«Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области прикладной информатики в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по специальности Прикладная информатика (по областям) МОСКВА ...»

И во-вторых, что наиболее существенно и неустранимо, при формировании сетевых планов необходимо участие высококва­ лифицированных специалистов, хорошо знающих процессы в системе (эту работу нельзя поручить техническим работникам, которые полезны лишь при оформлении сетевых графиков и об­ работке результатов оценки). При этом по результатам исследо­ вания оказалось, что доля «ручного» труда ЛПР при разработке сетевого графика составляет, по оценкам специалистов, до 95% от общих затрат времени на анализ ситуаций и процессов.

Эти недостатки явились одной из причин того, что впослед­ ствии теория СПУ сохранилась только для планирования одно­ направленных производственных процессов типа конвейерных и т.п. Однако привлекательность применения графических мето­ дов привела к тому, что для отображения различных ситуаций, не подчиняющихся ограничениям однонаправленности графа, был предложен термин сетевое моделирование (см.), снимающий требование однонаправленности. Позднее возник ряд методов статистического сетевого моделирования с использованием ве­ роятностных оценок графов.

Для снижения доли «ручного» труда полезно сочетать графи­ ческие представления с лингвистическими и семиотическими, разрабатывая языки автоматизации формирования сетевой мо­ дели. На основе такого сочетания методов возникли новые на­ правления - структурно-лингвистическое моделирование (см.), графо'Семиотическое моделирование и т.п.

• 1. В о л к о в а В.Н. Основы теории систем и системного анализа: учеб. для вузов/В.Н.Волкова, А.А.Денисов.-СПб.: Изд-воСПбГТУ, 1997.-С. 127З у х о в и ц к и й СИ. Математические методы сетевого планирова­ ния / СИ. Зуховицкий, А.И. Радчик. - М.: Наука, 1965. 3. К о ф ф м а н А.

Сетевые методы планирования и их применение / А. Коффман, Г. Дебазей. М.: Прогресс, 1968. 4. К р и в ц о в A.M. Сетевое планирование и управле­ ние/А.М.Кривцов, В.В. Шеховцов.-М.: Экономика, 1965. 5. М и л л е р Р.В.

ПЕРТ - система управления / Р.В. Миллер. - М.: Экономика, 1965. 6. С ы р о е ж и н И.М. Азбука сетевых планов. Вып. 1. / И.М. Сыроежин. - М.:

СИНЕРГЕТИКА - научное направление, занимающееся иссле­ дованием общих закономерностей в процессах образования, ус­ тойчивости и разрушения упорядоченных временных и простран­ ственных структур в сложных неравновесных системах различной физической природы (физических, химических, биологических, социальных).

Термин с и н е р г е т и к а (от греч. synergetikos - совместный, согласованно действующий) ввел немецкий физик Г. Хакен [10] при исследовании механизмов кооперативных процессов в лазере.

Однако еще раньше И. Пригожий [4-6 и др.] пришел к идеям синергетики (хотя вначале этот термин не использовал) на осно­ ве анализа химических реакций. Теоретическим фундаментом его моделей является нелинейная термодинамика. Пригожий иссле­ довал диссипативные процессы (за эти работы Пригожий был удостоен Нобелевской премии по химии), в результате которых из неупорядоченных однородных состояний под воздействием флуктуации могут возникать разрушение прежней и возникнове­ ние качественно новой организации за счет диссипации (рассея­ ния) энергии, использованной системой, и получения из среды новой энергии. Упорядоченные образования, возникающие в ходе диссипативных процессов. Пригожий назвал диссипативными структурами. Поскольку термин диссипация происходит от лат.

dissipatio - разгонять, рассеивать, эти структуры называют иног­ да «летучими». Они неустойчивы, и может возникнуть процесс последовательного перехода простейшей диссипативной струк­ туры во все более упорядоченные.

