2 Вопрос:

При исследовании любой системы ее целостность и обособленность отображенной в модели черного ящика рассматривается как внешние свойства. Внутренность ящика оказывается неоднородной, что позволяет различать составные части самой системы. При более детальном рассмотрении некоторой части системы в свою очередь могут быть разбиты на составные компоненты меньшего размера. Те части системы, которые рассматриваются ка неделимые называют элементами, а части состоящие из более, чем одного элемента называют подсистемами.

На рисунке приведен фрагмент модели состава модели ВУЗ, в которой овалами обозначены элементы системы, а прямоугольниками – ее подсистемы. Разумеется, это далеко неполная модель состава ВУЗа и более того уже на этом этапе ее построения можно выделить несколько уровней в составе рассматриваемых подсистем. Например, ректорат подсистема первого уровня, институты и научно-исследовательская часть второго уровня, ППС и студенчество подсистема третьего уровня

Лекция №13 (07.04.2021) – Лекция №14 (12.04.2021)

Построение модели состава системы только на первый взгляд кажется простым делом. Если дать разным экспертам задание определить состав одной и той же системы, то результаты их работы будут различаться, иногда довольно значительно. Причина такого исхода состоит не только в том, что у них могут быть разные знания о системе. Существуют по крайней мере еще три важные причины этого явления.

Во-первых, разные модели состава получаются вследствие того, что понятие «элементарность» можно определить по-разному. То, что с одной точки зрения является элементом, с другой оказывается подсистемой, подлежащей дальнейшему разбиению.

Во-вторых, как и другие модели, модель состава является целевой, а для разных целей один и тот же объект потребуется разбить на разные части. Это означает, что модели состава системы «вуз» с точки зрения ректора, начальника пожарной охраны и уборщицы будут разными.

В-третьих, поскольку всякое деление целого на части является относительным и условным, то границы между подсистемами в рамках модели состава тоже условны. Это относится и к границам между самой системой и окружающей средой. Например, тормозную систему автомобиля можно либо отнести к ходовой части, либо к подсистеме управления, либо выделить в самостоятельную подсистему.

Таким образом, модель состава ограничивается снизу тем, что считается элементом, а сверху — границей системы. Как верхняя граница системы, так и границы ее подсистем определяются целями построения модели и, следовательно, не имеют абсолютного характера. Это не означает, что сама система или ее состав нереальны. Мы имеем дело не с разными системами, а с разными моделями одной системы.

3 Вопрос:

Структурная модель представляет собой некоторый симбиоз модели состава и модели «черного ящика», входящих в нее компонентов. В структурной модели указываются элементы системы, связи между элементами внутри системы и связи определенных элементов с окружающей средой. Другими словами, структурная модель является дальнейшим развитием модели состава в части определения существенных связей между ее компонентами.

На рисунке приведена структурная модель системы «синхронизируемые часы». Здесь вершины (прямоугольника) обозначают элементы системы, а дуги (стрелки) — связи.

Как следует из содержания рисунка, отношения между элементами системы «часы» могут быть самыми разнообразными — от однозначного соответствия между элементами «датчик-индикатор» через приблизительное соответствие между элементами «эталон-датчик», до периодического сравнения между элементами «эталон-индикатор». Трудность состоит в том, что мы знаем не все реально существующие отношения и вообще не догадываемся, конечно ли их число.

О сложности системы в первую очередь судят по числу и разнообразию отношений между элементами. Новые связи между элементами образуются как в результате развития системы, так в результате ее роста (расширения). Появление новых элементов в системе приводит к возникновению дополнительных связей, число которых может расти экспоненциально. Иными словами, добавление каждого последующего элемента увеличивает число связей в большей степени, чем добавление предыдущего. Например между двумя элементами А и B возможны только две связи A → B и A ← B. Добавление третьего элемента С сразу увеличивает число возможных связей до шести: A → B, A ← B, A → C, A ← C, B → C, B ← C. А если еще допустить возможность образования коалиций, когда два элемента вступают в союз и совместно влияют на третий, то число возможных связей вырастает до 12.

