Проектирование системы. Проектирование систем. Проектирование информационных систем ( на примере методов структурного системного анализа)
 Скачать 1.64 Mb.
|
|
Первая часть системы – вход. У любой системы вход состоит из элемен- тов, классифицируемых по их роли в процессах, протекающих в системе. Первый элемент входа – тот, над которым осуществляется некоторый процесс, или операция. Этот вход есть или будет «нагрузкой» системы (сырье, материалы, энергия, информация и др.). Вторым элементом входа системы является внешняя (окружающая) сре- да, под которой понимается совокупность факторов и явлений, воздействую- щих на процессы системы и не поддающихся прямому управлению со стороны ее руководителей. Не контролируемые системами внешние факторы обычно можно разбить на две категории: • случайные, характеризуемые законами распределения, неизвестными за- конами или действующие без всяких законов (например, природные условия); • факторы, находящиеся в распоряжении системы, являющейся внешней и активно, разумно действующей по отношению к рассматриваемой систе- ме (например, нормативно-правовые документы, целевые установки). Цели внешней системы могут быть известны, известны не точно, вовсе не известны. Третий элемент входа обеспечивает размещение и перемещение компо- нентов системы, например различные инструкции, положения, приказы, то есть задает законы ее организации и функционирования, цели, ограничительные условия и др. По содержанию входы классифицируются на материальные, энергетиче- ские, информационные, могут представлять собой любую комбинацию выше- перечисленных. 13 Вторая часть системы – это операции, процессы или каналы, через ко- торые проходят элементы входа. Система должна быть устроена таким обра- зом, чтобы необходимые процессы (производственные, подготовки кадров, ма- териально-технического снабжения и др.) воздействовали по определенному закону на каждый вход, в соответствующее время для достижения желаемого выхода. Третья часть системы – выход, являющийся продуктом или результатом ее деятельности. Система на выходе должна удовлетворять ряду критериев, важнейшие из которых – стабильность и надежность. По выходу судят о степе- ни достижения целей, поставленных перед системой. Обратная связь. Управляющий механизм любой системы основан на принципе подачи выходного сигнала обратно на вход. Поэтому обратная связь – понятие, лежащее в основе основных принципов управления системами. Именно оно способствовало установлению принципиальных аналогий между организацией управления в таких качественно различных системах, как маши- ны, живые организмы и коллективы людей. Обратная связь означает соедине- ние между выходом и входом системы, осуществляемое либо непосредственно, либо через другие элементы. Основными функциями обратной связи являются: • противодействие тому, что делает сама система, когда она выходит за установленные пределы (например, реагирование на снижение качества); • компенсация возмущений и поддержание состояния устойчивого равно- весия системы (например, неполадки в работе оборудования); • синтезирование внешних и внутренних возмущений, стремящихся выве- сти систему из состояния устойчивого равновесия, сведение этих возму- щений к отклонениям одной или нескольких управляемых величин (например, выработка управляющих команд на одновременное появление нового конкурента и снижение качества выпускаемой продукции); • выработка управляющих воздействий на объект по плохо формализуемо- му закону (например, установление более высокой цены на энергоноси- тели вызывает в деятельности различных организаций сложные измене- 14 ния, которые меняют конечные результаты их функционирования, тре- буют внесения изменений в производственно-хозяйственный процесс пу- тем воздействий, которые невозможно описать с помощью аналитических выражений). Нарушение обратных связей в социально-экономических системах по различным причинам ведет к тяжелым последствиям. Отдельные локальные си- стемы утрачивают способность к эволюции и тонкому восприятию намечаю- щихся новых тенденций, перспективному развитию и научно обоснованному прогнозированию своей деятельности на длительный период времени, эффек- тивному приспособлению к постоянно меняющимся условиям внешней среды. Особенностью социально-экономических систем является трудность чет- кого определения обратных связей, которые в них, как правило, длинные и проходят через целый ряд промежуточных