В последующем исследовали диссипативные структуры раз­ ных видов [9]: временные (в частности, автоколебания в генера­ торе), пространственные (ячейки Бенара), пространственно-вре­ менные (концентрационные автоволны).

Точки, удаленные от состояния термодинамического равно­ весия, в которых возможно возникновение качественно новых структур, названы точками бифуркации (раздвоения, «выбора»

пути развития или деградации системы).

Необходимо подчеркнуть, что обязательным условием воз­ никновения диссипативных структур является обмен энергией со средой (возможен обмен и энергией, и веществом), рассеяние ис­ пользованной системой энергии и ввод новой (Пригожий назвал ее отрицательной энтропией), т.е. открытость системы (см. (7ткрытая система), в результате дальнейших исследований в области нелиней­ ной термодинамики, квантовой механики, статистической физи­ ки, теории автоколебаний и других направлений современной физики, занимающихся разработкой формальных моделей для исследования нелинейных термодинамических процессов, введен ряд понятий: динамический хаос, устойчивость неравновесных си­ стем, аттрактор (особое состояние равновесия, возникающее в динамических системах на уровне появления неустойчивостей и точек бифуркации). Буквально термин аттрактор означает «притягивающее множество» (attract - притягивать, привлекать).

Такие точки возникают, например, при исследовании фазовых переходов, полей, представляющих собой суперпозицию осцил­ ляторов с континуумом частот, в которых возникают резонансы при кратности частот определенной частоте.

Эти термины, для более глубокого понимания которых по­ лезно ознакомиться с конкретными исследованиями, проводимы­ ми в названных областях физики, пытаются в расширенном смыс­ ле применять и при исследовании социально-экономических систем, что иногда приводит к полезным результатам, способ­ ствующим развитию теории устойчивости принципиально нерав­ новесных систем.

В последнее время появились исследования, в которых пыта­ ются трактовать синергетику как теорию самоорганизации. При этом рассматривают различные направления синергетики: само­ организация за счет кооперативных процессов (синергетика в первоначальной трактовке Хакена) и самоорганизация, осно­ ванная на концепции эволюционного катализа, предложенной А.П. Руденко [8].

В соответствии с последней главным условием самооргани­ зации принимается не кооперативное поведение (по Хакену) и не диссипация (по Пригожину), а полезная работа против равнове­ сия, движущей же силой - часть свободной энергии обменного процесса Е, используемая на внутреннюю полезную работу 0 при максимальном рассеянии свободной энергии обменного процес­ са: = 0 + g (где Q - рассеиваемая энергия). При этом показано, что самоорганизация прямо зависит от потока 0, используемого на внутреннюю полезную работу против равновесия и являюще­ гося его мерой. Степень самоорганизации определяется коэффи­ циентом полезного использования энергии, освобождаемой в обменном процессе г = 0 / Д который повышается в процессе эволюции.

На основе различий подходов к объяснению самоорганиза­ ции А.П. Руденко предлагает считать, что существует самоорга­ низация двух типов: континуальная индивидуальных микросис­ тем и когерентная коллективных систем. При этом в первом случае развитие возможно не только за счет кооперативного вза­ имодействия однородных компонентов, но и за счет кинетичес­ кого континуума компонентов с системно-динамическими связя­ ми между ними. В результате становится возможным объяснить самоорганизацию не только для кооперативных систем, но и для индивидуумов.

А.П. Руденко предлагает назвать развиваемое направление более точно синкретыкой (от греч. synkretismos - слитное, нерасчлененное соединение разнородного).

