В чем заключается главный методологический принцип исследования системы и ее окружения
История становления и развития исследований в области применения системной методологии
Системное мировоззрение не является застывшей догмой, не строится на противопоставлении другим взглядам, а стремится охватить их в единой системе развития, его антипод – бессистемность. Стремясь охватить человека и окружающую действительность в их полноте и единстве, оно позволяет видеть в том, что казалось ранее монолитным, взаимодействие элементов, а в том, что казалось противоположным – системное единство.
Оглавление
Приведённый ознакомительный фрагмент книги История становления и развития исследований в области применения системной методологии предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.
1. Краткое содержание общенаучной системной методологии. Системный подход
Для обобщения дисциплин, связанных с исследованием и проектированием сложных систем, используется термин «системные исследования», а иногда сохраняется термин «системный подход», который широко применялся в первые годы становления теории систем в двух смыслах — в смысле методологического направления философии, и в прикладном аспекте, как синоним понятия «комплексный подход».
Таким образом, между философией и математикой развивается спектр научных направлений с различной степенью сочетания гуманитарного и формального знаний. Междисциплинарные научные направления, возникшие между философией и узко специальными дисциплинами, можно расположить примерно так, как показано в таблице 1.
Потребность в проведении системных исследований в самых различных областях науки, по мнению современных ученых, связано с необходимостью решения глобальных проблем современного мира, разработке долгосрочных программ в энергетической, экологической, продовольственной и других сферах жизни. Процесс дифференциации в науке в первой половине XX века показал свою ограниченность. Поэтому всё большее значение получает тенденция интеграции научных знаний, в которой принципы системности и целостности занимают важнейшее место. Наиболее значимые результаты этой тенденции выразились в попытках создания принципиально новых теоретических конструкций, методологических средств познания и инструментов практической деятельности. Среди них системные исследования занимают важнейшее место.
В структуре современных системных исследований выделяют три хотя и взаимосвязанных, но и относительно независимых направления — системный подход, общая теория систем и системный анализ [2]. В более широкой трактовке системные исследования включают такие области: системный подход, универсальные системные концептуальные построения (тектология А.А.Богданова), общая теория систем Л. фон Берталанфи, теоретическая кибернетика Н. Винера и Росс Эшби, теория самоорганизации (синергетика) и системный анализ.
Литература, посвященная системным исследованиям огромна. Для критического анализа наибольшее значение имеют работы, посвященные философским основаниям системного подхода, проблемам методологии и общей теории систем. Среди них можно выделить следующих авторов: Блауберг И. В., Юдин Э. Г., Садовский В. И., Уемов А. И., Афанасьев В. Г., Блауберг И. В., Юдин Э. Г.
Системный подход и общая теория систем, — отмечают известные авторитеты в этой области И. В. Блауберг, Э. Г. Юдин, В. Н. Садовский, — «…это направление философии и методологии науки, специально-научного познания и социальной практики, в основе которого лежит исследование объектов как систем» [14].
Системный подход ориентирует исследование на раскрытие целостности объекта и обеспечивающих ее механизмов, на выявление многообразных типов связей сложного объекта и сведение их в единую теоретическую картину. Понятие «системный подход» (англ. «systems approach») стало широко употребляться с кон. 1960-х — нач. 1970-х годов в англоязычной и русской философской и системной литературе. Близкими по содержанию к «системному подходу» являются понятия «системные исследования», «принцип системности», «общая теория систем» и «системный анализ».
Системный подход — междисциплинарное философско-методологическое и научное направление исследований. Системный подход, — пишут Блауберг И. В. Юдин Э. Г. в статье о становлении системного знания — является общенаучным дисциплинарным методологическим знанием [15].
