Если начинают с неправильного, то мало надежды на правильное завершение
Конфуций
2.
2.1. Появление системных концепций
Развитие мировых интегративных факторов и проблем, таких как экологическая безопасность, мировое научное знание, международный терроризм, создание экономических сообществ типа Евросоюза, ВТО привело к тому, что принципы системности, системное видение приобрели характер доминирующей ориентации философии, науки и методологии. Системология, включающая в себя достижения многих научных дисциплин, является развивающейся наукой, формирующей новые подходы и методы. В первую очередь, это относится к необходимости развития базы практической, организационно-управленческой деятельности (праксеология). Неразвитость праксеологических методов объясняется невозможностью построения аппарата в рамках досистемного подхода. Поэтому развитие системной концепции и методов исследования систем, на ней основанных, является главным фактором развития человечества. Формирование системных методов и теории создает предпосылки фундаментализации комплекса наук о сложных системах техники, экономики, экологии, социально-политической сферы.
Действительно, одной из важнейших особенностей развития науки является возникновение очень сложной иерархии специализированных дисциплин. На место ученого-философа, такого как Аристотель, который мог охватить практически всю совокупность доступных в его время знаний, пришли поколения ученых, обладающих всё большей глубиной знаний и всё большей узостью интересов и компетенции. Причиной раздробления науки на узкие специальности является ограниченность человеческого разума. Поскольку объем знаний стал больше того, который человек в состоянии воспринять, всякое увеличение знания приводит к тому, что человек может охватить всё меньшую его часть. Чем глубже это знание, тем более специализированным оно должно быть. Углубление специализации по дисциплинам присуще не только естественным наукам. Аналогичная картина наблюдается в технике, медицине, гуманитарных науках, искусстве. Так техника превратилась в спектр инженерных отраслей, таких как механика, электротехника, атомная техника, химическое и космическое машиностроение. В наше время появился ряд родственных научных направлений, таких как кибернетика, общесистемные исследования, теория информации, теория управления, математическая теория систем, теория принятия решений, методы оптимизации, исследование операций, теория вычислительных процессов, искусственный интеллект. Все эти направления обусловлены возникновением компьютерной технологии. И все они имеют дело с такими системными задачами, в которых главными являются информационный, реляционный и структурный аспекты. Тип сущностей, образующих систему, имеет значительное меньшее значение. Поэтому полезно бы посмотреть на эти взаимосвязанные интеллектуальные разработки как на части более общего поля исследований. Этим полем является системология или наука о системах. В ней следует различать три основных компонента:
1) область исследования;
2) совокупность знаний об этой области;
3) методология (совокупность согласованных методов) накопления новых знаний об этой области и использования этих знаний для решения относящихся к ней задач.
Системологию нельзя непосредственно сравнивать с другими науками. Ее нужно рассматривать как новое измерение в науке.
Системность мышления родилась давно. Первое представление о системе возникло еще в античной философии и толковало систему как упорядоченность и целостность бытия (Евклид, Платон, стоики). Следующий метафизический этап «Metataphysica» (после физики) – это философские трактаты Аристотеля, вышедшие после знаменитых трактатов о физике, посвящен рассмотрению явлений в состоянии покоя. Для этого этапа характерно преобладание анализа (Б. Спиноза, Г. Лейбниц, Ф. Бэкон). Новый более высокий уровень познания представлял диалектический способ мышления - единство и борьба противоположностей в процессе развития (И. Кант, Г. Гегель, К. Маркс, В. Ленин). Сформулированные в это время законы классической механики (И. Ньютон) не являются примером системного подхода, так как они, отвечая на вопрос: «Что это такое?», шли от рассмотрения частей к целому и не могли ответить на вопрос: «Что делает?» сложная система.
До конца 19-го века рассмотрение целостности ограничивалось живыми организмами, внутренняя целостность которых не вызывала сомнений. Идея системной организованности относилась лишь к знанию. Первым поставил вопрос о научном подходе к управлению сложными системами М. Ампер, который выделил науку управления государством, назвав ее задолго до Н. Винера - «Кибернетика». В начале 20-го века встали проблемы организации и функционирования сложных объектов. Это привело к специальным исследованиям систем (в том числе и социальных). Работы В.И. Вернадского о биосфере ввели новый тип объектов исследования – глобальные системы. Системности как самостоятельному объекту посвящены работы А.А. Богданова, вышедшие в 1911 году. Он впервые ввел понятие обратных связей, говорил о важности моделирования, предвосхитив многие положения современных теорий. Его фамилию можно называть в ряду тех, кто обогнал свое время. Как, например, О.В. Лосева, разработавшего в 1921 г. кристадин, полностью предвосхитивший идею транзистора (1948 г.), за которую его авторы (Бардин, Браттейн, Шокли) были удостоены Нобелевской премии, или в радиотехнике – Х. Хюльсмайера, в 1904 году предложившего идею современной радиолокации, реально воплощенную только в середине 30-х годов.
