Системный анализ

Введение

 

В современном  обществе системные представления  уже достигли такого уровня, что  мысли о важности и полезности системного подхода к решению  всех проблем являются привычной  или общепринятой. Не только учёные, но и инженеры, и педагоги, юристы и деятели культуры обнаружили системность  в своей деятельности и стараются  свою работу осознанно систематизировать. Чем выше степень системности (в  решении проблем), тем эффективнее  решение любых практических задач. Мышление тоже системно, поэтому системность  появилась не во второй половине XX в., а значительно раньше, как только человек начал мыслить.

Словосочетание, например, «солнечная система», «нервная система», «система уравнений» и т.д. означают, что общее у них –  это системность.

Практическая  деятельность человека носит системный  характер. Человек – это активная часть природы. Добиваясь своих  целей, человек использует природу, воздействует на неё, преобразует и  т.д. Если рассматривать практическую деятельность человека, то она тоже системна. Обязательными признаками практической деятельности человека являются: 1) структурированность; 2) взаимосвязанность  составных частей системы; 3) подчиненность  организации всей системы определённой цели.

Роль  системных представлений в практике постепенно увеличивается, растёт системность  человеческой деятельности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Системы: понятие и классификация  по сложности

 

Термин система используется в тех случаях, когда хотят охарактеризовать исследуемый или проектируемый объект как нечто целое (единое), сложное, о котором невозможно сразу дать представление, показав его, изобразив графически или описав математическим выражением.

В понятии система (как и любой другой категории познания) объективное и субъективное составляют диалектическое единство, и следует говорить не о материальности или нематериальности системы, а о подходе к объектам исследования как к системам, о различном представлении их на разных стадиях познания.

Система взаимодействует со средой. Сложное взаимодействие системы со средой состоит в том, что система образует особое единство со средой; она, как правило, представляет собой элемент систем более высокого порядка; элемент любой исследуемой системы в свою очередь рассматривается как система более низкого порядка.

Системы разделяются на классы по различным  признакам. Предпринимались попытки  классифицировать системы по виду отображаемого объекта (технические, биологические, экономические и т.д.); по виду научного направления, используемого для их моделирования (математические, физические, химические и т.д.). Системы делят на детерминированные и стохастические; открытые и закрытые; абстрактные и материальные (существующие в объективной реальности) и т.д.

Классификации всегда относительны. Цель любой классификации - ограничить выбор подходов к отображению системы, сопоставить выделенным классам примеры и методы системного анализа и дать рекомендации по выбору методов соответствующего класса систем.

В нашей  работе остановимся  на классификации  систем по сложности.

Существуют  несколько подходов к разделению систем по сложности. Так Г.Н. Пивоваров связывает сложность с размерами системы.

В то же время существует точка зрения, что  большие (по величине, количеству элементов) и сложные (по сложности связей, алгоритмов поведения) системы - это разные классы систем.

Б.С. Флейшман за основу классификации принимает  сложность поведения систем.

Одна  из наиболее полных и интересных классификаций  по уровням сложности предложена К. Боулдингом. Выделенные им уровни приведены  в табл. 1.

 

 

Таблица 1

 

Классификация систем по уровням сложности

Тип системы	Уровень сложности	Примеры	Концепции, модели
Живые системы	Трансцендентные системы или системы, лежащие в настоящий момент вне нашего познания		Интегральные концепции
	Социальные системы	Социальные организации	Социологические концепции Интегральные концепции
	Системы, характеризующиеся самосознанием, мышлением и нетривиальным поведением	Люди	Физиологические, психологические концепции
	Живые организмы с более развитой способностью воспринимать информацию, но не обладающие самосознанием	Животные	Биологические концепции и модели
	Живые организмы с низкой способностью воспринимать информацию	Растения	Химические и биологические концепции и модели
	Открытые системы с самосохраняемой структурой (первая ступень, на которой возможно разделение на живое и неживое)	Гомеостат Клетки	Кибернетические модели
Неживые системы	Кибернетические системы с управляемыми циклами обратной связи	Термостат	Модель обратной связи
	Простые динамические структуры с заданным законом поведения	Часовой механизм	Модели спец. Дисциплин Программное управление
	Статические структуры (остовы)	Кристаллы	Физико-математические концепции и модели

 

В основу идеи классификации К. Боулдинга положено выделение классов системы в соответствии с усложнением принципов их строения и функционирования.