Сторонники системного подхода справедливо отмечают, что идеи системных исследований возникли еще в античной философии (Платон, Аристотель), получили широкое развитие в философии нового времени (Кант, Шеллинг, Гегель)
«Системный подход, представляет собой определенный этап в развитии методов познания, исследовательской и конструкторской деятельности, способов описания и объяснения природы, анализируемых или искусственно создаваемых объектов»;
«В системном исследовании анализируемый объект рассматривается как определенное множество элементов, взаимосвязь которых обусловливает целостные свойства этого множества. Основной акцент делается на выявлении многообразия связей и отношений, имеющих место как внутри исследуемого объекта, так и в его взаимоотношениях с внешним окружением, средой. Свойства объекта как целостной системы определяются не только и не столько суммированием свойств его отдельных элементов, сколько свойствами его структуры, особыми системообразующими, интегративными связями рассматриваемого объекта» [14].
В условиях развертывания научно-технической революции во второй половине 20 в. Происходит дальнейшее уточнение содержания системного подхода — раскрытие его философских оснований, разработка логических и методологических принципов, дальнейший прогресс в построении общей теории систем.
Системный подход является теоретической и методологической базой системного анализа. В. Г. Афанасьев рассматривает системный подход как «конкретизацию и углубление диалектико-материалистического учения о взаимной связи и развитии предметов и явлений действительности» [16]. При этом системный подход непосредственно связан с философским принципом системности, который органически присущ диалектическому методу и пронизывает все его важнейшие понятия и принципы.
Известный теоретик системных исследований В. Н. Садовский утверждает, что «Философские идеи системности, целостности, структурности, универсальности связей объектов действительности и т. д., объединенные в рамках принципа системности, представляют собой важный аспект философской методологии, существенную грань диалектического метода. Развитие этого принципа в ходе прогрессивного движения философского знания еще во многом предстоит проследить и детально исследовать, но уже сейчас можно уверенно утверждать, во-первых, что принцип системности органически присущ материалистической диалектике в качестве ее важнейшей стороны или грани, и, во-вторых, что философский принцип системности имеет фундаментальное методологическое значение для построения всех других форм теоретической рефлексии (специально-научного характера) относительно системных исследований. В соответствии с этим системный подход как общенаучная, междисциплинарная методологическая концепция в качестве своей философской основы базируется на принципе системности, а свою основную задачу усматривает в разработке специально-научных методологических понятий, методов и способов системного исследования объектов; по мере решения этой задачи он способен оказывать воздействие (как показывает практика, — весьма существенное) на решение актуальных научных, технических, производственно-практических и других социальных задач [17].
Д. М. Гвишиани определяет системный подход «как одно из общенаучных методологических направлений». Это означает, что он ориентирован на науку в целом, на интеграцию достижений общественных, естественных и технических наук, а также опыта в области организации и управления [2].
Не претендуя на философскую общность, системный подход выступает как одно из связующих звеньев между философской методологией и методологией отдельных наук. Системный подход связывается с философией принципом системности. Этот принцип был осознан в рамках натурфилософии Нового времени и развит на идеалистической основе в немецкой классической философии и в философии Маркса и Энгельса, в особенности в «Капитале». «Суть этого принципа состоит в понимании системы как комплекса взаимосвязанных элементов, образующих некую целостность» [2]. Системный подход ориентируется «… на достижение целостного, синтетического видения изучаемых сложных объектов».
Методологические принципы системного анализа
План
1. Методологические принципы системного анализа….……………….…….5
2. Этапы (процедуры) системного анализа………………………….………. 7
Введение
Современный системный анализ имеет обширный инструментарий, включающий в себя развитый математический аппарат и современные вычислительные системы.[3]
В общем виде под системным анализом понимают всестороннее, систематизированное, т.е. построенное на основе определенного набора правил, исследование сложного объекта в целом, вместе со всей совокупностью его сложных внешних и внутренних связей, проводимое для выяснения возможностей повышения эффективности функционирования этого объекта путем выбора определенной альтернативы.[4]
На современном уровне развития системный анализ не является научным методом в строгом смысле, поскольку для ряда его этапов формальный аппарат пока не существует и эти этапы выполняются на содержательном уровне на основе логики, здравого смысла, опыта и интуиции. Однако научная мысль интенсивно работает в данном направлении.