В ряде экономических исследований термин «синергетика»

понимают также в смысле понятия синергии, введенного (см., напр., [9, Т. 3, С. 105]) английским физиологом Шеррингтоном в XIX в. в ходе исследования мышечных систем и управления их согласованными действиями (синергизм) со стороны спинного мозга. В соответствии с такой трактовкой синергетической на­ зывают «связь, которая при кооперативных (совместных) действи­ ях независимых элементов системы обеспечивает увеличение их общего эффекта до величины, большей, чем сумма эффектов этих же элементов, действующих независимо» [3, С. 248]. В такой трак­ товке синергизм аналогичен понятию эмердэ1сентности, целостпосты (см. Закономерность целостности). При этом рыночные механизмы трактуются как динамический хаос, необходимый для развития экономики.

Учитывая неоднозначное использование термина синергети­ ка, в теории систем [1,7] предпочтение отдано обобщающему тер­ мину самоорганизация (см.). В то же время рекомендуется исполь­ зовать достижения, полученные при развитии синергетического подхода.

• 1. В о л к о в а В.Н. Основы теории систем и системного анализа: учеб. для вузов / В.Н. Волкова, А.А. Денисов. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1977.

2. И в а х н е н к о А. Г. Индуктивный метод самоорганизации моделей слож­ ных систем / А.Г. Ивахненко. - Киев: Наукова думка, 1982. 3. Л о п а т н и к о в Л.И. Краткий экономико-математический словарь / Л.И. Лопатников.

- М.: Наука, 1979. 4. П р и г о ж и й И. Введение в термодинамику необрати­ мых процессов/ И. Пригожий. - М.: Иностр. лит., 1960. 5. П р и г о ж и й И.

От существующего к возникающему / И. Пригожий. - М.: Наука, 1985.

6. П р и г о ж и й И. Порядок из хаоса / И. Пригожий, И. Стенгерс. - М.:

Прогресс, 1986. 7. С и с т е м н ы й анализ в экономике и организации производства: учеб. для вузов/Под ред. С.А. Валуева, В.Н. Волковой. - Л.: Поли­ техника, 1991. - С. 58-60. 8. Р у д е н к о А.П. Теория саморазвития откры­ тых каталитических систем / А.П. Руденко. - М.: Изд-во МГУ, 1969. 9. С и н е р г е т и к а г т р. семинара. - М.: Изд-во МГУ. Вып. 1. Вып 3. 10. X а к е н Г.

СИСТЕМА - термин, используемый в тех случаях, когда хотят охарактеризовать исследуемый или проектируемый объект как нечто целое (единое), сложное, о котором невозможно сразу дать представление, показать его, изобразить графически или описать математическим выражением (формулой, уравнением и т.п.).

Определения системы. Существует несколько десятков опре­ делений этого понятия (см., например, обзоры в [12, 16]). Их ана­ лиз показывает, что определение понятия система изменялось не только по форме, но и по содержанию. Рассмотрим основные и принципиальные изменения, которые происходили с определе­ нием системы по мере развития теории систем и использования этого понятия на практике [6, 13, 15].

В первых определениях в той или иной форме отмечалось, что система - это э л е м е н т ы (части, компоненты) «^ и с в я з и (от­ ношения) г. между ними:

В приведенных формализованных записях определений ис­ пользованы различные способы теоретико-множественных пред­ ставлений: в первых двух - с помощью задания множеств (см.

Теоретико-мноэюественные представления) и не учитываются вза­ имоотношения между множествами элементов и связей; в третьем отражен тот факт, что система - это не простая совокупность эле­ ментов и связей того или иного вида, а включает только те эле­ менты и связи, которые находятся в области пересечения {&) меж­ ду собой.

Так, Л. фон Берталанфи определял систему как «комплекс вза­ имодействующих компонентов» [4] или как «совокупность эле­ ментов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и со средой» [5].

В Большой советской энциклопедии система определяется прямым переводом с греческого, что означает susthma - «состав», т.е. составленное, соединенное из частей [1].

Отметим, что термины «элементы» - «компоненты», «связи»

- «отношения» обычно используются как синонимы (особенно в переводах определений). Однако, строго говоря, «компоненты»

- понятие более общее, чем «элементы» (см. Элемент), оно мо­ жет означать совокупность элементов. Что касается понятий «связь» и «отношение», то также существуют разные точки зре­ ния (см. Связь).

