Принципы системного подхода

По содержанию и назначению все принципы системного подхода могут быть разделены на:

· · общесистемные принципы;

· · принципы проектирования систем;

· · принципы управления;

· · принципы моделирования;

· · принципы описания конкретной предметной области.

I. Общесистемные принципы. Устанавливают особенности и направления практической реализации системного подхода как научного метода диалектико-материалистической методологии, имеющего, в силу высокой общности, общенаучное значение. Пренебрежение или неверное трактование общесистемных принципов может привести не только к неэффективному функционированию проектируемой системы и ограничению ее возможностей, но и к преждевременному разрушению и даже гибели системы.

Среди общесистемных принципов принцип системности является основным, поскольку он определяет сущность системного подхода к исследованию и проектированию систем любой природы.

Согласно этому принципу любая сложная динамическая система, с одной стороны, является системой среди себе подобных, а с другой стороны, может быть подсистемой некоторой более сложной системы. Этот принцип указывает, что при проектировании и исследовании сложных систем должны учитываться не только взаимосвязи между элементами внутри системы, но и связи с другими системами, образующими внешнюю среду. Система и внешняя среда должны рассматриваться при анализе ситуаций, порождаемых изменением либо текущего состояния системы, либо состояния внешней среды, как единое целое.

При проектировании производственно-экономических систем принцип системности проявляется в многообразии определения состава, структур, целей системы и подсистем, а также целей проектирования и анализа. Представление ПС в соответствии с принципом системности требует рассмотрения целостной модели: объект управления - управляющая система - внешняя среда. В условиях реализации готовой продукции на рынке объект управления состоит из двух подсистем: подсистемы производства и подсистемы реализации продукции. Каждая из этих подсистем обладает всеми основными свойствами системы: целостностью, наличием связей, упорядоченностью, интегративными свойствами, наличием целей функционирования и может исследоваться как самостоятельная система и как элемент системы более высокого уровня. Объект управления - производственно-экономическая рыночная система функционирует во внешней среде, воздействующей на нее множеством положительных и отрицательных возмущений, и находится в едином информационном пространстве всех управленческих процедур.

Системные принципы отражают те закономерности, которые присущи всем этапам существования системы. Поэтому использование системных принципов целесообразно при решении проблем, связанных с разработкой концепций и методологий, с проектированием (синтезом) и исследованием (анализом), с моделированием, диагностикой и прогнозированием, планированием и управлением, адаптацией и самоорганизацией и т.д.

Особое место среди системных принципов занимает принцип полиморфизации, согласно которому любая система принадлежит к нескольким множествам полиморфических модификаций. При этом под полиморфизмом, т.е. многообразием форм, понимается множество систем, различающихся либо по составу первичных базовых элементов, либо по элементам связи между ними. Этот принцип указывает на единство строения систем различной физической природы. Между многообразием (полиморфизмом) и единообразием (изоморфизмом) существует взаимосвязь. Она выражается в том, что, с одной стороны, многообразия едины, схожи, и это проявляется в повторении от системы к системе, от композиции к композиции схожего строя и порядка в структурах и свойствах одних и тех же системных характеристик. С другой стороны, сходство, единообразие имеет многообразие форм, и это проявляется в сходстве систем по элементному составу, связям, характеристикам, по форме движения, по форме существования, по форме организации, по способам адаптации и т.д.

Применительно к сложным организационным системам принцип многообразия заключается в том, что в материальном мире существует большое разнообразие форм (множество морфизмов) организации и функционирования систем. Согласно данному принципу при проектировании ПРС необходимо выявлять все многообразие вариантов, которое возникает при анализе организационных структур и свойств системы, целей организации, принимаемых управленческих решений, возможных производственных ситуаций, применяемых критериев оптимизации и т.д. Следовательно, при проектировании нельзя ограничиваться рассмотрением лишь одного варианта структуры системы, ее свойств или целей. Частным проявлением принципа многообразия является принцип многокритериальности, согласно которому одна и та же система может быть оптимизирована по многим критериям (многокритериальная система), и одновременно, один и тот же критерий может использоваться при оптимизации различных систем.

