 |
Принципы системного подхода
|
|
|
|
Системным подходом, понимаемым как часть методологии системного анализа, называется применение ряда методологических положений (принципов) общего характера к исследованию систем. Известно около двух десятков таких принципов, связанных с необходимостью изучать систему комплексно, в ее разумной полноте, связности, организованности.
Что же такое системность, что означает слово «системный», применяемое вместе с большим количеством терминов и понятий?
Поиски ответа на этот вопрос приводят нас к убеждению, что сложный объект надо рассматривать и как целое, и как состоящее из отдельных частей. Нужно исследовать предмет с разных сторон и точек зрения, вдаваться в его внутреннее строение и организацию...
Все это приводит к формулировке положений, которые принято называть принципами системного подхода, то есть к утверждениям, обобщающим опыт работы человека со сложными системами:
· принцип конечной цели: абсолютный приоритет конечной (глобальной) цели;
· принцип единства: совместное рассмотрение системы как целого и как совокупности частей (элементов);
· принцип связности: рассмотрение любой части совместно с ее связями с окружением;
· принцип модульного построения: полезно выделение модулей в системе и рассмотрение ее как совокупности модулей;
· принцип иерархии: полезно введение иерархии частей (элементов) и (или) их ранжирование;
· принцип функциональности: совместное рассмотрение структуры и функции с приоритетом функции над структурой;
· принцип развития: учет изменяемости системы, ее способности к развитию, расширению, замене частей, накапливанию информации;
· принцип децентрализации: сочетание в принимаемых решениях и управлении централизации и децентрализации;
|
|
|
· принцип неопределенности: учет неопределенностей и случайностей в системе.
Отметим, что хотя все перечисленные принципы так или иначе затрагиваются практически при любом изложении системного подхода, их формулировки пока не являются общепринятыми.
Рассмотрим введенные принципы более подробно.
Принцип конечной цели
Первый из принципов – принцип конечной цели – означает, что в целенаправленной системе все должно быть подчинено глобальной цели. Любая попытка изменения, совершенствования и управления в такой системе должна оцениваться с точки зрения того, помогает или мешает она достижению конечной цели. Это накладывает особую ответственность на выбор цели и ее четкую трактовку.
Расплывчатые, не полностью определенные конечные цели влекут за собой неясности в структуре и управлении системой, и неверные действия в системе. Такие действия могут быть и следствием неверия в конечную цель или в возможность ее достижения.
В несколько измененной трактовке принцип конечной цели применяют и к системам, которые не являются целенаправленными. В этом случае понятие конечной цели заменяют понятиями основной функции, основного назначения, свойства системы. При этом принцип указывает, что изучение и работа с системой должны вестись на базе первоочередного уяснения этих понятий.
Принцип единства и связи
Следующие два принципа: принцип единства и принцип связности, обладают довольно тесной взаимосвязью и иногда даже объединяются в один принцип единства и связи. Однако, существуют причины, по которым их полезно рассматривать отдельно.
Во-первых, принцип единства – это ориентация на «взгляд вовнутрь» системы или ее части, а принцип связи – на «взгляд изнутри». В разные моменты исследования полезна либо та, либо другая ориентация.
|
|
|
Во-вторых, рекомендуемое в принципе единства расчленение системы с сохранением целостных представлений о ней на практике довольно резко отличается от процедуры выявления всевозможных связей, рекомендуемой в принципе связности.
Наконец, процедура выявления связей, примененная ко всей системе целиком, приводит к принципу учета внешней среды, который упоминают в литературе, но который, как следует из вышесказанного, не считают самостоятельным.
Принцип модульного построения
Принцип модульного построения указывает на возможность рассмотрения системы или ее части, как совокупности ее входных и выходных воздействий. Он позволяет уберечь от лишней детализации системы при сохранении возможности правильного ее описания.
Принцип иерархии
Принцип иерархии акцентирует внимание на полезности определения в системе иерархического (доминирующего) характера связей между элементами, модулями, целями.
Поясним смысл слова «ранжирование» в формулировке принципа. Иерархические системы обычно исследуются и создаются «сверху», начиная с анализа модулей первого иерархического уровня. В случае отсутствия иерархии исследователь должен решить, в каком порядке он будет рассматривать части системы. Так, например, конструктор при создании нового образца выделяет в нем начальный элемент, к которому потом мысленно или на чертеже подгоняет второй, третий, следующие. Наладчик начинает поиск неисправности в системе с тестов, определяющих наиболее типичные отказы. Таким образом, он вводят порядок рассмотрения системы, который и называется ранжированием. В сочетании с иерархией в системе, ранжирование применимо и для введения очередности рассмотрения модулей одного и того же уровня.
Принцип функциональности
Для разбора принципа функциональности напомним, что мы определяли функцию системы как ее некоторое свойство. Функция для нас – это то, что система (модуль, элемент) «может делать» важного для целей рассмотрения.