Большинство авторов предлагают свое видение методологии системного анализа, как правило, несущее на себе заметный отпечаток той предметной сферы, в которой они работают. В основном в состав этой общей теории включают принципы системного анализа и общую последовательность этапов системного анализа; методология и методы рассматриваются обособленно. Так, например, Н.Д. Дроздов полагает, что методология системного анализа включает определение используемых понятий, общую характеристику проблемы системных исследований, системный подход, этапы системного анализа.[5] Представляется, что в качестве основного процедурного элемента можно рассматривать этапы (процедуры) системного анализа, базирующиеся на целях и принципах системного анализа.
Методологические принципы системного анализа
Целью анализа системы управления является:
· детальное изучение системы управления для более эффективного использования и принятия решения по ее дальнейшему совершенствованию или замене;
· исследование альтернативных вариантов вновь создаваемой системы управления с целью выбора наилучшего варианта.[6]
Опыт исследования объектов различного состава, содержания и области применения (общественных, физических, технических, эрратических, биологических, мыслительных конструкций и т.д.) позволяет сформулировать три основных принципа системного подхода, которые можно положить в основу исследования сложных систем управления:
Игнатьева А.В. и Максимцов М.М. выделяют такие принципы системного анализа:
Н.Д. Дроздов полагает, что принципами системного анализа являются:
1) Принцип единства: совместное рассмотрение системы как единого целого и как совокупности частей (элементов).
2) Принцип связности: рассмотрение любой части системы совместно с её связями с другими частями и с окружающей средой.
3) Принцип развития: учёт изменяемости системы, её способности к развитию, замене частей, накапливанию информации, при этом учитывается и динамика внешней среды, изменение взаимодействия системы с внешней средой.
Следующие принципы системного подхода определяют рациональный, целенаправленный подход к рассмотрению структуры и функционирования системы.
4) Принцип функциональности: совместное рассмотрение структуры системы и функций с приоритетом функций над структурой — изменение функций влечет изменение структуры.
5) Принцип децентрализации: сочетание децентрализации и централизации.
6) Принцип модульного построения: выделение модулей и рассмотрение системы как совокупности модулей.
7) Принцип иерархии. Иерархия свойственна всем сложным системам.
8) Принцип свертки информации: информация свертывается, укрупняется при движении по ступеням иерархии снизу вверх.
9) Принцип неопределенности.
10) Принцип организованности: решения, выводы, действия должны соответствовать степени детализации системы, ее определенности, организованности.[9]
Указанный список мнений исследователей по поводу принципов системного анализа можно было бы продолжить, поскольку в литературе эти принципы разнятся практически у всех исследователей.
Этапы системного анализа
Укрупнено системный анализ состоит из следующих этапов: постановки задачи; структуризации системы и ее проблем; построения и исследования модели с последующей выработкой рекомендаций по совершенствованию системы.
Разные исследователи по-разному подходят к определению основных этапов системного исследования. К примеру, Мыльник В.В., Волочиенко В.А., Титаренко Б.П выделяют такие процедуры: определение конфигуратора; определение проблемы и проблематики; выявление целей; формирование критериев; генерирование альтернатив; построение и использование моделей; оптимизация; декомпозиция; агрегирование.[10]
В.И. Мухин выделяет такие этапы:
определение объекта анализа;
определение функциональных особенностей системы управления;
исследование информационных характеристик системы;
определение количественных и качественных показателей системы управления;
оценивание и оценка эффективности системы управления;
обобщение и оформление результатов анализа.[11]
Как видно, самые главные этапы у всех исследователей повторяются (постановка задачи – определение проблемы плюс выявление целей; моделирование – построение моделей; структуризация – структурирование системы и т.д.).
1.Постановка задачи. Этот этап работы является наиболее важным, т.к. от него зависит весь ход проведения исследований.[12] Как первоначальный этап системного анализа, постановка задачи отличается от постановки задачи в математическом смысле как формального способа записи ее существа. В этом относительно узком смысле постановка задачи рассматривается позднее для конкретных задач, решаемых системой или ее элементами в процессе функционирования. На начальном этапе системного анализа постановку задачи рассматривают в широком смысле.
