Системный подход в системах управления

Введение

2

Глава 1. Понятие «системы» и «системного подхода» 4

Глава 2. Теория систем 9

Глава 3. Системный подход как общеметодический принцип исследования систем управления 13

3.1. Основные черты системного подхода 13

3.2. Сущность системного подхода 14

3.3. Основные принципы и аспекты исследования системного подхода 20

Глава 4. Анализ и синтез систем управления 24

Заключение

34

Список литературы

36

«Системный подход», «системный анализ» — эти словосочетания являются сейчас едва ли не самыми распространенными в новейшей литературе по управлению. Но, поскольку нередко каждый исследователь вкладывает в эти термины особое содержание, вряд ли можно говорить о наличии однозначной или общепринятой дефиниции системного, подхода. Кроме того, название «системный анализ», став весьма модным, превратилось в ярлык, который навешивается на любые успешно проведенные управленческие операции, иногда даже для того, чтобы придать им научно обоснованный вид и замаскировать полнейшую методологическую несостоятельность тех или иных социологических концепций. Тем не менее, следует учитывать, что системный подход постепенно превратился в главенствующую методологию многих менеджеров.

Системный подход появился на свет, с одной стороны, в результате обобщения опыта специалистов по исследованию операций, а с другой — вследствие развития общей теории систем, теории автоматического регулирования и управления, а также кибернетики, давших методологический аппарат для связи в единое целое разнородных управленческих задач. Как подчеркивается в многочисленных американских изданиях по вопросам организации и управления, системный подход приобретает все более важное значение при обосновании управленческих решений в самых различных областях, в том числе в военной, промышленной, коммерческой, финансовой и др. Становится общепризнанным, что системная методология представляет собой наиболее упорядоченную надежную основу для управления сложными сферами взаимосвязанной деятельности, позволяя вскрывать и анализировать составляющие систему компоненты и последовательно сочетать их друг с другом. При системном подходе к исследованию организационных систем исходят из того, что любая организация есть система, каждый из элементов которой имеет свои определенные и ограниченные цели. Соответственно этому задача управления сводится к интеграции системообразующих элементов, которая может быть достигнута при условии, что каждый руководитель в решении вопросов, относящихся к его компетенции, будет подходить к ним с позиций системного анализа и синтеза.

Цель курсовой работы — изучить сущность и содержание системного подхода, анализа и синтеза систем управления.

Основные задачи:

раскрыть основные черты и сущность системного подхода;

рассмотреть принципы системного подхода;

выявить роль системного подхода в системе управления;

определить цели и задачи анализа и синтеза систем управления;

сформировать принципы и постулаты системного анализа и синтеза систем управления

Глава 1. Понятие «системы» и «системного подхода»

Управление представляет собой механизм влияния на поступки, поведение, деятельность человека, социальных групп и общностей. Возникая на основе «власти-влияния», оно характеризует основы, принципы, структуру взаимодействия различных систем объектов. Системно-интегративная природа управления определяет необходимость системного подхода как к его исследованию (познавательная деятельность), так и к практической организации самого процесса управления (деятельность по преобразованию управляемого объекта). Активное преобразующее воздействие со стороны субъекта управления, направленное на объект, может привести к возникновению нового системного качества не только в управляемом объекте, но и в самом субъекте.

Понятие «система» относится к наиболее широко распространенным категориям в современной научной литературе. В теории систем оно рассматривается в качестве упорядоченной теоретической основы для описания общих взаимосвязей и взаимозависимостей реального мира. Существует множество определений понятия «система», которые можно условно разделить на три основные группы.

Одна группа ученых рассматривает систему как комплекс процессов и явлений, а также связей между ними, существующих объективно, независимо от наблюдателя. Задача последнего состоит в том, чтобы выделить эту систему из окружающей среды: как минимум определить ее входы и выходы, а как максимум — подвергнуть анализу ее структуру, выяснить механизм функционирования и, исходя из этого, воздействовать на нее в нужном направлении. Здесь система — объект исследования и управления.

Другая группа ученых характеризует систему как инструмент, способ исследования социальных процессов и явлений. Исследователь реконструирует и конструирует социальную систему как абстрактное отображение реальных объектов. В этой трактовке система отождествляется с понятием модель.

Третья группа ученых представляет систему как компромисс между двумя первыми точками зрения. Система здесь — искусственно создаваемый комплекс элементов (например, коллективов людей, технических средств научных теорий и т. д.), предназначенный для решения определенных организационных, экономических, технических задач. Следовательно, здесь исследователь не только выделяет из окружающей среды систему, но и создает, синтезирует ее. Система является реальным объектом и одновременно — абстрактным отображением связей действительности. Именно такое толкование системы дает системотехника.

Однако, между этими тремя точками зрения определения понятия «система» нет непроходимых границ. Таким образом, система — это множество взаимодействующих элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, составляющих целостное образование. Системный подход предполагает комплексное изучение исследуемого объекта как единого целого.

Во всех случаях термин «система» включает представление о целом, состоящем из взаимосвязанных, взаимодействующих, взаимозависимых частей, причем, свойства их зависят от системы в целом, а свойства системы — от свойств этих частей. В управлении системный подход означает признание того, что всякий объект (организация, учреждение и т. д.) представляет собой систему, состоящую из отдельных частей, каждая из которых обладает своими собственными целями в силу относительной автономности. Руководитель должен понимать: достигнуть общих целей организации можно только в том случае, если рассматривать ее как единую целостную систему. Поняв это и оценив роль и значение взаимодействия всех ее структурных частей, он сможет объединить их на определенной основе, которая позволит организации в целом эффективно добиться ее целей.

