Класифікація систем

Існує цілий ряд різних класифікацій систем, що відбивають ті чи iHini їх властивості. Така різноманітність зумовлена розбіжністю щ-лей класифікації й багатогранністю властивостей систем

Віднесення об'єкта до того чи іншого класу часто викликає про-блеми, що можуть бути пов'язані з розмитістю меж класів, недостат-ньою вивченістю системи й іншими причинами. Одна з основних проблем класифікації - це проблема повноти. Тому часто вводять такі класи, як "змішаний", "усе інше" і т. п. У таблиці 1.1 наведено класи-фікацію систем за певними ознаками. Додамо, що перелік ознак може бути доповнений

Завдання. Запропонуйте ще якусь класифікаційну ознаку

Розрізняють реальні та абстрактні системи. До реальних нале¬жать ті, що реально існують у природі, техніці або суспільстві. На-приклад, реальними є Сонячна система, прокатний стан, Україна як держава. Прикладами абстрактних систем можуть бути щеальш вщо- 34  браження реальних систем та процесів (карти місцевості, технічні креслення тощо), а також інші ідеальні конструкції (системи рівнянь, алгоритми та інші)

Для реальної системи може бути побудована певна множина моделей, що розрізняються за метою дослідження, необхідним ступе-нем деталізації та іншими ознаками

Наприклад, реальна локальна обчислювальна система, з погляду системного адміністратора, є сукупністю програмного, математично-го, інформаційного, лінгвістичного, технічного й іншого видів забез-печення, з погляду користувача, — це сукупність об'єктів, з якими мо-жна обмінюватися інформацією, з погляду технічного обслуговуван-ня, - сукупність справних і несправних засобів

Завдання. Наведіть приклади систем, для яких Ви можете вказа-ти кілька моделей

Таблиця 1.1

№пп  Класифікаційна ознака   Тип системи

1 Природа елементів         Реальні (фізичні) Абстрактні

2          Походження           Природні Штучні Змішані

3          Тип змінних            3 якісними змінними 3 кількісними змінними 3i змішаним описом змінних

4          Тип оператора системи   Чорний ящик Непараметричний клас Параметричний клас Білий ящик

5          Термш 1снування  Сталі Тимчасові

6          Мінливість властивостей           Статичні Динамічні

7          Ступінь складності           Прості Складні Великі

8          Відношення до зовнішнього сере-довища     Закриті Відкриті

9          Реакція на вплив, що збурює     Активні Пасивні

10        Характер управління        Керовані зовні Самокеровані 3 комбінованим управлінням Без управління

35 

№пп  Класифікаційна ознака   Тип системи

11         Ступінь організованості Добре організовані Погано організовані (дифузні) Ті, що самоорганізуються

12        Ступінь участі та впливу людини         Технічні Людино-машинні Організацій

Природні та штучні об'єкти, які відображуються у свідомості люди¬ни, виступають у ролі абстракцій, понять, що утворюються шляхом мисле-невого висвітлення тих чи інших сторін цих об'єктів. Вони не мають пря-мих аналогів у реальному світі. Абстрактні проекти створюваної системи втілюються в реально існуючу, яку можна відчути, а при п вивченш знову відбити у формі абстрактної

Розглядаючи системи за класифікаційною ознакою походження, мо-жемо побачити, що у кожному типі систем можна виділити певні класи (рис. 1.6).  Знаряддя 

 

Розпливчаті Змішані  Рис. 1.7 У наведеній класифікації другий рівень для систем з якісно-кількісним описом змінних є об'єднанням відповідних рівнів перших двох класів систем. Третш р1вень є однаковим для всіх підкласів сис¬тем з якісним описом змінних

Завдання. Наведіть приклади систем з якісними й кількісними змінними та визначте, до якого з указаних на рис. 1.7 класів вони на¬лежать

Класифікація за типом оператора (рис. 1.8) поділяє системи за характером зв'язку між вхідними й вихідними змінними. На першому piBHi характеристичною ознакою є ступінь повноти інформації про цей зв'язок

Перший клас утворюють системи типу чорного ящика. Для та¬ких систем немає тяшл шформацп про характер зв'язку між вхідними й вихідними змінними. Для непараметризованих систем, що станов-лять другий клас, є уривчаста інформація про характер цього зв'язку. Зокрема, може бути відомо, що оператор зв'язку має такі властивості, 37  як гладкість, симетричність, неперервність, монотонність і т. п. До третього класу належать параметризовані системи. Для них оператор зв'язку відомий з точністю до значень параметрів, які до нього вхо-дять. Наприклад, може бути встановлено, що зв'язок між входом і ви-ходом описується рівнянням виду Y = AX + B. Але при цьому є неві домими значення параметрів А і В. Нарешті, четвертий клас утворю-ють системи типу білого ящика, тобто такі, для яких зв'язок між вхо¬дом і виходом є повністю описаним

 

                                   

Рис. 1.8 Питання. До якого класу систем Ви зарахуєте телевізор як сис¬тему з погляду пересічного глядача, телевізійного майстра або розро-бника? За терміном існування системи поділяють на сталі й тимчасові. До сталих зазвичай відносять ті, що зберігають свою цілісність протя-гом часу, який цікавить дослідника. Це велика кількість природних (Всесвіт, Земля, стійки елементарні частинки й атоми тощо) та штуч-них (ювелірні вироби, архітектурні та гідротехнічні споруди тощо) 38  систем, які протягом певного часу функціонування практично не змі-нюються. Тимчасовими є системи, час існування яких є порівняним або навіть меншим, ніж час, потрібний для їх дослідження

Спостереження мінливості властивостей дає змогу поділити си¬стеми на статичні та динамічні. До статичних відносять ті, при дослі дженні яких можна нехтувати змінами їх характеристик та суттєвих властивостей у часі. Тобто у процесі дослідження систему можна вважати такою, що має лише один можливий стан

На відміну від статичних, динамічні системи мають кілька мож-ливих станів. З часом система може переходити з одного стану до ш-шого безупинно або тільки в деякі дискретні моменти

Завдання. Наведіть приклади статичної та динамічної систем. До якого класу Ви їх можете зарахувати: до сталих чи тимчасових? Розподіл систем на прості, складні й велию тдкреслюе, що в системному аналізі розглядаються не будь-які, а саме складні системи великого масштабу. При цьому виділяють структурну й функціональ-ну (обчислювальну) складність

Загальновизнаної межі, яка розділяла б прості, великі й складні системи, немає. Однак умовно будемо вважати, що складні характе-ризуються трьома основними ознаками: властивістю робастності, на-явністю неоднорідних зв'язків і емерджентністю

Щц робастністю розуміють здатність системи зберігати часткову працездатність (ефективність) при відмові п окремих елементів чи під-систем. Вона зумовлюється функціональною надмірністю складної си¬стеми й виявляється в зміні ступеня деградації виконуваних функцій, що залежить від глибини збуджуючих дій. Проста система може зна-ходитися не більше ніж у двох станах: повної працездатності (справ¬ному) або повної непрацездатності (несправному)

У складних системах, крім значної кількості елементів, присутні численні й різні за типами (неоднорідні) зв'язки між елементами. Ос¬новними є такі види зв'язків: структурні (у тому числі ієрархічні), фу-нкціональні, каузальні (причинно-наслідкові, відносини істинності), інформаційні, просторово-часові. За цією ознакою будемо відрізняти складні системи від великих систем, що є сукупністю однорідних елементів, об'єднаних зв'язком одного типу

Складна система має властивості, відсутні у кожного з п компо-нентів. Це називають інтегративністю (цілісністю), чи емерджентніс-тю системи

39  Завдання. Наведіть приклад складної системи й покажіть, що вона має всі три основні ознаки: робастність, наявність неоднорідних зв'язків та емерджентність

Одну з найбільш повних і цікавих класифікацій за рівнями скла-дності запропонував К. Боулдинг. Виділені в ній рівні наведено в таб-лиці 1.2

