ЭЛЕМЕНТЫ ОБЩЕЙ ТЕОРИИ СИСТЕМ

СУЩНОСТЬ УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕМЕНТЫ ОБЩЕЙ ТЕОРИИ СИСТЕМ

Системный подход как метод научного познания. Основным стержнем научных теорий, в том числе и теории управления, является идея так называемых «системных исследований». Понятия «система» и «системность» используются в самом широком смысле: теоретически любой объект на­учного исследования может быть рассмотрен как некая система. Мы говорим о системе линейных уравнений и системе йогов, систе­ме высшего образования и Солнечной системе, системах матери­ально-технического снабжения, кровообращения, общественного питания, пищеварения, счисления, транспортных коммуникаций и многих других, интуитивно понимая, что общей для всех этих раз­личных понятий является некая упорядоченность.

Суть упорядоченности состоит в следующем.

Во-первых, любая система представляет собой совокупность элементов, из которых она состоит. При этом предполагается не простой набор элементов, хотя бы и имеющих общий признак, а определенная целостность, когда сумма характеристик элементов не дает еще характеристики системы.

Во-вторых, наблюдается взаимодействие элементов системы. Это означает, что система имеет интегральный характер, т. е. элементы, не связанные с другими, не принадлежат к рассматриваемой системе, а те, которые принадлежат, обладают интегральными свойствами взаимного проникновения.

В-третьих, взаимоотношения между элементами регламентируются некими общими для них правилами, а для системы в целом характерна целенаправленность, стремление достичь определенного, наперед заданного состояния.

Все эти перечисленные обстоятельства, вместе взятые, предопределяют особое свойство системы — организованную сложность; взаимосвязи между элементами таковы, что изменение одной какой-либо связи влечет за собой изменение многих других. Изменение числа элементов в системе не только изменяет число связей, но меняет и прежние взаимосвязи.

Проблемы организованной сложности не рассматрива­ются классической наукой, в частности, классическая математика не имеет средств выявления взаимоотношений между несколькими объектами. В ней прикладные задачи при их решении сводятся к расчету сил взаи­модействия только двух объектов: двух тел в механике, двух элементарных частиц в физике и т. д.

Классическая математика, кроме линейных и нелинейных задач для двух переменных, рассматривает также взаимодействие беско­нечно большого числа переменных, связанных между собой. Эти проблемы решаются методами теории вероятностей и математи­ческой статистики. Однако, говоря о проблемах организованной сложности, имеют в виду взаимодействие большого, но не беско­нечного числа переменных, обладающих сильными взаимными связями. Только во второй половине XX-го века возник ряд научных направле­ний, призванных описать такой вид взаимодействия, в частности, это общая теория систем.

Системный подход отказывается от односторонне-ана­литических, линейно-причинных методов исследования, делая основное ударение на анализ целостных интегральных свойств объекта, выявление его связей и структуры.

Качественные характеристики и инварианты термина «система»

Понятие системы выделяет некоторое количество эле­ментов, входящих в нее. При этом подразумевается, что существу­ет множество элементов, взаимодействующих с системой за ее пределами, и это множество составляет внешнюю среду для дан­ной системы. Взаимодействие элементов системы, как между собой, так и с элементами внешней среды вносит некоторую неоп­ределенность при локализации системы. Действительно, как опре­делить границы системы? Какие элементы считать взаимодей­ствующими в ее рамках, а какие — взаимодействующимикак часть внешней среды?

Из существа системного подхода вытекает, что одна и та же совокупность элементов в одном случае может рассматриваться как система, а в другом — как часть некоторой другой, большей системы. Поэтому в состав системы и ее внешней среды вклю­чается при каждом исследовании то, что исследователь считает существенным. И это вовсе не означает, что локализация системы, определение ее границ осуществляется субъективно: по мере рас­ширения и уточнения своих знаний о системе, по мере составления все более точной ее модели исследователь вынужден вновь и вновь возвращаться к вопросу о границах системы, взаимосвязях ее с внешней средой, корректируя первоначальное представление.

Множество элементов, составляющих систему, всегда можно разбить по некоторым признакам на подмножества, выделяя из системы ее составные части — подсистемы. Их в свою очередь можно делить на еще более мелкие подсистемы вплоть до молекул, атомов и далее.

С другой стороны, руководствуясь некоторыми общими признаками, можно объединить несколько систем в одну общую систему, в которые исходные входят в качестве подсистем. В этом случае выявляется иерархия систем — деление их по уровням или рангам.

В соответствии с иерархией каждая система может быть разделена на подсистемы более низкого уровня, а сама являться подсистемой системы более высокого уровня (так называемой метасистемы). И при выделении границ системы, и при делении ее на подсистемы исследователь руководствуется определенными общими правилами. Так, например, при определении множества элементов, образующих систему, нельзя объединять несовместимое и пытаться разделить неделимое.

Если задана цель функционирования системы и алгоритмы ее функционирования, то состав элементов, образующих систему, определяется однозначно. Например, при оптимизации работы флота требуется составить план распределения судов по линиям (направлениям) таким образом, чтобы достичь максимальной эффективности перевозок с точки зрения некоторого наперед заданного критерия. При этом моделируется система морских транспортных коммуни­каций, и элементом этой системы целесообразно рассматривать не линию, не судно, и не порт, а судно на линии (направлении).

В процессе деления системы на подсистемы стараются руководство­ваться таким принципом: подсистемы, подчиненные одной системе, действуя совместно, должны выполнять все функции, задаваемые системой, в состав которой они входят.

