозиции выясняется, что модель системы, представленная наблюдателем, начинает описывать внутренний алгоритм
функционирования элемента вместо закона его функционирования.
В рамках декомпозиции элементы могут быть представлены тремя базовыми видами:
- последовательное соединение;
129
- параллельное соединение;
- соединение с помощью обратной связи.
При осуществлении декомпозиции наиболее часто применяются
следующие стратегические цели:
1. Функциональная декомпозиция (анализ функций). Основанием
разбиения на функциональные подсистемы служит общность функций,
выполняемых группами элементов.
2. Декомпозиция по жизненному циклу Признак выделения под-
систем - изменение законов функционирования подсистем в зависимости от этапа жизненного цикла. Применяется в целях оптимизации
процессов и определения последовательных стадий преобразования
входов в выходы.
3. Декомпозиция по физическому процессу. Признак выделения
подсистем - шаги выполнения алгоритма функционирования подсистемы, стадии изменения состояний. Применяется, если необходимо
описать физический процесс как таковой.
4. Структурная декомпозиция (по подсистемам). Основа выде-
ления подсистем — сильная связь между элементами по одному из
типов связи (информационной, логической, иерархической, энергетической и др.).
Для осуществления декомпозиции используется математический
аппарат в виде теории матриц, тензорного исчисления, теории графов,
а также эмпирико-эвристический подход.
Второй этап – анализ. На данном этапе формируется детальное
представление системы.
На этапе синтеза осуществляется:
1. Функционально-структурный анализ для выяснения назначе-
ния (функции) каждого выделенного структурного элемента.
2. Морфологический анализ (анализ взаимосвязи элементов и
компонентов).
3. Генетический анализ (анализ предыстории, причин возникно-
вения и развития ситуации, имеющихся тенденций, построение прогнозов).
4. Анализ аналогов.
5. Анализ эффективности — выбор шкалы измерения показате-
лей эффективности, обоснование критериев, оценка полученных результатов по критериям и анализу.
6. Формирование требований к создаваемой системе, включая
ограничения и критерии.
Третий этап - синтез. Данный этап позволяет решить проблему,
понять систему, улучшить ее функционирование.
130
На этом этапе осуществляется:
1. Разработка модели требуемой системы.
2. Синтез альтернативных структур системы, снимающих про-
блему.
3. Синтез параметров системы, снимающих проблему.
4. Оценка вариантов синтезированной системы с выбором
наилучших из них.
5. Оценка степени снятия проблемы через смоделированную си-
стему.
6.4. Принципы системного анализа
Системный анализ опирается на определенные принципы, вытекающие из общей теории систем. Из эволюции становления системных
знаний вытекает, что законы и принципы термодинамики лежат в основе принципов системного анализа.
Принципы системного анализа – некоторые положения общего
характера, являющиеся обобщением опыта работы человека со сложными системами и соответствующие законам и закономерностям систем.
К числу основных принципов системного анализа относятся ниже
следующие.
Принцип единства системных процессов в природе и обществе.
ОбщаятеориясистемговоритоединствепроцессасамоорганизацииматериивоВселенной. Отсюдалогическиследуеттезисоединствевсехпроцессоввприродеиобществе.
В системном анализе принцип диалектического единства прояв-
ляется в отказе от рассмотрения систем вне взаимосвязи с внешними
факторами.
Принцип системной иерархии. Общая теория систем рассмат-
ривает природные и общественные процессы через призму системного
преобразования внешних ресурсов. На разных системных уровнях эти
процессы проходят по-разному, имеют особенности. Но суть едина.
Во-первых, этот принцип отражает иерархичность структуры систем, когда системы рассматриваются в рамках нескончаемой схемы:
«... – подсистемы – системы – надсистемы –...».
Во-вторых, он еще означает и то, что системная сущность биологических и социальных явлений состоит в усложнении самоорганизации, направленной в сторону уменьшения переноса энтропии во внешнюю среду. Можно даже сказать – по направлению к росту самоадаптации систем к внешним условиям.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]