Телемтаев Марат. Системная технология

 
   * Природные и искусственные системы. По признаку происхождения следует различать природные и искусственные системы.
   Природные системы созданы природой: водные системы (пресноводные и морские), атмосферные, горные системы, солнечная система. В классе природных систем особое место занимают экологические системы. Мы здесь не рассматриваем вопрос, являются ли действия природы целенаправленными или целесообразными; мы имеем в виду лишь состоявшийся факт наличия системы, к появлению которой человек не имеет отношения; следовательно, считаем мы, эта система создана природой. Природа, в нашем понимании, созидатель систем, который, во-первых, не человек, во-вторых, действует не по тем правилам, которые может объяснить для себя человек, и, в-третьих, эти правила приводят к лучшим результатам в смысле построения систем.
   Искусственные системы созданы человеком: производственная система, система исследования космоса, робототехнические системы, системы сферы здравоохранения, системы обороны, обучающие системы, информационные системы, энергетические системы, коммуникационные системы, государственные системы, политические партии. Внешняя среда создает определенные мотивации, в силу которых поведение человека становится целенаправленным и, как правило, эти цели более успешно достигаются, если человек для этого создает системы.
 
   * Социальные системы, системы «человек-машина» и машинные системы. По признаку участия человека в качестве части (элемента, подсистемы) искусственной системы можно различать системы социальные, системы «человек-машина» и системы машинные.
   Социальные системы состоят только из людей и причинно-следственных отношений между ними; процессы достижения целей и деятельность социальных систем лежат в области принятия решений; эти решения в большинстве случаев относятся к вопросам развития социальных систем и их элементов и совершенствования причинно-следственных отношений между элементами социальных систем. Примерами таких систем могут служить органы управления промышленными фирмами, правительственные ведомства, политические партии, общественные объединения. Наиболее важное значение для таких систем имеют организационная структура (причинно-следственные отношения между людьми) и поведение людей, как элементов системы.
   Системы «человек-машина» состоят из людей и из компонентов других видов ресурсов (автомобиль, трактор, участок земли, здания, сооружения, компьютер, технологическое оборудование). В большинстве своем системы «человек-машина» являются подсистемами больших и сложных производственных систем в различных сферах деятельности человека.
   Машинные системы состоят только из машин (компьютеров, контроллеров, регуляторов, технологического оборудования, аппаратов). Это гидроэнергетические системы, системы автоматического регулирования и управления, крылатые ракеты, метеорологические спутники земли, роботы-манипуляторы, транспортные системы. Среди машинных систем выделяются системы, способные самонастраиваться и адаптироваться к изменениям условий внешней среды (самонастраивающиеся системы, адаптивные системы, инвариантные системы).
 
   * Открытые и закрытые системы. По признаку наличия взаимодействий с внешней средой системы и с внутренней средой элементов системы можно выделить закрытые и открытые системы.
   Система является закрытой, если у нее нет причинно-следственных отношений с внешней средой системы и с внутренней средой элементов системы. Характеристики устойчивого состояния равновесия закрытой системы зависят только от начальных условий системы. Если изменяются начальные условия, то изменится и конечное устойчивое состояние. Каковы бы ни были изменения во внешней среде и/или во внутренней среде элементов системы, закрытая система не претерпевает изменений, поскольку между системой и окружающей ее средой существует граница, которая предотвращает воздействие внешней среды на систему; такого же рода граница существует между системой и внутренней средой ее элементов. В реальности трудно представить себе модель такой границы между внешней средой системы и системой; еще более затруднительно представить себе модель такой границы между системой и внутренней средой ее элементов. Например, трудно представить себе такую границу, которая позволяет производственной системе не зависеть от настроения и состояния здоровья сотрудника, от тех воздействий, которым он подвергся в семье, на транспорте, на рынке ценных бумаг. Например, не является закрытой, в смысле зависимости от внутренней среды элементов, система автоматического регулирования уровня жидкости в некотором технологическом цикле; по мере износа датчика и исполнительного механизма система будет переходить к новым устойчивым состояниям и, затем, к состоянию отказа, к потере работоспособности. Тем не менее, закрытые системы находят постоянное применение при моделировании систем, при проведении научных исследований, при проектировании систем. При проведении научных исследований и постановке лабораторных экспериментов для изучения на земле поведения человека в космосе, для анализа условий протекания химических реакций, для изучения физических свойств сплавов металлов принимаются меры по созданию закрытой системы, т.е. по построению границы между системой и влияющими на нее средами: внешней средой системы и внутренней средой элементов системы.
   Система называется открытой, если существуют причинно-следственные связи между системой и ее внешней средой и/или между системой и внутренней средой элементов системы. Модель открытой системы не может быть построена в виде замкнутой концептуальной системы. К открытым системам относятся экологические, социальные, производственные, технологические, экономические системы. Все живые системы – открытые системы. Живые системы, окружающая их абиотическая среда и взаимодействие между ними и с их внутренними средами образуют экологические системы. В открытых системах одно и то же конечное состояние может быть достигнуто при различных начальных условиях благодаря причинно-следственным отношениям с внешней и с внутренней средами. Абиотические системы являются относительно закрытыми; при наличии обратной связи они могут приходить к состоянию равновесия, которое зависит и от начальных условий, и от внешних воздействий на систему. В результате абиотической системе присуща некоторая видимость целенаправленного поведения.
 