Сложные системы пронизаны множеством связей, в совокупности образующих структуру системы. В свою очередь, структура системы является гарантом ее устойчивости. Для того чтобы понять это, представим себе систему в виде некоторой пространственной паутины, в каждом узле которой находится ее структурный элемент. Предположим, что система устойчива и успешно функционирует, выполняя свое предназначение. Эту устойчивость поддерживают сложившиеся между элементами связи.

Теперь предположим, что в силу каких-то обстоятельств появилась необходимость перетянуть один из узлов на новое место. Нетрудно догадаться, что в новом положении он будет оставаться до тех пор, пока мы будем его удерживать. Стоит его отпустить, он немедленно займет свое прежнее положение. То есть система действует как мощная эластичная сеть и посредством своей структуры противодействует изменениям. Допороговое увеличение числа элементов системы только укрепит ее структуру. В этом свете очень нелогичными выглядят усилия руководства страны по реформированию государственной системы выстраиванием вертикали власти путем увеличения числа правительственных органов и общей численности правительственного аппарата.

Разнообразие и множественность связей, существующих в реальных системах, обусловливают физическую невозможность их полного учета при структурном моделировании. Поэтому для модели отбираются только те связи, которые играют существенную роль в обеспечении устойчивости исследуемой системы. Отбор существенных связей осуществляет системный аналитик, руководствуясь целью исследования.

Определение 1. Совокупность необходимых и достаточных для достижения цели исследования отношений между элементами называется структурной моделью системы.

Таким образом, структурная модель реальной системы должна содержать конечное число связей между элементами; в противном случае она будет непригодна для проведения экспериментов и исследования поведения системы. Например, в структуре русского языка число выражаемых отношений (число языковых конструкций, с помощью которых выражаются отношения между объектами реального мира — находиться на, под, около; двигаться к, от, вокруг; состоять из и т.п.) превышает 200. Интересно, что этого вполне достаточно, чтобы выразить всю гамму отношений в природе и социуме и создать замечательный роман или фундаментальный научный трактат как частные модели духовного мира человека.

!!!!!!!!!!

Математики при построении структурных моделей используют специальные символы для обозначения отношений между математическими объектами. Запись означает, что элементы х и у находятся в заданном отношении ®. И наоборот, запись x®у означает, что отношение ® не выполняется для пары (x, у). Если обозначить через R все подмножество упорядоченных пар (x, у) некоторого множества Е, для которых выполняется отношение ®, то задание этого отношения сводится к определению множества R, т.е. R = {(x, у): x ® у, (x, у) ∈ E*E}.

Структурные модели являются наиболее полным и подробным описанием любой системы. Поэтому их еще называют моделями «белого», или «прозрачного», ящика. Они нашли широкое применение при моделировании масштабных изменений в организационных и технических системах. Для построения и исследования структурных моделей сложных систем очень широко применяется теория графов, которая выделилась в отдельный раздел математики.

Выводы: Все рассмотренные в этой теме типы моделей являются формальными. Это означает, что они не относятся ни к одной конкретной системе. Чтобы получить модель заданной системы, нужно придать формальной модели конкретное содержание, т.е. решить, какие характеристики реальной системы нужно «вписать» в формальную модель избранного типа, а какие — нет, считая их несущественными. Это процесс, как было показано, не формализуем, поскольку сами признаки существенности и несущественности очень редко поддаются формализации. Столь же слабо поддаются формализации признаки элементарности и признаки разграничения между подсистемами. В силу указанных причин процесс построения содержательных моделей является творческим. Тем не менее существенную помощь интуиции системного аналитика, разрабатывающего содержательную модель, может оказать формальная модель и рекомендации по ее наполнению конкретным содержанием. Формальная модель является «окном», через которое аналитик смотрит на реальную систему, выстраивая ее содержательную модель.

Лекция №15 (14.04.2021)

Тема «Целеполагание»

Вопросы

1. Область определения цели

2. Сложности целеполагания

3. Структурные цели

Понятие цель и сопутствующие ему понятия целенаправленность, целеустремленность, целесообразность ассоциируется с развитием системы. Развитие системы только тогда имеет смысл, когда оно сопряженно с целью.

