Системный подход

Справка о системном анализе.
Основы системного анализа заложил русский ученый, философ, экономист и врач Александр Александрович Богданов (1873-1928).
Он предположил, что в вопросах организации различных больших систем в природе, обществе, технике есть много общего, и нашел это общее - системный эффект, понятия обратной связи, управляющей и управляемой систем...
Сила системного подхода в том, что самые разные системы окружающего мира можно изучать одинаковыми методами и, ничего не зная о конкретной системе, без эксперимента, без затрат денег и времени можно много чего о ней сказать.
Системный подход как диалектика, география, биология… описывает, в каком мире мы живем.
Понятия
системы, системного анализа, системного мышления, системного подхода

Система  - организованное множество элементов любой природы, как-то связанных друг с другом и функционирующее во имя исполнения общих целей.
Вообще говоря, любой предмет является системой, так как он состоит из частей, а части взаимодействуют. То, что мы исследуем, с чем имеем дело - это и есть система.
Карандаш, книга, кукла, кровать… - это системы. Системный анализ изучает системы любой природы и любой сложности.
Термины системное мышление, системный анализ, системный подход для простоты будем считать синонимами, обозначающими некоторую методологию.
Системное мышление - мышление, строго учитывающее все положения системного подхода - всесторонность, взаимоувязанность, целостность, многоаспектность, учитывающее влияние всех значимых для данного рассмотрения систем и связей.  
Считается, что системное мышление - это самая выигрышная черта диалектического мышления. ТРИЗ основана на системном подходе, на глубоком изучении системы, которую надо улучшить.
Не зная систему, нельзя ее улучшить
С точки зрения системного подхода, объекты, входящие в данную систему должны рассматриваться и сами по себе и в связи со многими другими объектами и явлениями. Ни одно живое существо, ни один коллектив, ни одна машина не могут существовать вне связи со своим окружением. Но описать и учесть все связи практически невозможно, и теоретически бессмысленно. Достаточно выделить только наиболее устойчивые связи, непосредственно и значительно влияющие на решение поставленной задачи и поддающиеся реальной оценке. Вот для этой конкретной цели и используются понятия системного подхода.
Альтернативой системному мышлению является предметное мышление, рассматривающее объекты изолированно, без учета всех существенных частей и связей между ними, внешних и внутренних.
Помните притчу о том, как слепые анализировали слона? Один, потрогав хвост, сказал: – “Это веревка”, другой, потрогав бивни, сказал: – “Это палка”. “Это - шершавая колонна” - , сказал третий, трогая ногу. “Нет, - это стена”, сказал четвертый, трогая спину слона...
В чем их ошибка? Они анализировали большую систему по частям, это правильно, но они мыслили предметно, не системно, каждый делал вывод о всей системе только по одной части. Они приписывали свойства частей всей системе.
Примороженный в проруби хвост волка - тоже результат незнания системного анализа.
Системный подход – это способ познания.
Мир системен, а мышление не системно. Мир представляет собой гигантскую систему, тоже состоящую из сложнейших систем. Однако, у систем любой природы много общего. Если знать это общее, то мы окажемся в очень выгодной ситуации, когда мы до начала исследования конкретной системы уже очень много знаем о ней.
Мир настолько сложен, что изучить его "в целом, во всех подробностях и сразу" - невозможно, хотя к этому и надо стремиться. Поэтому мир изучают по частям, называя такое изучение анализом (от греч. - "расчленение"). Анализ системы – это изучение её частей и связей между ними (внутренних связей), а также связей между системой и внешним миров (внешних связей). Любое изучение следует начинать с анализа. Надо хорошо знать, с чем имеешь дело. Без анализа нетсинтеза (соединение частей в единое целое на основе знаний, полученных при анализе). Творчество – это создание нового, синтез на основе анализа.