звеньев. Сами управляемые величи- ны часто не поддаются ясному определению, и трудно установить множество ограничений, накладываемых на параметры управляемых величин. Не всегда известны также действительные причины выхода управляемых переменных за установленные пределы. Типология систем Системы бывают живыми (обладающими биологическими функциями) и неживыми. Различают физические (конкретные) и абстрактные системы. Си- стему относят к конкретным (физическим), если по крайней мере два ее эле- мента являются объектами, субъектами, либо теми и другими. Физические си- стемы состоят из людей, изделий, оборудования, машин и прочих реальных или искусственных объектов. Система называется абстрактной, если ее элементы являются понятиями. В абстрактных системах свойства объектов, существова- ние которых может быть неизвестным, за исключением их существования в уме исследователя, представляют символы. Идеи, планы, гипотезы и понятия, нахо- дящиеся в поле зрения исследователя, могут быть описаны как абстрактные си- 15 стемы. Все абстрактные системы являются неживыми, в то время как кон- кретные системы могут быть и живыми, и неживыми. Виртуальные системы – разновидность конкретных. В зависимости от происхождения выделяют: естественные системы (например, климат, почва) и сделанные человеком. По типу составных частей, входящих в систему, последние можно клас- сифицировать на машинные (автомобиль, станок), человеко-машинные (самолет – пилот) и по типу «социальные» (коллектив организации). По целевым признакам различают: одноцелевые системы, то есть предна- значенные для решения одной единственной целевой задачи и многоцелевые. Кроме того, можно выделить функциональные системы, обеспечивающие решение или рассмотрение отдельной стороны или аспекта задачи (планирова- ние, снабжение и т. п.). По степени связи с внешней средой системы классифицируют на открытые и закрытые (замкнутые). Открытые системы – это системы, которые обме- ниваются материально-информационными ресурсами или энергией с окружа- ющей средой регулярным и понятным образом. Противоположностью откры- тым системам являются закрытые (замкнутые). Закрытые системы действу- ют с относительно небольшим обменом энергией или материалами с окружаю- щей средой, например химическая реакция, протекающая в герметически за- крытом сосуде. Все живые системы – открытые. Неживые системы являют- ся относительно замкнутыми; наличие обратной связи наделяет их некоторыми неполными свойствами живых систем, связанными с состоянием равновесия. В деловом мире закрытые системы практически отсутствуют, и считается, что окружающая среда является главным фактором успехов и неудач деятельности различных организаций. Однако представителей различных школ управления первых 60 лет прошлого века, как правило, не волновали проблемы внешней среды, конкуренции и всего остального, что носит внешний для организации характер. Подход с точки зрения закрытой системы предполагал то, что следует делать, чтобы оптимизировать использование ресурсов, принимая во внимание 16 только происходящее внутри организации. Реалии окружающего мира застави- ли исследователей и практиков прийти к выводу, что любая попытка понять со- циально-экономическую систему, рассматривая ее закрытой, обречена на про- вал, поскольку главную роль в окружающем нас мире играет неустойчивость и неравновесность. С этой точки зрения системы можно классифицировать на: равновесные, слабо равновесные,сильно неравновесные. Для социально-экономических систем состояние равновесия может наблюдаться на относительно коротком промежутке времени. Для слабо равно- весных систем небольшие изменения внешней среды дают возможность систе- ме в новых условиях достичь состояния нового равновесия. Сильно неравновес- ные системы, которые весьма чувствительны к внешним воздействиям, под влиянием внешних сигналов, даже небольших по величине, могут перестраи- ваться непредсказуемым образом. Система может быть устойчивой и неустойчивой. Устойчивость систе- мы – это состояние, означающее неизменность ее существенных переменных. Неустойчивость выражается в том, что система, организованная для выполне- ния определенных функций, перестает их выполнять под влиянием каких-либо причин. В изменяющейся среде или под воздействием различных «возмущений», которые достигают порога устойчивости, система может прекратить существо- вание, превращаться в другую систему или распадаться на составные элементы (пример – банкротство предприятия). Способность системы оставаться устой- чивой через изменения своей структуры и поведения называется ультраста- бильностью. Компании обеспечивают высокий уровень своей стабильности за счет высокой приспособляемости к внешним и внутренним условиям своего функционирования. Такие компании своевременно прекращают одни направ- ления своей деятельности и начинают другие, вовремя выходят на новые рынки и покидают бесперспективные. 