Всякая реальная (не абстрактная) система претерпевает изменения, переходит из одного состояния в другое. При этом имеет место взаимодействие не только отдельных частей системы между собой, но и со средой в ходе которого происходит передача в пространстве и времени массы, энергии и информации («структурности», упорядоченности). Причем, следует иметь в виду, что «удельный вес» этого триединого процесса в разных моментах изменения системы может иметь и противоположные результаты (форму): деградация (разрушение системы, ее переход в менее упорядоченное состояние, возрастание энтропии) или развитие (усложнение системы, накопление ею информации, переход в более упорядоченное состояние). Вместе с тем, возможен и третий результат: временное равновесие между системой и средой, благодаря которому система в течение известного времени либо остается относительно неизменной, либо испытывает лишь обратимые изменения, не нарушающие ни ее целостность, ни ее структуру.

Системы, при исследовании которых можно пренебречь их изменениями во времени, называются статическими системами (здание, сооружение и т д). Условность такого определения очевидна, однако для решения ряда задач, главным образом в теоретической и строительной механике, оно оказывается необходимым.

Системы, состояние которых — взаимоотношения со средой, связи между элементами (подсистемами) и т. п. — изменяются во времени, называются динамическими системами. Динамические системы могут быть обратимыми и необратимыми.

Введение

понятия динамической системы позволяет сформулировать ряд проблем, неизбежно возникающих при исследовании изменчивости социальных систем. Если рассматривать системы в отвлечении от окружающей среды, то изменяться могут, с одной стороны, элементы (подсистемы) данной системы; с другой — связи, отношения между элементами (подсистемами). Причины этих изменении могут быть заложены как в самой системе, так и определяться воздействием на нее других систем, образующих по отношению к ней внешнюю среду.

Изменчивость систем предполагает наличие понятия «состояние системы». В данном случае под состоянием понимается множество фиксированных в конкретный момент времени значений параметров системы. В качестве параметров при этом могут выступать любые сущностные характеристики системы, интересующие исследователя и поддающиеся измерению (наблюдению), в том числе, внешние воздействия на систему и ее обратная реакция, то есть ее воздействие (обратное влияние) на окружающую среду пли другие системы.

В рамках системного подхода изучается поведение объекта, абстрагированное от его внутреннего устройства. Это необходимо иметь в виду для научного представления об исследуемом объекте, поскольку система определяется не единичными, а системными объектами, свойствами и связями. Системными объектами являются: вход, выход, процесс, обратная связь, критерий и ограничения. Входом называется то, что предшествует протеканию процесса, это любое внешнее по отношению к объекту событие, изменяющее любым образом этот объект. Можно выделить два вида входов — так называемый «процессор» и «рабочий». Под процессором понимается все то, что осуществляет обработку, а под рабочим входом — по поводу чего осуществляется обработка. Выход это результат или конечное состояние процесса, это любое изменение, производимое объектом в окружении.

Понятно, что системные объекты постоянны, имеют конкретные функции, но их роль в системном анализе различна.

Системный подход сформировался в управлении, с одной стороны, в результате обобщения опыта специалистов по исследованию конкретных операций; с другой — вследствие развития общей теории систем, теории автоматического регулирования и управления, кибернетики, синергетики, давших методологический аппарат для связи в единое целое разнородных управленческих задач.

Становится общепризнанным, что системная методология представляет собой наиболее упорядоченную надежную основу для управления сложными сферами взаимосвязанной деятельности, которая позволяет вскрывать и анализировать составляющие систему компоненты, последовательно сочетать, их друг с другом. При системном подходе к управлению исходят из того, что любая организация есть система, каждый из элементов которой имеет свою специфику и функционально определенные организационные цели. Соответственно этому задача управления сводится к дифференциации и интеграции системообразующих элементов, которая может быть реализована при условии, что каждый руководитель в решении вопросов, относящихся к его компетенции, будет подходить к ним с позиций системного анализа и синтеза.

Глава 2. Теория систем

Теория систем была разработана Людвигом фон Берталанфи в XX веке. Теория систем имеет дело с анализом, проектированием и функционированием систем — самостоятельных хозяйственных подразделений, которые образуются взаимодействующими, взаимосвязанными и взаимозависимыми частями. Ясно, что любая организационная форма бизнеса отвечает этим критериям и может изучаться с использованием понятий и средств теории систем.

Любое предприятие — система, которая превращает набор вкладываемых в производство ресурсов — затрат (сырье, машины, люди) в товары и услуги. Она функционирует внутри более крупной системы внешнеполитической, экономической, социальной и технической среды, в которой она постоянно вступает в сложные взаимодействия. Она включает серию подсистем, которые также взаимосвязаны и взаимодействуют. Нарушение функционирования в одной части системы вызывает трудности в других ее частях. Например, крупный банк является системой, которая действует внутри более широкого окружения, взаимодействует и связан с ним, а также испытывает на себе его воздействие. Отделы и филиалы банка являются подсистемами, которые должны взаимодействовать бесконфликтно, чтобы банк как целое работал эффективно. Если что-то нарушается в подсистеме, она, в конечном счете (если ее не сдерживать), повлияет на эффективность деятельности банка в целом.