 

Характеристики систем

Существует огромное количество различных систем: материальных, абстрактных (понятия, гипотезы, теории…), социальных, технических, биологических, педагогических и т. п.
Системой будем называть совокупность взаимосвязанных элемен­тов, обладающих различными свойствами, параметрами и простран­ственной структурой и объединенных для достижения единой цели или выполнения определенной функции (или функций).
В зависимости от вида элементов, из которых состоит система, можно выделить:
Q-систему (систему типа «изделие»), элементами которой яв­ляются детали и узлы изделия (например, в легкой промышлен­ности это детали одежды, обуви и т.п.);
Т-систему (техническую систему), элементами которой явля­ются детали и узлы технического объекта (технологического обо­рудования, устройства, машины и т.п.);
Р-систему (систему типа «процесс»), элементами которой яв­ляются производственные операции. Это может быть либо техно­логический процесс, либо производственный поток.

Для данных систем рассматриваются три характерных типа задач.
Задача анализа: задана структура системы, необходимо опре­делить ее функционирование (поведение).
Задача синтеза: заданы характер функционирования и другие требования к системе, необходимо определить структуру, кото­рая удовлетворяет поставленным требованиям.
Задача «черного ящика»: задана система, структура которой не­известна или известна частично, необходимо определить ее функ­ционирование и, возможно, структуру.
Но у всех систем единый набор характеристик, хотя значения самих характеристик разные.
Любая система имеет:
1.     Цели создания (существования) системы.
2.     Состав и характеристики частей (структура).
3.     Связи внутренние (между частями) и внешние (с другими системами).
4.     Ресурсы, потребляемые системой (информационные, материальные, энергетические).
5.     Продукты, вырабатываемые системой (полезные и вредные человеку).
6.     Функционирование системы (поведение).

Свойства систем

1.     Главным свойством системы является ее целостность, то есть появление таких новых свойств, которых нет у каждой ее части в отдельности. Это явление называют несводимостью свойств.
2.     Основное свойство сложных систем – это наличие цели.
Любая система создается для достижения каких то целей. Большие системы, как правило, многоцелевые. Под влиянием внешних условий и с течением времени цели могут меняться.
3.     Каждая система создается в интересах системы более высокого уровня. Так детей в школе объединяют в классы в целях экономии затрат на их обучение, то есть в интересах всего общества.
4.     Важнейшим свойством сложных систем является их способность к управлению и самоуправлению.
Управление нужно для более эффективного выполнения целей.
5.     Наука говорит, что сложность больших систем имеет тенденцию увеличиваться. Отсюда следует, что ждать простой жизни не приходится.
6.     Системы могут обмениваться материей, энергией и информацией.
7.     Для сложных систем характерна неоднородность частей, например, по составу и функциям.
8.     В процессе своей жизни системы проходят 4 значимых этапа: зарождение, развитие, старение, гибель. Например, у людей: рождение; детство – отрочество – юность - зрелость; старость; смерть.

Системность и иерархичность мира

Нас окружают системы. Все они состоят из частей, которые называют подсистемами (ПС). В свою очередь сами системы являются частью систем более высокого уровня, называемых надсистемами (НС), которые в свою очередь, входят как часть в надсистемы еще более высокого уровня, называемыхнаднадсистемами и т.д.
НННС
ННС
НС
СИСТЕМА
ПС
ППС
ПППС
Страна
Ландшафт
Лес
Дерево
Ветка
Лист
Клетка
Считать ли рассматриваемый объект системой, подсистемой или надсистемой – зависит только от человека, от целей его анализа. Обычно тот объект, который мы рассматриваем, тот и считают системой. В приведенной таблице – это дерево.
Иерархия - это определенный порядок расположения элементов в системе, например, от высшего к низшему или в порядке подчинения. Например, директор школы, заведующий учебной частью школы, учитель, ученик,…
Делить систему на подсистемы можно различными способами, по разным критериям. Число выделяемых подсистем в системе может быть любым, так же как и число надсистем, в которые эта система входит как часть. Например, окно состоит из рамы, переплета, стекол, форточки, задвижек, петель. Это подсистемы. С другой стороны, надсистемами окна могут быть: дом, автобус, вагон, автомобиль... - те системы, в которые окно входит как их часть.
Мы даже не можем представить себе мир несистемным. Например, трудно себе представить человека, у которого нет четко выраженных органов (глаза, руки, сердце, почки...), а все функции выполняет некий "бесструктурный бульон".

