Читать книгу Исследование систем управления - Л. Х. Мухсинова - Страница 6

Понятие «система» давно и широко используется в научной литературе. Довольно часто употребляется и в повседневной жизни в качестве синонима совокупности, комплекса тех или иных объектов, например, заводов, торговых предприятий, уравнений, небесных тел, нервная, отопительная, солнечная и т.д. Эти словасочетания, наряду с различиями, показывают некоторую одинаковость, сходность, некое общее – системность. Впервые слово «система» появилось в Древней Элладе в 2500 г. до н.э. Оно означало: сочетание, организм, организация, союз.

Аналитики выделяют более 40 определений понятия «система», получивших наибольшее распространение в литературе. Многообразие их можно свести в три категории групп:

1) в первую группу входят определения системы, как некоторых классов математических моделей (например, система – математическая абстракция, которая выступает в качестве модели динамического явления);

2) вторая, значительная по объему, группа включает определение «системы» через понятия – «элементы», «отношения», «связи», «целое», «целостное»;

3) в третью группу входят определения «системы» с помощью понятий «вход», «выход», «переработка информации», «управление».

Начало этому движению было положено исследованиями А.А. Богданова, автором «Всеобщей организационной науки», названной им Тектологией – (от гр. tekton – строитель), заимствовав этот термин из «Генеральной Морфологии» Э.Геккеля, первой развернутой попытки системного подхода к науке. Первый том Тектологии вышел в свет в 1911 г., а в 1923-1925 г. – второй и третий тома его книги. Для Тектологии Богданова А.А. системой является любое сочетание любых элементов. Это солнечная система, планета, молекула, атом, река, пламя, облако, организм, биоценоз, человеческое общество, научная теория, понятие, даже слово. При этом подразумевается, что элементы данной системы связаны между собой более тесно, чем с элементами, не входящими в нее. При столь широком понимании понятия системы любой объект, будь то физический, лингвистический, художественный или концептуальный, можно рассматривать как некоторую систему. Даже скопление людей на улице в ожидании транспорта – это система. Но связи между такими людьми слабые. Из такого определения следует, что любая система характеризуется некоторой, хотя бы даже очень слабо выраженной, обособленностью и некоторой относительной целостностью, некоторой степенью организованности. О.Ланге понимает под системой «множество связанных действующих элементов».4 Возникновение концепции общей теории систем связано и с именем австрийского биолога Л. Фон Берталанфи. Правда, основную идею своей «Общей теории систем» Берталанфи выдвинул в 1937 г. (через много лет после выхода уже третьей части «Тектологии»). Его определение: система – «комплекс элементов, находящихся во взаимодействии».5 Определение Р.Акоффа система – «любая сущность, концептуальная или физическая, которая состоит из взаимозависимых частей».6 Нельзя не признать привлекательность такого определения системы, заключающуюся в простоте, сравнительной легкости запоминания, которое дается во многих учебниках, как совокупность взаимосвязанных переменных (элементов, блоков). Переменная – элемент системы – не равнозначна по смыслу реальному объекту или какой-либо части объекта. Она представляет собой одну или несколько характеристик, свойств тех объектов, которые рассматриваются в данной системе. К примеру, завод может быть охарактеризован бесконечным числом свойств: производственной мощностью, месторасположением, количеством занятых, стоимостью фондов, материалом, из которого сложено здание, особенностями архитектурного стиля и т.д. Каждая система задается упорядоченным набором переменных (элементов). Части системы, состоящие более чем из одной переменной, называются подсистемами. Но не всякий набор выделяется в качестве системы. Каждая переменная может принимать множество конкретных значений. Так, мощность завода может быть выражена годовым выпуском продукции, количеством рабочих, по специальностям и тарифным разрядам, т.е. систему можно описать множеством ее состояний. Однако исследователь будет интересоваться лишь несколькими характеристиками. С одной стороны, система может быть редуцирована (сведена) до одного элемента. В этом случае говорят о неразложимости системы, ее отмирании. Но если она проявляет свои свойства как часть другой системы, то можно говорить о ее элементарности. Редуцированным до нуля может быть само окружение системы, то это замкнутая система. Для многих системных явлений существенно и то, что система может быть сопоставлена одному из элементов среды – системе более высокого порядка. Само понятие система является абстракцией и предполагает наличие: исследователя, объекта наблюдения и некоей цели, задачи, которую ставит наблюдатель, и в соответствии с ней выделяет определенные характеристики и свойства объекта, его составных частей. По М. Месаровичу, абстрактную систему можно понимать «как некоторую абстрактную аналогию или модель определенного класса реально существующих систем. Тогда общую теорию систем можно рассматривать как теорию абстрактных моделей».7