Основные понятия и характеристики общей теории систем: Компоненты системы (элементы, подсистемы). Любая система, независимо от открытости, определяется через её состав. Эти компоненты и связи между ними создают свойства системы, её сущностные характеристики.

Границы системы — это разного рода материальные и нематериальные ограничители, дистанцирующие систему от внешней среды. С точки зрения общей теории систем, каждая система выступает частью большей системы (которая называется сверхсистемой, суперсистемой, надсистемой). В свою очередь, каждая система состоит из двух или более подсистем.

Синергия (от греческого — вместе действующий). Это понятие используется для описания явлений, при котором целое всегда больше или меньше чем сумма частей, составляющих это целое. Система функционирует до тех пор, пока отношения между компонентами системы не приобретают антагонистического характера.

Вход — Преобразование — Выход. Организационная система в динамике представляется в качестве трёх процессов. Взаимодействие их даёт цикл событий. Любая открытая система имеет цикл событий. При системном подходе важное значение приобретает изучение характеристик организации как системы, т. е. характеристик «входа», «процесса» («преобразования») и характеристик «выхода». При системном подходе на основе маркетинговых исследований сначала исследуются параметры «выхода», т. е. товары или услуги, а именно что производить, с какими показателями качества, с какими затратами для маркетинговых исследований сначала исследуются параметры «выхода», т. е. товары или услуги, а именно что производить, с какими показателями качества, с какими затратами, для кого, в какие сроки продавать и по какой цене. Ответы на эти вопросы должны быть четкими и своевременными. На «выходе» в итоге должна быть конкурентоспособная продукция либо услуги. Затем определяют параметры «входа», т. е. исследуется потребность в ресурсах (материальных финансовых, трудовых и информационных), которая определяется после летального изучения организационно-технического уровня рассматриваемой системы (уровня техники, технологии, особенности организации производства, труда и управления) и параметров внешней среды (экономической, геополитической, социальной, экологической и др.). И, наконец, не менее важное значение приобретает исследование параметров «процесса», преобразующего ресурсы в готовую продукцию. На этом этапе, в зависимости от объекта исследования, рассматривается производственная технология, либо технология управления, а также факторы и пути ее совершенствования.

Цикл жизни. Любая открытая система обладает циклом жизни: возникновение => становление => функционирование => кризис => крах Системообразующий элемент — элемент системы, от которого в тающей степени зависит функционирование всех остальных элементов и жизнеспособность системы в целом.

Характеристики открытых организационных систем.

Наличие цикла событий.

Негативная энтропия (негоэнтропия, антиэнтропия)

а) под энтропией в общей теории систем понимается общая тенденция организации к смерти;

б) открытая организационная система, благодаря способности заимствовать необходимые ресурсы из внешней среды, может противодействовать этой тенденции. Эта способность и называется негативной энтропией;

в) открытая организационная система проявляет способность к негативной энтропии, и, благодаря этому некоторые из них живут столетиями;

г) для коммерческой организации главным критерием негативной энтропии является её устойчивая прибыльность на значительном временном интервале.

Обратная связь. Под обратной связью понимается информация, которая генерируется, собирается, используется открытой системой для мониторинга, оценки, контроля и коррекции собственной деятельности. Обратная связь позволяет организации получать информацию о возможных или реальных отклонениях от намеченной цели и вовремя вносить изменения в процесс её развития. Отсутствие обратной связи ведёт к патологии, кризису и краху организации. Люди в организации, занимающиеся сбором и анализом информации, интерпретирующие её, систематизирующие потоки информации, обладают колоссальной властью.

Открытым организационным системам присущ динамический гомеостаз. Процесс поддержания самой организацией сбалансированного состояния и называется динамическим гомеостазом. Открытые организационные системы характеризуются дифференциацией — тенденцией к росту, специализации и разделению функций между различными компонентами, которые формируют данную систему. Дифференциация — это ответ системы на изменение внешней среды.

Эквифинальность. Открытые организационные системы способны, в отличие от закрытых систем, достигать поставленных целей различными путями, двигаясь к этим целям с различных стартовых условий. Нет и быть не может единого и наилучшего метода достижения цели. Цель всегда может быть достигнута разными способами, и двигаться к ней можно с разными скоростями.

Глава 3. Системный подход как общеметодический принцип исследования систем управления

3.1 Основные черты системного подхода

Изучение объектов и явлений как систем вызвало формирование нового подхода в науке — системного подхода.

Системный подход — конкретно-научный метод диалектико-материалистической методологии, имеющий общенаучное значение.

В силу высокой общности системный подход основывается на ряде принципов диалектики: взаимосвязь и развитие, зависимость (связанность) и независимость (автономность), качественное различие части и целого. Однако системный метод даже в реализации этих принципов уже диалектика. Можно указать, в частности, на принцип развития, который в системном методе представлен лишь через движение и изменение. Но принцип отрицания в развитии конструктивно не включен в системный подход.

Системный подход как общеметодический принцип используется в различных отраслях науки и деятельности человека. Гносеологической основой (гносеология — раздел философии, изучающий формы и методы научного познания) является общая теория систем, начало которой положил австралийский биолог Л. Берталанфи. Предназначение этой науки он видел в поиске структурного сходства законов, установленных в различных дисциплинах, исходя из которых можно вывести общесистемные закономерности.