17 Адаптивные системы Адаптивные системы – это системы, которые могут приспосабливаться к изменениям как внутренних, так и внешних условий, т.е. способные к адаптации. Различают пассивную адаптацию (реагирование системы на изменение окружающей среды) и активную (воздействие системы на окружающую среду). Адаптивные системы подразделяются на самонастраивающиеся и само- организующиеся системы. В первом случае в соответствии с изменениями внешней среды меняется способ функционирования системы, а во втором – ме- няется структура, организация системы. Самоорганизующаяся система – кибернетическая (или динамическая) адаптивная система, в которой запоминание информации (накоплении опыта) выражается в изменении структуры системы. Самоорганизующиеся и высокоорганизованные адаптивные системы об- ладают, кроме того, способностью так изменять внешнюю среду, чтобы изме- нение собственного поведения системы не являлось необходимым. Они в со- стоянии изменять (адаптировать) внешние условия для достижения собствен- ных целей. Если управляемая система и (окружающая) среда стационарны, то адап- тивная управляющая система по истечении определенного периода времени накапливает необходимую информацию, устраняет неопределенность, и каче- ство адаптивного управления приближается к качеству оптимального управле- ния в условиях полной информации. В самоорганизующихся системах характеристики объекта управления меняются во времени и устранить неопределенность полностью не удается. Од- нако в тех случаях, когда процесс адаптации быстро сходится к оптимальному процессу, качество адаптивного управления может мало отличаться от опти- мального. Поведение адаптивных систем является дуальным. С одной стороны, не- возможно осуществить эффективное управление, не зная характеристик управ- ляемой системы, с другой – можно изучать эти характеристики в процессе 18 управления и тем самым улучшать управление, стремясь к оптимальному. В этом случае управляющие воздействия носят двойственный характер: они слу- жат средством как активного изучения, познания управляемой системы для бу- дущего, так и непосредственного управления в текущий момент. В адаптивных системах (управления) всегда существует известное противоречие между по- знавательной и направляющей функциями управляющих воздействий. Большие и сложные системы Большая система – система, состоящая из значительного числа одно- типных элементов и связей. Особенность больших систем – сложная иерархи- ческая структура организации системы, предусматривающая сочетание центра- лизованного управления с автономностью частей. Примеры больших систем: крупные производственно-экономические системы (например, холдинги), горо- да, строительные и научно-исследовательские комплексы. Системный анализ предусматривает специальные приемы, с помощью которых большую систему, трудную для рассмотрения исследователем, можно было бы разделить на ряд малых взаимодействующих систем или подсистем. Таким образом, большой системой целесообразно назвать такую, кото- рую невозможно исследовать иначе, как по подсистемам. Помимо больших систем в задачах управления экономикой выделяют сложные системы. Сложная система – система, состоящая из элементов разных типов и об- ладающая разнородными связями между ними. Особенности сложны систем: 1. наличие сложной, составной цели, параллельное существование разных целей или последовательная смена целей; 2. наличие одновременно многих структур у одной системы (например, тех- нологической, административной, функциональной и т. д.); 3. невозможность описания системы на одном языке, т.