ая группа - Закономерности иерархической упорядоченности

а) Коммуникативность

Закономерность эта составляет основу определения системы, данного В.Н. Садовским и Э.Г. Юдиным: «…2) система образует особое единство со средой; 3) как правило, любая исследуемая система представляет собой элемент системы более высокого порядка; 4) элементы любой исследуемой системы, в свою очередь, обычно выступают как системы более низкого порядка». Из этого определения следует, что система не изолирована от других систем, она связана множеством коммуникаций со средой.

В одной из методик СА среда представляется как сложное и неоднородное образование, которое содержит надсистему (систему более высокого порядка, задающего требования и ограничения исследуемой системе), подсистемы, системы одного уровня с рассматриваемой. А ещё в методике добавлена собственно система, которая формирует как бы внутреннюю среду, инициирующую собственные потребности, в соответствии с закономерностью целостности.

Закономерность коммуникативности помогает легко перейти к иерархичности как закономерности построения всего мира и любой выделенной из него системы.

б) Иерархичность или иерархическая упорядоченность.

Эта закономерность построения систем была в числе первых закономерностей сложных систем, которые выделил и исследовал Л. фон Берталанфи. Он, в частности, показал связь иерархической упорядоченности мира с закономерностями развития открытых систем.

На выделении уровней иерархии базируются и некоторые классификации систем (по К. Боулдину).

В своих исследованиях академик В.А. Энгельгард обратил внимание на необходимость учета не только внешней стороны иерархии, но и учета функциональных отношений между уровнями иерархии.

На примерах биологических организаций он показал, что более высокий иерархический уровень оказывает направляющее воздействие на нижележащий уровень, подчиненный ему. Воздействие это проявляется в том, что подчиненные члены иерархии приобретают новые свойства, которые отсутствовали у них в изолированном состоянии. В результате появления этих новых свойств формулируется новый, другой «облик целого» (т.е. свойства элементов влияют на целое). Возникшее таким образом новое целое приобретает способность осуществлять новые функции. В этом и состоит цель образования иерархии. Т.е. здесь идет речь о закономерности эмерджентности или целостности и ее проявлении на каждом уровне иерархии. Рассмотренные особенности иерархических структур (иерархических систем) наблюдаются не только на биологическом уровне развития Вселенной, но и в социальных организациях при управлении предприятием, объединением, государством и т.д.

С использованием информационного подхода исследования иерархической упорядоченности показывают, что между уровнями и элементами иерархических систем. Существуют более сложные взаимосвязи, чем это может быть отражено в графическом изображении иерархической структуры.

Например, если между элементами одного уровня иерархии нет явных связей между собой (горизонтальных), то они всё равно связаны через вышестоящий уровень.

Пример: В производственной и организационной структурах предприятия от вышестоящего уровня зависит какой из этих элементов будет выбран для поощрения (а какой нет), или кому из элементов будет поручена не престижная работа (и это освободит от нее других) Неоднозначно можно практиковать и связи между уровнями иерархических систем.

Иерархические представления помогают лучше понять и исследовать феномен сложности.

Ниже выделим основные особенности иерархической упорядоченности с точки зрения полезности их при проведении СА:

1. Между уровнями иерархии исследуемой системы проявляется закономерность коммуникативности. В силу этого каждый уровень иерархической упорядоченности имеет сложные взаимоотношения с выше и нижестоящими уровнями. Говорят, что каждый уровень иерархии обладает свойством «двуликого Януса»: «лик», направленный в сторону нижележащего уровня имеет характер автономного целого (системы). «Лик», направленный к узлу (вершина) вышележащего уровня, проявляет свойства зависимой части (элемента вышестоящей системы, каковой является для него составляющая вышестоящего уровня, которой он подчинен).

Такая конкретизация закономерности иерархичности объясняет неоднозначность использования в сложных организационных системах понятий «система» и «подсистема», «цель» и «средство». Например, элемент каждого уровня иерархической структуры целей выступает как цель по отношению к нижележащим и как «подцель», а начиная с некоторого уровня, и как «средство» по отношению к вышележащей цели. Это часто наблюдается в реальных условиях и приводит к некорректным спорам типа: считать ли какую-либо функцию «подцелью» или она является средством достижения цели вышележащего уровня? Как правильно называть подсистемы АИС (ЭИС) по мере их развития – по – прежнему подсистемами (подсистема «Кадры», подсистема «Приемная комиссия») или переводить их в ранг систем? и т.д.

2. Важнейшая особенность иерархической упорядоченности как закономерности заключается в том, что закономерность целостности проявляется в ней на каждом уровне иерархии (т.е. качественные изменения свойств компонентов более высокого уровня по сравнению с объединенными компонентами нижележащего).

