Основные закономерности теории систем.

Основные закономерности теории систем.

Целостность (эмерджентность). Закономерность целостности проявляется в системе в возникновении новых интегративных качеств, не свойственных образующим ее элементам.

1. Иерархичность системы проявляется в том, что свойство целостности проявляется на каждом уровне ее иерархии.

2. Системы могут рассматриваться как закрытые или открытые.

3. Обособленность означает закономерность систем или подсистем, заключающуюся в некой изолированности систем или подсистем от взаимодействия с другими системами или подсистемами в общей иерархии построения систем.

4. За исключением Вселенной, все системы являются подсистемами.

5. Синергизм означает однонаправленность действий, происходящих в определенной системе, результатом чего является повышение конечного эффекта.

6. Практически любая система не является изолированной. Она связана множеством коммуникаций с внешней средой, которая не однородна, а представляет собой сложное образование.

7. Закрытые физические системы подвержены энтропии – тенденции к «иссяканию», открытые же системы, получая «подпитку» из своего окружения не страдают от энтропии, если эта «подпитка» по крайней мере, равна используемой энергии плюс выход из системы.

8. Самоорганизация. Это понятие в теории систем определяется, как способность противостоять энтропийным тенденциям, преобразуя при необходимости свою структуру.

9. Чтобы какая-то система достигла равновесия, она должна обладать обратной связью – информационным входом, который сообщает, действительно ли система достигла устойчивого состояния и не подвергается ли опасности нарушения ее функционирования.

10. Открытые системы, в частности, социальные тяготеют к нарастанию усложненности и дифференциации.

11. Открытые системы могут достигать желаемых результатов различными способами.

12. Историчность.

13. Закон необходимого разнообразия. Смысл этого закона состоит в следующем: чтобы создать систему, способную справиться с решением проблемы, обладающей определенным разнообразием, нужно, чтобы система имела еще большее разнообразие, чем разнообразие решаемой проблемы.

Функциональное, морфологическое и информационное описание систем.

Функциональное описание.

Рис. 2.2. Система и внешняя среда

Состояние любой системы с заданной точностью можно охарактеризовать совокупностью значений k, определяющих ее поведение, т.е. вектором переменных состояний системы

K=(k₁, k₂, …, k_e).

Преобразование одного объекта в другой осуществляется посредством действия на объект оператора. Объект, подвергающийся преобразованию, называется операндом, а результат преобразования – образом. Тогда всякое преобразование можно описать следующим образом: в результате воздействия оператора на операнд получается образ.

Совокупность переменных состояний можно рассматривать как координаты точки в n-мерном пространстве. Его и принято называть пространством состояний системы. Рассматривая процесс функционирования системы, последовательную смену ее состояний и определяя соответствующие им точки, можно получить траекторию ее поведения. Пространство, в котором проходит траектория развития системы, называется фазовым пространством, а найденная траектория – фазовой траекторией.

Различают три типа поведения системы, три режима, в которых она может находиться: равновесный, переходный и периодический.

Состояние, в котором находится система, когда ни одна из компонент вектора ее состояния k_i не изменяется, называется равновесным. Выделяют три типа равновесия систем:

· гомеостатическое равновесие, когда структура системы сохраняется, несмотря на имеющиеся возмущения;

· морфогенетическое равновесие, при котором возмущения подавляются с помощью внутренней перестройки структуры и нового роста;

· энтропийное равновесие – в это состояние система приходит за счет разрушения структуры.

Под переходным режимом понимается режим движения системы из начального состояния к какому-либо установившемуся режиму – равновесному или периодическому.

Периодическим режимом называется режим, при котором система через равные промежутки времени приходит в одни и те же состояния.

 

Морфологическое описание.

Морфологическое описание дает представление о строении системы, т.е. о ее элементном составе, о наличии, характере и способах связи между элементами.

Связь a_ij между выходом элемента i и входом элемента j (рис. 2.3) называется прямой связью.

Рис. 2.3. Прямая связь.

 

Связь между выходом и входом одного и того же элемента называется обратной (корректирующей) связью. Она может осуществляться непосредственно или же через другие элементы системы (рис. 2.4).

 

Рис. 2.4. Обратные связи.

 

Информационное описание.

Это информационное отображение функционального и морфологического описаний целенаправленной системы (схема потоков информации). Его результатом является описание и построение информационной системы, которая обеспечивает выполнение следующих основных функций:

· получение информации о всех подсистемах данной системы, а также от внешней среды, об их воздействии на систему в целом;

· обеспечение накопления и хранения основного центрального массива данных;

· выработка выходной информации.

 

ТЕМА 3. УПРАВЛЕНИЕ

Сущность управления.

У правление - процесс организованного целенаправленного воздействия на объект, в результате которого последний переводится в требуемое (целевое) состояние.

 

Рис. 3.1. Кибернетический подход к процессу управления.

 

Объектом управления является та часть окружающего мира, состояние которой нас интересует и на которую воздействует управление.