В этом плане системный подход представляет одну из форм методологического знания, связанную с исследованием и созданием объектов как систем, и относится только к системам (первая черта системного подхода).

Второй чертой системного подхода является иерархичность познания, требующая многоуровневого изучения предмета: изучение самого предмета; «собственный» уровень; изучение этого же предмета как элемента более широкой системы — «вышестоящий» уровень и, наконец, изучение этого предмета в соотношении с составляющими данный предмет элементами — нижестоящий" уровень.

Следующей чертой системного подхода является изучение интегративных свойств и закономерностей систем и комплексов систем, раскрытие базисных механизмов интеграции целого. И, наконец, важной чертой системного подхода является его нацеленность на получение количественных характеристик, создание методов, сужающих неоднозначность понятий, определений, оценок. Другими словами, системный подход требует рассматривать проблему не изолированно, а в единстве связей с окружающей средой, постигать сущность каждой связи и отдельного элемента, проводить ассоциации между общими и частными целями. Все это формирует особый метод мышления, позволяющий гибко реагировать на изменения обстановки и принимать обоснованные решения.

С учетом сказанного определим понятие системного подхода.

Системный подход — это подход к исследованию объекта (проблемы, явления, процесса) как к системе, в которой выделены элементы, внутренние и внешние связи, наиболее существенным образом влияющие на исследуемые результаты его функционирования, а цели каждого из элементов определены исходя из общего предназначения объекта.

3.2 Сущность системного подхода

На практике для реализации системного подхода необходимо предусмотреть выполнение следующей последовательности действий:

формулировку задачи исследование;

выявление объекта исследования как системы из окружающей среды;

установление внутренней структуры системы и выявление внешних связей;

определение (или постановка) целей перед элементами исходя из проявляющегося (или ожидаемого) результата всей системы в целом;

разработка модели системы и проведение на ней исследований.

В настоящее время много работ посвящено системным исследованиям. Общее у них то, что все они посвящены решению системных задач, в которых объект исследований представляется в виде системы.

Сущность системного подхода многие авторы, пропагандирующие его полезность и необходимость, сводят к следующему:

формулирование целей и выяснение их иерархии до начала какой-либо деятельности, связанной с управлением, особенно с принятием решений;

достижение поставленных целей при минимальных затратах посредством сравнительного анализа альтернативных путей и методов достижения целей и осуществления соответствующего выбора;

3) количественная оценка (квантификация) целей, методов и средств их достижения, основанная не на частичных критериях, а на широкой и всесторонней оценке всех возможных и планируемых результатов деятельности.

Наиболее широкая трактовка методологии системного подхода принадлежит профессору Людвигу Берталанфи, выдвинувшему еще в 1937 г. идею «общей теории систем».

Предмет «общей теории систем» Берталанфи определяет как формирование и фиксацию общих принципов, которые действительны для систем вообще. «Следствием наличия общих свойств систем, — писал он, — является проявление структурных подобий, или изоморфизмов, в различных областях. Это соответствие вызвано тем обстоятельством, что данные единства можно в некоторых отношениях рассматривать как „системы“, те комплексы элементов, находящихся во взаимодействии. Фактически аналогичные концепции, модели и законы часто обнаруживались в весьма далеких друг от друга областях, независимо и на основании совершенно различных фактов»

Системные задачи могут быть двух типов: системного анализа или системного синтеза.

Задача анализа предполагает определения свойств системы по известной ей структуре, а задача синтеза — определение структуры системы по ее свойствам.

Задачей синтеза является создание новой структуры, которая должна обладать желаемыми свойствами, а задачей анализа — изучение свойств уже существующего образования.

Системный анализ и синтез предполагает исследование больших систем, сложных задач.Н. Н. Моисеев отмечает: «Системный анализ… требует анализа сложной информации различной физической природы». Исходя из этого, Ф. И. Перегудов определяет, что «…системный анализ есть теория и практика улучшающего вмешательства в проблемные ситуации». Рассмотрим особенности реализации системного подхода. Любое исследование предваряет его формулировка, из которой должно быть понятно, что нужно делать и на основании чего это делать.

В формулировке задачи исследования надо постараться различить общий и частный планы. Общий план определяет тип задачи — анализ или синтез. Частный план задачи отражает функциональное предназначение системы и описывает характеристики, подлежащие исследованию.

Например:

1) разработать (общий план — задача синтеза) космическую систему, предназначенную для оперативного наблюдения земной поверхности (частный план);

2) определить (общий план — задача анализа) оперативность, наблюдение земной поверхности с помощью космической системы (частный план).

Конкретность формулировки задачи во многом зависит от знаний исследователя и имеющейся информации. Меняется представление о системе и это приводит к тому, что почти всегда имеются различия между поставленной и решаемой задачей. Чтобы они были несущественными, формулировка задачи должна корректироваться в процессе ее решения. Изменение в основном будут касаться частного плана сформулированной задачи.

Особенностью выделения объекта как системы из окружающей среды является то, что необходимо выбрать такие его элементы, деятельность или свойства которых проявляются в области исследования данного объекта.