Если известно, что элементы принципиально неоднородны, то это можно сразу учесть в определении, выделив разные мно­ жества элементов А=^{а-} и В ={6^.}:

В определении М. Месаровича [7, 8], например, выделены множество X входных объектов (воздействующих на систему) и множество Y выходных результатов, а между ними установлено обобщающее отношение пересечения, что можно отобразить либо как у автора определения:

либо используя другие обозначения пересечения:

Если какой-то вид отношений г^ применяется только к эле­ ментам разных множеств и не используется внутри каждого из них, то это можно отразить следующим образом:

где {а., ff, bf^} -элементы новой системы, образованные из элементов исход­ Такого вида форма записи называется в математической лин­ гвистике синтагмой.

Для уточнения элементов и связей в определения включают с в о й с т в а. Так, в определении А. Холла [18] свойства (атрибу­ ты) Q^ дополняют понятие элемента (предмета):

А.И. Уёмов, определяя систему через понятия «вещи», «свой­ ства», «отношения», предложил двойственные определения [16], в одном из которых свойства q. характеризуют элементы (вещи) л., а в другом свойства д. характеризуют связи (отношения) г.:

В работах А.И. Уёмова [16] принята другая символика. В це­ лях единообразия здесь использована обычная теоретико-множе­ ственная форма представления определений, которая несколько сужает трактовку этих определений в философской концепции А.И. Уёмова, но облегчает интерпретацию их в практических приложениях. Двойственные определения (1,е) использованы при разработке одной из методик структуризации целей [6, 13] (см.

Методика структуризации целей и функций, основанная на двой­ ственном определении системы).

Затем в определениях системы появляется понятие цель. Вна­ чале - в неявном виде: в определении Ф.Е. Темникова [14, 15] «си­ стема - организованное множество» (в котором цель появляется при раскрытии понятия организованное); в философском словаре система - «совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях между собой и образующих некоторое целостное един­ ство» [2]. Потом - в виде конечного результата, системообразую­ щего критерия, функции (см. определения В.И. Вернадского, У.Р. Гибсона, П.К. Анохина в [12], М.Г. Гаазе-Рапопорта в [9]), а позднее - и с явным упоминанием о цели.

Символически эту группу определений представим следую­ щим образом:

где Z - цель, совокупность или структура целей.

В некоторых определениях уточняются условия целеобразования - среда SR, интервал времени AT, т.е. период, в рамках ко­ торого будут существовать система и ее цели, что сделано, на­ пример, в определении В.Н, Сагатовского ([11], С. 13-14), которое также будет положено в основу одной из методик структуриза­ ции целей (см. Методика структуризации целей и функций, осно­ ванная на концепции системы, учитывающей среду и целеполагание): система «конечное множество функциональных элементов и отношений между ними, вьщеленное из среды в соответствии с определенной целью в рамках определенного временного интер­ вала»:

Далее в определение системы начинают включать, наряду с элементами, связями и целями, также и н а б л ю д а т е л я Л^, т.е.

лицо, представляющее объект или процесс в виде системы при их исследовании или принятии решения (см. «Наблюдатель»):

На необходимость учета взаимодействия между изучаемой системой и исследователем указывал У.Р. Эшби [20]. Но первое определение, в которое в явном виде включен наблюдатель, дал Ю.И. Черняк: «Система есть отражение в сознании субъекта (ис­ следователя, наблюдателя) свойств объектов и их отношений в решении задачи исследования, познания» [19, С. 22]:

В последующих вариантах этого определения Ю.И. Черняк стал учитывать и язык наблюдателя L^, начиная с определения:

«Система есть отображение на языке наблюдателя (исследовате­ ля, конструктора) объектов, отношений и их свойств в решении задачи исследования, познания»:

В определениях системы бывает и большее число составляю­ щих, что связано с необходимостью дифференциации в конкрет­ ных условиях видов элементов, связей и т.д. (см. обзор таких оп­ ределений в [15]).