Под функцией системы следует понимать характеристику, определяющую изменение состояния системы. Функция широко распространенное слово, имеющее множество значений. Понятие функция (лат. function – это деятельность, обязанность, работа, назначение) используется во всех областях знаний, и во всех сферах деятельности. В математике, например, как зависимая переменная величина, т.е. величина, изменяющаяся по мере изменения другой величины, называемой аргументом, в биологии как специфическая деятельность органа или организма. В экономической теории под функцией понимают конкретную форму проявления сущности, в философии – внешнее проявление свойств какого-либо объекта в данной системе отношений. Понятие «функция» занимает особое место в системе менеджмента и играет ключевую роль в ее формировании. Функция как категория менеджмента характеризует существенный вид управленческой деятельности. Но такая характеристика зачастую оказывается очень громоздкой. Для любой относительно обособленной системы практически главным является состояние ее выходов, что определяет ее поведение. Саму функцию системы, определяющую состояние выходов, называют целевой функцией системы, в отличие от функции системы, которая определяет изменение состояний системы в целом. Целью системы (назначение) называют определенное, желаемое состояние ее выходов. Функция системы характеризует ее как целое, как результат взаимодействия элементов, а для относительно обособленных систем она отражает также воздействие среды.

В теории систем исходным моментом является предположение, что системы существуют как целое, которое затем можно расчленить на компоненты. Первичность целого – основной постулат теории систем. Свойства системы не являются только суммой свойств ее составных частей. Система нечто «большее», а иногда и качественно отличное, чем сумма составляющих ее частей. Элементы могут существовать только в связанном виде. Там, где есть элементы, обязательно устанавливаются реальные связи. Если в электрической цепи не течет ток, значит, нет электрических связей, следовательно, нет и элементов. Элементы появляются только тогда, когда цепь подключена к источнику электрической энергии, в ней образуются реальные электрические связи и можно говорить о существовании элементов, которые они связывают. Система предполагает наличие связи между ее элементами. Это не значит, что в каждый данный момент времени должны проявиться все связи элементов. Не любая связь может быть актуальной, но принимается в качестве исходного положения без доказательств наличие предполагаемой или известной наблюдателю потенциальной связи. Под структурой системы понимается совокупность существенных связей между ее элементами, т.е. тип и форма внутренней организации системы. Структура представляет инвариантный аспект системы (инвариант фр. invariant букв, неизменяющийся – мат. выражение, остающееся неизменным при определенном преобразовании переменных, связанных с этим выражением, например, при переходе от одной системы координат к другой). Под отношениями или связями между элементами подразумевают отношения упорядочения (порядка). Элементы структуры можно представить в виде линейно упорядоченного множества (рисунок 1). Однако такое упорядочение отнимает возможность изучать все взаимодействия элементов системы. Итак, система предполагает наличие связей между ее элементами.

Рисунок 1 – Элементы структуры в качестве линейно упорядоченного множества

Элементов множество. Возьмем пример, что связи между элементами системы являются направленными по линии воздействия одного элемента на другой. Представим систему в виде ориентированного графа (рисунок 2), где элементы представлены вершинами, а связи между ними – дугами. Воздействующий элемент является предшествующим, и начало стрелки связи, идущей от него (начало дуги), – выходом этого элемента. Элемент, испытывающий воздействие, является последующим, и конец стрелки связи, поступающей в него (конец дуги), есть вход этого элемента. Частными случаями являются: взаимодействие двух элементов (b и d на рисунке 2 а), когда соединяющие две смежные вершины дуги образуют контур, и самосопряжение элемента, когда его выход возвращается на вход, т.е. образуется петля (с на рисунке 2а). У замкнутой системы элементы взаимодействуют лишь внутри системы. Для варианта незамкнутой системы такая однозначная идентификация невозможна. Здесь элементы могут быть отнесены либо к системе, либо к среде, т.е. к другой системе: вершина b на рисунке 2a стала входом х₂' и выходом y₂' на рисунке 2 в. В реальной действительности нет абсолютно обособленных систем, но пользоваться этой абстракцией удобно. Число связей, их направление и разветвленность являются структурными характеристиками системы.