Современный этап развития системных понятий открывает опубликованная в 1948 г. работа Н. Винера «Кибернетика (наука об управлении и связи в животных и машинах)». Идея построения общей теории систем принадлежит Л. Берталанфи (1950 г.). Большой вклад в развитие кибернетики внесли советские ученые А. И. Берг (развитие науки об оптимальном управлении динамическими объектами), А. Н. Колмогоров (наука о системах, воспринимающих, хранящих, перерабатывающих и использующих информацию). Начало 60-х годов характеризуется следующими особенностями:
1) резко усложнились создаваемые системы, произошла потеря возможности иметь о них полное и адекватное представление;
2) возросло взаимодействие систем различной природы;
3) стремительно увеличилась интенсивность информационных воздействий и информационных технологий, т.е. начался практический переход в информационную фазу развития общества.
Эти особенности способствовали началу системной революции. Библиография научных публикаций насчитывает сотни монографий, причем, по определению авторов, сработал «парадокс К. Линнея», когда каждый исследователь старался занять свободную нишу и предложить свою классификацию. Достаточно назвать несколько направлений:
- системотехника – Х. Гуд, Р. Маккол;
- теоретико-системный подход – М. Месарович, Я. Такахара, Ю. А. Урманцев;
- системология – В. В. Дружинин, Д. С. Конторов, Б. С. Флейшман, Дж. Клир;
- параметрическая системная концепция – А. И. Уёмов;
- теория систем – М. Арбиб, Э. Дж. Мейнс.
К этому списку можно добавить работы бельгийской школы И. Пригожина (И. Пригожин – «От существующего к возникающему», 1986 г., И. Пригожин, И. Стенгерс «Порядок из хаоса», 1986 г.), удостоенных Нобелевской премии за изучение термодинамики неравновесных физических систем и их развития. Наука названа синергетикой и развивает идею самоорганизации систем. С этих же позиций были рассмотрены алгоритмы развития систем в работах Н. Н. Моисеева (1987 г.). В работах В. М. Глушкова решены были вопросы моделирования развивающихся систем (1983 г.). В. М. Глушковым была введена функция, описывающая развитие и воспроизводство внутреннего ресурса системы. Эти системы имеют «развивающиеся» виды обеспечения и применимы при решении задач, связанных с организацией широкомасштабного экологического мониторинга, оценкой уровня радиации при проведении ядерных взрывов и катастрофах. Термин «самоорганизующаяся система» был впервые введен У. Р. Эшби в 1947 году, когда он начал заниматься моделированием на ЭВМ интеллектуальной деятельности человека. В 1955-1956 годах Дж. Маккарти впервые употребил термин «искусственный интеллект». В 1986 году вышла серия публикаций по инженерии знаний Ф. Хейеса-Рота, а также по искусственному интеллекту и экспертным системам Д. Уотермена (1987 г.), много лет проработавшего в университете Карнеги-Меллона (США). Необходимо отметить работы нобелевского лауреата Дж. Нэша в области теории игр (1980 г.), создавшие основы разработки теории активных систем (1990 г.), нацеленной на изучение свойств механизмов функционирования социально-экономических систем. Свойства таких систем обусловлены проявлением активности участников систем.
Огромное число публикаций и накопление разнообразных результатов, на наш взгляд, не привело к созданию строгой методологической концепции общей теории систем. Из сказанного можно сделать два вывода:
1) полученные принципы фиксируют недостаточность традиционных подходов к решению новых задач исследования; примером является идея сетевого компьютера, меняющая привычную идеологию пользователя;
2) полученные принципы помогают строить новые объекты изучения, формируют новые исследовательские задачи; дают возможность соединить структуру системы и её динамику, что приводит в итоге к появлению новых знаний.