 

 

Закономерности  функционирования и развития сложных  систем

 

В процессе изучения особенностей функционирования и развития сложных открытых систем с активными элементами был выявлен ряд ниже описанных закономерностей, помогающих проведению изучения систем на более «глубоких» уровнях аналитических исследований вычлененных из системы составляющих элементов и ее частей и их взаимодействий между собой. Они позволяют понять диалектику части и целого в процессе принятия решений управлению. 

Целостность исторически выступает основным или родовым признаком системы. Эта закономерность целостности определяется возникновением новых свойств при объединении элементов в систему (или элементов в подсистемы и подсистем в систему) за счет возникающих межэлементных, межкомпонентных (а также внутриуровневых и междууровневых) отношений, связей и взаимодействий. При этом система приобретает новые интегративные или совокупные качества, которые отсутствуют у образующих ее элементов и других частей. 

С целостностью тесно связано понятие эмерджентности, которое характеризует явления накопления и усиления одних свойств элементов и компонентов одновременно с нивелированием, ослаблением и скрытием других свойств за счет их взаимодействия. 

Эмержентность можно трактовать как механизм, обуславливающий  проявление гегелевского закона перехода количества в качество.

Более глубокие проявления эмерджентности заключаются  в наличии следующих внутрисистемных  причинно-следственных факторов. Первым из них является фактор возникновения  общесистемных свойств в результате взаимодействия элементов и компонентов  в системе, причем таких, которые  не являются суммой свойств составляющих ее элементов или частей. Этот можно  выразить как несводимость целого к  простой сумме частей.

Второй  фактор определяет влияние элементов (частей) на систему таким образом, что свойства системы (целого) зависят  от свойств составляющих ее элементов и частей, а изменение в одной части вызывает изменение во всех остальных частях и во всей системе.

Третий  фактор определяет влияние системы  на входящие в нее элементы и компоненты, причем последние при попадании  в систему, с одной стороны, приобретают  новые качества (системные свойства), а с другой стороны - они, как правило, утрачивают часть своих индивидуальных свойств, присущих им вне системы (система  как бы подавляет ряд присущих им до этого свойств).

Первый  фактор рассматриваемой закономерности можно объяснить следствием так  называемого синергетического эффекта, физический смысл которого состоит в процессе особого взаимодействия объектов, объединенных в систему. При этом под воздействием либо внешних, либо внутренних факторов происходит их самосинхронизация таким образом, что поведение каждого отдельного компонента приобретает согласованную направленность. 

Их действия становятся когерентными или кооперативными, в результате чего эффект такого когерентно-коллективного действия получается иным, нежели простая сумма эффектов действий каждого компонента в отдельности. Так, если речь идет о синергетическом «сложении» мощностей, то когерентность выражается в том, что система как бы начинает черпать дополнительную энергию из окружающего пространства и концентрировать ее в нужном направлении. В результате суммарная сила действия превышает сумму действий частей.

Простейшим  примером, объясняющим возникновение  синергетического эффекта в технике и в природе, может служить резонанс (явление сильного возрастания амплитуды электрических, механических и других колебаний в системе, когда частота ее собственных колебаний совпадает с частотой колебаний внешней силы).

Технические системы при их разработке и создании приобретают целостность, заключающуюся  в выполнении тех функций, которыми не обладали составляющие их детали, узлы и другие части (свойства автомобиля или радиоприемника отличаются от свойств  деталей, из которых он собран). В  ином случае разработка какой-либо системы  не имеет смысла.

В социологических  исследованиях хорошо известен так  называемый фактор толпы, представляющий собой проявление синергетического эффекта в системе, состоящей из множества людей с кооперативным поведением.