Рисунок 2- Ориентированный граф

Еще Фрэнсис Бэкон указывал в «Новом органоне», что основными и элементарными процессами, к которым можно свести происходящее в мире, являются соединение и разделение. Это положение развито в «Тектологии» А.Богданова. Он выделяет два универсальных типа организационных форм, которые как по своей распространенности, так и по тектологическому значению, играют большую роль. Это централистический и скелетный типы. Эти понятия связываются в нашем сознании с пониманием каких-то социальных и биологических форм, поэтому Богданов вводит для них новые обозначения: эгрессия и дегрессия. Основная мысль А. Богданова такова: любая «централистическая связь разлагается на более простые связи: эти связи необратимы и сходятся к более высокоорганизованному комплексу; остальные комплексы по отношению к нему играют роль периферии. Богданов очень ярко выделяет тектологическую функцию этого комплекса: она отлична от остальных. Все это великолепно объясняя, что комплекс оказывает преобладающее влияние на другие – как солнце в планетной системе, руководитель в группе людей. Его различие от других есть «эгрессивная разность», а сам по отношению к ним – «эгрессивный центр». Богданов определяет организационное значение эгрессии – концентрация определенных активностей и потому она централизует саму систему. Но эгрессия по своей природе ограничена. Цепь эгрессии не может развертываться до безконечности на организованность системы, развитие ее активности. Между всяким высшим звеном и связанными с ним низшими, всегда должна существовать эгрессивная разность, характеризующая разный уровень организованности: переход от высшего звена к низшим означает понижение организованности. Чем дальше от центрального комплекса, вниз от звена к звену, начинают выступают другие активности, отличные от тех, которые характеризуют эгрессию. Эти иные активности образуют цепь эгрессии со своими особыми соотношениями. По мере удлинения эгрессивной цепи ее низшие звенья все меньше и меньше определяются центральным комплексом. Ослабление цепной связи кладет предел концентрирующей силе всякой данной эгрессии.

Примером централистического типа организационных форм выступают вертикально-интегрированные нефтяные компании (ВИНК) России. ВИНК контролируют практически всю нефтедобычу, осуществляют переработку нефти и доминируют на топливных рынках страны. В структуре ВИНК содержатся ремонтные, буровые и прочие сервисные подразделения. Консолидация отдельных видов деятельности способствовала снижению затрат, в том числе за счет усиления ответственности, внедрения оптимальных систем контроля. Но по мере укрупнения идет снижение организованности. Поэтому ВИНК выводят из состава некоторые подразделения, выполняющие текущий ремонт скважин, базы по ремонту глубиннонасосного оборудования и другие вспомогательные непрофильные производства.