2.2. Иерархия системности
Рассмотрим иерархию системности, показанную на рис. 2.1.
| Системность – всеобщее свойство |
| I Системность среды |
| II Системность познавательной деятельности |
| III Системность практической деятельности |
Рис. 2.1. Составляющие системности.
Системность среды I, окружающей человека, включает в себя системность окружающей среды; системность человеческого общества; системность взаимодействия человека со средой, ведущей к возникновению проблем при проектировании и исследовании.
Системность познавательной деятельности II включает анализ и синтез; диалектичность; системность результатов познания (духовная культура, модели).
Системность практической деятельности III состоит из целенаправленности, алгоритмичности и системности результатов деятельности в технике и материальной культуре. Исследование систем на практике увязывается в один технологический процесс, структура и содержание которого определяется приведенными ниже этапами. Исследование систем основывается на достижениях современных математических методов, учитывает сферы взаимодействия со средой и все виды ресурсных ограничений. Данное исследование включает этапы семантики, синтаксиса и прагматики.
1. СЕМАНТИКА – (semanticos – греч. - обозначающая) включает в себя принципы и свойства системного подхода, а также базовые понятия, включающие:
а) континуальные понятия: материя, пространство, время, отражение;
б) структуры – комплекс, система, элемент, граница, среда;
с) процессы взаимодействия, обмена;
д) свойства структур и процессов.
Кроме того, в семантику входят модели, такие как имитационные, статистические, динамические, эволюционные.
2. СИНТАКСИС включает в себя механизмы решения системных задач, которые состоят из механизмов моделирования (исследование статических и динамических свойств); механизмов синтеза вариантов (мозговой штурм, метод Делфи, стохастическая генерация, комбинаторые методы); механизмов оценивания (идентификация и распознавание образов, проверка статистических гипотез, оценка эффективности); механизмов принятия решений (скалярная оптимизация; методы субъективных измерений; методы принятия решений в условиях определенности, неопределенности, риска; теория игр; семантические сети; продукционные методы; методы, основанные на фреймах; методы оптимизации; векторная оптимизация; включая методы Парето, минимаксные методы, метод свертки критериев, метод анализа иерархий, метод функции предпочтения, метод разумных целей и т.д.). Также синтаксис включает методы реализации системных решений, состоящие из планирования, организации и контроля реализации системных решений.
3. ПРАГМАТИКА включает в себя проблематику, возникающую при снятии конфликта между проектируемой системой и средой; задачи, возникающие при решении проблемы, их анализ, синтез и реализация; методы оценки выходных показателей и критериев; методы управления планированием, организацией и контролем.
Структура процесса проектирования или исследования с учетом сказанного выше может быть представлена в виде технологического процесса, приведенного на рис 2.2. Схема, показанная на рис. 2.2, является универсальной и не зависит от вида исследуемой или проектируемой системы. В каждом конкретном случае могут меняться векторы 
, а также воплощение этапов, зависящее от применения тех или иных методов синтаксиса и прагматики.
Сферы взаимодействия
Проблемы, возникающие в процессе проектирования систем любого класса, определяются в процессе взаимодействия со средой. Однако среда не является чем-то единым, а состоит из множества сфер, влияющих на систему одновременно. Принято рассматривать семь основных сфер, с которыми соприкасается человек. Каждая сфера подчиняется своим законам и принципам поведения, которые регулируют процессы обмена с проектируемой системой. Проекция системы в определенную сферу создает ситуацию. Тогда этап уяснения задачи состоит в выяснении, какие ситуации могут возникнуть, и как их парировать в процессе проектирования. Общих процедур решения этой задачи в настоящее время не существует и поэтому процесс проектирования во многом зависит от интуиции и опыта лиц, осуществляющих проектирование и, от набора средств и методов, которыми они располагают.
| |||||||||||||||||||
Рис. 2.2. Схема процесса проектирования или исследования:
УЗ, ПЗ, РЗ – уяснение, постановка, решение задачи соответственно; СЗ – среда задачи; АСЗ – анализ среды задачи; ФП – формулирование проблемы; АСП – анализ проблемы/проблем; ПМ – построение модели; М – моделирование; О – оценка результатов моделирования; С – синтез возможных вариантов; ПР – принятие решения; РР – реализация решения;  – вектор воздействия среды;  – вектор критериев.
|
Рассмотрим каждую из сфер.
