creation (Диалектика инженерного творчества), страница 2

Эффективность системы - соотношение между заданным (целевым) показателем результата функционирования системы и фактически реализованным.

Управление - формирование целостного (эффективного) поведения системы для поддерживания режима деятельности, реализации ее программ и целей

Существует понятие «техническая система», которая имеет стабильно выраженную целевую функцию. С точки зрения уровней совершенства различаются простые технические системы, в которых поддержание эффективности осуществляется за счет регулирования процессов, и сложные, в которых эффективность поддерживается за счет регулирования параметров.

Все антропогенные объекты (технические системы) целенаправ­ленно создаются для выполнения определенных функций, т.е. являются функциональными системами. Их описание может быть детерминированным, без учета случайностей, или вероятностным (стохастическим), если функционирование системы подвержено слу­чайностям. Тогда функция задается с определенной вероятностью (по различным законам распределения).

Функционирование любой произвольно выбранной системы состоит в переработке входных (известных) параметров и известных параметров воздействия окружающей среды в значения выходных (неизвестных) параметров с учетом факторов обратной связи.

Функционально техническая система (подсистема) состоит из трех блоков: входа - процесса – выхода.

Вход - все, что изменяется при протекании процесса (функционирования) системы.

Выход - результат конечного состояния процесса.

Процессор - перевод входа в выход.

Система осуществляет свою связь со средой следующим образом. Вход данной системы является в то же время выходом предшествующей, а выход данной системы - входом последующей. Таким образом вход, и выход располагаются на границе системы и выполняют одновременно функции входа и выхода предшествую­щих и последующих систем.

Управление системой связано с понятиями прямой и обратной связи, ограничениями.

Обратная связь - предназначена для выполнения следующих операций:

- сравнение данных на входе с результатами на выходе с выявлением их качественно-количественного различия,

- оценка содержания и смысла различия;

- выработка решения, вытекающего из различия;

- воздействие на ввод.

Ограничение - обеспечивает соответствие между выходом системы и требованием к нему, как к входу в последующую систему – потребитель. Если заданное требование не выполняется, ограни­чение не пропускает его через себя. Ограничение, таким образом, иг­рает роль согласования функционирования данной системы с целями (потребностями) потребителя.

Определение функционирования системы связано с понятием «проблемной ситуации», которая возникает, если имеется различие между необходимым (желаемым) выходом и существующим (реаль­ным) входом.

Проблема - это разница между существующей и желаемой системами. Если этой разницы нет, то нет и проблемы.

Решить проблему - значит скорректировать старую систему или сконструировать новую, желаемую.

Как практически образовать систему

Во-первых, исходя из намеченных функций данной системы вычленить (провести границу) из внешней (более общей) среды, назвав и определив ограничения и связи ее с внешней средой (окружением).

Во-вторых, четко определить функцию системы и в соответствии с ней проверить систему на полноту элементов, целостность, единство (все те «винтики» и «детали» системы имеются) с позиции ее функционирования, и в конечном счете - достижения желаемой цели. Нет ли лишних, дублирующих, несовместимых либо недостающих элементов и связей между ними.

В-третьих, построить (выявить, сконструировать) структуру системы, понимая при этом, что функция системы может реализо­ваться различными структурами.

В-четвертых, установить внутренние законы, по которым система существует и развивается. При этом система должна пониматься диалектически, т.е. в развитии и движении. Должна быть установлена связь законов функционирования внутри системы с законами функционирования системного окружения (среды и надсистемы).

Зачем нужен системный подход.

Рассмотрение объектов как систем

Системный подход – это направление методологии научного познания и социальной практики, в основе которого лежит рассмотрение объектов как систем. Системный подход ориентирует исследователей на раскрытие целостности объекта, на выявления многообразных связей в нем и сведения их в единую теоретическую картину. [23]

Потребность в таком направлении методологии научного познания следует из характера развития современной науки и техники. Действительно, философия в доньютоновский и ньютоновский периоды охватывала широкий диапазон природы явлений. При этом разносторонность не препятствовала, а, наоборот способствовала глубине мышления и питала неисчерпаемую жажду познаний, стремлений объяснить мир как целое. Однако по мере того, как наука расчленялась на все новые и новые отдельные дисциплины, между ними становилось все меньше и меньше связей, и тем выше оказывалась вероятность замедления прогресса всей науки вследствие утраты необходимого обобщения.

Что же может и должно противостоять этому?

Широта взглядов эрудированность в различных областях способность к анализу разносторонних явлений, ориентацию в сложных ситуациях, основанных на взаимопонимании и взаимопро­никновении наук.

Интеграция наук в условиях их всевозрастающей дифференциации – диалектическое единство противоположностей становиться тенденцией времени. У этой тенденции прослеживается два подхода: первое – это возникновение новых наук на стыках существующих; второе – это разработка общего подхода к разнообразным объектам исследования – системного подхода.

Многие трудности научно-технического характера возникают в результате так называемых “частных” решений. Противостоять такого рода «частных точкам зрения» может и должен системный подход.

Системный подход выполняет роль междисциплинарного языка, сущность которого заключается в рассмотрении объекта или проблемы с учетом всей полноты и сложности их внутреннего строения, целостности, взаимодействия всех составляющих элементов, связи между ними и средой.

Системный подход развивает и формирует у специалиста целостное диалектико-материалистическое мировоззрение и, в этой связи, полностью соответствует современным задачам нашего общества и экономики страны.