У щи класифшацп, як правило, кожен наступний клас містить у co6i попередній, характеризується великим проявом властивостей відкритості та стохастичності поведінки, більш яскраво вираженими закономірностями ієрархічності й історичності (аналізованих нижче), хоча це не завжди зазначається, а також більш складними механізма-ми функціонування й розвитку

Таблиця 1.2

Тип системи           Ивспь складності  Приклади

Неживі си-стеми   Статичні структури або кістяки Прості динамічні структури із заданим законом пове-дінки (спрямування) Кібернетичні системи з керованими циклами зворотно-го зв'язку          Кристали Годинниковий механізм Термостат

Живі системи         Відкриті системи зі структурою, яка самозберігається (перший щабель, на котрому можливий поділ на живе і неживе) Живі організми з низькою здатністю сприймати ін-формацію Живі організми з бшын розвинутою здатністю сприйма¬ти інформацію, але такі, що не мають самосвідомості Системи, що характеризуються самосвідомістю, мис-ленням і нетривіальною поведінкою Соціальні системи Трансцендентні системи або системи, що є на сьогодні поза нашим пізнанням         Клітини, го-меостат Рослини Тварини Люди Соціальні ор-ганізації

Завдання. Доповніть таблицю 1.2 своїми прикладами систем

При класифікації систем за способом управління (рис. 1.9) на першому рівні визначається місце розташування керуючої системи (поза чи всередині керованої системи). Можливий також випадок 40  комбінованого управління, коли частина керуючої системи знахо-диться всередині керованої системи, а інша частина - поза нею.  Із зовнішнім керуванням 

 

Напівавтоматичні Автоматизовані Організацій  Рис. 1.9 На другому рівні незалежно від місця розташування блоку управління розподіл систем здійснюється за ступенем визначеності траєкторії (у фазовому просторі), що приводить систему до мети, і здатності блоку управління утримувати систему на цій траєкторії. Пе¬рший підклас у всіх випадках утворюють системи, у яких точно відо-мо траєкторію, а також те, як треба впливати на систему для досяг-нення мети. Прикладами систем, що відносяться до цього підкласу (системи без зворотного зв'язку, самокеровані та автоматичні систе¬ми), можуть служити телефон-автомат, робота ЕОМ за заздалегідь за-даною програмою, ріст зародка живого організму і т. п

Набагато частіше зустрічається ситуація, коли система сходить i3 заданої траєкторії внаслідок того, що процеси на некерованих вхо¬дах відрізняються від передбачуваних, або під впливом випадкових і невраховуваних факторів. Якщо відхилення системи від заданої трає¬кторії невелике, то застосовується спосіб управління, названий регу-люванням. У цьому разі знаходять різницю між поточною та заданою траєкторіями y(t) - y0(t) і визначають додаткові керівні впливи, здатні в найближчому майбутньому повернути виходи системи на задану траєкторію. Регульовані системи виділені в другий підклас усіх роз- 41  глянутих класів. До них, зокрема, належать автопілоти літаків, рефле-кторні реакції тварин, верстати, керовані операторами тощо

Наступний спосіб управління застосовують, якщо відхилення від заданої траєкторії занадто великі, і повернути систему на цю трає-кторію методами регулювання неможливо, а також у випадках, коли з якихось причин не можна задати опорну траєкторію. Управління в та¬ких ситуаціях може полягати в тому, щоб спрогнозувати поточну тра¬єкторію y(t) і підібрати такі параметри системи, за яких прогнозована траєкторія в певний момент часу потрапить до заданої цільової облас-Ti Y* . Такому способу управління відповідає третш щцклас. Прикла¬дами його реал1зацп е процеси адаптації живих організмів до умов се-редовища, що змінюються, робота пілотів літаків, автоматизовані си¬стеми управління тощо

Можлива також ситуація, коли траєкторія даної системи ні за яких значень параметрів не перетинає цільову область. У цьому разі ціль може бути досягнута шляхом зміни структури системи. Відпові-дний спосіб управління називають структурною адаптацією, а систе¬ми, у яких він реалізується, утворюють четвертий підклас. Приклада-ми можуть служити гнучкі автоматичні виробництва, обчислювальні мережі, сільськогосподарські машини зі змінними начіпними та при-чіпними пристроями, видоутворення в живій природі, утворення й розпад держав тощо

Уперше поділ систем за ступенем організованості за аналогією до класифікації проблем Г. Саймона і А. Ньєлла (добре структуровані, погано структуровані та неструктуровані проблеми) запропонував В.В. Налімов, який виділив класи добре організованих (аналізованих іноді в літературі окремо як класи саморегульованих, самонаучува-них, самоналагоджуваних і т. п. систем) та погано організованих (або дифузійних) систем. Якщо додати до цих двох класів ще системи, що самоорганізуються, то отримані класи можна достатньо чітко розме-жувати за допомогою характерних для кожного з них ознак, які дають можливість поставити у відповідність класу певні методи формалізо-ваного подання систем і засоби подання цілей у них. Виділені класи можна розглядати як підходи до відображення об'єкта або розв'язува-ної задачі, що можуть вибиратися залежно від стадії пізнання об'єкта й можливості одержання інформації про нього

Коротко охарактеризуємо щ класи

1. Відобразити аналізований об'єкт або процес ухвалення рішення у вигляді добре організованої системи означає визначити елементи сис¬теми та їх зв'язки між собою і з цілями системи. У цьому разі завдання 42  вибору цілей і засобів їх досягнення (елементів, зв'язків) не розділяють-ся. Проблемна ситуація може бути описана у вигляді виразу, що пов'я-зує ціль із засобами, тобто у вигляді критерію або показника ефективно-сті, критерію функціонування, цільової функції й т. п., що можуть бути подані складним рівнянням, формулою, системою рівнянь. Часто при цьому говорять, що ціль рекомендується як критерій ефективності або критерій функціонування, хоча насправді в подібних виразах об'єднані й ціль, і засоби

Більшість моделей фізики й технічних наук засновані на відо-браженні об'єктів і процесів як добре організованих систем. Напри-клад, роботу складного механізму подають у вигляді спрощеної схеми або системи рівнянь, які враховують не всі, а найбшып icTOTHi з по-гляду його призначення елементи та зв'язки між ними. Атом часто описують як планетарну систему, яка складається з ядра та електро-нів. Це суттєво спрошуе реальну картину, але є достатнім для розу-міння багатьох властивостей атома

Неважко помітити, що для відображення об'єкта у вигляді добре організованої системи слід виділяти істотні та не зважати на несуттєві для конкретної цілі розгляду компоненти. За необхідності бшып дета¬льного опису потрібно уточнити ціль, вказавши, з яким ступенем гли-бини нас цікавить досліджуваний об'єкт, і побудувати нову систему, що відображає його, беручи до уваги внесені корективи. Наприклад, при описі будови атома можна врахувати склад ядра, квантово-механічні закономірності поведінки електронів та ядер, магнітні влас-тивості тощо

Відображення об'єкта у формі добре організованої системи ви-користовують у тому разі, коли можна запропонувати детермінований опис і експериментально обґрунтувати правомірність його вживання, тобто адекватність моделі реальному об'єкту чи процесу. Спроби за-стосувати клас добре організованих систем для відображення склад-них багатокомпонентних об'єктів або для розв'язування багатокрите-ріальних задач, що виникають, наприклад, при удосконалюванні управління й розробці АСУ, вдаються погано. Це не тільки потребує неприпустимо великих витрат часу на одержання й опрацювання мо¬делей, а й часто практично не може бути реалізованим, оскільки не вдасться поставити експеримент, що доводить правомірність застосу-вання запропонованих аналітичних залежностей. Тому здебільшого при дослідженні складних об'єктів на початковому етапі постановки задач їх відображають класами, які характеризуються далі окремо

43  Завдання. Наведіть приклад добре організованої системи. Пока-жіть, що вона відповідає критеріям системи такого типу

2.         При відображенні об'єкта у вигляді погано організованої, або

дифузійної, системи не ставиться завдання визначити всі компоненти,

ix властивості та зв'язки між ними й цілями системи. Система харак-

теризується певним набором макропараметрів та зв'язків між ними

або закономірностями, що виявляються на основі дослідження визна-

ченої за допомогою деяких правил достатньо представницької вибір-

ки компонентів, що характеризують досліджуваний об'єкт або процес.