1. Физическая сфера представляет собой установившееся в глобальных масштабах движение, но должны быть учтены локальные изменения, зависящие от географического расположения проектируемой системы и характерных воздействий. Всеобщая информационная связь присуща всей физической сфере, поэтому воздействия в ней влияют и на поведение системы в других сферах.
2. Биосфера. Исследования показали запрограммированность биологической жизни нашей планеты. Например, генетическая программа, заложенная в ДНК, едина для всего живого (в том числе и растений). Разнообразие же вызвано действием разных или несовпадающих участков генетических программ. Биосфера служит источником многих проблем при проектировании: создание защиты от загрязнения воздушного и водного бассейнов, создание природощадящих технологий, утилизация отходов промышленных производств и т.п.
3. Психологическая сфера связана с человеком и влияет на результаты техногенной деятельности, которые влекут перепроизводство, безработицу, плохую экологию и т.п.
4. Техносфера. Человечество в своем развитии создало искусственную среду – технологическую сферу, которая активно влияет на все остальные сферы. Информационная стадия характерна переходом от централизованного управления к децентрализованному, то есть к переходу от иерархических структур к сетевым, передаче управления непосредственно на рабочее место. Происходит интеллектуализация информационных обменов, переход на безотходные и наукоемкие технологии и т.д. Возникает перерастание научно-технической революции в системную. При этом растет рассогласование естественных и искусственной сфер.
5. Экономическая сфера базируется на договорной основе между членами общества, поэтому ситуации в ней весьма чувствительны к ситуациям в других сферах. При этом распределяется не только полезный продукт, но и затраты с учетом прав собственности на них.
6. Социально-политическая сфера – это сфера общественных договоров, регулирующих права и обязанности членов сообщества в разных сферах, поэтому человеческое сообщество имеет историю цивилизаций, а не историю популяций.
7. Информационная сфера тесно взаимодействует со всеми названными сферами. Она является наиболее устойчивой по сравнению с другими рассматриваемыми сферами. Все эти сферы не только взаимодействуют, но и обладают свойством взаимопроникновения. Поэтому всякое механистическое разделение подобно ньютоновской механике, недопустимо. Сами сфера и их взаимопроникновение системны по своей природе. Всякое выделение объекта из окружающей его среды достаточно условно.
Размытость, расплывчатость границ рассмотрения привело к созданию теории нечетких множеств, получающей все большее распространение в технических приложениях. Любая из рассмотренных сфер может служить компонентами вектора воздействий (см. рис 2.2).
Сами сферы представляют собой сочетание структурных компонентов базиса aij; структурных компонентов сферы b j (i ≠ j) и объединяющего их общего пространства – сфероценоза. На рис 2.3 дана условная структура сфероценоза.
Рис.2.3 Структура сферы:
1 – сфероценоз; 2 – базис; 3 – сфера.
В таблице 2.1 приведены компоненты базиса и сфер для всех рассмотренных типов сфер. Из этой таблицы очевидно, что компоненты базиса многих сфер являются общими, что резко усиливает степень их взаимопроникновения и осложняет задачу проектировщиков.
2.4. Классификация систем
Развитие системного подхода привело к парадоксальной ситуации: основополагающее определение «система» стало отходить в тень. На самом же деле термин «система» безусловно, является одним из самых распространенных терминов, используемых в самых разных научных дисциплинах.
Этот термин оказался чрезмерно перегружен и имеет различный смысл при различных обстоятельствах и для различных людей. В философии этот термин звучит следующим образом: «совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которая образует целостность и единство». Это определение вводит понятия одного порядка общности и
Таблица 2.1
Компоненты базиса и сфер
| № | Наименование сферы | Компоненты базиса | Компоненты сферы |
| 1. | Физическая (Физиоценоз) | Составляющие материи: движение, энергия, информация | Физические объекты: частицы, атомы, тела, вакуум |
| 2. | Биосфера (Биоценоз) | Атмосфера, почва, гидросфера | Животные, растения, микроорганизмы |
| 3. | Психическая (Психоценоз) | Сенсоры (ощущения), действия, нервная система | Подсознание, сознание |
| 4. | Техническая (Техноценоз) | Физические, интеллектуальные, биологические ресурсы | Сельское хозяйство, промышленное и информационное производство |
| 5. | Экономическая (Экоценоз) | Потребляемые ресурсы, средства производства, продукция | Рынок труда, товаров, капитала |
| 6. | Социально-политическая (Социоценоз) | Общественное сознание, экономические, демографические ресурсы | Граждане, их объединения, органы власти |
| 7. | Информационная (Информаценоз) | Технологические, экономические, интеллектуальные ресурсы | Наука, искусство, религия |
неправомерно пытается определить их одно через другое. По У. Эшби система выбирается самим наблюдателем из параметров машины. В приведенной трактовке «системы» термин «отношение» используется в самом широком смысле, включающем весь набор родственных понятий, таких как ограничение, структура, информация, сцепление, связь, соединение, взаимосвязь, зависимость, корреляция и т.д. Скажем, система S представляет собой упорядоченную пару S = (A,R), где А есть множество элементов, а R – множество отношений между элементами множества А. Подобная концепция системы слишком обща и, следовательно, практическое ее значение невелико.