Деление подразумевает, что каждая система состоит не менее чем из двух подсистем.

К сожалению, в практике административного управления этот очевидный принцип часто нарушают, подчиняя подсистеме п-го уровня одну подсистему (п — 1)-го уровня.

Так, например, система управления маленьким портом, где нет отдельных районов, часто полностью копирует структуру управ­ления больших портов, разделенных на несколько районов. Такая совокупность представляет собой патологическую подсистему n-го уровня.

Содержание термина «система». В настоящее время не суще­ствует такого определения понятия «система», которое бы отра­жало все стороны этого явления. Многочисленные попытки дать определение понятию «система» в рамках специализированных теорий систем и естественнонаучной интерпретации общей теории систем не привели к удовлетворительному результату.

Качественные характеристики типа: «система» есть комплекс элементов, находящихся во взаимо­действии» (Л. Берталанфи); «система» — это множество объектов вместе с отношениями между объектами и между их атрибутами» (Р. Фейджин и А. Холл); «система» — это совокупность взаимодействующих элементов, объединенных единством цели или общими целенаправленными правилами взаимоотношений» (А. Г. Мамиконов), а также и фор­мальные определения на языке теории множеств, например, «абстрактной системой называется собственное подмножество X_s множества X, т. е. X_sÌX или некоторое отношение, определен­ное на произведении X, т. е. Х = Х₁, Х₂,..,Х_п, R = {R₁, R₂,...,R_j}» (М. Месарович), отражают лишь отдельные стороны этого поня­тия. Но они привели к такому положению, когда каждый иссле­дователь опирается на свое понимание термина «система».

Резюмируя сказанное, и не пытаясь дать определение понятию «система», можно все же выделить некоторый инвариант этого термина:

§ система представляет собой целостный комплекс взаимосвя­занных элементов;

§ она образует особое единство со средой;

§ как правило, любая исследуемая система представляет собой элемент системы более высокого порядка;

§ элементы любой исследуемой системы, в свою очередь, обычно выступают как системы более низкого порядка.

Условившись о том, какое содержание мы вкладываем в поня­тие «система» и поняв, что в основу системного мировоззрения заложены идеи целостности, сложной организованности исследуе­мых объектов, их внутренней активности и динамизма, мы можем классифи­цировать системы по некоторым наиболее существенным при­знакам.

Классификация систем.Среди множества систем, с точки зрения их связи с внешней средой, выделяют абсолютно обособ­ленные системы («закрытые»), т. е. такие системы, которые не находятся под влиянием внешней среды и сами не оказывают никакого влияния на внешнюю среду, и относительно обособлен­ные системы («открытые»), на которые внешняя среда воздейству­ет по определенным ограниченным каналам, называемым входами, а сами системы воздействуют на внешнюю среду по каналам, называемым выходами. Допускается, что некоторые выходы си­стемы являются одновременно и ее входами (самосопряжение систем).

Каждому входу и каждому выходу данной относительно обо­собленной системы мы ставим в соответствие:

§ определенное множество моментов или интервалов времени (календарь);

§ определенное множество различаемых состояний (репертуар).

Каждый вход и каждый выход в данной системе принимает только одно различаемое состояние в определенный момент (или на интервале) времени. Функция, ставящая в соответствие от­дельным элементам календаря данного входа (выхода) отдельные различаемые состояния, есть траектория данного входа (выхода).

Таким образом, репертуар данного входа (выхода) есть про­странство различаемых состояний. Состояние системы характе­ризуется состояниями ее входов и (или) выходов.

Систему же в целом можно описать множеством ее состояний.

По степени сложности системы делят на простые и сложные. Сложность экономической системы зависит от того, сколько разных сторон (аспектов) объекта или явления мы иссле­дуем одновременно.

Например, система планирования работы морского флота предполагает одновременный учет комплекса результативных показателей: объем перевозок (в тоннах, тонно-милях, по номен­клатуре грузов и по направлениям), время выполнения заданного объема перевозок, затраты тоннажа, эксплуатационные расходы, валютный доход и т. д. С этой точки зрения сложной называют такую систему, которая позволяет исследовать изучаемое явление не менее чем в двух аспектах.

Английский кибернетик Стаффорд Вир, говоря о системах [б], предлагает классифицировать их по степеням сложности, а имен­но: простые системы, сложные системы, поддающиеся описанию, и очень сложные системы. Кроме того, он разделяет все системы по характеру причинно-следственных связей, объективно существующих в системе, на детерминированные и вероятностные.

В детерминированной системе все элементы взаимодействуют точно предвидимым образом, например, обработка детали по определенной технологии, погрузка или выгрузка судна по задан­ной технологии и т. д.

В вероятностной системе нельзя сделать точного предсказания ее поведения, но с определенной вероятностью можно ожидать появления того или иного прогнозируемого события.

Хорошими примерами вероятностной системы являются: систе­ма прогнозирования погоды, система морских перевозок (особенно в сложных навигационных условиях, например в Арктике) и т. д.

Выделяют также большие системы. К ним относят системы, которые невозможно исследовать иначе, как по подсистемам.

По признаку содержания элементов системы де­лят на материальные и информационные.

Примеры материальных систем: система водоснабжения или электроснабжения, судно как инженерное сооружение, перегрузоч­ная машина, портовый склад и т. д.

Примеры информационных систем: диспетчер и вверенная ему группа судов, судоходная компания, агентская фирма и т. д.