У першому випадку поведінка системи може бути детермінованою,

тобто знання певних характеристик системи дає змогу однозначно

встановити її інші суттєві властивості. У другому випадку на основі

вибіркового дослідження компонентів одержують їх статистичні ха¬

рактеристики або закономірності поведінки і поширюють отримані

результати на всю систему в цілому. При цьому робляться відповідні

застереження. Наприклад, при одержанні статистичних закономірнос-

тей їх поширюють на поведінку всієї системи, вказуючи рівень зна-

чущості (ймовірність помилки), довірчі межі тощо

Прикладом дифузійної системи є газ. Його поведінка не може бути визначена шляхом повного й точного опису поведінки всіх його молекул, тому його характеризують або макропараметрами (парамет¬рами стану) — тиском, температурою, об'ємом тощо, або функціями розподілу мікропараметрів — швидкостей молекул, їх кінетичних та потенціальних енергій та інших. Базуючись на цих параметрах, роз-робляють прилади й устрої, що використовують властивості газу, не досліджуючи при цьому поведінки кожної окремої молекули

Відображення об'єктів у вигляді дифузійних систем знаходить широке застосування при визначенні пропускної спроможності сис¬тем управління, кількості працівників в обслуговуючих, наприклад, ремонтних, цехах підприємств і в обслуговуючих установах (для ви-рішення подібних задач використовують методи теорії масового об-слуговування), при дослідженні документальних потоків інформації тощо

Завдання. Наведіть приклад погано організованої системи. По-кажіть, що вона відповідає критеріям системи такого типу

3.         Відображення об'єктів у вигляді систем, що самоорганізують-

ся, або розвиваються, дає змогу досліджувати найменш вивчені об'єк- 44  ти та процеси з великою невизначеністю на початковому етапі поста¬новки завдань. Такі системи мають ознаки, характерні для дифузійних систем: стохастичність поведінки, нестабільність окремих параметрів і, крім того, такі специфічні риси, як непередбачуваність поведінки; здатність адаптуватися до умов динамічного середовища; змінювати структуру, зберігаючи при цьому властивість цілісності; протистояти ентропійним тенденціям; формувати можливі варіанти поведінки й вибирати серед них найкращий; а також інші ознаки, що наближають i'x до реальних об'єктів

Сказане означає, що моделі систем, які самоорганізуються, або розвиваються, мають надавати можливість відображення розглянутих властивостей. При їх формуванні змінюється звичне уявлення про моделі, характерне для математичного моделювання та прикладної математики. Стають інакшими також уявлення про доведення адеква-тності моделей

Основну конструктивну ідею, завдяки якій можливо реалізувати відображення об'єкта класом систем, що самоорганізуються, можна сформулювати в такий спосіб. Розробляють знакову систему, за до-помогою якої фіксують відомі на даний момент компоненти та зв'яз-ки. Потім через перетворення отриманого відображення, використо-вуючи встановлені правила (правила структуризації, або декомпози-ції, правила композиції), одержують нові, не відомі раніше взаємовід-носини й залежності, що можуть або послужити основою прийнятих рішень, або підказати наступні кроки на шляху підготування рішення. Таким чином, можна накопичувати інформацію про об'єкт, фіксуючи при цьому всі нові компоненти та зв'язки (правила взаємодії компо-нентів), і, застосовуючи їх, одержувати відображення послідовних станів системи, що розвивається, поступово створюючи все більш адекватну модель реального досліджуваного або проектованого об'єк¬та. При цьому інформація може надходити від спеціалістів різномані-тних галузей знань і накопичуватися. Адекватність моделі також до¬водиться послідовно шляхом оцінювання правильності відображення у знаковій моделі компонентів і зв'язків, необхідних для досягнення поставленої цілі дослідження або створення об'єкта

Практична реалізація побудови такої моделі пов'язана з необхід-ністю розробки комп'ютеризованих систем автоматизованого проекту-вання, підтримки прийняття рішень, управління тощо, а також відпові-дних мов. В основу останніх може бути покладений один із методів моделювання систем, наприклад, теорія множин, математична логіка, математична лінгвістика, імітаційне динамічне моделювання і т. п., але 45  в міру розвитку моделі щ методи можуть змінюватися. При моделю-ванні найбільш складних процесів, таких як цілеутворення, удоскона-лювання організаційних структур систем управління тощо, "механізм" розвитку (самоорганізації) може бути реалізований у формі відповідної методики системного аналізу

Іноді аналізований клас систем розбивають на підкласи, виділя-ючи адаптивні системи, або системи, що самопристосовуються, само-навчаються, самовідновлюються чи самовідтворюються, и шпи класи, які відповідають різноманітним властивостям системи, що розвива-ється. При поданш в1дображуваного об'єкта у вигляді системи, що самоорганізується, завдання визначення цілей і вибору засобів, як правило, відокремлюються. При цьому завдання вибору цілей, у свою чергу, може бути описане як система, що самоорганізується. Напри-клад, при побудові автоматизованої системи управління п мета й за¬вдання не є сталими, а змінюються з часом у міру розвитку системи, якою керують, технічних та програмних засобів управління тощо

Завдання. Наведіть приклад системи, що самоорганізується або розвивається. Покажіть, що вона відповідає критеріям системи такого типу

Розглянуті класи систем зручно використовувати як підходи на початковому етапі моделювання будь-якої задачі. Цим класам постав-лені у відповідність методи формалізованого відображення систем. Таким чином, визначивши клас системи, можна вибрати метод, що дасть змогу бшып адекватно п в1добразити

1.4. Закономірності систем Знання закономірностей взаємодії частини й цілого допомага-ють глибше зрозуміти поведінку та властивості систем і сформувати більш адекватні моделі прийняття рішень. Розглянемо основні з цих закономірностей

Цілісність. Закономірність цілісності (емерджентність) виявля-ється у виникненні в системі нових інтегративних якостей, не власти-вих її окремим компонентам. Емерджентність може досягатися за ра-хунок зворотних зв'язків, що відіграють найважливішу роль в управ-лінні складною системою

Необхідно враховувати два аспекти цілісності: 46  — властивості системи (цілого) Qs не є сумою властивостей п еле- п ментів (частин) qt: Qs ≠ ∑qt, іншими словами, окремий розгляд кожного елемента не дає повного уявлення про складну систему в цілому; - властивості системи (цілого) залежать від властивостей п елеме- нтів (частин): Qs= f (qt)

KpiM цих двох аспектів, слід мати на увазі, що об'єднані в сис¬тему елементи можуть утрачати певні властивості, які вони мають по¬за системою, тобто система ніби пригнічує деякі властивості своїх елементів

Пояснимо це на прикладах. Газ має такі властивості, як темпе¬ратура й тиск, відсутні в молекул, з яких він складається. Водночас сам газ не має мікроскопічних властивостей, притаманних окремим молекулам. Система автоматичного управління верстатом може бути створена із датчиків, транзисторів, резисторів й інших деталей (еле-ментів). При цьому вона виявляє нові властивості, яких не було в жо-дного з п елементів, а елементи втратять при об'єднанні в систему ча-стину своїх властивостей. Жоден з них не міг самостійно управляти верстатом. З іншого боку, транзистор, наприклад, міг підсилювати електричний струм або напругу, а ставши елементом системи автома-тичного управління верстатом, він зберіг тільки властивість працюва-ти в необхідному для неї режимі. Аналогічно система навчання під час занять пригнічує у своїх елементів (викладачів, студентів, учнів) вокальні, хореографічні і деяю 1нш1 здібності й використовує тільки ті з них, що потрібні для навчання. Атоми багатьох хімічних елементів можуть виявляти декілька, іноді 4-5 значень валентності, але коли вони стають елементами молекули, то їх валентність набуває лише одного конкретного значення