Связь между Y и X можно в общем виде представить в виде выражения:

Y=F(X).

Обозначим цель субъекта как Y^*. Проверить выполнение цели Y^* в объекте можно, только сопоставив ее с реальным состоянием Y. Очевидно, что равенство

Y = Y^*

свидетельствует о том, что цели субъекта выполнены в объекте. Если же

Y ≠ Y^*,

то его цели не реализованы в этом объекте. Это обстоятельство заставляет субъекта выбрать одно из двух:

1. смириться с тем, что объект не соответствует целям, и в результате терпеть определенный ущерб, связанный с недостижением своих целей;

2. создать систему управления, которая реализовала бы его цели Y^* в объекте, затратив определенные средства на ее создание и эксплуатацию.

Для реализации управления необходимы каналы управления. Обозначим эти каналы буквой U. Состояние объекта управления зависит от двух факторов: среды (X) и управления (U), т. е.

Y = F(X, U),

где F – по-прежнему оператор работы объекта, но теперь он учитывает еще и управляющие воздействия U (рис. 3.1).

 

Управляющая система реализует процесс обработки информации, воспринимая информацию, характеризующую состояние системы, перерабатывая ее и генерируя новую информацию. Управляемая система под действием этой информации реализует процессы функционирования всей системы.

Управление в организованных системах рассматривается, прежде всего, как процесс преобразования информации (рис. 3.2).

Рис. 3. 2. Управление как процесс преобразования информации

 

Процессы управления всегда протекают следующим образом. Некоторые чувствительные органы (например, органы чувств человека или измерительные приборы) воспринимают информацию о состоянии управляемого объекта.

Эта первичная информация передается по тем или иным каналам связи к органу, задача которого состоит в том, чтобы принять решение на основе полученной информации или, другими словами, переработать информацию.

Желаемое изменение состояния системы достигается посредством определенных управляющих воздействий.

Совокупность правил, по которым информация о состоянии управляемой системы внешней среды, программы управления преобразовывается для получения информации об управляющих воздействиях, называется законом или алгоритмом управления.

 

Система управления.

Система управления (СУ) – совокупность взаимодействующих между собой управляемой системы (объекта управления) и управляющей системы (управляющего органа), деятельность которых направлена на достижение заданной цели управления.

Управляющая система включает в себя такие типичные элементы и подсистемы, как:

· источники информации о состоянии объекта управления;

· подсистема сбора и передачи этой информации;

· подсистема обработки и отображения этой информации;

· подсистема выработки управляющих воздействий;

· исполнительная подсистема.

В СУ решаются четыре основные задачи управления: стабилизация, выполнение программы, слежение, оптимизация.

Задачи стабилизации – это задачи поддержания выходных величин системы вблизи некоторых неизменных заданных значений, несмотря на действие внешних помех.

Задача выполнения программы возникает в случаях, когда заданные значения управляемых величин изменяются во времени заранее известным образом.

В тех случаях, когда изменение заданных значений управляемых величин заранее неизвестно и когда эти величины должны изменяться в зависимости от значений других величин, возникает задача слежения, т.е. как можно более точного соблюдения соответствия между текущим состоянием данной системы и состоянием другой системы.

В системах оптимального управления требуется наилучшим образом выполнить поставленную перед системой задачу при заданных реальных условиях и ограничениях. Понятие оптимальности должно быть конкретизировано для каждого отдельного случая.

В задачах, связанных с исследованием систем управления требуется установить наличие условий для осуществления эффективного управления. Эти условия следующие:

1. Должна быть четко сформулирована цель управления.

2. Должны существовать реальные варианты достижения желаемого состояния посредством использования существующих средств.

3. Должна существовать возможность воздействия на объект управления.

4. Интенсивность управляющего воздействия должна быть достаточной для осуществления необходимых преобразований за располагаемое время.

5. Воздействие должно осуществляться в реальном масштабе времени.

6. Должна существовать возможность получения реальной информации о состоянии объекта управления и результатах воздействия на него.

 

Основной цикл управления.

Основной цикл управления представляет собой кибернетическую модель управления организационными системами.

На рис. 3. 6. показан основной цикл управления процессом по получению некоторого результата, который обозначается как выход системы. Элементом, считывающим значение выходной контролируемой переменной – выхода системы управления является сенсор. Блок управляющей системы, называемый задатчиком цели, задает эталон, с которым будет сравниваться полученный результат. Сравнение осуществляется блоком, называемым компаратором. Различие между действительными и требуемыми значениями переменных передается в блок формирования решения, который определяет, какое именно действие (коррекция) должно быть выполнено эффектором.

Рис. 3. 6. Основной цикл управления

ТЕМА 4. КАЧЕСТВЕННЫЕ МЕТОДЫ

Метод «Дельфи».

На первом туре экспертам сообщается цель экспертизы и формируются вопросы, ответы на которые составляют основное содержание экспертизы. Вопросы предъявляются каждому эксперту персонально в виде анкеты, иногда сопровождаемой пояснительной запиской.