Необходимость выявления (либо создания) той или иной связи определяется степенью ее влияния на исследуемые характеристики: должны оставляться те, которые оказывают существенное влияние. В тех случаях, когда связи неясны, необходимо укрупнить структуру системы до известных уровней и проводить исследования в целях последующего углубления детализации до необходимого уровня. Не должны вводиться в структуру системы элементы, не имеющие связей с другими.

При этом подходе любая система, объект рассматривается как совокупность взаимосвязанный и взаимодействующих элементов, имеющая вход, связи с внешней средой, выход, цель и обратную связь.

При проведении исследования системы управления системный подход предусматривает рассмотрение организаций как открытой многоцелевой системы, имеющей определённые рамки, взаимодействующие между собой, внутреннюю и внешнюю среды, внешние и внутренние цели, подцели каждой из подсистем, стратегии достижения целей и т. д.

При этом изменение в одном из элементов любой системы вызывает изменение в других элементах и подсистемах, что основывается на диалектическом подходе и взаимосвязи и взаимообусловленности всех явлений в природе и обществе.

Системный подход предусматривает изучение всей совокупности параметров и показателей функционирования системы в динамике, что требует исследования внутриорганизационных процессов адаптации, саморегулирования, самоактуализации, прогнозирования, планирования, координации, принятия решений и т. д.

Системный подход рассматривает исследование того или иного объекта как систему целостного комплекса взаимосвязанных и взаимодействующих элементов в единстве со средой, в которой он находится. Одним из важнейших направлений, составляющих методологическую базу исследования для относительно сложных систем управления является системный анализ. Его применение актуально для таких задач, как анализ и совершенствование системы управления при реструктуризации организаций, диверсификации производства, технического перевооружения и других задач, которые постоянно возникают в условиях рынка, и значит динамики внешней среды. Особенностью системного анализа является сочетание в нём различных методов анализа с общей теорией систем, исследованием операций, техническими и программными средствами управления.

Исследование операций как научное направление использует математическое моделирование процессов и явлений. Использование методов исследования операций в рамках системного подхода особенно целесообразно при изучении организационных систем для принятия оптимальных решений. Из сказанного следует вывод: установление внутренней структуры не является операцией только начального этапа исследования, она будет уточняться и изменяться по мере проведения исследований. Этот процесс отличает сложные системы от простых, в которых элементы и связи между ними не является операцией только начального этапа исследования, она будет уточняться и изменяться по мере проведения исследований. Этот процесс отличает сложные системы от простых, в которых элементы и связи между ними не изменяются в течение всего цикла исследования.

В любой системе каждый элемент ее структуры функционирует исходя из некоторой своей цели. При ее выявлении (или постановке) следует руководствоваться требованием подчиненности общей цели системы. Здесь следует отметить, что иногда частные цели элементов не всегда согласуются с конечными целями самой системы.

Сложные системы, как правило, исследуются на моделях. Целью моделирования является определение реакций системы на воздействия, границы функционирования системы, эффективность алгоритмов управления. Модель должна допускать возможность вариаций изменения количества элементов и связей между ними с целью исследования различных вариантов построения системы. Процесс исследования сложных систем носит итеративный характер. И число возможных приближений зависит от априорных знаний о системе и жесткости требований к точности получаемых результатов.

На основе проведенных исследований вырабатываются рекомендации:

по характеру взаимодействия между системой и окружающей средой;

структуре системы, видам организации и типам связей между элементами;

закону управления системой.

Главная практическая задача системного подхода в исследовании систем управления состоит в том, чтобы, обнаружив и описав сложность, обосновать также дополнительные физически реализуемые связи, которые бы, будучи наложенными на сложную систему управления, сделали ее управляемой в требуемых пределах, сохранив при этом такие области самостоятельности, которые способствуют повышению эффективности системы.

Включенные новые обратные связи должны усилить благоприятные и ослабить неблагоприятные тенденции поведения системы управления, сохранив и укрепив ее целенаправленность, но при этом ориентируя ее на интересы надсистемы.

3.3 Основные принципы и аспекты исследования системного подхода

Следующий шаг должен был быть сделан в выявлении содержания объекта управления, его внутренней природы, организации и способов его функционирования. Оказалось, что для решения подобных задач и необходимы: был именно системный подход. В основе системного подхода к исследованию объектов различной природы лежат три общих принципа: целостности, системности и динамичности.

Принцип целостности требует рассматривать объект в единстве его взаимодействующих частей. Целостный объект проявляет свойства и способы действия, которые не могут быть объяснены простым суммированием свойств и способов действия, образующих его частей. Сама целостность рассматривается, как способность объекта противостоять в качестве целого, возмущающим воздействиям окружающей среды, сохраняя при этом свою специфику и качественную определенность. Целостность является результатом большей интенсивности и силы внутренних связей системы, но сравнению с ее внешними связями и их воздействием.

Интенсивность внутренних связей объекта, относительно большая величина по сравнению с внешними связями обусловливает наличие интегративных и системных качеств, не сводимых к сумме свойств, образующих компонентов. Таким образом, целостность оказывается внутренне присущей объекту, а не привнесенной со стороны. Она является специфичной для этого объекта, а это и есть способ утверждения автономии данной целостности.