Розглянутий аспект закономірності цілісності характеризує від-мінність взаємовідносин системи як цілого із середовищем від взає-модії з ним п окремо взятих елементів, а також втрату елементами де-яких властивостей, коли вони стають компонентами системи. Щ зм1-ни бувають настільки разючими, що може видатися, ніби властивості системи взагалі не залежать від властивостей елементів. Тому необ-хідно звертати увагу й на інший аспект закономірності цілісності

Якщо транзистор чи інший елемент вийшов із ладу або якщо йо-го замінити аналогічним елементом з іншими характеристиками, то система управління верстатом або зовсім припинить виконувати свої функції, або принаймні зміняться п характеристики. Аналогічно замі 47  на елементів в організаційній структурі системи управління може іс-тотно вплинути на якість п функціонування

Властивість цілісності пов'язана з метою, для виконання якої створюється система. При цьому, якщо мета не задана в явному ви-гляді, а у відображуваного об'єкта спостерігаються цшсш властивос-ті, то можна спробувати визначити мету або вираз, що пов'язує її із засобами досягнення (цільову функцію, системоутворюючий крите-рій), шляхом вивчення причин утворення цілісності

Зокрема, у розглянутій системи управління верстатом цілісність визначається конструкцією та технологічною схемою взаємодії дета¬лей і вузлів. Але в подібних прикладах і ціль нескладно сформулюва-ти. А ось в організаційних системах не завжди можна відразу зрозумі ти причину виникнення цілісності й потрібно проводити аналіз, який дає змогу виявити, що призвело до утворення цілісних, системних властивостей

Завдання. Проаналізуйте один із факультете ушверситету як освітню систему. Покажіть, що в цій системі виконується закономір-ність цілісності в обох п аспектах

Вивченню причин виникнення цілісності теорія систем приділяє багато уваги. Проте в ряді реальних ситуацій не вдасться виявити чинники, що зумовлюють її. Тоді системне уявлення стає засобом до-слідження. У цьому разі об'єкт або процес, для аналізу якого не мож¬на відразу визначити математичну модель, що потребує виявлення точних взаємовідносин між елементами системи, відображають стру¬ктурою. Поняття "система" і "структура" використовують для ви¬вчення нечітко визначених проблемних ситуацій. При цьому ніби по-діляють велику невизначеність на більш дрібні, які здебільшого знач-но легше аналізувати. Розчленовуючи систему, можна з'ясовувати причини виникнення цілісності на основі встановлення причинно-наслідкових зв'язків різноманітної природи між частинами, частиною i цілим, виявлення причинно-наслідкової зумовленості цілого середо-вищем

Завдання. Для наведеної в попередньому завданні системи (фа¬культет університету) розгляньте п структуру й на основі встановлен¬ня причинно-наслідкових зв'язків з'ясуйте причини виникнення в щи системі цілісності та п законом1рност1. Порівняйте відповідь з відпо-віддю на попереднє завдання

48  Звернемося до іншої закономірності, що є в певному сенсі дода-тковою до цілісності. К називають адитивністю, відособленістю, не-залежністю, сумативністю. Властивість адитивності виявляється у відносній незалежності елементів системи один від одного. Тоді стає п справедливим співвідношення Qs = ∑ qt

t1= У цьому крайньому разі, власне, неможливо й говорити про сис¬тему. Але часто для реальних систем взаємодія між елементами є сла-бкою й практично не впливає на їх досліджувані характеристики. Бу-вають також ситуації, коли взаємодія є достатньо сильною й змінює деякі властивості елементів, але не ті з них, що цікавлять дослідника. Тому на практищ icHye необхідність перевіряти, наскільки обґрунто-ваним є припущення про адитивність системи в кожному конкретно¬му випадку

Строго кажучи, будь-яка система знаходиться завжди між край-німи станами абсолютної цілісності й абсолютної адитивності, і будь-який стан системи, що розвивається (п "зріз"), можна охарактеризува-ти ступенем прояву однієї з цих властивостей або тенденцій до п по-силення чи послаблення. Для їх оцінювання А. Холл увів дві пов'язані одна з одною закономірності, які він назвав прогресуючою фактори-зацією — прагненням системи до стану з усе бшып незалежними еле¬ментами, і прогресуючою систематизацією — п прагненням до змен-шення самостійності елементів, тобто до більшої цілісності

Останнім часом з'являються спроби застосування порівняльних кількісних оцінок ступеня цілісності систем

Завдання. Покажіть, що розглянута система (факультет універ-ситету) розвивається і ш властива певна адитивність. Виявіть, яка з двох тенденцій - прогресуюча факторизація чи прогресуюча система-тизація — притаманна цій системі

Інтегративність. Цей термін часто вживають як синонім ціліс-hoctL Проте деякі дослідники систем виділяють цю закономірність як самостійну, намагаючись підкреслити інтерес не до зовнішніх проявів цілісності, а до причин, що зумовлюють п виникнення та збереження. Інтегративними називають системоутворюючі, системозберігаючі фа-ктори. Серед них важливу роль відіграють неоднорідність елементів, а також їх взаємодія

Звернемо увагу на той факт, що для складних систем, які розви-ваються, у принципі, не можна розробити повний перелік рекоменда- 49  цій щодо створення та збереження їх цілісності. Проблема визначен-ня, вибору та збереження інтегративних чинників має вирішуватися на моделях окремо для кожного конкретного випадку

Завдання. Виявіть системоутворюючі та системозберігаючі чин-ники в системі, що розглядається (факультет університету)

Комунікативність. З визначення системи випливає, що система не є ізольованою від зовнішнього середовища, а пов'язана з ним без-ліччю різноманітних зв'язків. Останнє, у свою чергу, є складним і не-однорідним утворенням, що містить надсистему (систему бшып висо-кого порядку), яка задає вимоги й обмеження досліджуваній системі п тдсистемам і системам одного ієрархічного рівня з аналізованою

Таку складну єдність системи із середовищем характеризують як закономірність комунікативності, яка, у свою чергу, допомагає легко перейти до ієрархічності як загальної властивості будови Все-світу та будь-якої виділеної з нього системи

IepapxiHHicTb. Законом1ршсть iepapxi4HOCTi, або iepapxi4H0i упорядкованості, була однією з перших, які виділив і досліджував Л. фон Берталанфі. Він, зокрема, показав зв'язок ієрархічної упоряд-кованості Всесвіту з явищами диференщацп и негентропійними тен-денціями, тобто із законами розвитку відкритих систем. На виокрем-ленш р1вшв, ієрархії природи базуються деякі класифікації систем. Необхідність ураховувати не тільки зовнішню структурну сторону іє¬рархії, а й функціональні взаємовідносини між рівнями, підкреслював у своїх дослідженнях В.О. Енгельгардт. На прикладах біологічних си¬стем він показав, що бшып високий ієрархічний рівень здійснює спрямовуючий вплив на підпорядкований йому рівень, що лежить нижче. Цей вплив виявляється в тому, що підпорядковані члени ієра¬pxii одержують нові властивості, відсутні в них в ізольованому стані. У результаті їх появи формується нова цілісність, створюється інший образ цілого. Таким чином, ціле, що виникло, набуває спроможності здійснювати нові функції, у чому й полягає мета утворення ієрархій. Фактично тут мова йде про закономірність цілісності (емерджент-ність) та п прояви на кожному рівні ієрархії

