Проектирование с позиций общей теории систем

Как отмечалось в § 13.1, проектирование технических объек­тов, представляющих собой сложные системы, отличается от их улучшения предпосылками и используемыми методами (табл. 13.1).

Таблица 13.1

Улучшением системы называют процесс, обеспечиваю­щий работу системы или систем согласно ожиданиям выпол­нения требований задания на ее создание. При улучшении ре­шаются вопросы обеспечения нормальной работы уже сущест­вующих систем, при этом технические объекты создаются по прототипу, т. е. без радикальных изменений.

Улучшаются лишь отдельные характеристики объекта в четком соответствии целям проекта.

Обычно, когда стоит задача улучшить систему, прежде всего определяют задачу, затем описывают характер системы и устанавливают составляющие ее подсистемы. Выполнив указанные процедуры, путем анализа ищут элементы и их связи, которые могут дать ответы на поставленные вопросы.

Процесс улучшения систем характеризуется следующими шагами: 1) определяется задача и устанавливаются система и составляющие ее подсистемы; 2) путем наблюдения определяются реальное состояние системы, условия ее работы или по­ведения; 3) реальные и ожидаемые условия работы сравнива­ется для определения степени отклонения; 4) в рамках подсистем строятся гипотезы, объясняющие причины этого отклонения; 5) из имеющихся фактов методом дедукции делаются выводы, большая проблема разбивается на подсистемы путем редукции. Указанные шаги являются результатом при­менения аналитического метода или аналитического подхода. Эти шаги основаны на давно существующей традиции научно­го исследования, особенно в области физических наук. Улуч­шение системы в этом случае осуществляется путем интро­спекции: движения внутрь, от системы к ее элементам, так как решение проблемы лежит в границах самой системы.

Улучшение систем связано с проблемами, относящимися к их работе. Исходной посылкой является то, что все отклоне­ния вызваны дефектами в элементах системы, и их можно объяснить специфическими условиями. Функция, назначе­ние, структура и взаимодействие с другими системами при этом под сомнение не ставятся. Применительно к сложным системам решения проблем «лежат на поверхности»: творче­ский подход подменяется решениями, предусматривающими лишь небольшие изменения.

Естественно, при наличии широкого ряда методов и прие­мов нахождения технических решений, имеющих место в на­стоящее время, улучшение систем вышеотмеченным методом, мягко говоря, имеет ряд ограничений. Наиболее результатив­ным является системный метод, в основе которого лежит сис­темный подход. Если при аналитическом подходе к решению проблем в работе системы и составляющих элементов исполь­зуют методы дедукции и редукции, то при системном подходе идут от частного к общему, а проект наилучшей системы опре­деляется методами индукции и синтеза. Проектирование в этом случае означает создание оптимальной конфигурации всей системы.

Системный подход – это принцип исследования, при котором рассматривается система в целом, а не ее отдельные подсистемы. Его задачей является оптимизация всей систе­мы, а не улучшение эффективности входящих в нее подсис­тем.

Системный подход, являясь методологией проектирова­ния, основывается на следующих положениях:

• проблема определяется с учетом взаимосвязи с суперсисте­мами, в которые входит рассматриваемая система и с которыми она связана общностью целей;
• цели системы определяются не в рамках подсистем, а в связи с более крупными системами или системой в целом;

· существующие проекты следует оценивать величиной вы­нужденных издержек или степенью отклонения системы от оптимального проекта;

· оптимальный проект обычно нельзя получить путем внесе­ния небольших изменений в существующие формы;

· системный подход и системная парадигма (средства и ме­тоды системного подхода) основаны на таких методах анализа, как индукция и синтез, существенно отличающихся от методов дедукции, анализа и редукции, используемых
при улучшении систем.

Проектирование представляет собой процесс, в котором проектант (разработчик проекта) берет на себя роль лидера, а не ведомого.

Рассмотрим отдельные системные понятия.

Элементы — это составные части каждой системы. Они мо­гут, в свою очередь, представлять собой системы, т. е. быть подсистемами. Элементы, поступающие в систему, называют­ся входными, элементы, выходящие из нее, — выходными.