Чем эгрессия шире и дальше развертывается, тем сильнее дифференциация, оказывающая доминирующее влияние на деятельность и судьбу высокоорганизованного комплекса. Идет развитие системных противоречий. Нетрудно проследить появление в эгрессивных системах иных противоречий, зависящие не столько от дифференциации, сколько от ее неполноты. Одним из наиболее распространенных противоречий является наличие «многоцентрия». Стройно организованная эгрессивная система имеет один общий центр. Но встречаются системы и с двумя или более главными центрами, с параллелизмом связей каких-нибудь нисших центров, т. е. не соответствующие принципу единоцентрия, либо побуждаемые необходимостью, либо «мудрой» политикой. В них наблюдаются неуравновешенность, противоречия, дезорганизация. Но тектологический прогресс, основанный на пластичности, ведет к усложнению организационных форм вследствие накопления в них приспособлений к новым условиям. Чем выше организация, тем она сложнее и пластичнее. Но еще одним заметным (отрицательным) свойством системы является постоянное нарастание ее «уязвимости». Существуют два обстоятельства, определяющие уязвимость системы: подвижность элементов допускает легкое разрушение связей между ними; сложность внутренних равновесий системы – их сравнительную неустойчивость. Силой, оказывающей сопротивление этим обстоятельствам, является возникновение скелетных структур, которых Богданов А. заменяет новым термином «дегрессия» (по латыни –«схождение вниз»). Дегрессию Богданов характеризует как организационную форму огромного положительного значения: она делает возможным развитие и сохранение пластичных форм. Именно она фиксирует, закрепляет их активности, охраняет нежные комбинации от грубой их среды. Отсюда гигантское применение дегрессии в технике. Она широко распространена и в неорганической природе. Так, твердое ложе озера охраняет форму пластичного жидкого комплекса. Разного рода символы, в частности, слово – это интересный случай дегрессии. Символы фиксируют, т.е. скрепляют, удерживают и охраняют от распадения живую, пластическую ткань психических образов. Одновременно с этим положительным изменением, существует один факт, лежащий в основе всех других проблем, возникающих в связи с появлением скелетных структур. Каждая дегрессивная система состоит из двух частей – пластичной: наиболее выше организованной, но менее устойчивой к разрушительным воздействиям; менее пластичной, но более устойчивой и потому усиливающей свое влияние на состояние системы. Ясно и определенно процессы роста сильнее и быстрее совершаются в пластичной части, выше организованной, более способной к ассимиляции. Скелетная, как менее пластичная, должна только отставать, она может совершенно приостановить развитие системы. Скелет, связывая пластичную часть системы, стремится удержать ее в рамках своей формы, тем самым – задержать ее рост, ограничить ее развитие. В самом деле, для человека именно костный скелет является причиной остановки роста его тела. У многих насекомых, ракообразных, позвоночных дело обстоит иначе. У этих организмов скелеты сбрасываются и заменяются более просторными. Или другой пример. Возможно ли и вероятно ли, чтобы такие изменения последовали и в других объектах природы? Не подлежит сомнению, что многоводная река может прорыть себе новое более широкое русло. Возьмем социальную дегрессию – слово. Оно не только закрепляет живое содержание, но своим консерватизмом стесняет его развитие. В недалекие времена принципиальность воспринимали как строптивость, своего рода выпад против начальства. Так, в 1939 г. профессор Г.В. Щипанов выдвинул принцип инвариантности – независимости процессов в автоматических системах от внешних возмущений. Комиссия признала данный принцип ошибочным. Лишь спустя 20 лет новая комиссия пересмотрела это заключение и признала ценность и полезность принципа инвариантности. Но ярче выступает это противоречие в развитии сложных комплексов – идей, норм и их систем. Термин «окостенение догмы» (гр. dogma – положение, принимаемое без учета конкретных условий его применимости), применяемый и к религиозным, научным, социальным и др. доктринам, заимствован из физиологии скелета: их отставание в процессе развития, их задерживающая роль тектологически такова же, как роль всякого скелета.

Итак, в развитии дегрессии противоречия тектологически неизбежны, они вытекают из ее существа Развитие систем все более и более будет сдерживаться. Однако, понимая их закономерность, можно свести противоречия к минимуму: растрату активностей следует ограничивать рамками безусловно необходимого. Консерватизм дегрессии есть то условие, которое в процессе биологического, социального, экономического развития, делает необходимыми непрерывные усилия в целях устранения всех препятствий, мешающих движению вперед. Существует возможность устранения этих противоречий и в человеческом обществе. Сущность реформ в обществе заключается в том, что отбрасываются старые государственные, правовые скелетные формы и заменяются новыми. Это же происходит в развитии науки, искусства, экономики и религии.

Эгрессия и дегрессия – это два организационных типа, но они не противоположны один другому. Эгрессивный центр не всегда бывает пластичен, чем его периферия и закрепление активностей является для него необходимым условием. Два типа реально могут соединяться, как, например, в случае авторитарных форм социальных комплексов. Если дегрессия идет параллельно с эгрессией, то служит для ее закрепления. Если та и другая относятся к разным активностям, то их следует установить и разграничить в тех размерах, которые не вызывают каких либо вредных последствий.