Дослідження ієрархічної упорядкованості з використанням ін-формаційного підходу засвідчують, що між рівнями та елементами іє-рархічних систем існують бшып складш взаємозв'язки, ніж це може бути відбите у графічному зображенш iepapxi4Hoi структури. Якщо навіть між елементами одного рівня ієрархії немає явних (горизонта-льних) зв'язків, то вони все-таки ж є взаємозалежними через вищий 50  рівень. Наприклад, у структурі управління від вищого рівня залежить, який з елементів системи буде обраним для заохочення або, навпаки, якому з них буде доручена непрестижна робота; у живий природі хи-жаки обирають жертвою лише окремих особней зі стада й через це впливають на формування в тих, що залишилися, та в їх потомства якостей, які сприяють стійкості виду в боротьбі за існування; в напів-провідниках можлива непряма взаємодія між домішковими атомами через їх вплив на рівень Фермі кристала тощо. Неоднозначно можна трактувати також і зв'язки між рівнями ієрархічних систем

Iepapxi4Hi уявлення допомагають краще розуміти й досліджува-ти феномен складності. Тому чіткіше виділимо основні особливості iepapxi4Hoi впорядкованості з точки зору корисноси п застосування при проведенні системного аналізу

У силу закономірності комунікативності, що проявляється не тільки між відокремленою системою та її оточенням, а й між рівнями iepapxii' досліджуваної системи, кожний рівень ієрархічної впорядко-ваності має складні взаємовідносини з вищим і нижчим рівнями. За метафоричним формулюванням Кестлера, кожний рівень ієрархії має властивість дволикого Януса: обличчя, спрямоване в бік рівня, що лежить нижче, має характер автономного цілого (системи), а обличчя, спрямоване до верхнього рівня, виявляє властивості залежної частини (елемента вищої системи, що є для нього складовою вищого рівня, якій він підпорядкований). Ця конкретизація закономірності ієрархіч-hocti пояснює неоднозначність використання у складних організацій-них системах понять "мета" і "засоби", "система" і "підсистема", що часто спостерігається в реальних умовах і призводить до некоректних суперечок на зразок: чи вважати деяку функцію підціллю, чи вона є засобом досягнення цілі рівня, який лежить вище; як правильно нази-вати підсистеми АСУ в міру їх розвитку - як і раніше, підсистемами (підсистема управління якістю, підсистема управління кадрами тощо) або, як часто встановлюється на практиці, розглядати їх як системи ("АСУ - якість", "АСУ - кадри" тощо)

Найважливіша особливість ієрархічності як закономірності по-лягає в тому, що цілісність та якісні зміни властивостей компонентів більш високого рівня ієрархії порівняно з компонентами нижчого рів-ня, які об'єднуються, виявляються на кожному рівні ієрархії. При цьому об'єднання компонентів у кожному вузлі ієрархії призводить не тільки до появи нових властивостей вузла і втрати компонентами пе-вних властивостей, що були в них до об'єднання, а й до того, що кож¬ний підпорядкований член ієрархії набуває нових властивостей, від-cyraix у нього в ізольованому стані. Завдяки цій особливості за допо- 51  могою ієрархічних уявлень можна досліджувати системи та проблеми з невизначеністю

При використанш iepapxinHnx уявлень як засобу дослідження систем із невизначеністю відбувається своєрідне розчленовування ве¬ликої невизначеності на бшып др1бн1, які значно легше досліджувати. При цьому, навіть якщо останні не вдасться повністю розкрити й по-яснити, то все одно ієрархічне впорядкування частково знімає загаль-ну невизначеність та принаймні забезпечує керований контроль над ухваленням рішення, для якого використовується ієрархічне уявлен-ня. Проте варто мати на увазі, що в силу закономірності цілісності та сама система може бути подана різними ієрархічними структурами. Причому це залежить не тільки вщ щл1 (різні ієрархічні структури можуть відповідати різним п формулюванням), а й від передісторії розвитку суб'єктів, які формують структури. Якщо з однією й тією самою ціллю доручити формування структури різним особам, то за-лежно від попереднього досвіду, кваліфікації та знання об'єкта дослі-дження вони можуть запропонувати різні структури, тобто по-різному розкрити невизначеність проблемної ситуації. У зв'язку з цим на етапі структуризації системи (або п мети) можна (і потрібно) ставити зада¬чу вибору варіанта структури для подальшого дослідження або прое-ктування системи, для організації управління технологічним проце-сом, підприємством, проектом тощо. Для того щоб допомогти в розв'язанні подібних задач, розробляють методики структуризації, методи оцінювання й порівняльного аналізу структур

Завдання. Розглядаючи факультет як структурний підрозділ уні-верситету, а кафедри та студентські групи як структурн1 тдроздши факультету, встановіть прояви закономірностей комунікативності та iepapxi4HOCTi

3aKOiiOMipnocTi реалізовності систем. Проблема реалізовності систем є найменш дослідженою. Тому варто розглянути окремі зако-номірності, що допомагають зрозуміти і враховувати п при визначен-Hi принципів організації систем управління

Еквіфінальність. Ця закономірність характеризує своєрідні гра-ничні можливості систем. Еквіфінальність відкритої системи можна охарактеризувати як п здатність досягати стану, що не залежить від часу та вихідних умов і визначається виключно параметрами системи

Пояснимо ідею еквіфінальності на прикладах. Можна говорити про рівень крокодила або мавпи й характеризувати їх граничними можливостями, граничноможливим станом, до якого може дійти той 52  або інший вид, а відповідно й прагненням до цього стану з будь-яких початкових умов, навіть якщо індивід з'явився на світ раніше від при-значеного часу або провів, подібно до Мауглі, певний період життя в невластивому для нього середовищі

Потреба у введенні цього поняття виникає, починаючи з деякого рівня складності систем. На жаль, поки ще не досліджено такі питан¬ня. Які саме параметри в конкретних системах забезпечують власти-вість еквіфінальності? Як забезпечується ця властивість? Як виявля-ється закономірність еквіфінальності в організаційних системах? Проте саме це поняття змушує задуматися над граничними можливо-стями розроблюваних систем управління та відповідних організацій-них структур

Закон необхідної розмаїтості. На необхідність ураховувати граничну здійснюваність системи при п створены вперше в теорії си¬стем звернув увагу У.Р. Ешбі. Він сформулював закономірність, відо-му під назвою "закон необхідної розмаїтості"

Щодо задач прийняття рішень, то цю закономірність можна по-яснити спрощено на такому прикладі. Коли дослідник або особа, яка приймає рішення, стикається з проблемою, вирішення якої не є оче-видним, то має місце певна розмаїтість можливих рішень Vd. Їй про-тистоїть розмаїтість думок дослідника Vn. Завдання дослідника - зво-дити різницю Vd- Vn до мінімуму. У.Р. Ешбі довів теорему, на основі якої формулюється такий висновок: "Якщо Vd - дане постійне зна¬чення, тo Vd - Vn може бути зменшено лише за рахунок відповідного зростання Vn… Говорячи бшып образно, тільки розмаїтість у N може зменшити розмаїтість, утворювану в D; тільки розмаїтість може зни-щити розмаїтість"

Сказане означає, що, створюючи систему, спроможну впоратися з вирішенням проблеми, яка має визначену, відому розмаїтість, потрі-бно забезпечити, щоб система мала ще більшу розмаїтість, ніж та, що характеризує розв'язувану проблему, або була б спроможна створити и в собі

Стосовно систем управління закон необхідної розмаїтості може бути сформульований таким чином: розмаїтість системи управління має бути більшою від розмаїтості процесу чи об'єкта управління або принаймні дорівнювати їй

Використання цього закону при удосконалюванні систем управ¬ління підприємствами й об'єднаннями допомагає побачити причини недоліків, що виявляються в них, і шляхи підвищення ефективності управління

53  Наприклад, В. Терещенко пропонує такі шляхи організації управління при ускладненні виробничих процесів: збільшення потужності механізмів регулювання й управління

за рахунок зростання апарату управління, мехашзацп и автоматизації

управлінських робіт (цей шлях уже практично вичерпано); зниження рівня вимог до управління, тобто скорочення по-

стійно контрольованих і регульованих параметрів керованої системи

(це далеко не завжди є припустимим з погляду результаив п роботи); обмеження розмаїтості (складності) керованої системи, тобто

встановлення бшып Ч1тких і визначених правил поведінки п компоне-

нтів (уніфікація, стандартизація, уведення потокового виробництва,

скорочення номенклатури деталей, вузлів, технологічного оснащення,

уніфікація технологічних процесів і т. п.)