Сопоставляя эволюцию определения системы (элементы и связи, затем - цель, затем - наблюдатель) и эволюцию использо­ вания категорий теории познания, можно обнаружить сходство:

вначале модели (особенно формальные) базировались на учете только элементов и связей, взаимодействий между ними, затем стало уделяться внимание цели, поиску методов ее формализо­ ванного представления (целевая функция, критерий функциони­ рования и т.п.), а начиная с 60-х гг. XX в., все большее внимание обращают на наблюдателя, лицо, осуществляющее моделирова­ ние или проводящее эксперимент (даже в физике), т.е. лицо, при­ нимающее решение.

С учетом этого и опираясь на более глубокий анализ сущнос­ ти понятия системы, следует, по-видимому, относиться к этому понятию, как к категории теории познания, теории отражения.

Рассматривая различные определения системы и их эволюцию и не вьщеляя ни одно из них в качестве основного, можно не толь­ ко обратить внимание на то, что сложно кратко определить та­ кие (обычно интуитивно постигаемые) понятия, как система, но и осознать тот факт, что на разных этапах представления объек­ та в виде системы, в различных конкретных ситуациях можно пользоваться разными определениями. Причем по мере уточне­ ния представлений о системе или при переходе на другую страту ее исследования определение системы не только может, но и дол­ жно уточняться.

Определение, включающее и элементы, и связи, и цель, и на­ блюдателя, а иногда и его «язык» отображения системы, помога­ ет поставить задачу, наметить основные этапы методики систем­ ного анализа. Например, в организационных системах, если не определить лицо, компетентное принимать решения, то можно и не достичь цели, ради которой создается система. Но есть систе­ мы, для которых наблюдатель очевиден. Иногда не нужно даже в явном виде использовать понятие цели.

Например, вариант теории систем Ю.А. Урманцева [17], со­ зданный им для исследования относительно невысоко развитых биологических объектов тииз,растений, не включает понятие цели как не свойственное для этого класса объектов, а понятие целе­ сообразности, развития отражает в форме особого вида отноше­ ний - законов композиции.

Таким образом, при проведении системного анализа нужно прежде всего отобразить ситуацию с помощью как можно более полного определения системы, а затем, выделив наиболее суще­ ственные компоненты, влияющие на принятие решения, сформу­ лировать «рабочее» определение, которое может уточняться, рас­ ширяться или сужаться в зависимости от хода анализа.

«Рабочее» определение системы помогает исследователю (раз­ работчику) начать ее описание. Далее для того, чтобы правиль­ но выбирать необходимые элементы, связи, их свойства и другие составляющие, входящие в принятое «рабочее» определение сис­ темы, нужно, чтобы лица, формирующие это первоначальное, вербальное представление системы, в одинаковом смысле исполь­ зовали указанные понятия.

Выбор определения системы отражает принимаемую концеп­ цию и является фактически началом моделирования. Поэтому с самого начала целесообразно представлять определения в симво­ лической форме, способствующей более однозначному пониманию ее всеми участниками разработки или исследования системы.

Взгляд на определение системы как на средство начала ее ис­ следования и стремление сохранить целостность при преобразо­ вании или проектировании системы побудили автора этого раз­ дела предложить определение, в котором система не расчленяется на самые элементарные частицы (т.е. не разрушается полностью), что делается в уже приведенных определениях, а представляется как совокупность укрупненных компонентов, принципиально не­ обходимых для существования и функционирования исследуемой или создаваемой системы [6, С. 19]:

где {Z} - совокупность или структура целей;

{Str} - совокупность структур (производственная, организационная {Tech}- совокупность технологий (методы, средства, алгоритмы и т.п.), {Cond}- условия существования системы, т.е. факторы, влияющие на ее создание, функционирование и развитие.