   * Постоянные и временные системы. По признаку наличия или отсутствия постфизической стадии жизненного цикла системы можно различать постоянные и временные системы.
   Постоянная система всегда присутствует в концептуальной и/или физической форме; для нее не существует проблемы постфизической, «пассивной» формы существования. Постоянная система всегда есть и функционирует, производя преобразования, соответствующие замыслу внешней среды. Понятие «всегда» означает всегда, в любой момент времени, когда у внешней среды возникает потребность в результатах функционировании этой системы, постоянная система производит необходимые действия.
   Временная система — это система, необходимая внешней среде в течение ограниченного периода времени; после ее «активного использования» необходимость внешней среды во взаимодействии с данной системой отпадает; система переходит в постфизическую стадию жизненного цикла. Временными системы могут быть по замыслу или по обстоятельствам; длительность времени существования системы может быть заранее задана или она может зависеть от сочетания характеристик внешней и внутренней сред; сочетание характеристик внешней и внутренней сред, приводящее к гибели системы, может наступить по заранее составленному плану либо это случайное событие. Предприятия, создаваемые для организации уникального спортивного или зрелищного мероприятия, для съемки фильма, для осуществления одиночного кругосветного путешествия, для организации гастролей выдающегося рок-музыканта в городе Н., являются временными по замыслу. Предприятие по выпуску молочной продукции, обанкротившееся в связи с резким падением спроса на его продукцию, университет, закрывающийся в связи с изменением спроса на рынке труда, – временные системы по обстоятельствам. Естественно, что реальные системы являются, в большинстве своем, системами постоянными по замыслу и временными по обстоятельствам. Даже классно-урочная система Яна Коменского может оказаться временной системой, что представить себе пока невозможно.
 
   * Стабильные и нестабильные системы. По признаку стабильности результата функционирования либо стабильности структуры или процесса системы либо стабильности некоторого набора характеристик системы могут различаться стабильные и нестабильные системы.
   Результат функционирования системы оценивается внешней средой, как правило, с помощью набора критериев; эти критерии определяют, является ли данный конкретный результат деятельности системы (и/или процесс системы, и/или структура системы, и/или некоторый набор характеристик системы) таким же привлекательным для внешней среды, как и предыдущие результаты или нет. Если на протяжении длительного периода времени сохраняется привлекательность системы для внешней среды по этим признакам, то это – стабильная система.
   Если внешняя среда установила для себя, что система часто теряет свою привлекательность, то это – нестабильная система.
   Система может путем изменения своей структуры или процесса восстановить свою репутацию и вновь доказывать свою стабильность внешней среде; собственно таким путем и достигается стабильность системы; в этом случае система опережает анализ со стороны внешней среды и проводит его сама для того, чтобы заранее определить целесообразные изменения процесса и структуры для создания обоснованного имиджа стабильной системы; такая деятельность является составной частью маркетинга и менеджмента фирмы. Во многих случаях невозможно постоянно на практике определять результат функционирования системы, например, для воинских формирований. В этих случаях показателем стабильности системы может явиться некоторый набор ее характеристик (состояние воинской дисциплины, следование уставам, умение ходить в строю, умение зарабатывать хорошие показатели на учениях и т.д.).
 