Академик В.С.Семенихин вообще считал систему словом-паразитом и предлагал использовать понятие «комплекс». Можно привести еще и другие примеры, но вывод однозначен: сами системы – объективная реальность, а определения разнородны и расплывчаты. Причем, большинство предлагаемых моделей структуроцентричны, т.е. рассматривают взаимодействия и связи – СТАТИКУ, и практически не рассматривают поведение и развитие – ДИНАМИКУ.
На мой взгляд, определение системы должно включать все необходимые моменты, рассмотренные на рис. 2.2. Рассмотрим понятия, которые должны войти в определение системы. Оговоримся, что это определение касается только класса технических и хозяйственных систем. Оно не распространяется на социальные, глобально экономические и экологические системы.
1. Противодействие среды. Одной из главных задач проектирования является уяснение противоречий «среда-система» и создание системы как средства снятия этих противоречий.
2. Организация. Это понятие имеет множество значений: структура, упорядоченность, аппарат принятия решений и т.д. Будем считать, что организация – это общая системная характеристика, рассматриваемая в двух аспектах:
· свойство системы, обуславливающее ее функциональность (статика);
· процесс, формирующий это свойство (динамика).
3. Управление. Управление – ведущая часть организационного процесса, но не единственная. Организационный процесс включает:
· ресурсное и информационное обеспечение;
· управление, т.е. выработку управляющей информации, доведение ее до исполнительных систем и контроль исполнения;
· исполнение, т.е. преобразование управляющей информации непосредственно в функциональные эффекты.
4. Целостность и селективность. Для выполнения поставленной цели (целей) система должна обладать не случайным набором компонентов, а специально выбранным (селективным) с учетом условий среды, задач и соединенных в функционально необходимой и достаточной структуре (целостность).
Тогда можно дать следующее определение.
Система – организованная целостность селективно избранных компонентов, взаимодействие и взаимосвязь которых в процессе управления обеспечивает достижение поставленных целей в условиях противодействия среды.
С учетом этого определения оценим, на какие классы можно разделить технические, организационные и управленческо-хозяйственные системы, которые объединены по общим признакам наличия технических средств, систем передачи информации, ЛОР, ЛПР. Под организационной системой будем понимать группу людей, обладающих совокупностью средств, методов, ресурсов и ориентированных на достижение фиксированной цели в рамках созданной структуры. Под управленческо-хозяйственной системой будем понимать совокупность организационных и технических систем, призванную изменять объем и состав общественных потребностей. Всю номенклатуру систем этого класса можно разделить на три группы: простые, сложные и большие системы.
ПРОСТЫЕ СИСТЕМЫ(simple system). Простой системой является такая техническая система, в которой несмотря на любое количество элементов, отказ одного из них приводит к прекращению функционирования всей системы. Подобный класс систем представляет чисто теоретический интерес. К нему относятся простейшие сигнализаторы и бытовые приборы первых поколений.
СЛОЖНЫЕ СИСТЕМЫ(complex system). К этому классу относится все многообразие технических систем без учета наличия в них человеческого звена. Система становится сложной, как только она приобретает дополнительные свойства за счет иерархической структуры, многоканальности и многофункциональности, наличия обратных связей, разного вида избыточности.