При этом объединение компонентов в каждом узле иерархии приводит к появлению новых свойств у узла и утрате компонентами некоторых свойств, которые были у них до объединения. Важно так же то, что каждый подчиненный член иерархии приобретает новые свойства, отсутствующие у него в изолированном состоянии.

Благодаря этой особенности с помощью иерархических представлений можно исследовать системы и проблемы с неопределенностью.

3. При использовании иерархических представлений как средства исследования систем с неопределенностью происходит как бы расчленение «большой» неопределенности на более «мелкие». А они лучше поддаются исследованию. Пусть даже при этом не удается полностью раскрыть их и объяснить, но иерархическое упорядочение снимает общую неопределенность и обеспечивает, по крайней мере, управляемый контроль над принятием решения, для которого используется иерархическое представление.

4. Но нельзя забывать, что одна и та же система может быть представлена разными иерархическими структурами в силу закономерности целостности. Это будет зависеть не только от цели, но и от лиц, формирующих структуру. Если поручить формирование структуры при одной и той же цели разным лицам, то они в зависимости от предшествующего опыта, квалификации и знания объекта могут получить разные структуры. Т.е. они по-разному раскроют неопределенность проблемной ситуации.

Поэтому на этапе структуризации системы или её цели можно и нужно ставить задачу выбора варианта структуры для дальнейшего исследования или проектирования системы, для организации управления технологическим процессом, предприятием и т.д. а чтобы помочь в решении этих задач разрабатывают методики структуризации, методы оценки и анализа структур. От принимаемой методики будет зависеть вид иерархической структуры.

Иерархические представления могут использоваться как средство для исследования систем и проблемных ситуаций с большой начальной неопределенностью.

Третья группа закономерностей – Закономерности осуществимости систем.

Это группа закономерностей систем, которая характеризует возможности и условия реализации системы определенного класса, с требуемыми характеристиками. На сегодняшний день проблема осуществимости систем является наименее исследованной.

Рассмотрим ряд закономерностей, помогающих понять проблему и учитывать ее при определении принципов проектирования и организации функционирования систем (систем управления).

а) Эквифинальность

Это закономерность, характеризующая предельные возможности системы. Этот термин предложил Л. фон Берталанфи применительно к «открытой» системе. Он определил эквифинальность как «способность» в отличие от состояния равновесия в закрытых системах…достигать не зависящего от времени состояния, которое не зависит от ее начальных условий и определяется исключительно параметрами системы. Идею об этой закономерности поясняют на таком примере. Можно говорить об уровне развития крокодила, обезьяны и характеризовать их предельными возможностями, предельно возможным состоянием, к которому может стремиться тот или иной вид. К этому предельному состоянию можно стремиться из любых начальных условий, пусть даже индивид появился на свет преждевременно или подобно Маугли провел начальный период жизни в несвойственной ему среде. Различные состояния эквифинальности можно наблюдать у живых организмов в разные периоды их жизни, т.к. они по мере эволюции усложняются.

У человека это проявляется в наибольшей мере. Исследователи разных направлений (биологи, инжененры, философы и т.д.) выделяют примерно такие уровни: эмоциональный, материальный, семейно-общественный, интеллектуальный и т.д.

Потребность во введении понятия эквифинальности возникает, начиная с некоторого уровня сложности систем. Эта закономерность заставляет задуматься о предельных возможностях создаваемых предприятий, организационных систем управления отраслями, регионами, государством и их оргструктур. Особый интерес прдставляют исследования возможных уровней существования социально-общественных систем, что важно учитывать при определении целей системы.

б) Закон «необходимого разнообразия»

У.Р. Эшби под таким названием сформулировал одну из закономерностей осуществимости систем. Он же впервые в теории систем обратил внимание на необходимость учета предельной осуществимости системы при ее создании.

Для задач принятия решений наиболее важным является одно из следствий этой закономерности, которое упрощено можно пояснить на таком примере. Когда исследователь или ЛПР (№) сталкивается с проблемой D, решение которой для него неочевидно, то имеет место некоторое разнообразие возможных решений V_D. этому разнообразию противостоит разнообразие мыслей исследователя V_N.

Задача исследователя в том, чтобы свести разнообразие (V_D – V_N) → min, в идеале (V_D – V_N) → 0. У. Эшби доказал теорему, на основе которой формулируется такой вывод: «Если V_D дано постоянное значение, то (V_D – V_N) может быть уменьшено лишь за счет соответствующего роста V_N … Говоря более образно, только разнообразие в N может уменьшить разнообразие, создаваемое в D, только разнообразие может уничтожить разнообразие».