Системная теория основывается на том, что при изучении казалось бы внешне различных системных объектов могут оказаться полезными обобщающие взаимосвязанные оценки, подходы, понятия, перенос результатов из одной области в другую, желание разговаривать на одном языке.

Системный подход нельзя воспринимать как одноразовую процедуру, это обычно многоцикловый процесс познания и поиска причин и решений для достижения определенной цели, для которой создается (выделяется) нами некоторая искусственная система.

С чего начинается система.

Философы учат, что все начинается с потребности.

Исследование потребности состоит в том, что прежде, чем разрабатывать новую систему, необходимо установить – нужна ли она? На этом этапе ставятся и решаются следующие вопросы:

- удовлетворяет ли проект новую потребность;

- удовлетворяет ли его эффективность, стоимость качество и др.?

Рост потребностей обуславливает производство все новых и новых технических средств. Этот рост определен жизнью, но он обусловлен и потребностью в творчестве, присущей человеку как разумному существу.

При создании техносферы установление потребностей выступает как концептуальная задача. Установление потребностей ведет к формированию технической задачи.

Дальше необходимо уяснить задачу (проблему). Уяснить в чем заключается задача,- значит существенно продвинуться в исследованиях. И наоборот – неправильно понять задачу – значит, направить исследование по ложному пути.

Этот этап творчества непосредственно связан с фундаментальным философским понятием цели, т.е. мысленным предвосхищением результата.

Сформулировать цель значительно труднее, чем следовать принятой цели.

Функционально-структурный подход.

Мы рассматриваем функционально-структурный подход как сердцевину (основу) системного подхода.

Чему отдать предпочтение функции или структуре, этим основным понятиям системного подхода? Это принципиальное положение, выражающее мировоззренческую позицию в системном подходе.

Действительно, между функцией и структурой существует связь, как между философскими категориями – содержанием и формой. Другими словами, функция – это содержание, структура – форма системы. Это «типичная взаимосвязь диалектических противоположностей, преодоление которых является источником развития и познания систем [2]».

Функционально-структурный подход базируется на взаимозависимости функции и структуры в процессе развития системы при определяющей роли функции системы по отношению к ее структуре.

Изменение этого положения ведет к крайностям в виде «функционализма» или «структурализма».

Функционально структурный подход, выражая сущность системного подхода характеризуется следующими факторами [2].

- учетом диалектической взаимосвязи функции и структуры объектов при определяющей роли функции по отношению к структуре.

- целостным подходом к анализу (расчленению, декомпозиции) и синтезу (воссоединению целого из частей) многоуровневых систем общностью этих двух сторон познания.

- учетом вещественных энергетических и информационных связей между элементами системы и взаимосвязью системы со средой.

- рассмотрением систем в развитии.

- единством философского и специального знания проявляющегося в совместном использовании общих законов материаль­ного мира и закономерностей развития антропогенных систем.

На основе функционально-структурного подхода можно сделать следующие заключения [2]:

1. Структура системы определяется совокупностью реализуемых функции данной системы.

2. Между реализуемыми функциями и структурой системы не существует взаимно-однозначного соответствия (т.е. может быть несколько систем с одинаковыми функциями, но с различной структурой).

3. Функционально структурная организация системы адаптируется к изменяющимися условиями ее существования. Изменение условий существования системы (внешней среды) вызывает измене­ние ее функции и ведет соответственно к изменениям структуры.

4. Процесс эволюции систем формирует различные типы систем, функционально структурная организация которых в возрастающей мере соответствует потребностям и условиям существования этих систем. Это многоцикловый спиральный процесс.

Инструментарий функционально-структурного подхода.

Для применения функционально-структурного подхода [2] разработаны следующие понятия, которые используются в алгоритме.

Дерево функции системы представляет собой декомпозицию се функции и служит основой для формирования системы. Выделяются «функциональные модули. В структуре им соответствуют определенные «конструктивные модули».

Дерево противоречий системы отражает противоречия отдельных уровней функционально-структурной ее организации. На каждом уровне существуют противоречия между функциями и структурной организацией.

Конструктивные модули определяют и организуют морфологическую структуру системы на основе ее функциональных модулей.

Алгоритм функционально-структурного подхода.

1. Анализ систем-прототипов включает: выяснение основных и дополнительных функции построение; обобщенного дерева функции; выявление базовых структур; анализ принципов технической реализации.

2 . Исследование дерева противоречий системы.

3. Формирование концепции системы.

4. Формирование дерева функции системы.

5. Формирование функциональной структуры системы.

6. Формирование морфологической структуры системы на основе конструктивных модулей.

7. Оценка показателей качества и выбор окончательного варианта системы.

Алгоритм функционально-структурного подхода направлен на выявление (вскрытие) и преодоление противоречий разных уровней.

Философская сущность системного подхода.

Системный подход неразрывно связан с материалистической диалектикой, является конкретизацией ее основных параметров на современном этапе ее развития.

Синоним слова иностранного происхождения «системность» может быть наше русское «целостность», что означает внутреннее единство, что воспринимается как единое целое. Отсюда принципиальная несовместимость рассмотрения объекта, проблемы или явления без учета всей сложности всей сложности их внутреннего строения (структуры), взаимодействия (обмена) между составляющими систему элементами и подсистемами: веществом, энергией и информацией; отрывом от среды обитания (системного окружения) постоянного обмена между внутренней сущностью и средой; резко выраженной функциональности, т.е. целенаправленности для достижения заданных конкретных результатов.