102355 (Системный подход в системах управления), страница 3

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.