Входные элементы — это те, которые потребляют ресурсы. Выходные представляют собой результат процесса преобразо­вания в системе и рассматриваются как результаты.

В организационных системах постоянно идет процесс пре­образования, в ходе которого элементы изменяют свое состоя­ние, и входные элементы трансформируются в выходные.

Системы, подсистемы и их элементы обладают признаками (свойствами или характеристиками). Признаки могут быть количественными или качественными.

При проектировании систем первостепенное значение име­ет определение задач и целей. Мера эффективности показыва­ет, в какой степени достигаются цели системы, т. е. дает пред­ставление о количественной величине проявления признаков системы. В целенаправленных системах процесс преобразова­ния организуется с привлечением компонентов, программ или заданий, которые состоят из совместных элементов, объеди­ненных для достижения определенных целей.

Понятие структуры связано с упорядоченностью отноше­ний, которые связывают элементы системы. Структура может быть простой или сложной в зависимости от числа и типа связей между частями системы. В сложных систем существует иерархия — упорядочивание уровней подсистем, частей и элементов. От типа и упорядоченности взаимоотношений между компонентами системы в значительной степени зависят функции систем и эффективность их выполнения. Состояние систе­мы характеризуется значениями признаков системы в данный момент времени. Переходы части элементов системы из одно­го состояния в другое вызывают потоки, определяемые как скорость изменения значений признаков системы. Поведе­нием системы считается изменение состояний системы во вре­мени.

С позиций общей теории систем процесс проектирования состоит в определении функций, присущих всем системам: принятие решения, формулирование проблемы, количествен­ные определения, оценка, оптимизация, субоптимизация, иерархическая организация, управление, планирование и ре­гулирование. В самом понятии общей теории систем заложен смысл, предписывающий начать рассмотрение процесса про­ектирования с проблемы принятия решения.

Принятие решения— это термин, который употребляется в ряде случаев для обозначения действия, состоящего в выбо­ре одного варианта из нескольких возможных. Принятие ре­шения – это мыслительный процесс, который охватывает всю деятельность по решению задачи. Принятие решения можно рассматривать как интерактивную процедуру, каждый цикл которой включает несколько последовательных шагов.

На основе процесса формирования решения мо­жет быть построен процесс проектирования систем (рис. 13.3).

Рис.13.3.

На фазе «Формирование стратегии»:

• достигается соглашение о том, как определить решаемую задачу;
• определяется миропонимание проектировщика системы (исходные предпосылки, предположения, система ценнос­тей и познавательная направленность);
• достигается соглашение об основных методах, используе­мых для интерпретации реальных фактов;
• достигается соглашение о том, каких результатов ожидают сами проектировщики;
• начинается поиск и разработка вариантов.

Фаза «Оценивание»включает:

• идентификацию результатов и следствий, свойственных каждому варианту;
• соглашение о том, что выбранные свойства и критерии для оценивания результатов отвечают поставленным целям;
• выбор моделей измерений и решений, которые будут ис­пользоваться для оценивания и сравнивания вариантов;
• соглашение о методе выбора конкретного варианта.

На фазе «Реализация»подлежат решению следующие проблемы:

• оптимизация — определение наилучшего решения;
• субоптимизация – попытка оптимизации с объяснением того, почему наилучшее решение не может быть получено;
• сложность, которая связана с тем фактом, что для разрешения задачи должно быть проведено упрощение реальности, но требование адекватности решения реальной ситуации определяется «достаточной сложностью» решения;

· конфликты, их разумное урегулирование, управление ими;

· критическая оценка результатов, полученных от внедрен­ного проекта системы. Результаты вызовут оптимизм или
пессимизм в отношении возможности достижения целей и оправдания ожиданий;

· возврат к началу цикла независимо от успеха или неудачи в получении ожидаемых результатов.

При рассмотрении процесса реализации особое внимание обращают на процессы передачи информации по каждой свя­зи. Так называемый процесс диффузии связан с первоначальной передачей нововведений от разработчика к пользователю, затем передаются технологии, основанные на этих нововведе­ниях. На передачу технологии влияют формальные и неформальные факторы.Это процедура названа моделью информационной связанности (Information Linker Model), представленной на рис.13.4.