На сьогодні найбільшого поширення набув третій шлях. Проте наведені форми його реалізації не завжди бажано застосовувати, оскі-льки вони стримують розвиток системи. Тому бшып дощльним може виявитися створення саморегульованих підрозділів (цехів і ділянок із замкнутим циклом виробництва, із відносною самостійністю й обме-женням утручання вищих органів управління і т. п.)

Закономірність потенційної ефективності. Розвиваючи ідею В. Котельникова про потенційну перешкодостійкість систем, Б. Флейшман пов'язав складність структури системи зі складністю п поведінки й запропонував кількісні вирази граничних законів надій-ності, перешкодостійкості, керованості й інших якостей системи. Він показав, що на їх основі можна одержати к1льк1сш ощнки реалізовно-сті систем з погляду тієї або іншої якості, яю е граничними оцінками життєздатності й потенційної ефективності складних систем. Щ ощн¬ки досліджувалися стосовно технічних і екологічних систем і поки ще мало застосовувалися для виробничих систем. Але потреба в них на практищ В1дчуваеться досить гостро. Наприклад, необхідно вміти ви-значити, коли вичерпуються потенційні можливості чинної організа-ційної структури установи чи підприємства й виникає необхідність п перебудови, коли застаріває й потребує відновлення виробничий ком¬плекс, устаткування тощо

Завдання. Спробуйте виявити закономірності реалізовності сис¬тем, розглянувши один з факультете ушверситету як освітню систе¬му

3aKOHOMipHOCTi функціонування й розвитку систем. Останнім часом усе більше починає усвідомлюватися необхідність урахування 54  при моделюванні систем принципів їх розвитку в часі, самоорганіза-ції. При формулюванні цих принципів можуть допомогти аналізовані нижче закономірності

Історичність. Будь-яка система не тільки функціонує, а й роз-вивається. Можна навести приклади становлення, розквіту, спаду (старіння) й навіть смерті біологічних, економічних, соціальних, еко-логічних та інших систем. Але при розгляді конкретних систем часто буває важко визначити межі між цими періодами. Не завжди керівни-ки оргашзацш i конструктори складних технічних комплексів урахо-вують, що час є неодмінною характеристикою системи, що кожна си¬стема є історичною, що ця закономірність є такою ж об'єктивною, як цілісність, ієрархічна упорядкованість та інші

При створенні складних технічних комплексів потрібно, щоб уже на стадії проектування вивчалися не тільки проблеми створення й забезпечення розвитку системи, и ресурсу, а й питання про те, коли і як п потрібно знищити (можливо, передбачивши й механізм знищен-ня системи, подібно до того, як потрібно передбачати механізми п розвитку). Тому при підготовці проектів розглядають їх "життєві ци¬кли", при розробці автоматизованих систем — "черги розвитку" тощо. Якщо це не зробити, то виникають проблеми, приклади яких ми ба-чимо при вирішенні завдань ядерного роззброєння, закриття атомних електростанцій, що відпрацювали свій ресурс, та в багатьох інших сферах. Означену закономірність потрібно враховувати й у системах організаційного управління. Будь-яка організаційна структура рано чи пізно перестає задовольняти потреби системи, у якій вона створена, і виникає необхідність перебудови чи повної заміни на іншу організа-ційну структуру

Закономірність самоорганізації. З-поміж важливих особливос-тей складних систем розглядається їх здатність протистояти прагнен-ню до збільшення ентропії (невпорядкованості), адаптуватися до зов-нішніх збурень, змінюючи за необхідністю свою структуру. При ана-лізі цих здатностей слід ураховувати дві суперечливі тенденції. З од¬ного боку, для всіх замкнених систем, що розвиваються, справедли-вим є другий закон термодинаміки, тобто прямування до збільшення ентропії, до розпаду, диференціації, а з іншого боку, відкритим сис¬темам властиві тенденції до впорядкування та зменшення ентропії, які лежать в основі їх розвитку. Реальні складні системи завжди є віднос-но замкненими. Тобто в певному наближенні та в певних відношен-нях їх можна розглядати як замкнені й застосовувати до їх вивчення відповідні закономірності. Але при бшып точному аналізі або при до-слідженні інших властивостей, інших етапів розвитку систем тощо, 55  відкритість системи стає визначальним фактором їх еволюції, і тоді слід ураховувати закономірності відкритих систем

Процеси, що супроводжуються зменшенням ентропії та підви-щенням упорядкованості (організованості) відкритих систем, отрима-ли назву самоорганізації

Використання закономірностей будови, функціонування й роз-витку систем допомагає уточнити уявлення про досліджуваний або проектований об'єкт, дає змогу розробляти рекомендації щодо удо-сконалювання організаційних систем, методик системного аналізу тощо

Завдання. Виявіть закономірності функціонування й розвитку факультету університету як освітньої системи

3aKOHOMipHOCTi виникнення й формулювання цілей. Уза-гальнення результатів дослідження процесів цілеутворення, проведе-них спеціалістами різних наук (кібернетиками, математиками, філо-софами, психологами), а також процесів обґрунтування та структури-зації цілей у конкретних умовах надали можливість сформулювати деякі загальні закономірності, які корисно застосовувати при вдоско-налюванні організаційних систем. Розглянемо спочатку закономірно-сті виникнення й формулювання цілей

Уявлення про ціль та визначення цілі залежить від стадіїп ізнан-ня системи або процесу. Аналіз цього поняття, наведений раніше, дає змогу зробити висновок, що у цілі потрібно прагнути в1дбити п акти-вну роль у пізнанні об'єкта дослідження й водночас зробити п реалк-тичною, спрямованою на одержання конкретного корисного результа¬ту. При цьому ціль в процесі розвитку знань про об'єкт може перефо-рмульовуватися. Тому необхідно визначати, у якому значенні на пев-ному етапі розгляду об'єкта вживається цей термін. При анал1з1 щлей потрібно враховувати, що на них впливають як зовшшш вщносно си¬стеми чинники (зовнішні потреби, мотиви, програми), так і внутрішні (потреби, мотиви, програми самої системи та п елементів, цілі вико-навців); при цьому останш е так само об'єктивними, як і зовнішні

Цілі можуть виникати на основі взаємодії між різноманітними зовнішніми та внутрішніми факторами, що впливають на поведінку та розвиток системи. Вплив внутрішніх чинників є особливо суттєвим для організаційних систем. Технічні системи часто можна відобража-ти замкненими або закритими моделями. Теорія управління останніми оперує зазвичай поняттям "ціль" як зовнішнім стосовно системи. Але й у цьому разі вплив внутрішніх чинників ураховують неявно, у 56  формі обмежень на припустимі значення параметрів окремих підсис-тем, елементів, зв'язків тощо. У відкритих системах, що розвивають-ся, цілі, як правило, не задаються ззовні, а формуються всередині сис-теми на основі аналізованої закономірності

Вивчення процесів формулювання узагальнюючої, глобальної цілі у складних організаційних системах засвідчує, що вона виникає у свідомості керівника або колективу не як одиничне поняття, а як пев-на, достатньо "розмита" область. При цьому досягти однакового ро-зуміння цієї узагальнюючої цілі всіма виконавцями, очевидно, прин-ципово неможливо без п детал1зацп у вигляді упорядкованого (струк¬тура) або неупорядкованого набору одночасно виникаючих взаємоза-лежних підцілей, які роблять и зрозумшою та бшып конкретною для різних виконавців. Сказане дає змогу зробити висновок, що завдання формулювання узагальнюючої цілі в складних системах не тільки може, а й має бути зведеним до задач структуризації або декомпозиції цілі