Принцип декомпозиции заключается в возможности расчленения по тому или иному признаку исходной системы как по горизонтали, так и по вертикали на множество элементов (подсистем) и связей между ними и в формировании для них собственных (индивидуальных) функций и целей управления из условия обеспечения исходных общесистемных функций и целей управления. Отметим, что процедура выделения элементного состава системы, ее системных свойств и признаков определяется особенностями ее организации, задачами и целями исследования и не всегда является очевидной и легко разрешимой процедурой.

В результате декомпозиции по горизонтали образуется многосвязная система с той или иной плоской структурой, состоящей из нескольких взаимосвязанных и взаимодействующих подсистем, имеющих свои функции и цели. В результате декомпозиции по вертикали подсистемы также имеют свои собственные цели и функции, выполнение которых направлено на достижение глобальной цели ПРС.

Принцип интеграции (композиции) заключается в возможности объединения по определенным правилам и различными способами множества исходных элементов (подсистем) с помощью множества связей в единую систему и в выявлении общесистемных свойств и функций вновь образованной системы. Отметим, что данный принцип распространяется не только на способы формирования структуры сложной системы, но и на способы формирования характеристик системы из характеристик подсистем.

Использование принципа интеграции при разработке ПРС позволяет сформировать и решить ряд проблем, связанных с разработкой функциональных и структурных схем описания объекта и системы управления.

Принцип эквивалентности путей достижения цели заключается в том, что существует реально несколько эквивалентных (равноценных) путей достижения одинакового конечного результата, отличающихся друг от друга траекториями движения, используемыми средствами, технологиями, ресурсами, алгоритмами управления.

Отметим, что этот принцип является следствием принципа полиморфизации и отражает многообразие процессов и явлений.

Принцип системной готовности заключается в том, что для физической реализации любой функциональной системы необходимо наличие всех компонентов системы и окружающей среды, согласованных между собой для достижения цели системы.

Нарушение данного принципа либо слишком растягивает срок реализации системы из-за увеличения срока ее доводки, либо вообще ставит под сомнение ее создание. Можно привести много примеров внедрения АСУ в различных отраслях народного хозяйства, когда нарушение системных принципов, в том числе и данного, привело в итоге к отрицательному результату.

II. Принципы проектирования систем. Определяют основные требования к составу, структуре, функционированию и физической реализации системы. Большинство принципов носит общесистемный характер, поэтому при проектировании ПЭС уточняются содержание основных элементов системы и особенности функционирования системы.

Принцип адекватности (соответствия) определяет, что две подсистемы, предназначенные для достижения одной общей цели, должны быть адекватны (соответствовать друг другу) по свойствам, характеристикам, функциям, структуре, степени сложности и т.д.

В организационных системах человек должен соответствовать занимаемой должности, т.е. быть адекватен тому абстрактному активному элементу, который своевременно и качественно выполняет свои функции; сложному динамическому объекту должна соответствовать управляющая система, имеющая не меньший уровень сложности, чем объект. Отсюда следует, что простой системой нельзя управлять сложным объектом.

Поскольку производство является иерархическим объектом управления, система управления должна быть спроектирована тоже в классе многоуровневых систем. Из этого принципа также следует, что количество подсистем управления у многомерного объекта должно быть не меньше количества его степеней свободы.

Принцип согласованности заключается при проектировании в том, что все элементы (подсистемы) сложной системы, как по горизонтали, так и по вертикали, должны быть согласованы между собой по всем показателям с целью достижения заданной эффективности системы.