Применительно к системам управления прежде всего следует выяснить само назначение проводимого исследования, ибо от этого существенно зависит направление и содержание последующих этапов. Важно определить, что послужило причиной, вызвавшей решение о начале данного исследования.
Вызвано ли это решение недовольством, неудовлетворенностью деятельностью существующей системы или ее подсистем, чем вызвана эта неудовлетворенность, кто ее выражает и как она сформулирована?
Предполагаются ли радикальные решения, связанные с коренной реконструкцией, принципиальным видоизменением действующей системы, или хотелось бы улучшить ее работу на базе существующих возможностей?
Почему изменения представляются необходимыми?
Что хотелось бы получить в результате этих изменений?
Что мешает изменить систему в нужном направлении без проведения специальных исследований?
Как оценить эффективность изменений, если они будут сделаны? Ответы на подобные вопросы легко могут быть получены у специалистов рассматриваемой и вышестоящей систем. Их многолетний опыт, детальное знание той системы, в которой они работают, позволяют считать, что никто лучше их не знает, какие они испытывают трудности, какие ограничения им мешают, чего они хотят добиться.
Принимаемые в сложных ситуациях решения, как правило, весьма далеки от оптимальных. Именно поэтому формулировки задач специалистами, работающими в исследуемой системе, в большинстве случаев односторонни, выхватывают какой-либо один аспект деятельности системы, не учитывая многообразия и взаимосвязи различных факторов в системе и ее внешней среде. Именно поэтому иногда бывает, что сформулированные этими специалистами задачи в результате уже первого этапа системного анализа меняются коренным образом.
Критерием разделения различных проблем на классы, как правило, является степень возможной глубины их познания. Исходя из этого в наиболее общем виде все проблемы подразделяются на три класса: «хорошо структурированные» (well-structured), «неструктурированные» (unstructured) и «слабоструктурированные» (ill-structured):
к «хорошо структурированным» относятся такие проблемы, в которых существенные зависимости ясно выражены и могут быть представлены в числах или символах. Этот класс проблем называют также «количественно выраженными», и для решения проблем этого класса широко используется методология «исследований операций»;
«неструктурированными» являются проблемы, которые выражены главным образом в качественных признаках и характеристиках и не поддаются количественному описанию и числовым оценкам. Исследование этих «качественно выраженных» проблем поддается только эвристическим методам анализа. Здесь отсутствует возможность применения логически упорядоченных процедур отыскания решений; > к классу «слабоструктурированных» относятся проблемы, которые содержат, как качественные, так и количественные элементы. Причем неопределенные, не поддающиеся количественному анализу зависимости, признаки и характеристики имеют тенденцию доминировать в этих «смешанных» проблемах. К этому классу проблем относится большинство наиболее сложных задач экономического, технического, политического, военно-стратегического характера. Решение проблем, имеющих «слабоструктурированный характер», и является основной задачей системного анализа.
Для существующих систем обычно определены их границы, и задача структуризации сводится к исследованию соответствия принятых границ поставленной задаче. Дальнейшая структуризация проводится раздельно для внешней среды и самой системы.
Во внешней среде локализуют в виде подсистем элементы, образующие вертикаль исследуемой системы: вышестоящие, подчиненные ей подсистемы, а также те подсистемы одного с ней уровня, которые подчиняются той же подсистеме (n + 1)-го уровня, что и рассматриваемая. Оставшуюся часть внешней среды рассматривают либо в совокупности, либо проводят дальнейшую структуризацию в зависимости от характера поставленной задачи. В первом случае выделяют во внешней среде ряд систем по принципу тесноты и независимости связей с исследуемой.
Структуризация самой системы заключается в разбиении ее на подсистемы в соответствии с поставленной целью исследования. Завершается этап структуризации определением всех существенных связей между ней и системами, выделенными во внешней среде. Тем самым для каждой из выделенных в процессе структуризации систем определяют ее входы и выходы.
Модели значительно облегчают понимание системы, позволяют проводить исследования в абстрактном плане, прогнозировать поведение системы в интересующих нас условиях, упрощать задачи, анализировать и синтезировать совершенно различные системы одними методами.