БОЛЬШИЕ СИСТЕМЫ(large system). Большая система – это такая техническая, организационная или управленческо-хозяйственная система, в которой объединены сложная система и человеческое звено в виде оператора, диспетчера, ЛОР, ЛПР и т.д. При этом система приобретает дополнительные качества, так как, кроме оценки коэффициентов значимости человека, надо вводить характеристику, учитывающую психофизиологические реакции человека, обоснованность и своевременность его решений. К этому классу систем относятся системы АСНИ, АСУ, САПР. Коэффициент значимости человека весьма труден для непосредственной аналитической оценки. В работах А. И. Губинского, В.В. Петрова приведены некоторые методы оценки реакций человека. Известны статьи Дж. Росса, но в целом эта проблема еще ожидает своих исследователей.
Следует сказать, что термин «Большие системы» возник как следствие системного подхода из-за необходимости определения способа к анализу таких систем. Сложности, возникающие при этом, связаны с наличием тесной взаимосвязи между большим числом факторов, определяющих поведение системы, а также наличием неопределенностей поведения всей системы, поведения внешней среды и поведения людей. В словарях дается следующая трактовка данного термина. Большая система – это управляемая система, рассматриваемая как совокупность взаимосвязанных подсистем, объединенных общей целью функционирования. Указывается, что в системе участвуют какие-то машины, ЭВМ, люди и природная среда. Имеются материальные, энергетические и информационные связи между частями системы. Согласно данному определению большими системами являются: система ПВО какого-то города, система транспортного обслуживания города, большая информационно-измерительная система. Последняя включает информационно-поисковые системы с библиотеками, архивами хранения данных; диагностические информационно-измерительные системы, технические и медицинские системы, информационно обеспечение автоматических систем; информационная система для научных исследований. Последняя состоит из авиационных, ядерных исследований, исследований в космосе, геологии, метеорологии и мирового океана.
2.5. Свойства систем и принципы системного подхода
2.5.1. Свойства систем
Любая проектируемая система рассматривается во взаимосвязи со средой и другими системами. На рис. 2.4 схематично показаны связи исследуемой системы, которые порождают системные свойства, а именно: представлены связи с системами высшего уровня иерархии (надсистемами - н/с) и системами более низкого уровня иерархии (подсистемами – п/с).
н/с
Среда
н/с п/с
п/с
Рис.2.4. Связи проектируемой системы со средой и другими системами.
Свойства систем, описываемые ниже, основаны на системных представлениях В.П. Морозова, выполнившего анализ ряда исследований. Представляет интерес и монография Э. Г. Винограя [3], обобщившая тенденции развития общей теории систем и опирающаяся на 420 литературных источников. Академик В. Г. Афанасьев выделил 10 основных свойств системы, которые не расходятся с приведенным в разделе 2.4 определением системы и полностью применимы к построению АСУ.
1. Интегративность – системообразующий фактор, учитывающий как цель создания системы, так и ее связь с надсистемами, в интересах которых создается проектируемая система. Интегративность включает одно из главных качеств, отличающих системный подход от ньютоновского. Таким качеством является эмергентность -
- невыводимость выходных свойств системы ЕС из суммы свойств элементов ЕА:
.
При этом не только появляются новые системные свойства, но могут исчезнуть отдельные свойства компонентов, наблюдавшиеся до включения в систему. Интегративность также устанавливает связи и между внутренними параметрами системы и её поведением
где А – свойства компонентов системы, S – структура системы, D – внутреннее системное время, Т – текущее реальное время, F – способ функционирования.
2. Единство противоположностей компонентов А. В качестве компонентов могут выступать элементы, функциональные ячейки, устройства, представляющие иерархию структуры, а также процессы или отношения, характеризующие природу компонентов. Компоненты, несовместимые с системой, отторгаются системой. Функционирование компонентов является основой существования системы. По своему назначению компоненты могут быть основными, обеспечивающими и служащими для связи и управления. В целом, относительно самостоятельные компоненты разной физической природы создают целостность системы.
3. Структура S. Устанавливает внутреннюю организацию и способы взаимосвязи и взаимодействия компонентов.
4. Системное время D. Подчеркивает, что поведение системы обязательно должно рассматриваться в динамике, т.е. развиваться во времени и пространстве, включая все значимые этапы в процессе функционирования системы, такие как зарождение, становление, развитие, регресс и гибель.