Принцип системности заключается в том, что любое целостное образование рассматривается как система, то есть как организованная совокупность компонентов (элементов), находящихся в органическом взаимодействии. Наличие целостности рассматривается, как нечто само собой разумеющееся, и основное внимание исследователя направляется на выявление структуры объекта и его частей, характера его организации, иерархии и свойств его элементов, проявляющихся как во взаимосвязи, так и во взаимодействии.

Основное внимание объекта и его частей, характера его организации, иерархии и свойств его элементов, проявляющихся как во взаимосвязи, так и во взаимодействии.

Принцип динамичности требует рассмотрения системы в ее развитии, движении. Динамичность присуща системам любой природы, она изменяет их в каждый момент времени так, что система в каждое мгновение меняет свои параметры. И что характерно: необратимость и изменчивость систем являются основой их развития. Постепенное накопление необратимых изменений в ходе непрерывного обновления приводит, в конечном итоге, к глубоким качественным изменениям сущности систем. В результате их развитие осуществляется как гетерохромный процесс, в ходе которого та или иная волна быстрого и короткого процесса накладывается на долго протекающую и медленно следующую волну. Ярко выраженный динамический характер имеют живые и социальные системы, которые, развиваясь, с одной стороны, сохраняют свою качественную специфику; с другой — приобретают инновационные черты и свойства.

Основные принципы системного подхода лежат в фундаменте системной методологии управления и реализуются в конкретных аспектах системного изучения объектов. Любая сложная система требует двустороннего изучения и анализа. Во-первых, прежде всего, она должна быть изучена в ее предметном бытии, в статике, изолированно от окружающей ее среды и отвлеченно от динамики ее реального существования. Только при такой «остановке» познание способно схватить сущность, описать, смоделировать структуру и строение самой системы.

Во-вторых, система должна быть изучена в динамике ее действительного существования, которая, в свою очередь, проявляется двояко: с одной стороны, движение системы как процесс ее функционирования, сохраняющий ее деятельность; с другой — это движение и есть, вместе с тем, развитие данной системы: ее возникновение, становление, эволюция, разрушение и преобразование.

В соответствии с этим адекватное модельное представление о сложно-динамической системе требует совмещения трех основных аспектов ее исследования: структурного, функционального и генетического, которые и являются необходимыми и достаточными методологическими основаниями системного подхода.

Структурный аспект системного исследования включает решение двух взаимосвязанных задач: выявление того, из каких компонентов (подсистем) состоит система, и определение того, как эти компоненты между собой связаны. Иначе говоря, он определяет закономерный способ их связи. Здесь мы имеем дело с анализом подсистем (частей) и структуры данной системы.

Функциональный аспект исследования системы также имеет два направления: во-первых, изучение внутреннего функционирования, механизма взаимодействия элементов внутри данной системы, во-вторых, анализ ее внешнего функционирования — взаимодействия системы с окружающей средой.

Внутреннее функционирование исследуется как процесс взаимодействия элементов, направленных на сохранение системы, осуществление ее главной функции, которую она выполняет в составе системы более высокого порядка («метасистемы»). В зависимости от такой направленности отдельные элементы системы могут быть функциональны, дисфункциональны и функционально нейтральны (безразличны) к существованию системы. На этом основании и устанавливается необходимый и достаточный состав элементов системы.

Внешнее функционирование системы можно представить либо в кибернетических понятиях о прямой и обратной связи со средой («черный ящик»), либо описать как обмен веществом и энергией со средой, в процессе которого среда воздействует на находящуюся в ней систему, последняя воспринимает и отражает эти воздействия в соответствии со своей внутренней природой. При каждом таком акте структура системы претерпевает обратимые (иногда необратимые) изменения в соответствии с природой воздействия.

Таким образом, внешнее и внутреннее функционирование системы составляет единое целое. Отражая воздействие, система сама активно воздействует на среду, сознательно или бессознательно, преднамеренно или не преднамеренно. Здесь происходит взаимодействие и взаимоотражение среды и системы, их взаимодетерминация и взаиморецептивность. Система адаптируется к среде и одновременно среда адаптируется к системе.

Генетический аспект — включает исторически и прогностический векторы исследования. Первый — ставит своей задачей осветить происхождение данной системы, процесс ее формирования и развития вплоть до того момента, когда система стала объектом изучения. Прогностический же вектор связан с рассмотрением перспектив дальнейшего развития системы, ее возможного, предполагаемого, научно предвидимого будущего.

Глава 4. Анализ и синтез систем управления

Системный подход посвящен решению системных задач, в которых объект исследований представляется в виде систем. Системные задачи могут быть двух типов: системного анализа или системного синтеза. Задача анализа предполагает определение свойств системы по известной ее структуре, а задача синтеза — определение структуры системы по ее свойствам.

Под анализом систем управления понимается процесс исследования, основанный на декомпозиции системы управления с последующим определением ее статических и динамических характеристик составляющих элементов, рассматриваемых во взаимосвязи с другими элементами системы и окружающей среды.

Целью анализа системы управления являются:

детальное изучение системы управления для более эффективного использования и принятия решения по ее дальнейшему совершенствования или замене;

исследование альтернативных вариантов вновь создаваемой системы пользования и принятия решения по ее дальнейшему совершенствования или замене:

исследование альтернативных вариантов вновь создаваемой системы управления с целью выбора наилучшего варианта.