При проектировании интегрированной системы управления предприятием должно быть предусмотрено согласование элементов по обеспеченности ресурсами, по располагаемой мощности, по выполняемым функциям, по целям функционирования, по статическим и динамическим характеристикам, по характеру движения во времени и в пространстве, по режимам функционирования, по информационным потокам, по программному и алгоритмическому обеспечению и т.д. Частными случаями принципа согласованности являются:

а) принцип оптимальности, заключающийся в таком согласовании, например, режимов функционирования элементов (подсистем) сложной системы по расходу ресурсов, при котором обеспечивается максимальная эффективность системы, характеризуемая, как правило, векторным показателем оптимизации;

б) принцип координации (синхронизации), заключающийся в согласовании движений всех элементов системы во времени и по форме. Реализация этого принципа обеспечивает максимальные темпы группового движения, в частности, изготовления изделий из нескольких комплектующих элементов;

в) принцип сбалансированности заключается в согласовании целей и функций всех уровней по вертикали с учетом характера связей между ними и выделенного количества ресурсов для достижения этих целей или реализацию намеченных планов и программ. По этому принципу выделяют финансовые и материальные ресурсы, укомплектовывают штаты, выделяют транспортные средства между регионами, предприятиями, цехами для решения поставленных задач.

Принцип типизации и стандартизации состоит в том, что в проектируемой организационной системе должны максимально использоваться стандартные или типовые элементы и принимаемые решения. Применение этого принципа при проектировании сложных систем способствует снижению стоимости проекта системы и создает объективные предпосылки для автоматизации процессов выбора структуры системы, принятия решения в типовых ситуациях, декомпозиции сложных функций системы и т.п.

Можно выделить типовые структуры производственных модулей для выполнения типовых технологических операций. Можно указать также на блоки принятия типовых решений при типовых производственных ситуациях или на блоки, выполняющие элементарные (типовые) функции в информационно-управляющей системе. При построении имитационных моделей этот принцип выражается в использовании типовых динамических звеньев. Следует отметить, что типовые элементы являются основой для создания стандартных элементов в различных структурах организационных систем.

Принцип реализуемости (осуществимости) состоит в том, что проектируемая сложная система в своей структуре не должна содержать ни одного элемента, который нельзя было бы реализовать располагаемыми средствами техники и технологии.

Этот принцип тоже многоплановый и может рассматриваться применительно как к целям, так и к функциям элементов системы. Согласно этому принципу, в сложной системе должны отсутствовать подсистемы, локальные цели и функции которых нереализуемы, а следовательно, и недостижимы из-за нехватки ресурсов и располагаемых технических средств.

III. Принципы управления. Определяют основные закономерности построения управляемых систем и обеспечивают теоретическое обоснование тех или иных структур систем управления.

Принцип управляемости заключается в том, что сложная динамическая система не должна содержать неуправляемых подсистем. Ни одна из подсистем не должна выпасть из процесса управления не испытывать целенаправленного воздействия со стороны элементов системы данного уровня либо элементов вышестоящего уровня. Этот принцип иногда нарушается при формировании организационной системы, у которой в процессе функционирования один из активных элементов (человек) вдруг отказывается выполнять свои производственные функции, что ведет к конфликту. Причина - изменение характера связей между элементами.

Принцип контролируемости (наблюдаемости) состоит в том, что проектируемая сложная система не должна содержать в своей структуре ни одной подсистемы или элемента, которые были бы неконтролируемы (ненаблюдаемы) для вышестоящего уровня. При этом контроль может осуществляться и опосредовано через другие элементы. Этот принцип очень важен при построении автоматизированных систем управления, необходимых для принятия обоснованного управленческого решения.

Принцип оперативного принятия решения состоит в том, что принятие управленческого решения должно быть существенно значительно быстрее, чем возникнут существенные изменения в управляемом процессе. Данный принцип ориентирует на разработку эффективных алгоритмов принятия решений при проектировании, планировании, контроле и организации производственного процесса. Особенно важно соблюдение этого принципа при проектировании систем оперативного управления, поскольку его нарушение может привести к созданию заведомо неритмичного производства.