5. Функционирование F. Направлено на достижение поставленных целей, является источником развития системы. Для его описания надо задать наборы компонентов и функций. Б.С. Флейшман отмечает следующие принципы усложняющегося процесса функционирования:
1) вещественно-энергетический баланс (соблюдение законов сохранения);
2) гомеостазис (homeo stasis – греч. – подобный неподвижному) введен как термин физиологом Л. Кенноном. Он обладает рядом особенностей:
· каждый механизм приспособлен к своей цели;
· целью его является поддержание значений основных переменных внутри заданных границ (регулирование освещенности в помещении, содержание глюкозы в крови, устойчивое и оптимальное функционирование экономической системы в изменяющейся социальной среде и т.п.);
· в основе гомеостазиса лежит механизм обратных связей (пример – регулятор Уатта);
3) самоорганизация на основе выбора и коррекции;
4) преадаптация, т.е. приспособление к возможным и предвидимым изменениям в условиях функционирования системы;
5) рефлексия – это вид функционирования, когда происходит взаимодействие искусственного и естественного интеллектов и осуществляется бесконечная цепочка взаимосвязанных рассуждений или взаимодействий.
6. Целесообразность Z. Она определяет смысл создания системы, состоящий в выполнении поставленной перед ней цели. Сложные и большие системы, как правило, являются многоцелевыми, причем цели под воздействием внешних условий могут изменяться. Цель является одним из главных системных факторов и определяет локальные цели компонентов.
7. Коммуникационность К. Она определяет связи системы с внешней средой, что является необходимым условием существования системы. Содержанием коммуникаций является обмен со средой материей, энергией и информацией.
8. Внутренние противоречия. Позволяют прогнозировать развитие компонентов системы, связей между ними и их функций и являются источником движения и развития системы
9. Внешние противоречия. Включают в себя взаимоотношения между системой и средой и формируют саму систему, её цели и функции.
10. Способность к управлению и самоуправлению. Свойство достаточно подробно рассмотрено в разделе 1.
2.5.2. Принципы системного подхода
Число однотипных систем управления по мере реализации системных концепций убывает, а сложность возрастает. На рис. 2.5 показана тенденция, характерная для развития современных систем, в частности АСУ.
С
- Объем выпуска - Число типов
N
Рис. 2.5. Влияние степени интеграции на развитие АСУ:
С – стоимость, N – степень интеграции.
Можно отметить, что с возрастанием сложности одновременно возрастает и эмергентность систем. Кроме того, появление информационных технологий внесло коррективы в системные принципы. Поэтому целесообразно рассмотреть основные принципы системного подхода с учетом высказанных соображений.
1. Принцип целеобусловленности.
Цель первична. Для ее реализации создается система в терминах раздела 2.4. Для проектирования системы и решения задач анализа и синтеза необходимо определить более общее формирование (надсистему), куда проектируемая система будет входить как компонент. Глобальная цель позволяет сформулировать ряд локальных целей, решение каждой из которых приведет к выполнению главной цели. Процесс формирования локальных целей трудно формализуем, т.к. могут существовать различные множества потенциальных локальных целей, приводящих к выполнению глобальной цели. Задачей проектирования является сужение круга возможных локальных целей и установление на усечённом множестве отношений порядка (асимметричности, транзитивности, рефлексивности). При задании ряда глобальных целей должен быть задействован принцип разумного компромисса.
При изменении цели структура или принцип функционирования в большинстве случаев претерпевают существенные изменения. Для того, чтобы отслеживать выполнение цели в процессе функционирования необходимо выполнение двух условий:
1) цель должна быть задана количественно измеримыми параметрами;
2) должен существовать механизм достижения цели, позволяющий учитывать, сопоставлять, анализировать информацию о параметрах системы и вырабатывать управляющие сигналы.
2. Принцип относительности.
Одна и та же совокупность компонентов может рассматриваться самостоятельно, либо как управляемая часть подсистемы, либо как управляющая для подсистем.
Из этого принципа следует, что проектируемая система не может рассматриваться изолированно. Цель является внешней категорией по отношению к системе и она формируется надсистемой. В этом принципе прослеживается известная идея замены типовых элементов. Действительно, анализ какого-либо элемента невозможен без установления его связей с надсистемой и подсистемами.
В результате этого анализа определяется структура, которая представляет собой иерархию, т.е.многоуровневую структуру. Такая структура присуща сложным системам, а иерархическая упорядоченность по уровням координации позволяет ввести такие понятия как важность и приоритет.
3. Принцип управляемости.