   * Технологические, управленческие и производственные системы. По признаку участия в выпуске изделия можно разделять системы технологические, управленческие, производственные. Технологические системы непосредственно заняты выпуском изделий (система-объект), управленческие — обеспечением качественного взаимодействия подсистем технологической системы между собой и обеспечением взаимодействия технологической системы в целом с внешней средой (система-субъект), производственная система — это объединение технологической и управленческой систем (завод, комбинат, фирма, корпорация и т.д.). Классификация технологий рассмотрена нами в главе 1; она соответствует классификации технологических систем, принятой в системной технологии.
 
   * Системы производства (производственные системы). По признаку принадлежности к определенным сферам общественного производства следует различать производственные системы материального, информационного, энергетического, человеческого, коммуникационного, финансового, природного, строительного производств. Все эти системы предназначены для удовлетворения определенных потребностей человека, домашнего хозяйства, общества, общественного производства.
   Системы материального производства заняты выпуском материальных изделий для удовлетворения материальных потребностей жизнедеятельности человека и домашнего хозяйства.
   Системы информационного производства заняты выпуском информационных изделий для удовлетворения информационных потребностей жизнедеятельности человека, домашнего хозяйства, общества и общественного производства.
   Системы энергетического производства обеспечивают энергетические потребности домашнего хозяйства и общественного производства.
   Системы человеческого производства обеспечивают удовлетворение потребностей домашнего хозяйства, общества и общественного производства в человеческих ресурсах.
   Системы коммуникационного производства обеспечивают потребности человека, домашнего хозяйства, общества и общественного производства в коммуникациях.
   Системы финансового производства обеспечивают потребности человека, домашнего хозяйства и общественного производства в финансовых ресурсах.
   Системы природного производства обеспечивают потребности человека, домашнего хозяйства, общества и общественного производства в природных ресурсах.
   Системы строительного производства (в т.ч. и машиностроительного) обеспечивают потребности домашнего хозяйства и общественного производства в недвижимости, машинах, оборудовании, аппаратах, агрегатах.
   Более подробно эти классы систем рассмотрены в главах, посвященных приложениям системной технологии.
 
   * Системы управления (управленческие системы). По признаку участия нижних уровней в управлении следует различать административные, демократические, административно-демократические системы управления.
   Системы административного управления при принятии решений рассматривают преимущественно только те альтернативы, которые выработаны ими или вышестоящими уровнями иерархии управления; нижестоящие уровни необходимы в данном случае только для обеспечения информацией о своем состоянии и для исполнения решений. Априори здесь предполагается недостаточная компетентность системы нижнего уровня в вопросах выработки и принятия решений.
   Системы демократического управления при принятии решений рассматривают все альтернативы, поступающие от систем всех уровней, и считают их компетентность достаточной для квалифицированной разработки представляемых ими альтернатив и для квалифицированной оценки альтернатив, представляемых другими. Принятие решений осуществляется на основе большинства голосов, поданного за конкретный вариант решения, от представителей систем всех уровней.
   Системы административно-демократического управления при принятии решений рассматривают вначале все альтернативы, поступающие от систем всех уровней и мнения всех уровней обо всех альтернативах; принятие решений осуществляется системой верхнего уровня после изучения всех мнений и всех альтернатив.
   В отношении к системам управления производством будем рассматривать системы административного, экономического (что будем считать синонимом демократического) и экономико-административного (что будем считать синонимом административно-демократического) управления. Более подробно эти классы систем рассмотрены в разделе, посвященном применению метода системной технологии в управлении.
   Системная технология рассматривает также административные, демократические, административно-демократические системы проектирования, анализа, исследований, производства, экспертизы, контроля (инспекции, надзора), разрешительные (лицензирования), архивные.
 