Принцип самоорганизации (адаптации) заключается в том, что система самостоятельно, путем изменения своей структуры, быстро и целенаправленно изменяет свойства с изменением свойств окружающей среды и характера реакции с ее стороны. Перестройка структуры системы есть ее реорганизация, реконструкция. Примером производственных систем с высоким уровнем самоорганизации могут служить гибкие автоматизированные производства, а также осуществляемая перестройка структуры экономики при переходе к рыночным отношениям. Информационная, алгоритмическая, технологическая, организационная и т.д. гибкость, а также гибкость планирования, управления, контроля являются неотъемлемым свойством современных сложных систем.

Цель адаптации в производственно-рыночных системах достигается двумя путями:

· · путем изменения стратегии (плана) поведения организационной системы;

· · путем изменения тактики (алгоритма) управления за счет изменения параметров управляющей части либо структуры управляющей части.

Реализация процессов адаптации в сложных системах позволяет значительно повысить эффективность их функционирования.

Принцип ввода дополнительной информации, который состоит в том, что при синтезе структур ввод новой информации в виде дополнительной связи допускается только в том случае, когда дополнительная информация способствует повышению эффективности управления. При синтезе структур не каждая дополнительная связь обязательно улучшает свойства системы, поэтому необходимо выполнять предварительный анализ целесообразности ввода новой информации.

Принцип обратной связи заключается в такой организации взаимодействия элементов в системе, при которой принятие решения осуществляется не только по информации о целях системы, но и по информации о фактическом (текущем) состоянии системы. Реализация этого принципа в сложных производственно-рыночных системах обеспечивает высокую эффективность выполнения ими тех или иных функций.

Конвейерный принцип управления сложной системой заключается в том, что для достижения цели управления необходимо обеспечить доставку ресурсов:

а) своевременно, т.е. в требуемые моменты времени T={t_k};

б) к месту, т.е. в требуемые точки пространства X={x_m};

в) в требуемом объеме V={v_n};

г) с требуемым качеством J={j_i}:

R = R(T,X,V,J).

По этому принципу осуществляется планирование и организация производства, а также конструкторско-проектных работ и научно-исследовательских работ и др.

IV. Принципы моделирования. Отражают кроме системных свойств особые стороны моделирования как метода анализа и синтеза систем и подчеркивают специфику решения данного класса задач.

При разработке имитационной модели ПЭС принцип системности нацеливает на то, чтобы в модели были учтены все основные элементы и связи между ними, входящие в состав структуры ПЭС, а также все связи с другими системами. Принципы декомпозиции, интеграции и иерархичности требуют разработки имитационной модели ПЭС с высокой степенью адекватности. При этом модель должна отражать наличие всех уровней, множества всех элементов, подсистем и связей между ними.

Принцип универсальности системы моделирования состоит в том, что она может быть использована для решения широкого класса задач, связанного с исследованием и проектированием организационных систем. Данный принцип тесно связан с принципом ограниченности модели, состоящим в том, что одна модель не в состоянии отразить полностью все многообразие свойств системы. Принцип открытости системы моделирования состоит в том, что она способна изменяться и совершенствоваться по мере накопления знаний о системе путем замены существующих элементов модели на более совершенные. Принцип кумулятивности системы моделирования заключается в том, что она способна к накоплению различных видов информации (в форме моделей, алгоритмов, статистических данных, типовых управленческих решений, программ расчета и т.д.).

Принцип специфичности системы моделирования заключается в возможности упрощения применяемых методов, алгоритмов и программ благодаря выявлению общих свойств и закономерностей, присущих тому классу задач, для которых предназначена эта система моделирования. Принцип простоты в использовании системы моделирования заключается в том, чтобы она была доступна исследователю на всех этапах моделирования, предоставляла возможность общения человека с ЭВМ на языке, близком к естественному, и возможность получения информации в удобном виде. При использовании динамических моделей для описания организационно-экономических систем должны соблюдаться принципы преобразования и представления динамических звеньев, позволяющие осуществить решение данной задачи.