3aKOHOMipHOCTi формування структур цілей 1. Залежність способу подання структури цілей від стадії пі-знання системи чи процесу. Декомпозиція узагальнюючої цілі є мож-ливою в часі (у формі сіткових структур) та у просторі (у вигляді мат-ричних та ієрархічних структур). На початкових етапах моделювання системи зручніше застосовувати декомпозицію в просторі, розчлено-вуючи невизначену узагальнюючу ціль на бшып зрозумш1 підцілі. При цьому матричне уявлення дає змогу виявити істотні для системи підціли на перетині двох або кількох ознак структуризації. Виникнен-ня слабких ієрархій, як правило, пов'язане з тим, що цш вищих рівнів iepapxii сформульовані занадто близько до ідеальних устремлінь у майбутнє, і уявлення виконавців про цілі-завдання не може забезпе-чити їх досягнення. Подання розгорнутої посл1довност1 тдщлей у формі мережної моделі потребує чіткого знання об'єкта дослідження. Іноді сіткова модель може бути побудована не відразу: наступш щл1 можуть висуватися в міру досягнення попередніх, тобто простір між узагальнюючою ціллю та початковим, вихідним розумінням першої підцілі буде заповнюватися ніби поступово. Таке уявлення може бути використане і як засіб управління. Коли керівник добре усвідомлює кінцеву ціль та и декомпозищю в часі, але не впевнений, що це відра-зу зрозуміють виконавці, він може висувати перед ними підцілі по¬ступово, у міру досягнення попередніх. Очевидно, перспективним є розгортання ієрархічних структур у часі, тобто поєднання декомпози-Щ1 цш в просторі й часі

57  Прийоми, що застосовуються при побудові деревоподібних іє-рархічних структур цілей, можна звести до двох класів: а)          формування структур зверху - методи декомпозиції, цільо-

вий, або цілеспрямований підхід; б)    формування структур цілей знизу — морфологічний, лінгвіс-

тичний, тезаурусний, термінальний підходи або метод "мови систе- ми"

На практиці зазвичай щ шдходи поєднують

В iepapxinHm структур! цілі нижчерозташованого рівня завжди можна розглядати як засоби досягнення цілей вищерозташованого. Тому в реальних умовах важко використовувати філософське поняття щгп на всіх рівнях ієрархії. Зручніше цим рівням, а іноді і верхньому рівню, надавати певш вщтнт одна від одної конкретні назви. На-приклад, у методиці ПАТТЕРН застосовують назви: напрями, завдан-ня, програми і т. п

В iepapxinHm структур! в міру переходу з верхнього рівня на нижнш вщбуваеться своєрідний зсув розглянутої вище шкали від цілі-напряму (цілі-ідеалу, мрії) до конкретних цілей, які на нижньому рівні iepapxii' можуть виражатися у формі очікуваних результатів конкрет-ної роботи з указівкою критеріїв оцінки п виконання, у той час, як критерії верхніх рівнів ієрархії можна виразити або як загальні вимо-ги (наприклад, "підвищити ефективність…"), або взагалі не вказувати

Процес розгортання узагальнюючої цілі в ієрархічній структурі принципово може бути нескінченним. Проте на практиці для зручнос-Ti користування структурою потрібно прагнути обмежувати кількість рівнів п'ятьма - сімома. Крім того, на якомусь рівні ієрархії виникає необхідність змінити мову опису підцілей. Для того щоб не створюва-ти труднощів при сприйнятті структури, зазвичай рекомендується вважати одним деревом цілей ту п частину, що може бути сформу-льована однією мовою. Цілі вищерозташованих рівнів у цьому дереві деталізуються, переформульовуються в бшып конкретн1 тдцш, але в термінах тієї самої мови, наприклад, політичної або економічної. По-тім, якщо необхідно перейти до іншої мови (наприклад, з політичної на економічну або з економічної на технічну, інженерну тощо), зруч¬ніше вважати декомпозицію, що продовжується, належною до іншого дерева цілей. Іноді таке відокремлення дерев одне від одного збіга-ється з поділом системи на підсистеми або з організаційною ієрархією системи управління. При цьому не варто прагнути неодмінно продо-вжити попереднє дерево, а можна будувати нове, тому що структури¬зація - це метод дослідження цілей для кращого їх розуміння, а не са-моціль

58  Структур цілей стосується все, що говорилося про структури систем. Зокрема, ту саму ціль або підціль можна у силу закономірнос-Ti цілісності подавати різними ієрархічними структурами

Для того щоб структура цілей була зручною для аналізу й оці-нювання, до неї рекомендується ставити деякі загальні вимоги: а)       розподш цшей за рівнями ієрархії має бути рівномірним ("рі-

вномірна структуризація"), а виділені частини — по можливості логіч-

но незалежними; б)           підстави (ознаки) декомпозиції (при структуризації зверху)

або ознаки, що об'єднують підцілі (при формуванні структури знизу),

у межах одного рівня ієрархії мають бути незмінними

Щ вимоги не завжди можуть бути виконані одночасно. Іноді ви-никає потреба змішувати ознаки декомпозиції задля забезпечення рі-вномірності структури. Названі вище вимоги були отримані емпірич-ним шляхом, але на сьогодні є спроби формального доведення необ-хідності їх виконання

При формуванш iepapxi4HOi структури варто враховувати обме-ження можливостей пам'яті людини. Зазвичай, дослідники (гіпотеза Міллера, число Колмогорова) для того щоб людина могла зберегти уявлення про цілісність і встигати аналізувати й порівнювати виділені частини системи, рекомендують подавати ш одночасно не більше, ніж 7 ± 2 компоненти. Практично для дерев цілей це означає, що варто прагнути до того, аби на кожному рівні ієрархії кількість гілок, що підпорядковуються одному вузлу (вершині), не перевищувала б сімох — дев'ятьох. Ця ж рекомендація стосується й кількості рівнів ієрархії в При визначенш цшей і підцілей не завжди вдасться відразу ві-добразити у формулюванні критерп i'x досягнення. 0дше"1 шдщл1 мо-же відповідати більше, ніж один критерій. Тому іноді будують окреме дерево критеріїв, що відображає дерево цілей

Завдання. Сформулюйте глобальну ціль факультету університе-ту як освітньої системи. При цьому врахуйте закономірності форму-вання цілей системи як ієрархічної структури, маючи на увазі також i'x зміни в часі на різних ієрархічних рівнях (ліцензування, акредита-ція спеціальностей на ІІ, ІІІ, ІV рівнях, зміна вимог до кадрового складу кафедр, статус національного університету тощо)

59  1.5. Місце системного аналізу серед інших наук Визначаючи місце системного аналізу серед інших наук, варто звернути увагу на два його аспекти - теоретичний і практичний. Пер¬ший з них пов'язаний з такими кроками: виявлення і систематизація загальних закономірностей пове-

дінки складних систем; встановлення галузей застосування відомих методів дослі

дження систем; розробкою нових методів і формування "доручень" іншим

наукам у цьому напрямі

Прикладний аспект стосується таких проблем, як: формулювання цілей дослідження конкретних систем та їх

ранжирування за ступенем важливості декомпозиція досліджуваних проблем на складові частини за

умови збереження їх цілісності; об'єднання (агрегування) окремих частин за умов збереження

IX властивостей; визначення взаємозв'язків усередині досліджуваної системи, а

також між п елементами та зовнішнім середовищем

У прикладному аспекті методологія системного аналізу відіграє вирішальну роль у реалізації системного підходу насамперед на етапі постановки завдань. Особливе прикладне значення системного аналі зу - і знову-таки на першому етапі дослідження проблеми - має фор¬мування системи для вирішення проблеми. Як уже згадувалося, сис-темою тут буде те, що вирішує проблему. Між тим, коректна побудо-ва такої системи часто буває досить складною, оскільки сама поста¬новка задач з позицій системного аналізу, як правило, не є строго об-ґрунтованою. Унаслідок цього нерідко використовують практично довільний розподш цшого на частини, що здійснюється з метою під-гонки об'єкта дослідження під теоретичний апарат, яким володіє й ко-ристується автор, чи під деяку заздалегідь задану схему