Второй  фактор проявления закономерности целости  системе объясняет наличие ее приобретенных свойств в прямой зависимости от свойств образующих ее частей (при этом свойства изучаемой системы невозможно свести к свойствам его частей, а также вывести лишь из них). Так, в случае замены некоторой детали в технической системе на новую деталь система может перестать выполнять свои функции или могут измениться ее характеристики. Аналогично замена элементов в организационной структуре системы управления предприятием может существенно повлиять на качество его функционирования.

Третий  фактор представляет собой особенность  изменения свойств элементов  и компонентом, попадающих в систему, Так, деталь (например, радиодеталь) установленная  в механизме или устройстве (например, в телевизоре) будет работать только в ограниченном для нее режиме, необходимом для работы всей технической  системы. Аналогично производственная система в рабочее время подавляет  у своих элементов-рабочих вокальные, хореографические и некоторые другие способности и использует только те свойства, которые нужны для осуществления процесса производства. Еще в большей степени подавляет проявление способностей человека конвейер. С другой стороны, влияние трудового или творческого коллектива на отдельного его члена может оказать значительное воздействие на его личностные, общественные и профессиональные качества.

Существенным  проявлением закономерности целостности  являются новые взаимоотношения  и взаимодействия системы с внешней  средой, отличные от взаимоотношений  и взаимодействий отдельных ее элементов  и частей.

В частности, было доказано, что люди и животные, организованные в систему, воспринимают внешнюю ситуацию и ведут себя совершенно иначе, чем в случае их разобщенности. Другими словами системные психологические механизмы и коллективное поведение формируются и развиваются по иным законам, чем индивидуальная психика и персональное поведение. Вместе с тем, они коррелированны, обуславливая и определяя друг друга, формируя то, что называют целостностью социальных и биологических систем.

Таким образом, следует отметить, что кроме внутрисистемных проявлений закономерности целостности возникают новые взаимоотношения и взаимодействия самой системы (как целого) со средой, которые отличаются от отношений и взаимодействий с ней отдельных элементов и компонентов.

Так, В.И. Вернадский при изучении целостности  экологических систем, то есть систем, образованных взаимоотношениями человека с объектами живой и неживой природы, убедительно показал, что человек и природа не только взаимосвязаны, но в этой системе уже совсем скоро не останется «резервных» элементов, то есть природных объектов, исчезновение которых из-за деятельности человека не вызовет обратной реакции со стороны природы. Именно эта ответная реакция составляет основу механизма восстановления целостности экосистем, возможно, с самыми негативными последствиями для человечества.

Свойство  целостности связано также с  целью, для выполнения которой предназначена система. При этом, если цель не задана в явном виде, а у отображаемого объекта наблюдаются целостные свойства, можно попытаться определить цель или выражение, связывающее цель со средствами ее достижения (целевую функцию, системообразующий критерий), путем изучения причин появления закономерности целостности.

Необходимо  отметить, что для технических  объектов и систем цель, как правило, несложно сформулировать. А вот в  организационных системах не всегда сразу легко понять причину возникновения  целостности и требуется проводить  анализ, позволяющий выявить, что  привело к возникновению целостных, системных свойств.Исследованию причин возникновения целостных свойств в теории систем уделяется большое внимание. Однако, на практике в ряде реальных ситуаций чрезвычайно сложно (а, зачастую, невозможно) выявить факторы, обусловливающие возникновение целостности. 

Проблема  заключается в том, что любое  системное исследование так или  иначе связано с нарушением целостного представления изучаемой системы. Не расчленив систему на части, невозможно понять сути целого. Однако всякая декомпозиция (расчленение) системы на отдельные обособленные части приводит к потере сути целого и неверной оценке свойств частей. Говоря иначе, при любом способе разделения объекта на части невозможно выявить его целостные свойства, так как простое механическое вычленение какого-либо элемента из него приводит к получению обособленного элемента с другими свойства, т. е. - к новому объекту. Еще Аристотель образно указывал по этому поводу, что рука, отделенная физически от тела, — это уже не рука.