К задачам анализа систем управления относятся:

определение объекта анализа;

определение функциональных особенностей системы управления;

определение количественных и качественных показателей системы управления;

оценивание и оценка эффективности системы управления;

обобщение и оформление результатов анализа.

Под синтезом понимается процесс создания (совершенствования; организации; проектирования) систем управления. Синтез систем управления осуществляется путем определения, последующего согласования статических и динамических характеристик системы, обеспечивающих в совокупности максимальную степень соответствия системы поставленным задачам.

Целью синтеза системы управления являются:

создание новой системы управления, на основе новых достижений пауки и техники;

совершенствование существующей системы управления на основе вы явленных недостатков, появление новых задач и требований.

Синтез представляет собой многошаговый итеративный процесс. К задачам синтеза систем управления относятся:

формирование замысла и цели создания системы;

формирование вариантов облика новой системы;

приведение описания варианта облика системы во взаимное соответствие;

оценка эффективности вариантов и принятие решения о выборе облика новой системы;

разработка требований к системе управления;

разработка программ реализации требований к системе управления;

реализация разработанных требований к системе управления.

Главная практическая задача системного подхода в исследовании систем новой системы:

разработка требований к системе управления;

разработка программ реализации требований к системе управления;

реализация разработанных требований к системе управления.

Главная практическая задача системного подхода в исследовании систем управления состоит в том, чтобы, обнаружив и описав сложность, обосновать такие дополнительные физически реализуемые связи, которые бы, будучи наложенными на сложную систему управления, сделали ее управляемой в требуемых пределах, сохранив при этом такие области самостоятельности (следовательно, слабой предсказуемости), которые способствовали бы повышению эффективности системы. Включенные новые обратные связи должны усилить благоприятные и ослабить неблагоприятные тенденции поведения системы, сохранив и укрепив ее целенаправленность, но ориентируя ее на интересы надсистемы. Опыт исследования объектов различного состава, содержания и области применения (общественных, физических, технических, эргатических, биологических, мыслительных конструкций и т. д.) позволяет сформулировать три основных принципа системного подхода, которые можно положить в основу исследования, использования и создании сложных систем управления:

принцип физичности;

принцип моделируемости;

принцип целенаправленности.

Принцип физичности гласит, что всякой системе (независимо от ее природы) присущи физические законы (закономерности), возможно уникальные, определяющие внутренние причинно-следственные связи, существование и функционирование.

Принцип физичности включает постулаты: целостности декомпозиции, автономности, действий и неопределенности.

Постулат целостности — система, как единое целое, обладает особым, системным свойством (свойствами), которого нет у подсистем (элементов) при любом способе декомпозиции.

Постулат декомпозиции — анализ и синтез сложной системы управления осуществляется путем расчленения ее на подсистемы, располагаемые по уровням, причем подсистема на данном уровне является системой на нижележащем уровне и, в свою очередь, рассматривается как элемент вышестоящего уровня.

Постулат автономности — сложная система «живет» в автономном функциональном пространстве. С точки зрения постулата автономности, при исследовании большинство декомпозиций, а может быть, все кроме одной, отпадут.

Постулат действий — изменение поведения сложной системы может быть связано с энергетикой, с веществом и с информацией, которые, накапливаясь, проявляют свое влияние скачкообразно, путем качественного перехода. Для изменения поведения системы требуется прирост воздействия, превосходящего некоторое пороговое значение.

Постулат неопределенности — существует область неопределенности, в приделах которой свойства сложной системы могут быть описаны только вероятностными характеристиками.

Принцип моделируемости гласит, что сложная система представляется конечным множеством моделей, каждая из которых отражает определенную грань ее сущности.

Принцип моделируемости включает постулаты: постулат многообразия моделей; постулат дополнительности; постулат согласованности уровней; постулат внешнего дополнения; постулат достаточности; постулат проверенного методического обеспечения.

Постулат многообразия моделей — выбор моделей зависит от цели анализа и синтеза и особенностей исследуемой системы.

Постулат дополнительности — сложная система управлений во взаимодействии со средой может проявлять различные свойства в различных ситуациях, в том числе альтернативные (т.е. несовместимые ни в одной их них). Постулат согласованности уровней — требования к системе, формируемые на любом уровне, выступают как условия или ограничения на выбор частных моделей и предельных возможностей системы на нижележащих уровнях.

Постулат внешнего дополнения — проверка истинности результатов, получаемых на каждом уровне, производится с использованием исходных данных, моделей и методов вышележащих уровней.

Постулат достаточности — включает проверку достаточности принимаемых решений по заданным критериям эффективности и разработке соответствующих моделей, с помощью которых принимаются конструктивные решения на каждом уровне выбора характеристик системы.

Постулат проверенного методического обеспечения включает необходимость использования хорошо отработанных и экспериментально проверенных моделей и методик, обеспечивающих отдельные характеристики в заданные строки и с требуемой точностью.

Принцип целенаправленности гласит о том, что сложной системе управления присуща функциональная тенденция, направленная на достижение системой некоторого состояния, либо на усиление (сохранение) некоторого процесса.

Принцип целенаправленности включает постулат выбора. Постулат выбора состоит в том, что сложные системы управления обладают областью выбора и способностью выбирать поведение, т. е. осуществлять реакцию на внешние воздействия в зависимости от внутренних критериев целенаправленности.