Далі виникає питання про те, куди віднести системний аналіз: до нових наукових напрямів чи до прикладних дисциплін? Якщо вважати його наукою, він повинен, як і будь-яка наука, мати свій предмет і метод дослідження. Предмет системного аналізу в теоретичному плані — це процедури вироблення рішень, яш е предметом вивчення й для багатьох інших наукових дисциплін. Те саме можна сказати і про його методи. Оскільки ціллю системного аналізу не є відкриття нових закономірнос-тей і він спрямований переважно на розробку конкретних практичних 60  рекомендацій, його бшып лопчно віднести до прикладних дисциплін, ніж до точних (чистих) наук

Звернемо увагу ще на одну відмінність системного аналізу від точних дисциплін. Останні широко користуються формалізованим (математичним) апаратом дослідження, у той час як системний аналіз базується головним чином на евристичних (тих, що використовують узагальнення минулого досвіду) та імітаційних моделях

Отже, системний аналіз має ніби подвійну природу, тому що пе-вною мірою він пов'язаний з теоретичним і прикладним напрямами досліджень. З іншого боку, він претендує на таку ж роль, як і мистец-тво, оскільки кваліфіковане здійснення системного аналізу, подібно до мистецтва, крім знань, потребує певного таланту й досвіду, які треба тренувати

Питання. У чому полягають предмет і метод системного аналізу як наукової дисципліни і чому його певною мірою розглядають як мистецтво? Поняття системного аналізу та системного підходу надзвичайно важко відокремити, настільки тісно вони є взаємозалежними та бли-зькими. Системний підхід становить концептуальну основу системно¬го аналізу, тому нерідко останнє поняття вживають у розширеному значенні як синонім системного підходу. На практиці, проводячи сис¬темний аналіз, реалізують ідеї системного підходу. З іншого боку, можна вважати системний аналіз робочою технологією втілення сис¬темного підходу в життя. При цьому варто враховувати, що при здій-сненні системного аналізу об'єкта дослідник запозичує в системного підходу тільки найбільш загальні вихідні уявлення та передумови. Оцінюючи співвідношення між системним аналізом і системним під-ходом у загальному процесі розв'язання проблеми, можна сказати, що системний підхід — це його ідеологія, а системний аналіз — набір об-ґрунтованих методів, методик, рекомендацій, спрямованих на досяг-нення конкретного кінцевого результату

Питання. Чи можна вважати системний підхід складовою час-тиною системного аналізу? Близькими до системного аналізу дисциплінами насамперед є три його головних джерела - теорія систем, або більш загальна наука про системи, названа системологією; теорія прийняття рішень і, на-решті, структурно-функціональний аналіз, хоча останній, як і інші рі- 61  зновиди аналізів, бшып правильно вважати не самостійною дисциплі-ною, а скоріше методологією, що використовується багатьма наука¬ми. Далі слід назвати такі наукові напрями, як теорія множин, сине¬ргетика, системотехніка, дослідження системних операцій (чи просто дослідження операцій), моделювання систем, ергономіка, теорія ката¬строф, теорія прийняття рішень. На цьому обмежимося, розуміючи, проте, що системний аналіз спирається й на багато інших природни-чих, інженерних, математичних і суспільно-економічних дисциплін, а також на сучасну теорію управління

3 огляду на те, що методи та результати частини з перерахова-них дисциплін (зокрема, системології, ергономіки, структурно-функціонального аналізу, теорії множин, теорії катастроф, моделю¬вання систем) системний аналіз тільки використовує, а теорію прийн¬яття рішень він розвиває, насамперед, зосереджуючись на розв'язанні слабко структурованих проблем, то залишається з'ясувати лише від-мінність системного аналізу від синергетики, системотехніки й дослі-дження операцій

Синергетика, як і системний аналіз, є новим міждисциплінар-ним напрямом наукових досліджень. Вона займається загальними за-кономірностями, що виявляють процеси самоорганізації в системах різноманітної природи, досліджуючи весь комплекс явищ, специфіч-них для переходів складних систем від неупорядкованого стану до упорядкованого й навпаки, а також переходів між двома різними впо-рядкованими станами системи. У цьому значенні синергетика як ву-зькоспеціальний теоретичний напрям відрізняється від системного аналізу. Вона доповнює і поглиблює системно-кібернетичний підхід до проблеми самоорганізації, спираючись на інтеграцію природних, суспільних і технічних наук

Синергетика, подібно до системного аналізу, є одним із найваж-ливіших проявів та результатів сучасного наукового мислення при розв'язанні складних комплексів різноманітних міждисциплінарних задач. Як і системний аналіз, вона може бути віднесена до категорії досліджень, що розглядають об'єкти пізнання як системи

Системотехніка має особливий предмет дослідження — складні технічні системи. Вона з'явилася як нова галузь науково-технічних знань та інженерної діяльності в результаті ускладнення процесу про-ектування значних технічних об'єктів, необхідності його раціональної (наукової) організації. Головним завданням, яке ставить перед собою системотехніка, є підвищення ефективності колективної інженерної праці при створенні складних технічних систем. Це й визначає п спе-цифіку та комплексний системний характер. За своїми ознаками сис- 62  темотехніка і системний аналіз мають багато спільного, але не збіга-ються. Основною відмінністю системотехніки є п спрямованість, по-перше, на складні технічні системи, а по-друге, на проектування та-ких систем. Особливостями технічних систем є те, що вони створю-ються свідомо для виконання заздалегідь визначених функцій, а їх робота ґрунтується на добре відомих і чітко сформульованих законах природничих наук. Невизначеність параметрів та поведінки технічних систем, як правило, зумовлюється, по-перше, їх складністю, що при-зводить до неможливості точного врахування всіх відомих закономір-ностей під час проектування, і, по-друге, відсутністю можливості то¬чного дотримання значень параметрів, що використовуються при проектуванні, внаслідок технологічних обмежень і впливу випадко-вих зовнішніх факторів при виготовленні та експлуатації систем. Звідси виникає необхідність розробки та використання специфічних методів, яю е найбільш ефективними при вирішенні саме тих про¬блем, що належать до проектування складних технічних систем

Дослідження операцій є прикладною науковою дисципліною, яка передбачає застосування кількісних та якісних математичних ме-тодів для обґрунтування рішень у всіх галузях цілеспрямованої люд-ської діяльності. Але на практиці використання строгих математич¬них моделей не завжди є доцільним, оскільки воно спирається на спрощене уявлення про реальну досліджувану систему. У системному аналізі головний акцент робиться на розробці методології вирішення складної проблеми, що базується на використанні комплексу методів, серед яких поряд зі строгими математичними використовують також і нестрогі методи та процедури - евристичні, експертш ощнки тощо

Як правило, дослідник операцій, на відміну від особи, що про¬водить системний аналіз, не займається визначенням проблеми, ці аналізованої операції. Усе це йому подають як вихідні дані. Крім того, після знаходження оптимального рішення він завершує свою роботу, не турбуючись про рекомендації та заходи щодо його впровадження в життя

На основі порівняння дослідження операцій та системного ана-лізу можна зробити висновок про те, що методологія останнього є бшып загальною й універсальною. Дослідження операцій є науковим напрямом, що розвиває теоретичну базу однієї з груп методів, які ви¬користовуються в системному аналізі. Дослідження операцій є точ-ною наукою, або, інакше кажучи, сукупністю математичних методів, цілеспрямоване застосування яких дає можливість одержати точний кількісний результат. Системний аналіз у його основній сфері вико¬ристання, де існує багато невизначеностей, нез'ясованостей, числен- 63  них чинників і зв'язків, що складно переплітаються один з одним, мо-же дати результати, точність яких є обмеженою, а висновки мають імовірнісний характер

Завдання. Охарактеризуйте співвідношення між системним ана-лізом, з одного боку, і синергетикою, системотехнікою та досліджен-ням операцій, з іншого

64  2