Информация, полученная от эксперта, поступает в распоряжение аналитической группы, обеспечивающей организацию, проведение, обработку промежуточных и окончательных результатов экспертизы. Аналитическая группа определяет экспертов, высказавших крайние точки зрения (давших самую высокую и самую низкую оценку альтернативе) усредненное мнение экспертов и степень согласования мнений экспертов (коэффициент вариации – менее 33%, коэффициент конкордации – более 0,7).

На втором туре экспертам предъявляется усредненная оценка экспертной комиссии и обоснования экспертов, высказавших «крайние» точки зрения. Обоснования принимаются анонимно, без указания имен экспертов. После получения дополнительной информации эксперты, как правило, корректируют свои оценки. Скорректированная информация вновь поступает в аналитическую группу.

3 и 4 туры аналогичны.

 

Метод мозговой атаки.

Этапы:

1. Формируется группа экспертов.

2. Составляется проблемная записка.

3. Генерация идей. Ведущий раскрывает содержание проблемной записки, напоминает участникам мозговой атаки о следующем: а) высказывания должны быть четкими и сжатыми; б) скептические замечания и критика предыдущих выступлений запрещается; в) каждый участник может выступать многократно, но не подряд.

4. Систематизация идей.

5. Разрушение систематизированных идей.

6. Оценка критических замечаний и составление списка практических применимых идей.

Модификации метода:

Обратная мозговая атака – критика уже существующих идей.

Двойная мозговая атака - после проведения прямой мозговой атаки делается перерыв от двух часов до двух-трех дней, затем еще раз повторяется прямая мозговая атака.

Теневая атака: мнения фиксируются на бумаге, затем выполняется их обработка.

Метод индивидуального мозгового штурма: человек поочередно выполняет роли «генератора» и «критика».

 

3. Метод комиссий – это открытая дискуссия по обсуждаемой проблеме для выработки единого мнения экспертов.

4. Экспертиза по методу суда. Состав экспертов делится на две группы. Одна объявляется сторонниками рассматриваемой альтернативы и выступает в качестве защиты. Другая объявляется ее противниками и пытается выявить отрицательные стороны.

5. Метод сценариев. Сценарий означает сюжетную схему, т. е. заранее подготовленный детальный план осуществления чего-либо.

6. Метод коллективного блокнота – идеи фиксируются участниками в специальные блокноты, затем собираются и обрабатываются.

7. Метод контрольных вопросов – при последовательном ответе на вопросы формируются варианты решений.

8. Метод ассоциаций и аналогий – применяется для генерации альтернатив решений в условиях поиска модификации известных систем.

9. Метод тестирования - метод изучения глубинных процессов деятельности человека, посредством его высказываний или оценок факторов функционирования системы управления.

10. Метод SWOT-анализа. Идея заключается в следующем: а) приложение усилий для превращения ее слабых сторон в сильные и угроз в возможности; б) развитие сильных сторон фирмы в соответствии с ее ограниченными возможностями.

11. Методика дерева целей. Разработка осуществляется путем последовательной декомпозиции главной цели на подцели.

Основные закономерности теории систем.

Целостность (эмерджентность). Закономерность целостности проявляется в системе в возникновении новых интегративных качеств, не свойственных образующим ее элементам.

1. Иерархичность системы проявляется в том, что свойство целостности проявляется на каждом уровне ее иерархии.

2. Системы могут рассматриваться как закрытые или открытые.

3. Обособленность означает закономерность систем или подсистем, заключающуюся в некой изолированности систем или подсистем от взаимодействия с другими системами или подсистемами в общей иерархии построения систем.

4. За исключением Вселенной, все системы являются подсистемами.

5. Синергизм означает однонаправленность действий, происходящих в определенной системе, результатом чего является повышение конечного эффекта.

6. Практически любая система не является изолированной. Она связана множеством коммуникаций с внешней средой, которая не однородна, а представляет собой сложное образование.

7. Закрытые физические системы подвержены энтропии – тенденции к «иссяканию», открытые же системы, получая «подпитку» из своего окружения не страдают от энтропии, если эта «подпитка» по крайней мере, равна используемой энергии плюс выход из системы.

8. Самоорганизация. Это понятие в теории систем определяется, как способность противостоять энтропийным тенденциям, преобразуя при необходимости свою структуру.

9. Чтобы какая-то система достигла равновесия, она должна обладать обратной связью – информационным входом, который сообщает, действительно ли система достигла устойчивого состояния и не подвергается ли опасности нарушения ее функционирования.

10. Открытые системы, в частности, социальные тяготеют к нарастанию усложненности и дифференциации.

11. Открытые системы могут достигать желаемых результатов различными способами.

12. Историчность.

13. Закон необходимого разнообразия. Смысл этого закона состоит в следующем: чтобы создать систему, способную справиться с решением проблемы, обладающей определенным разнообразием, нужно, чтобы система имела еще большее разнообразие, чем разнообразие решаемой проблемы.