Это определение позволяет не разрушать исследуемую систе­ му, а сохранять в ней основные ее структуры, преобразуя и разви­ вая их в соответствии с поставленными целями, при создании же новой системы помогает получить целостную концепцию ее про­ ектирования, реализовать целевой подход к созданию системы.

Материальна или нематериальна система? В период станов­ ления системных исследований в 60-70-х гг. XX в. довольно час­ то возникали дискуссии о том, материальны или нематериальны системы. Не всем эта проблема ясна и в настоящее время.

С одной стороны, стремясь подчеркнуть материальность сис­ тем, некоторые исследователи в своих определениях заменяли тер­ мин элемент терминами вещь, объект, предмет; и хотя последние можно трактовать и как абстрактные объекты или предметы ис­ следования, все же авторы этих определений явно хотели обратить внимание на овеществленность, материальность системы.

С другой стороны, в приведенном определении Ю.И. Черня­ ка [19] и особенно в определении С. Оптнера [10]) систему можно трактовать только как отображение, т.е. как нечто, существую­ щее лишь в сознании исследователя, конструктора. Любой спе­ циалист, понимающий закономерности теории отражения, дол­ жен, казалось бы, возразить: но ведь очевидно, что замысел (идеальное представление системы) потом будет существовать в материальном воплощении, а для задач принятия решений важ­ но акцентировать внимание на том, что понятие системы может быть средством исследования проблемы, решения задачи. Тем не менее упомянутые определения подвергались в тот период кри­ тике со стороны приверженцев материальности систем, особен­ но философов.

Бессмысленность спора о материальности и нематериальнос­ ти системы показал В.Г. Афанасьев (рисунок): «...объективно су­ ществующие системы - и понятие системы; понятие системы, ис­ пользуемое как инструмент познания системы, - и снова реальная система, знания о которой обогатились нашими системными пред­ ставлениями, - такова диалектика объективного и субъективно­ го в системе...» [3].

В связи с обсуждаемым вопросом обратим внимание на то, что в Большой советской энциклопедии наряду с приведенным определением дается следующее: система - «объективное един­ ство закономерно связанных друг с другом предметов, явлений, а также знаний о природе и обществе» [1, С. 158], т.е. подчеркиОбъективно существующие системы используемое как инструмент вается, что понятие элемента (а следовательно, и системы) мож­ но применять как к существующим, материально реализованным предметам, так и к знаниям об этих предметах или о будущих их реализациях.

Таким образом, в понятии система (как и в любой другой ка­ тегории познания) объективное и субъективное составляют диа­ лектическое единство, и следует говорить не о материальности или нематериальности системы, а о подходе к объектам исследо­ вания, как к системам, о различном представлении их на разных стадиях познания или создания.

Например, Ю.И. Черняк [19] показывает, что один и тот же объект на разных этапах его рассмотрения может быть представ­ лен в различных аспектах и соответственно предлагает одну и ту же систему отображать на разных уровнях существования: фило­ софском (теоретико-познавательном), научно-исследовательском, проектном, инженерном и т.д. вплоть до материального вопло­ щения.

Иными словами, в термин система на разных стадиях ее рас­ смотрения можно вкладывать разные понятия, говорить как бы о существовании системы в разных формах. М. Месарович [7], например, предлагает выделять страты (см.) рассмотрения сис­ темы.

Аналогичные страты могут существовать не только при со­ здании, но и при познании объекта, т.е. при отображении реаль­ но существующих объектов в виде абстрактно представляемых в сознании (или в моделях) систем, что затем поможет создать но­ вые объекты, разработать рекомендации по преобразованию (пе­ рестройке, реконструкции) существующих.