Т.е. создавая систему, способную справиться с решением проблемы, обладающей определенным известным разнообразием (сложностью), надо обеспечить, чтобы система имела ещё большее разнообразие (знания методов решения), чем разнообразие решаемой проблемы. Или обеспечить, чтобы эта система была способна создать в себе это разнообразие (владела бы методологией, могла разработать методику, предложить новые методы решения проблемы).

При разработке и совершенствовании систем управления предприятиями и организациями использование этого закона помогает увидеть причины проявляющихся в них недостатков и найти пути повышения эффективности управления. Например, применительно к системам управления закон «необходимого разнообразия» может быть сформулирован следующим образом: разнообразие управляющей системы (системы управления) V_SU д.б. больше (или по крайней мере равно) разнообразию управляемого объекта V_OU: V_SU > V_OU.

Пример:

В.И. Терещенко в книге «АСУ предприятиями и объединениями» предложил такие пути совершенствования управления при усложнении производственных процессов:

- увеличение V_SU, что можно достигнуть увеличением численности аппарата управления, повышением его квалификации, механизации и автоматизации управленческих работ (этот путь был предложен в 60-е г.г. 20 в. и исчерпан);

- уменьшением V_OU за счет установления более четких и определенных правил поведения компонентов системы: унификация, стандартизация, типизация, введение поточного производства, сокращение номенклатуры деталей, узлов и т.п. (этот путь попытались реализовать в 70-е годы 20 века) разрабатывались классификаторы, стандарты, типовые структуры сложных технических комплектов, АСУ и оргструктур предприятий. Это упрощает управление, но входит в противоречие с характеристиками, которые обеспечивают существование объекта как развивающейся системы, таким как уникальность, способность при необходимости преобразовывать структуру и т.д.;

- снижение уровня требований к управлению, т.е. сокращение числа постоянно контролируемых и регулируемых параметров управляемой системы, но это не всегда желательно с точки зрения качества продукции и производственной дисциплины. Эти пути к середине 70-х годов 20 в. были исчерпаны.

Далее основное развитие получил четвертый путь, т.е. самоорганизация объектов управления пути ограничения контролируемых параметров, с помощью создания саморегулирующихся подразделений (участки с замкнутым циклом производства, с относительной самостоятельностью и ограничением вмешательства централизованных органов управления, предприятием и др.). Этот путь развивался на основе более широкой его трактовки – внедрение хозрасчета, самофинансирования, самоокупаемости и т.п. Далее принципы самоорганизации были положены в основу концепции перестройки, перехода к рыночным механизмам саморегулирования экономики.

в) Закономерность потенциальной эффективности Б.С. Флейшмана

Эта закономерность объясняет возможность осуществимости системы.

Б.С. Флейшман связал сложность структуры системы со сложностью ее поведения. Он предложил количественные выражения предельных законов надежности, помехоустойчивости, управляемости и других качеств системы. Он так же показал, что на их основе можно получить количественные оценки осуществимостисистем с точки зрения того или иного качества, т.е. предельные оценки жизнеспособности и потенциальной эффективности сложных систем.

Надо отметить, что эти оценки исследовались применительно к экологическим и техническим системам, но мало применялись для социально-экономических систем, хотя на практике надобность в них ощущается все более острее.

Примеры:

1. Надо определить, когда исчерпываются потенциальные возможности существующей оргструктуры предприятия и возникает необходимость в ее преобразовании.

2. Когда устаревают и требуют обновления производственные комплексы, оборудование и т.п.

Поэтому задача приложения рассматриваемой закономерности к производственным системам становится все более актуальной.

Четвертая группа закономерностей – Закономерности развития систем

Эта группа закономерностей учитывает необходимость учета при моделировании систем принципов их развития во времени и принципов самоорганизации.

Нижерассмотренные закономерности этой группы помогут при выработке этих принципов.

а) Историчность

С точки зрения диалектического и исторического материализма очевидно, что любая система не может быть неизменной. Она не только возникает, функционирует, развивается, но и погибает. Можно привести множество примеров становления, расцвета, упадка (старение) и даже гибели (смерти) как биологических, так и социальных систем.

Но для конкретных случаев развития организационных систем и сложных технических комплексов очень трудно определить эти периоды. Разного уровня руководители, конструкторы далеко не всегда учитывают, что время является непременной характеристикой системы и что каждая система подчиняется закономерности историчности. Эта закономерность такая же объективная, как целостность иерархическая упорядоченности и др. поэтому практике проектирования управления начинают обращать все большее внимание на необходимость учета этой закономерности.

Примеры:

1. При проектировании автоматизированных систем предусматривают «жизненные циклы», «очереди» их развития их как укрупненные этапы – «очереди» рекомендовалось выделять при разработке АСУП (АСУ – 1-ой очереди, 2-ой очереди и т.д.). Примерно в середине ЖЦ разработки предшествующей очереди развития АСУ начинали концептуальное проектирование и формирование ТЗ на проектирование последующей очереди АСУП.