е. необходимость использования разных языков для анализа и проектирования отдельных 19 ее подсистем (например, технологическая схема изготовления продукции; нормативно-юридические акты, устанавливающие распределение обязан- ностей и прав; схема документооборота и программа совещаний; порядок взаимодействия служб и отделов при разработке проекта плана). Справиться с задачами анализа больших сложных систем можно лишь то- гда, когда в нашем распоряжении будет надлежащим образом организованная система исследования, элементы которой подчинены общей цели. Один и тот же объект может иметь множество разных типов систем. Если рассматривать производственное предприятие как совокупность машин, техно- логических процессов, материалов и изделий, которые обрабатываются на ма- шинах, то предприятие представляется как технологическая система. Можно рассмотреть предприятие и с другой стороны: какие люди на нем работают, ка- ково их отношение к производству, друг к другу и т. д. Тогда это же предприя- тие представляется в качестве социальной системы. При исследовании отноше- ний руководителей и сотрудников предприятия к средствам производства, их участие в процессе труда и распределении его результатов и т. д. предприятие рассматривается как экономическая система. Система управления – совокупность взаимосвязанных элементов, спо- соб реализации технологии управления, предполагающий воздействие на объ- ект с целью изменения его состояния и процессных характеристик. Система управления включает следующие основные элементы: • датчики информации о состоянии объекта управления; • подсистема сбора и передачи этой информации; • подсистема обработки и отображения этой информации; • подсистема выработки управляющих воздействий; • подсистема передачи управляющих воздействий; • исполнительные устройства. 20 Системный анализ (СА) и системный подход (СП) Определение СА Системный анализ как дисциплина сформировался в результате возник- новения необходимости исследовать и проектировать сложные системы, управлять ими в условиях неполноты информации, ограниченности ресурсов и дефицита времени. В системном анализе исследования строятся на использовании категории «система» и «системность рассмотрения». Под системой понимается единство взаимосвязанных и взаимовлияющих элементов, расположенных в определен- ной закономерности в пространстве и во времени, совместно действующих для достижения общей цели. Под системностью рассмотрения понимается учет всех важнейших факторов и взаимосвязей, влияющих на решение проблемы, использование определенной логики поиска лучшего решения и т.д. Существуют различные точки зрения на содержание понятия «системный анализ» и область его применения. Согласно наиболее распространеннойтрак- товке системный анализ – это конкретное теоретико-прикладное направление исследований, основанное на системной методологии и характеризующееся определенными принципами, методами и областью применения, вклющее в свой состав как методы анализа, так и методы синтеза. Таким образом, системный анализ – это совокупность определенных научных методов и практических приемов решения проблем, возникающих во всех сферах целенаправленной деятельности общества, на основе системного подхода и представления объекта исследования в виде системы. История СА Системный анализ был разработан в США для военно-промышленного комплекса и считался наиболее ценным побочным достижением в области обо- роны и изучения космического пространства. В 1960-е годы в обеих палатах 21 конгресса США были внесены законопроекты «о мобилизации и использовании научно-технических сил страны для применения системного анализа и систе- мотехники в целях наиболее полного использования людских ресурсов для ре- шения национальных проблем». Позже системный анализ начал использоваться руководителями и инженерами в крупных предприятиях промышленности и в коммерческой области для поиска путей получения высокой прибыли и выяв- ления возможных источников роста промышленной фирмы. В 1970-80-х годы на роль высших управляющих крупнейших американских корпораций начали при- глашать людей, обладающих квалификацией в области системных дисциплин и си- стемного анализа. Характеристики СА Системный анализ имеет следующие особенности: • предназначен для решения слабо структурированных проблем, которые не могут быть поставлены и решены отдельными формальными методами математики; • опирается на научное мировоззрение, в частности, на диалектическую ло- гику; • использует различные методы решения, которые могут быть разработаны как в рамках самого системного анализа, так и в рамках других наук; • для получения квалифицированного суждения по проблемам использует не только формальные аналитические методы, но и методы качественного анализа; • основное внимание уделяет целям и целеобразованию. |