Системный эффект
Рассмотрим ещё одно очень важное положение системного подхода:
Свойства организованной системы не есть сумма свойств её частей, а нечто большее. Это нечто большее называют системным эффектом.
Например, объединили много прутьев или веток и получили метлу, с помощью которой можно подметать. Это и есть системный эффект, ради которого и создавалась система, ведь каждым прутиком (веточкой) в отдельности подметать было бы затруднительно.
Или: объединили два ствола, получили двустволку и вместе с ней возможность стрелять мелкой дробью, когда дичь близко, и крупной - "в угон", когда дичь далеко. Это – системный эффект. Кроме того, вместо двух получаем: один приклад, один прицел, один ремень, один чехол, один шомпол... А вот этинеожиданные выигрыши, получившиеся от объединения частей в систему (двух одноствольных ружей в одну двустволку) помимо системного эффекта, называютсверхэффектом.
Как правило, и целью и результатом объединения частей в систему бывает системный эффект. Сверхэффект – неожиданный, заранее непредвиденный дополнительный результат объединения частей в систему.
Можно записать такую условную формулу:
ПС1 + ПС2 + ПС3 + ПС4+... = СИСТЕМА + СИСТЕМНЫЙ ЭФФЕКТ + СВЕРХЭФФЕКТ.
Рассмотрим систему - автомобиль. Подсистемы автомобиля - колеса, кузов, двери, двигатель... Системный эффект - возможность перевозить людей и грузы. Это – положительный, заранее ожидаемый системный эффект, то, ради чего была сделана система. Но, как правило, в результате создания системы появляются и отрицательные системные эффекты: выхлопные газы, возможность наезда, затраты бензина...
Выходит, что положительный системный эффект - это цель создания системы, а сама система ("железки") - это расплата за положительный системный эффект. Аотрицательный системный эффект - это расплата за наши ошибки при конструировании системы и при ее использовании.
Сверхэффект - непредусмотренный, неожиданный системный эффект, он также может быть и положительным (например, можно вечером осветить фарами автомобиля поляну для пикника), и отрицательным (например, непредвиденное увеличение налога за техосмотр автомобиля).
Отметим одну прискорбную закономерность: отрицательный системный эффект часто порождает отрицательный сверхэффект ("Пришла беда - открывай ворота"). Но зато и наоборот, положительный эффект открывает серию положительных следствий (положительных сверхэффектов). Помните: "Деньга деньгу любит".
Задача. Рассказывают такую любопытную историю. Одному научно-исследовательскому институту предложили срочно разработать прибор для измерения температуры жуков - долгоносиков. Руководитель института назначил группу инженеров для разработки прибора по определению температуры жуков, определил стоимость работ, установил срок окончания в 1 год, премию...
Велико же было его удивление, когда к концу дня, один инженер, владеющий методами ТРИЗ и хорошо знакомый с системным эффектом, предложил блестящее решение: собрать долгоносиков в стакан и сунуть туда обычный термометр! Догадались, чем дело кончилось?… Правильно! Директор института заставил своих сотрудников изучать ТРИЗ.
Семья тоже появилась ради системного эффекта: рождения детей, их воспитания, кормления, защиты, семейного счастья... Развод - это пример разрушения системного эффекта.
Сборные чаи, многотравные бальзамы – тоже являются системами и действуют на организм сильнее, чем каждая их компонента в отдельности.
Во времена Птолемея (2 век до н. э.) считали, что законы небесные и земные принадлежат к разным областям и их нельзя смешивать. Так физику и астрономию считали совершенно разными науками. На самом деле научное знание о природе представляет собой единую систему, элементы которой тесно связаны и обуславливают друг друга. Разделение наук на физику, химию, астрономию, биологию… сделано искусственно для удобства изучения, и не больше. На самом деле, есть один Мир и есть одна Наука, его изучающая, поэтому так плодотворны объединения разных наук в систему: биохимия, геофизика, биотелеметрия,биогидроакустика ...
В чем сила немногочисленных по числу людей партий? В объединении их усилий!
Почему огромные массы людей с немереной силой не могут сбросить власть немногочисленной верхушки, немногочисленных партий? Из-за их разобщенности.
Известно, гепарды - самые быстрые млекопитающие (скорость их бега достигает 120 км в час), успешно охотятся на антилоп и ланей – в одиночку. Шакалы собираются стаями и отнимают добычу у гепардов. А гепарды не догадываются объединиться.
Семья тоже появилась ради системного эффекта: рождения детей, их воспитания, кормления, защиты, семейного счастья... Развод - это пример разрушения системного эффекта.
Сборные чаи, многотравные бальзамы – тоже являются системами и действуют на организм сильнее, чем каждая их компонента в отдельности.
Приведем две классические, сказочные, “музыкальные системы”: бременских музыкантов (осла, собаку, кота, петуха) и крыловский квартет ("...проказница Мартышка, Осел, Козел да косолапый Мишка"). Подсистемы первой четверки были хорошо согласованы и им удалось прогнать разбойников и получить дом в лесу, а подсистемы второй четверки были не согласованы, поэтому квартета не получилось.
Согласованная система гусей из стихотворения "Гуси" спасла утенка из пасти волка.
Примером того, что может сделать человеческий гений из обыкновенного кирпича, заметьте, неотличимого один от другого, является шедевр готики – костел Святой Анны в Вильнюсе (15 век) или просто дом, в которым Вы живете.
Притча: Проповедник рассказал пастве свой сон. Ему приснилось, что он попал в старый замок. Его ввели в комнату, где стоял огромный стол, уставленный прекрасными кушаньями. За столом сидели люди. Но они ничего не ели и ругались. В чем дело?
И тут проповедник понял, в чем дело, у людей руки не сгибались в локтях. Дотянуться до своего рта они не могли.
Потом он попал в другую комнату, где был такой же стол, за которым сидели люди и у них тоже не сгибались в локтях руки, но люди были очень радостными. Почему? Оказалось, они кормили друг друга. Они нашли внутрисистемный ресурс – системный эффект.
Любое объединение дает какой-то эффект. Однако, не всякое объединение систем дает положительный эффект, существенно превышающий отрицательный. Вспомните о несовместимой пище, о несовместимых растениях, цветах, металлах…