Принцип функциональности утверждает, что любая структура тесно связана с функцией системы и ее частей, и исследовать или создавать структуру необходимо после уяснения функций в системе.
На практике этот принцип означает, что в случае придания системе новых функций полезно пересматривать ее структуру, а не пытаться втиснуть новую функцию в старую схему. Так, перестройка производства, связанная с введением автоматизации, ведет как к возникновению новых подразделений (вычислительный центр, группа системных программистов, группа создания и сопровождения банка данных), так и к перестройке структуры имеющихся. Эти изменения затрагивают, естественно, и систему управления.
|
|
|
Принцип развития
Принцип развития достаточно хорошо пояснен в его формулировке. Понятие развития, изменяемости при сохранении качественных особенностей выделяется почти в любой естественной системе, а в искусственных системах возможность развития, усовершенствования, как правило, закладывается в основу ее создания. При модульном построении такое развитие обычно сводится к замене и добавлению модулей (частей). Так, возможности расширения функций и модернизации закладываются в принципы построения банков данных и знаний, программных комплексов, многоцелевых роботов и других сложных технических систем.
Следует, однако, заметить, что пределы расширения функций обычно определены и достаточно ограничены. Вряд ли будет разумно создавать универсальное программное средство, способное управлять станком и играть в шахматы. Вряд ли кому-нибудь понадобится и робот, способный работать у плавильной печи и в квартире. Но вот замена частей, модернизация представляются нам безграничными. Практически безграничны и возможности запоминания информации, ведущие к самообучению, самоорганизации, искусственному интеллекту. Таким образом, использование принципа развития лежит в основе разработки этих направлений.
Принцип децентрализации
Принцип децентрализации рекомендует, чтобы управляющие воздействия и принимаемые решения исходили не только из одного центра (главенствующего элемента). Ситуация, когда все управления исходят из одного места, называется полной централизацией. Такое положение считается оправданным лишь при особой ответственности за все, происходящее в системе, и при неспособности частей системы самостоятельно реагировать на внешние воздействия. Система с полной централизацией будет негибкой, неприспосабливающейся, не обладающей «внутренней активностью». Весьма вероятно, что в такой системе каналы информации, ведущие к главному элементу, окажутся перегруженными, а сам этот элемент, будучи не в состоянии переработать такое количество информации, начнет выдавать неправильные управления.
|
|
|
Однако чем выше степень децентрализации решений в системе, тем сложнее они согласовываются с точки зрения выполнения глобальной цели. Достижение общей цели сильно децентрализованной системой может обеспечиваться лишь каким-либо устойчиво работающим механизмом регуляции, не позволяющим сильно уклоняться от поведения, ведущего к выполнению цели. Такое положение встречается достаточно редко; во всех этих случаях имеет место ситуация с сильной обратной связью. Таково функционирование рыночной экономики; в области живой природы – взаимодействие в системе, состоящей из акулы и маленьких рыбок лоцманов, которые наводят акулу на косяки рыб и питаются остатками ее пищи.
В системах, где устойчивых механизмов регуляции нет, неизбежно наличие той или иной степени централизации. При этом возникает вопрос об оптимальном сочетании команд извне (сверху) и команд, вырабатываемых внутри данной группы элементов. Общий принцип такого сочетания прост: степень централизации должна быть минимальной, обеспечивающей выполнение поставленной цели.
Принцип неопределенности
Принцип неопределенности утверждает, что мы можем иметь дело с системой, в которой нам не все известно или понятно. Это может быть система с невыясненной структурой, с непредсказуемым ходом процессов, со значительной вероятностью отказов в работе элементов, с неизвестными внешними воздействиями и др. Частным случаем неопределенности выступает случайность – ситуация, когда вид события известен, но оно может либо наступить, либо не наступить. На основе этого определения можно ввести полное поле событий – это такое их множество, про которое известно, что одно из них наступит.
Как же оказывается возможным учесть неопределенность в системе? Существует несколько способов, каждый из которых основан на информации определенного вида.
Во-первых, можно оценивать «наихудшие» или в каком-то смысле «крайние» возможные ситуации и рассмотрение проводить для них. В этом случае определяют некое «граничное» поведение системы и на основе его можно делать выводы о поведении вообще. Этот способ называют методом гарантированного результата.
|
|
|
Во-вторых, по информации о вероятностных характеристиках случайностей (математическому ожиданию, дисперсии, другим оценкам) можно определять вероятностные характеристики выходов в системе. При этом, в связи со своеобразной трактовкой вероятностных результатов, можно получить сведения лишь об усредненных характеристиках совокупности однотипных систем.
В-третьих, за счет дублирования и других приемов оказывается возможным из «ненадежных» элементов составлять достаточно «надежные» части системы. Математическая оценка эффективности такого приема также основана на теории вероятностей и носит название теории надежности.
|
|
|