   * Деятельностные системы. По признаку вида деятельности, связанной с удовлетворением потребностей внешней среды, системы-субъекты можно разделить на аналитические, экспертные, исследовательские, проектные, производственные (рассмотрены выше), управленческие, архивные, разрешительные, контрольные.
   Деятельность аналитических систем заключается в анализе потребностей внешней среды, а также целей, соответствующих этим потребностям, и в анализе действий всех систем по обеспечению достижения поставленных целей, а также по корректировке этих целей для обеспечения меняющихся потребностей внешней среды.
   Деятельность исследовательских систем заключается в изучении всех альтернатив удовлетворения потребностей внешней среды, достижения поставленных целей и построении исследовательского проекта будущей системы, содержащего альтернативы ее практической реализации.
   Деятельность проектных систем заключается в выборе окончательного варианта построения системы и в создании практического проекта, который можно реализовать с учетом всех ограничений и возможностей производства.
   Деятельность управленческих систем заключается в обеспечении ресурсами и взаимном согласовании действий всех систем, в том числе производственных и технологических, участвующих в удовлетворении потребностей внешней среды от момента возникновения идеи потребности до смены данной потребности другой.
   Деятельность экспертных систем заключается в выработке заключений о соответствии конкретных потребностей, а также целей, ресурсов и технологий их достижения, интересам внешней среды или ее конкретной части, например, государственного органа.
   Деятельность архивных систем заключается в обеспечении сохранности и предоставлении информации о прошлой деятельности и целях внешней среды и о создававшихся ею системных триадах.
   Деятельность разрешительных систем заключается в определении соответствия некоторой заявляемой системной триады требованиям внешней среды и/или в определении возможности для разрешения (лицензии) осуществлять заявленный вид деятельности данному заявителю.
   Деятельность контрольных систем заключается в сравнении фактической и проектной (или декларируемой) систем, нахождения причин расхождений и возможностей для обеспечения их взаимного соответствия.

3.3. Математическая модель общей системы

   Элементы и элементарные процессы
 
   * Процесс системной технологизации является узловым процессом общественного производства и для индустриального и для постиндустриального общества. Для формализации этого процесса необходимо решить задачу построения математической модели общей системы, которая может быть эффективно использована при системной технологизации любых систем, независимо от того, к какому виду ресурсов относится изделие или продукт системы (управленческое решение, знания и умения обученных специалистов и т.д.), какими конкретными способами оно изготавливается, какими функциями времени и состояния системы описываются преобразования ресурсов (как изготавливается станок, формируются знания и умения обучаемых, как вырабатывается управленческое решение и т. д.). Разработка комплекса технологических способов и средств воздействия на перерабатываемые ресурсы с целью изготовления изделия для конкретных систем с использованием предлагаемых моделей – это вопросы прикладного исследования в каждом конкретном варианте системной технологизации; основа для этого изложена в других разделах данной работы.
 
   * В любой системе, если ее трактовать как технологическую систему, содержатся человеко-машинные элементы, каждый из которых может реализовать некоторую элементарную часть системного технологического процесса изготовления изделия системы (напр., элементарный процесс изготовления детали прибора). Этому элементарному процессу соответствует некоторая элементарная цель (напр., обеспечить параметры детали прибора).
   Элемент системы реализует достижение одной и только одной элементарной цели. Если его расчленить (например, отделить токаря от токарного станка или преподавателя – от аудитории), то он не может реализовать процесс достижения элементарной цели в данной системе.
   Кроме этого, в системе должны быть реализованы процессы складирования и транспортирования (процессы коммуникаций) перерабатываемых ресурсов, обеспечивающие взаимодействия между человеко-машинными элементами системы во времени (склад) и в пространстве (транспорт). Понятия склада и транспорта двойственны. Транспорт это «склад на колесах», «динамический склад» и к его функционированию предъявляются требования в виде ограничений по времени. Склад это «статический транспорт» и к его функционированию предъявляются требования в виде пространственных ограничений (например, по объему запасов).
   Для реализации элементарных процессов взаимодействия системе необходимы элементы взаимодействия.
   Элемент взаимодействия обеспечивает взаимодействие между двумя и только между двумя элементами системы. Также, как и элемент системы, он не может быть расчленен на части, способные обеспечить элементарный процесс взаимодействия в данной системе.
   В результате можно заключить, что целенаправленная система содержит два вида элементов. Первый вид – основной целенаправленный элемент, обеспечивающий основной процесс изготовления изделия, ради которого, собственно и создается система; этот элемент мы называем, как «элемент системы». Второй вид – коммуникационный, транспортно-складской, дополнительный элемент, для обеспечения взаимодействия между основными целенаправленными элементами; необходимость в нем появляется по той причине, что элементы системы требуют организации взаимодействия во времени (так как их функционирование «расписано во времени») и в пространстве (так как они имеют разные пространственные координаты); этот элемент мы называем, как «элемент взаимодействия».
 