Общее определение ТС

Смысл системного подхода при исследовании процессов развития в технике заключается в рассмотрении любого технического объекта как системы взаимосвязанных элементов, образующих единое целое.
Каковы основные признаки технических систем? К ним можно отнести следующие:
  • системы состоят из частей, элементов, то есть имеют структуру,
  • системы созданы для каких-то целей, то есть выполняют полезные функции;
  • элементы (части) системы имеют связи друг с другом, соединены определенным образом, организованы в пространстве и времени;
  • каждая система в целом обладает каким-то особым качеством, неравным простой сумме свойств составляющих ее элементов, иначе пропадает смысл в создании системы (цельной, функционирующей, организованной).
Поясним это простым примером. Допустим, необходимо составить фоторобот преступника. Перед свидетелем поставлена четкая цель: составить систему (фотопортрет) из отдельных частей (элементов), система предназначается для выполнения весьма полезной функции. Естественно, что части будущей системы не соединяются как попало, они должны дополнять друг друга. Поэтому идет длительный процесс подбора элементов таким образом, чтобы каждый элемент, входящий в систему, дополнял предыдущий, а вместе они увеличивали бы полезную функцию системы, то есть усиливали бы похожесть портрета на оригинал. И вдруг, в какой-то момент, происходит чудо - качественный скачок! - совпадение фоторобота с обликом преступника. Здесь элементы организованы в пространстве строго определенным образом (невозможно переставить их), взаимосвязаны, вместе дают новое качество. Даже если свидетель абсолютно точно идентифицирует по отдельности глаза, нос и т.д. с фотомоделями, то эта сумма "кусочков лица" (каждый из которых правильный!) ничего не дает - это будет простая сумма свойств элементов. Только функционально точно соединенные элементы дают главное качество системы (и оправдывают ее существование). Точно так же набор букв (например, А, Л, К, Е), соединившись только определенным образом дает новое качество (например, ЕЛКА).

ТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА - это совокупность упорядоченно взаимодействующих элементов, обладающая свойствами, не сводящимися к свойствам отдельных элементов, и предназначенная для выполнения определенных полезных функций.


Таким образом, техническая система имеет 4 главных (фундаментальных) признака:

  • функциональность,
  • целостность (структура),
  • организация,
  • системное качество.

Комментариев нет:

Отправить комментарий