Каковы же структурные преобразования систем? По Богданову А. основой формирующего тектологического механизма является соединение комплексов, обозначаемое им термином «конъюгация». Любое соединение систем сопровождается той или иной степенью их изменения, но характер и степень конъюгации, ее результаты могут быть глубоко различны. Вхождение элемента одного комплекса в другой – это ингрессия, дезингрессия – распад комплекса. Крайним, нежелательным случаем является коллизия (лат. collisio – столкновение противоположных сил, стремлений или интересов), приводящая к большей или меньшей структурной дезорганизации и, наконец, полному разрушению одной или обеих сталкивающихся систем. Коллизия есть результат антагонистических взаимодействий между элементами контактирующих систем. Примером могут служить большинство случаев военного столкновения. Если контактирующие системы не разрушаются, то между ними может возникнуть более или менее глубокое взаимодействие, приводящее к преобразованиям систем. Примером явится идейный контакт в дружеской научной дискуссии, приводящий к изменению точек зрения ее участников. Преобразование систем может быть таким глубоким, если происходит полное их изменение с появлением качественно новых, эмергентных свойств (соединение кислорода и водорода с образованием воды). Наконец, третьим типом конъюнкции является простое слияние (амальгамация- слияние обществ, союзов, корпораций; в этом смысле слово амальгамация употребляется в США, Англии) двух систем без существенного их преобразования и без появления новых свойств.

Цепная связь бывает двух типов: однородная, или симметричная, и неоднородная, или асимметричная. В первом случае система цепной связи состоит из однородных элементов. Примерами симметричной цепной связи могут служить цепь из одинаковых звеньев, или группа студентов, готовящихся вместе к экзамену. Во втором случае системы не однородны и отношения между ними тоже неодинаковы (несимметричны).

Всякая система представляет собой нечто более или менее индивидуальное, отдельное, автономное. Состав мира становится более сложным, он состоит из отдельностей, элементы которых также представляют собой отдельности. Если системы не разрушаются, а разъединяются вновь или не сливаются, образуя новую систему, то они остаются во взаимной связи, продолжая взаимодействовать, либо эти взаимоотношения сменяются медленно и частично в отдельных частях. До этого положения уже дошли многие государства. Этот случай наиболее простой и распространен в социальной системе. Таково, например, соединение идей в теорию, или людей в общественную организацию. На чем же основывается такая связь? Она обеспечивается посредством общих звеньев, создающих цепную связь. Связь двух конъюгирующих систем создается на основе какого-либо общего элемента, входящего в обе системы. Наряду с образованием новых цепных связей повсеместно наблюдается разрыв старых связей. Происходит разделение того, что раньше было связано. Когда связка становится настолько слабой, что уже не способна удерживать в цепной связи две системы, они отделяются друг от друга. В одних случаях это означает разрушение, дезорганизацию, в других – лишь разделение или размножение. Таким образом, система распадается на отдельные части (распад СССР). Согласитесь, такое расчленение страны в нашем сознании не воспринимается как apriori Очень тяжко с ним согласиться. Если бы применить к очень маленькому клочку земли, мы могли бы на момент согласиться с правдоподобием поведения систем…

Но увы! Все, что возникает, имеет свою судьбу. Ее первое простейшее выражение сводится к дилемме – сохранение или уничтожение. То и другое совершается закономерно, так что нередко удается даже предвидеть судьбу форм. Закономерное сохранение или уничтожение – это и есть первая схема универсального регулирующего механизма, которое давно получил в биологии имя – «отбор».

Причины разрыва связи Богданов А. объясняет ослаблением и уничтожением «связки», т.е. актом дезингрессии. Богданов А. дает оценку научной ценности дезингрессии: если бы ее не было, не было бы систем, субсистем. В природе не было бы структурных отдельностей, вообще не было бы отдельных «предметов», «вещей», «явлений». Дезингрессию не всегда легко обнаружить…