1 вопрос:

Целенаправленно создавая систему субъект должен заложить в нее желаемую концепцию развития, т.е. осуществить целеполагание или целеуказание. Однако и развитие естественной системы — это не что иное, как целенаправленное движение к равновесному со­стоянию, достижение которого составляет ее внутреннюю цель. Внешняя же цель естественной системы очевидна не всегда и увязывается с естественной (природ­ной) целесообразностью.

Для искусственных систем внешняя цель, как правило, задается извне. Собственно, искусственная система для того и создается, чтобы обеспечить достижимость определенной цели. На активной стадии своего жизненного цикла система стремится достичь поставленную цель, рационально расходуя доступные ресурсы. Такое развитие системы называют целеориентированным. Оно реализуется посредством соответствующего ему управления, которое в данном случае представляет собой некоторое принуждение или насилие над системой, корректирующее ее естественное развитие, определяемое начальными условиями и обменными процессами. Компенсацией за это насилие является достижение цели.

В зависимости от степени познания исследуемой системы в понятие «цель» может вкладываться различный смысл. Диапазон значений этого смысла может меняться от идеальных устремлений, ассоциируемых с некоторой заоблачной целью, достичь которую заведомо нельзя, но приближаться к ней можно все время, до его материального воплощения в конкретных результатах. Цель, вне зависимости от формы ее существования должна побуждать активные элементы системы к созидательной деятельности.

Диапазон изменения значений цели системы:

Ближе к правому концу диапазона цель обычно формулируется в понятиях, описывающих состояние системы. Это означает, что на конец управляемого периода директивно задаются значения параметров состояния системы, которые требуется достичь при имеющихся, как правило, ограниченных ресурсах. Например, в стратегическом плане некоторой консалтинговой компании может быть записано следующее: «Довести число оказываемых услуг до 15, объем продаж до — 200 млн руб. и обеспечить рост производительности труда сотрудников не меньше чем на 20%». Таким образом, цель компании на конец текущего года задается с помощью трех параметров <число оказываемых услуг; объем продаж; индекс роста производительности труда>, которые должны достигнуть значений <15 наименований; 200 млн руб.; 20%>.

Ближе к левому концу диапазона, когда неопределенность состояний системы очень высока и невозможно параметризировать желаемое будущее, цель системы увязывают с тенденциями ее развития, выражающимися через категорию «ценность». Другими сло­вами, если конечное состояние системы не поддается строгому описанию, то понятие цели заменяется понятием ценности. В этом случае говорят о ценностно-ориентированных системах. В отличие от целеориентированных систем, где важен результат достижения некоторого заданного состояния, в ценностно-ориентированных системах существенен сам процесс и направление действия, оцениваемые по определенным и большей частью неколичественным критериям.

Примером ценностно-ориентированной системы может служить творческий коллектив, проводящий фундаментальные науч­ные исследования. У него нет возможности четко представить желаемый конечный результат работы и приходится руководствоваться лишь рациональной ориентацией интеллектуальных усилий. Осознание ценности полученных результатов приходит по мере продвижения в непознанное. О практическом применении полученных результатов представители фундаментальной науки, как пришло, не задумываются.

Лекция №16 (21.04.2021)

Напротив, ученые, занимающиеся прикладными научными исследованиями, каждый раз имеют перед собой вполне конкретную цель, заключающуюся в разработке того или иного прибора, техно­логии или программы. В этом случае процесс исследования будет представлять собой целеориентированную систему, которую до­вольно точно и достаточно детально можно описать с помощью некоторого сетевого графа.

Между рассмотренными двумя крайними случаями существует множество промежуточных вариантов. В концентрированном виде их суть можно сформулировать следующим образом: если цель зада­на абстрактно или не находится в пределах досягаемости, то бес­смысленно говорить о выборе траектории ее достижения, можно лишь выбрать направление развития системы, чтобы по мере ее познания попытаться конкретизировать желаемое конечное состояние.

Таким образом, представление о цели и формулировка цели зависят от глубины познания системы, и по мере развития представ­ления о ней могут уточняться и конкретизироваться. Каждый раз при уточнении цели аналитик или коллектив, выполняющий эту работу, должен исходя из достигнутого на данный момент пред­ставления об исследуемой системе как можно более точно позиционировать новую формулировку цели в допустимом диапазоне изменения ее значений (формулировок).