Остальные, несущественные факторы могут быть либо отражены с меньшей точностью, либо вовсе отсутствовать в модели. Следует подчеркнуть, что исключение несущественных факторов является немаловажным преимуществом модели. Их наличие в реальном объекте мешает исследователю, затрудняет понимание основных закономерностей, создает некоторый «шум», на фоне которого труднее выявить необходимые закономерности.
Разделение факторов на существенные и несущественные зависит от характера конкретного исследования. При изменении направленности исследования меняются требования к моделям и, следовательно, изменяется сама модель. Поэтому каждый реальный процесс или объект может быть представлен самыми различными моделями, зачастую совершенно непохожими одна на другую. Единственным общим свойством у них может быть лишь то, что они, каждая по-своему, отражают один и тот же объект.
С помощью моделей можно получить характеристики системы или отдельных ее частей значительно проще, быстрее и дешевле, чем при исследовании реальной системы. Естественно, это влечет за собой снижение точности, ибо мы получаем фактически не истинные значения характеристик, а лишь их оценки, приближенные значения. Степень точности определяется адекватностью модели и может быть повышена при необходимости за счет усложнения модели.
Преимущества модели: возможность сравнительно простыми средствами изменять ее параметры, вводить некоторые воздействия с целью изучения реакции системы, которые в реальных условиях получить значительно труднее (например, иногда невозможно изучить поведение системы в аварийных ситуациях или других особых условиях).
Чтобы изучить модель и экспериментировать с ней, она должна быть достаточно простой. Однако чем проще модель, тем меньше, как правило, она адекватна оригиналу. Само определение модели указывает на отсутствие полного совпадения всех характеристик модели и оригинала.
Таким образом, при моделировании системы мы всегда вынуждены идти на компромисс между простотой модели и обеспечиваемой ею точностью. Модель считают адекватной, если она обеспечивает точность, достаточную для данного исследования. Адекватность модели обычно проверяют экспериментом, сравнивая реакцию выходов на определенные значения входов у модели и у реального объекта. При этом следует помнить, что сама модель, с которой проводится эксперимент, должна соответствовать принятым условиям моделирования. Другими словами, модель, используемая в эксперименте, должна быть такой же, с которой проводятся дальнейшие исследования.
Эксперимент может быть пассивным и активным.
Пассивный эксперимент заключается в том, что исследователь наблюдает за реальным объектом, не вмешиваясь в его функционирование. На входы модели подают значения параметров, соответствующие значениям параметров реального объекта, затем сравнивают значения параметров соответствующих выходов модели и объекта.
Состояние реального объекта, его входов и выходов может отличаться от условий, которые хотел бы иметь исследователь. При пассивном наблюдении желаемые состояния объекта могут наступать редко или вовсе не встретиться за время наблюдения. Поэтому пассивный эксперимент осуществляют лишь в тех случаях, когда по каким-либо причинам вмешательство в функционирование реального объекта нежелательно, недопустимо или просто невозможно.
Активный эксперимент заключается в непосредственном воздействии исследователя на входы реального объекта и наблюдении за реакцией последнего. Соответствующие значения параметров задают на входы модели, что позволяет сравнивать реакцию ее выходов с реакцией реального объекта. Преимущество активного эксперимента состоит в том, что, проводя эксперимент, исследователь имеет возможность проверять адекватность модели в интересующих его режимах, варьируя их по своему усмотрению. В то же время затраты на активный эксперимент значительно больше, и он может привести к нежелательным потерям в реальной системе.
Естественно, что как активный, так и пассивный эксперименты проводятся не только для проверки адекватности моделей, но и для любых других целей исследования реальных объектов.
Из определения модели следует, что она является некоторым представлением объекта, его описанием. Поэтому различные модели отличаются друг от друга используемым для такого описания языком (начиная с естественного до высокоформализованного языка математических абстракций). Выбор языка определяет вид модели. При выборе языка учитывают требования к адекватности модели, обеспечиваемой ею точности результатов, а также удобство последующего ее анализа с помощью соответствующего аппарата.