   * Сформируем, на основе изложенного, «элементарную часть» математической модели общей системы S.
   Математическую модель системы определим в теоретико-множественных терминах. Такой подход позволит применять наименее структурированные и наиболее широко понимаемые понятия, на основе которых можно применять метод системной технологии, наделив элементы множеств и отношения между ними конкретными свойствами.
   Примем, что: система – это множество упорядоченных элементов системы, осуществляемых ими элементарных процессов и причинно-следственных отношений между ними. Упорядочение элементов и «физическая» реализация причинно-следственных отношений в виде элементов взаимодействия производится в соответствии с выбранной технологией достижения цели, которая связана с изготовлением изделия системы. Элементы и элементарные процессы неделимы в смысле достижения цели системы.
   Элементарным процессом достижения цели в назовем процесс достижения одной и только одной элементарной цели, в ∈ В_∑ Здесь В_∑ – множество всех элементарных процессов достижения цели, используемых в данной системе.
   Целенаправленным элементом системы или просто элементом системы а назовем часть системы, осуществляющую один и только один элементарный процесс достижения цели, а ∈ А_∑, Здесь А_∑ – множество всех элементов, которые используются для построения данной системы. В А_∑ допускается «рождение» – появление новых элементов и «смерть» – выбытие элементов.
   Элементарным процессом взаимодействия d назовем процесс взаимодействия между определенными двумя и только между этими двумя элементарными процессами достижения цели системы, d ∈ D_∑. Здесь D_∑ – множество всех элементарных процессов взаимодействия в системе.
   Элементом взаимодействия е назовем элемент, предназначенный для осуществления одного и только одного элементарного процесса взаимодействия, е ∈ Е_∑. Здесь Е_∑ – множество всех элементов взаимодействия, которые используются для построения данной системы. В Е_∑ также допускается «рождение» и «смерть» элементов. Иногда удобно будет считать, что элементы е содержат ключ, имеющий только два логических состояния: «взаимодействие разрешено» и «взаимодействие исключено»; это может облегчить описание перехода от одного варианта модели системы к другому.
   Элементарной целью f₀ назовем цель, достигаемую каким-либо одним элементарным процессом достижения цели, f₀ ∈ F_∑. Здесь F_∑ – множество множеств целей системы S, соответствующих всем возможным изделиям и продуктам системы (и их модификациям); множество S_F∑ — множество всех потенциально возможных продуктов (изделий) системы и их модификаций. Множество F ∈ F_∑ соответствует одному из изделий S_F системы S. Надо отметить, что в большинстве своем технологические системные процессы по замыслу строятся, как процессы поочередного достижения цели систем «по частям». Например, по отдельности изготавливаются детали и блоки прибора. Соединение их в прибор, т.е. в систему-изделие, приводит к достижению цели, которая не может быть описана, как математическая функция с аргументами в виде элементарных целей (с помощью «дерева целей», напр.) и описывается только понятием целого: свойства прибора, (достижение которых было целью данной технологии), как целого «больше», чем любая комбинация свойств частей прибора, как элементов целого.