2. Процедура обновления комплексной программы и основных направлений экономического и социального развития страны в середине каждой 5-ки была предусмотрена в период реформ 70-х годов 20 в.

3. При разработке технических комплексов кроме ЖЦ рекомендуют в процессе проектирования рассматривать не только этапы создания и обеспечения развития системы, но и вопрос о том, когда и как ее нужно уничтожить, возможно предусмотрев «механизм» ее уничтожения или самоликвидации. При создании техдокументации, сопровождающей системы, срок ее жизни, ликвидацию. При регистрации предприятия также требуется, чтобы в его ставе был предусмотрен этап ликвидации предприятия.

Но закономерность историчности можно учитывать, не только пассивно фиксируя старение, но и использовать ее для предупреждения «смерти» системы., разрабатывая «механизмы» реконструкции, реорганизации системы для разработки или сохранения ее в новом качестве (т.е. «механизмы» ее развития).

Примечания:

1) ЖЦ – период времени от возникновения потребности в системе и ее становления до снижения эффективности функционирования и «смерти» или ликвидации. Понятие ЖЦ постепенно развивалось. Существует несколько трактовок ЖЦ. Этапы ЖЦ определялись в ГОСТах и стандартах.

2)В теории систем первым на необходимость включения в ЖЦ этапа ликвидации систем обратил внимание В.И. Николаев.

3) Понятие ЖЦ используется в качестве признака структуризации при разработке методик структуризации целей и функций.

4)Примеры ЖЦ:

а)для разработки АСУП:

Рисунок 1

б) для ремонта изделий сложных изделий или оборудования.

Рисунок 2

5)Естьболее глубокие исследования ЖЦ с учетом природных циклов.

6)Некоторые исследователи предлагают прогнозировать точки спада эффективности и выводить систему на новый уровень эквифинальности.

б)Закономерность самоорганизации

Самоорганизация – понятие, характеризующее способность сложных систем выходить на новый уровень развития и все в большей мере проявлять такие свойства:

- способность противостоять энтропийным процессам (т.е. тенденциям, разрушающим систему) и развивать негентропийные тенденции;

- способность адаптироваться к изменяющимся условиям, при необходимости преобразуя свою структуру, сохраняя при этом определенную устойчивость и т.п.

Системы, обладающие этими свойствами, называются самоорганизующимися (развивающимися).

Способность к самоорганизации называется закономерностью самоорганизации.

В основе упомянутых выше способностей может более глубокая закономерность,которая базируется на сочетании2-х противоречивых тенденций в любой реально развивающейся системе (что иногда называют «дуализмом»). С одной стороны для всех развивающихся («открытых» по Берталанфи) систем справедлив второй закон термодинамики, т.е. стремление к возрастанию энтропии,к распаду, дифференциации. С другой стороны наблюдается негентропийные тенденции, лежащие в основе эволюции.

Всем уровням развития материи присущи обе тенденции. Но на уровнях неживойприроды негентропийные тенденции слабы, их удается редко измерить. По мере развития материи, начиная с биологического уровня, противодействие второму закону становится явно наблюдаемым. Это послужило для Берталанфи основанием для выделения особого класса открытых систем, которые обладают специфическими закономерностями. У человека, в организационных системах наблюдаются негентропийные тенденции и даже иногда измеряются.

Пример:По соответствующим тестам можно определить природную любознательность, уровень интеллектуального развития.

Виерархических системах«дуализм» проявляется в том, что в зависимости от преобладания энтропийных или негентропийныхтенденций система любого уровня иерархииможет развиваться в направлении к более высокому уровню (и даже переходить на него) или же может происходить энтропийный процесс упадка и пререхода системы на более низкий уровень существования.

Самоорганизация – это основной процесс эволюции сложных систем, состоящий из необратимых последовательных процессов (циклов) самоорганизации.

Значениесамоорганизации дляприродныхи общественных процессов было предметом исследования ещё со времен Аристотеля. Затем появляются труды Декарта, Бэкона, связанные с изучением процессов самоорганизации в сложных системах, а также Канта, Гегеля, Дарвина, а в 20 в. – Богданова, Винера, Берталанфи, Эшби и др. Основные научные предпосылки феномена самоорганизации заложены А.А. Богдановым в его «Тектологии», где он исследовал различные структуры и их эволюцию как целого с позиций информационно-управленческих процессов. Исследования Богданова явились прологом кибернетики и синергетики. Особенно актуальной проблема самоорганизации стала во 2-ой половине 20 в., что связано с развитием кибернетики.