Полученные результаты позволяют прогнозировать поведение исследуемого объекта в соответствующих условиях, а сами результаты анализируют на соответствие предполагаемой траектории функционирования системы управления принятым целям и критериям. На основе анализа видоизменяют либо параметры модели, либо управляющие воздействия, либо и то и другое и повторяют исследование, пока не будут получены удовлетворительные результаты.
Такой метод «проб и ошибок» применяют тогда, когда не найден способ оптимизации состояния системы и выбора управляющих воздействий.
Заключение
Принцип системности можно воспринимать в качестве философского принципа, выполняющего как мировоззренческие, так и методологические функции.
Принцип системности предполагает представление об объекте любой природы как о совокупности элементов, находящихся в определенном взаимодействии между собой и с окружающим миром, а также понимание системной природы знаний.
Принцип системности — это и проявление имеющего исторические традиции системообразующего начала, стремления представить знания в виде некоторой непротиворечивой системы.
Непосредственно из принципа системности вытекает системный подход, являющейся общей методологией системных исследований, которая может быть, в свою очередь, представлена в виде набора методологических подходов (принципов) к исследованию системы.
Сущность системного подхода сводится к следующему:
формулированию целей и выяснению их иерархии до начала какой-либо деятельности, связанной с управлением и, в частности, с принятием решений;
получению максимального эффекта в смысле достижения поставленных целей при минимальных затратах путем сравнительного анализа альтернативных путей и методов достижения целей и осуществления соответствующего их выбора;
количественной оценке (квантификации) целей, методов и средств их достижения, основанной не на частных критериях, а на широкой и всесторонней оценке всех возможных и планируемых результатов деятельности.
Общие положения системного подхода представляются (конкретизируются) в виде перечня принципов (подходов), применяемых при исследовании систем.
По поводу принципов системного анализа мнения исследователей существенно разнятся. Однако как общеметодологический принцип в любом случае выступает принцип системности.
Этапы системного анализа укрупненно можно представить следующим образом: постановки задачи; структуризации системы и ее проблем; построения и исследования модели с последующей выработкой рекомендаций по совершенствованию системы.
Список литературы
1. Анфилатов В.С. и др. Системный анализ в управлении. М., 2002.
2. Архипова Н.И. и др. Исследование систем управления. М., 2002.
3. Дрогобыцкий И.Н. Системный анализ в экономике. М., 2007.
4. Дроздов Н.Д. Основы системного анализа. М., 2000.
5. Игнатьева А.В., Максимцов М.М. Исследование систем управления. М., 2002.
6. Мухин В.И. Исследование систем управления. М., 2002.
7. Мыльник В.В., Волочиенко В.А., Титаренко Б.П. Системы управления. М., 2002.
8. Попов В.Н. Системный анализ в менеджменте. М., 2007.
9. Тимченко Т.Н. Системный анализ в управлении. М., 2007.
[1] Мыльник В.В., Волочиенко В.А., Титаренко Б.П. Системы управления. М., 2002. С. 151.
[2] Анфилатов В.С. и др. Системный анализ в управлении. М., 2002. С. 20.
[3] Мыльник В.В., Волочиенко В.А., Титаренко Б.П. Системы управления. М., 2002. С. 151.
[4] Архипова Н.И. и др. Исследование систем управления. М., 2002. С. 81.
[5] Дроздов Н.Д. Основы системного анализа. М., 2000. С. 15.
[6] Мухин В.И. Исследование систем управления. М., 2002. С. 66.
[7] Мухин В.И. Исследование систем управления. М., 2002.. С. 137.
[8] Игнатьева А.В., Максимцов М.М. Исследование систем управления. М., 2002. С. 30.
[9] Дроздов Н.Д. Основы системного анализа. М., 2000. С. 15-53.
[10] Мыльник В.В., Волочиенко В.А., Титаренко Б.П. Системы управления. М., 2002. С. 157.
[11] Мухин В.И. Исследование систем управления. М., 2002. С. 66.
[12] Игнатьева А.В., Максимцов М.М. Исследование систем управления. М., 2002. С. 26.
[13] Архипова Н.И. и др. Исследование систем управления. М., 2002. С. 87.