Устойчивость систем определяется определенной степенью ее устойчивости к возмущающим воздействиям. Несмотря на то, что система может переходить из одного состояния в другое, она сохраняет некоторые характерные свойства, делающие ее данной системой. Очень хорошо об этом сказал Эшби «через все значение слова «устойчивость» проходит основная идея инвариантности. Эта идея состоит в том, что хотя система в целом претерпевает изменения, некоторые ее свойства (инварианты – фр. слово – не изменяющийся; остаются неизменными при определенном преобразовании переменных) сохраняются неизменными. Всякая устойчивость относительна. Система вполне устойчива в определенных условиях, окажется неустойчивой в иных условиях – неблагоприятных. В каждой ситуации устойчивость может быть охарактеризована как с количественной, так и со структурной сторон. Устойчивость системы по отношению к внешним воздействия может быть охарактеризована количественно. Система, состоящая из большего числа элементов, будет более устойчивой. В процессе выветривания более крупные горы устойчивее, чем небольшие. При высыхании водоемов в одних и тех же климатических условиях, мелкие высохнут быстрее. Увеличение числа элементов может повысить общую устойчивость систем в тех случаях, когда это увеличение не приводит к уменьшению ее структурной устойчивости (в случае землетрясения многоэтажные здания разрушаются быстрее, чем малоэтажные).

Устойчивость систем зависит не только от количества элементов, но и способов их сочетания, от характеристики их структурных связей. Поэтому небольшая гора, состоящая из твердых пород, обладает большей структурной устойчивостью, чем огромная гора, состоящая их рыхлых пород. Различия структурной устойчивости всегда зависят от конкретных условий среды, подобно как различия в количественной устойчивости двух систем могут сохраняться в самых различных условиях. Та среда, относительно которой структура сохраняет свою устойчивость, может быть очень большой и бесконечно большой. Так, например, относительная структурная устойчивость атомов материи сохраняется в различных условиях среды.

Устойчивость систем бывает двух типов: статическая и динамическая. Статическая характерна для систем статического равновесия: устойчивость здания, горного сооружения, пирамиды Хеопса, Парфенон, преториумы римских форумов, средневековые соборы, храмы Индии и Центральной Америки – все эти устаревшие памятники, но они прекрасны и гармоничны. Это примеры статической устойчивости (устойчивость определяется прочностью их конструкций, прочным сцеплением их элементов, но не постоянным их обновлением). Такие системы будут выветриваться, стираться, изнашиваться. Кривая их разрушения все время будет падать. Динамическая устойчивость характерна для систем подвижного равновесия, в этом случае динамическая устойчивость является результатом того, что каждое из возникающих изменений уравновешивается другими, ему противоположными. Примером, является слияние одного народа с другим путем усвоения его языка, обычаев и т.п. В сложных самоорганизующихся системах регулирование обычно приобретает гомеостатический характер. Гомеостаз хорошо известен биологам, изучающим согласование деятельности многих функциональных подсистем в живых организмах и их взаимодействие со средой. Выживание организма и его приспособление к возмущающим влияниям среды ставит определенные задачи перед каждой функциональной подсистемой данного организма. Эти подсистемы выполняют свои «задачи» на основе саморегулирования, но взаимодействуют друг с другом сложным образом. Они поддерживают значения регулируемых переменных внутри допустимых границ, в случае необходимости пуская в ход противодействующие факторы. В общем случае одна существенная переменная находится под контролем и воздействием нескольких перекрывающих друг друга и взаимодействующих подсистем. Каждая из этих функциональных подсистем выполняет свою «задачу», реагирует на свой комплекс факторов, влияющих на данную переменную, имеет свой способ противодействия возмущениям. В то же время каждая из них учитывает состояние некоторых других переменных, с которыми она связана. Согласованное функционирование таких подсистем обеспечивает высокую устойчивость системы в целом.

Организм может существовать, если постоянство состава его тела поддерживается в определенных пределах. Это положение – сущность закона постоянства внутренней среды. Действительно, в норме величина артериального давления, концентрация в крови сахара, жира холестерина и другие показатели колеблются незначительно. Наоборот, любое стойкое отклонение от нормальных пределов говорит о болезни. Это постоянство внутренней среды или гомеостаз (так назвал это фундаментальное свойство в 1929 г. выдающийся физиолог Уолтер Кеннон). Аналитики утверждают, нельзя считать, что именно Кеннон открыл не известную до него закономерность в живых системах. Сходные высказывания можно обнаружить в трудах русского ученого И.Сеченова, немецкого ученого Э. Пфлюгера, бельгийского – Л. Фредерика, французского – Ш. Рише, английского – Д. Холдейна. Но приоритет остается за Кенноном: он ввел в науку, сформулировал теорию гомеостаза.