Принципы физичности, моделируемости и целенаправленности достаточно полно отражают методологию системного подхода. Принцип физичности предписывает причинно — следственные связи объекта любой природы к системам, построенным из этих объектов. Принцип моделируемости обеспечивает возможность использования в системном подходе упрощенных моделей, отражающих только те грани сущности сложной системы, которые интересуют исследователя. Принцип целенаправленности распространяется на все стороны человеческой деятельности, на системы любой природы.

Выделим следующие виды анализа и синтеза систем управления:

структурный анализ и синтез систем управления;

функциональный анализ и синтез систем управления;

информационный анализ и синтез систем управления;

параметрический анализ и синтез систем управления.

Сущностью структурного анализа является определение статических характеристик систем по известной ее структуре. Структурный анализ проводится с целью исследования статических характеристик системы путем выделения в ней подсистем и элементов различного уровня и связей между ними.

Объектами исследования структурного анализа являются различные варианты структур системы управления, которые формируются в процессе ее декомпозиции.

Сущностью структурного синтеза является, разработка (создание, проектирование, совершенствование, реорганизация и организация системы), которая должна обладать желаемыми свойствами. Структурный синтез проводится с целью обоснования множества элементов структуры, отношений и связей, обеспечивающих в совокупности максимальную степень соответствия заданным требованиям. Объектами исследования структурного синтеза являются различные варианты разрабатываемых (совершенствуемых) структур системы управления.

Сущностью функционального анализа является определение динамических характеристик систем на основании принятых алгоритмов ее функционирования динамических характеристик систем на основании принятых алгоритмов ее функционирования.

Функциональный анализ проводится с целью определения динамических характеристик системы путем исследования процессов изменения ее состояний с течением времени на основе принятых алгоритмов (способов, методов, принципов, концепций) управления.

Объектами исследования функционального анализа является реализуемые системой методы и алгоритмы управления, включая общий алгоритм функционирования, содержащий все основные этапы (фазы, функции) управления, и частные методы и алгоритмы, направленные на выполнение отдельных этапов управления (формирование цели управления, сбор и обработка необходимой информации, принятие решений, планирование, организация, контроль, выполнение решений и д. р).

Сущностью функционального синтеза является обоснование динамических характеристик системы управления, которые должны обладать желаемыми свойствами.

Целью функционального синтеза является обоснование оптимальных или рациональных характеристик процессов функционирования системы управления, т. е. процессов изменения ее состояний с течением времени в соответствии с поставленной целью.

Сущностью информационного анализа является определение объекта и форм представления информации, методов и средств ее передачи, обработки, хранения, ввода и вывода для известной структуры и алгоритма функционирования системы управления.

Информационный анализ выполняется с целью исследования количественных и качественных характеристик информации, используемой в системе управления.

Объектами исследования являются информационные процессы, протекающие в системе управления.

В системах управления выделяются следующие информационные процессы:

сбор, прием, восприятие информации (эти процессы отражают взаимодействие системы с внешней средой);

передача информации между отдельными подсистемами системы;

переработка, анализ, отбор информации, создание новой информации;

использование информации;

передачу информации из системы во внешнюю среду.

Сущностью информационного синтеза является обоснование необходимого объема и форм представления информации, методов и средств ее передачи, обработки, хранения, ввода и вывода для разрабатываемой структуры и алгоритма функционирования системы управления. Информационный синтез дополняет задачи функционального анализа, что осуществляется с целью определения требуемых качественных и количественных характеристик информации, используемой в процессе функционирования системы управления.

Сущностью параметрического анализа является определение необходимой и достаточной совокупности показателей, характеризующих все исследуемые свойства системы и формирование зависимостей, характеризующих суммарный эффект от применения системы или ее элементов.

Целью параметрического анализа является оценка эффективности системы управления на основе определения количественных значений ее показателей.

Объектами исследования параметрического анализа являются частные и обобщенные показатели системы, образующие иерархическую структуру.

Сущностью параметрического синтеза является обоснование необходимой и достаточной совокупности показателей, позволяющих оценивать желаемые свойства разрабатываемой системы и ее суммарный эффект.

Целью параметрического синтеза является комплексное определение согласованных и сбалансированных по уровням исследования системы требуемых значений ее показателей, включая общие показатели эффективности управления, а также частные показатели структуры, процессов функционирования информации.

Системный подход требует многоуровневого изучения системы управления. Выделяются следующие уровни анализа и синтеза систем управления: внешний; исходный; общесистемный; системный.

На внешнем уровне анализируется сверхсистема, в состав которой входит исследуемая система управления.

Задачами исследования сверхсистемы:

определяются цели и задачи сверхсистемы;

выделяются (в сверхсистеме) подсистемы (функции, задачи), в интересах которых применяется система управления;

уточняются показатели и критерии данных подсистем;

определяются внешние свойства и соответствующие показатели системы управления, которые могут повлиять на эффективность сверхсистем.

На исходном уровне исследуемая система управления выделяется как-отдельный целенаправленный элемент (ЦНЭ) сверхсистемы, которая включает различные, в том числе и противоположные по интересам подсистемы Основными задачами исследования на исходном уровне являются;

выделение исследуемой системы в виде отдельного целенаправленного элемента (ЦНЭ);

выявление входных целезадающих, обеспечивающих и помеховых (разрушающих) воздействий, поступающих от различных подсистем сверх системы на ЦНЭ;