Принцип идеализации и вложения заключается в упрощении (идеализации) тем или иным способом динамических характеристик сложных элементов системы и их связей и в замене (вложении) этих элементов и связей при исследовании более простыми моделями.

Данный принцип, в частности, используется ниже при исследовании системы управления производством, когда ее подсистемы заменены более простыми моделями, динамические характеристики которых являются результатом аппроксимации временных характеристик исходных подсистем, полученных экспериментальным путем.

Принцип идентичности индивидуальных характеристик и движений элементов и подсистем заключается в том, что индивидуальные характеристики и индивидуальные движения (поведения) могут быть сформированы идентичными друг другу.

Известно, что стремление проектировать систему с одинаковыми (однородными) элементами приводит к построению гомогенной системы. Отметим, что построение даже отдельных подсистем, входящих в состав ПЭС, в классе гомогенных систем оказывается трудновыполнимым, а всей системы - практически невозможным. Данный же принцип выдвигает требование проектировать систему с одинаковыми индивидуальными динамическими характеристиками подсистем, что не является столь жестким требованием как в предыдущем случае, так как элементный состав подсистем при этом может быть различным (гетерогенные системы). В этом случае важно, чтобы реакция каждой подсистемы на один и тот же входной сигнал была одинакова.

Принцип совмещения целей заключается в том, чтобы в проектируемой системе желаемые динамические характеристики или критерии оптимизации для всех регулируемых координат были сформированы равными друг другу.

Благодаря этому принципу, уже на этапе проектирования многомерной производственно-рыночной экономической системы закладывается требование координации (синхронизации) движения регулируемых координат системы. При этом одновременное использование обоих принципов упрощает решение задачи синтеза и анализа многомерных систем оперативного управления, относящихся, в основном, к описанию процессов производства.

Рассмотренные принципы необходимы для разработки общей методологии исследования, моделирования и управления производственными системами, для формализации процедуры системообразования, для создания теоретических основ построения таких систем, а также синтеза алгоритмов управления.

При разработке теоретических и методологических основ моделирования производственно-рыночных систем ставятся следующие практические цели, при достижении которых на всех этапах используются сформулированные принципы:

· · исследование динамики процесса производства при различных алгоритмах оперативного управления и способах их формирования;

· · исследование влияния динамических характеристик отдельных элементов (операторов, диспетчерской службы, автоматизированного транспорта и т.д.) и различных факторов, нарушающих нормальные режимы функционирования элементов, на темпы и характер движения процессов производства и реализации продукции на рынке;

· · использование данных моделей как для управления процессом производства, так и для прогнозирования его состояния при различных производственных и рыночных ситуациях;

· · получение качественных и количественных оценок фактического состояния ПРС в любой момент времени.

V. Принципы описания конкретной предметной области являются методологической основой проектирования систем определенного класса. Для организационно-экономических систем рассмотренные ранее общесистемные принципы справедливы в полной мере, однако проявляются в виде законов внешнего дополнения, внутреннего соответствия, единства целей системы и ее подсистем, совместимости элементов друг с другом, согласованности связей элементов систем их свойствам и сущности системы.

При исследовании производственно-экономических систем можно выделить принципы функционирования и принципы развития.

Принципы функционирования определяют экономическую сущность производства и рынка, позволяют планировать базовые производственно-экономические показатели. Особую роль здесь играют принципы накопления резервов, устранения избыточности, оптимальности величин показателей производства, непрерывности производства, эмерджентности основных и вспомогательных производственных процессов, а также принципы ценообразования, равенства спроса и предложения, рыночной конкуренции и т.д.

Принципы развития производственно-экономических систем проявляется в непрерывности совершенствования систем, прогрессивности технологий, перспективности моделей развития.