Методика системного анализа (или модель системного иссле­ дования) может разрабатываться не обязательно с охватом всего процесса познания или проектирования системы, а для одной из ее страт (что, как правило, и бывает на практике), и чтобы не возникало терминологических и иных разногласий между иссле­ дователями или разработчиками системы, нужно прежде всего четко оговорить, о какой именно страте рассмотрения системы идет речь.

Виды систем. Существуют различные виды и классификации систем (см. Введение). Системы различают по назначению: ав­ томатизированная система управления (см.), информационно-по­ исковая система (см.), система нормативно-методического обес­ печения управления (см.), система организационного управления (см.), автоматизированные системы различного вида (см. Авто­ матизированная система управления, Автоматизированная систе­ ма нормативно-методического обеспечения управления). Класси­ фицируют системы по специальным признакам: статическая и динамическая, закрытая и открытая (см.), целенаправленная (см.

Целенаправленная и целеустремленная система). Важную роль в выборе методов моделирования играет классификация систем по степени организованности: хорошо организованная (см.), плохо организованная {диффузная) система (см.), самоорганизующаяся {развивающаяся) система (см.).

• 1. Б С Э. Изд. 2-е. - Т. 39. - С. 158-159. 2. Ф и л о с о ф с к и й словарь. Изд.

4-е. - М.: Политиздат, 1980. - С. 329. 3. А ф а н а с ь е в В.Г. О целостных системах / В.Г. Афанасьев // Вопросы философии. 1980. - № 6. - С. 62-78. 4.

Б е р т а л а н ф и Л. фон. Общая теория систем: критический обзор / Л. фон Берталанфи // Исследования по общей теории систем. - М.: Прогресс, 1969.

- С. 23-82. 5. Б е р т а л а н ф и Л. фон. История и статус общей теории / Л.

фон Берталанфи // Системные исследования: Ежегодник, 1972. - М.: Наука, 1973. - С. 20-37. 6. В о л к о в а В.Н. Основы теории систем и системного анализа: учеб. для вузов / В.Н. Волкова, А.А. Денисов. - СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2003. 7. М е с а р о в и ч М. Теория иерархических многоуровне­ вых систем / М. Месарович, Д. Мако, И. Такахара. - М.: Мир, 1973. 8. М е с а р о в и ч М. Общая теория систем: математические основы / М. МесароВИЧ, и. Такахара. - М.: Мир, 1978. 9. М е т о д о л о г и ч е с к и е проблемы кибернетики: В 2 т. - М.: МГУ, 1970. 10. О п т н е р С. Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем / С. Оптнер. - М.: Сов. ра­ дио, 1969. 11. О с н о в ы системного подхода и их приложение к разработке территориальных АСУ/Под ред. Ф.И. Перегудова. -Томск: Изд-во ТГУ, 1976.

12. С а д о в с к и й В.Н. Основания общей теории систем: Логико-методоло­ гический анализ / В.Н. Садовский. - М.: Наука, 1974. 13. С и с т е м н ы й анализ в экономике и организации производства: учеб. для вузов / Под ред.

С.А. Валуева, В.Н. Волковой.-Л.: Политехника, 1991.14.Темников Ф.Е.

Высокоорганизованные системы /Ф.Е. Темников // В кн.: Большие системы:

теория, методология, моделирование.-М.: Наука, 1971.-С. 85-94. 15. В о л ­ к о в а В.Н. Теория систем и методы системного анализа в управлении и связи / В.Н. Волкова, В.А. Воронков, А.А. Денисов и др. - М.: Радио и связь, 1983. 16. У ё м о в А.И. Системный подход и общая теория систем / А.И. Уёмов. ~М.: Мысль, 1978. 17. У р м а н ц е в Ю.А. Опыт аксиологичес­ кого построения общей теории систем / Ю.А. Урманцев // Системные иссле­ дования: Ежегодник, 1971. - М.: Наука, 1972. - С. 128-152. 18. Х о л л А.

Опыт методологии для системотехники /А. Холл. - М.: Сов. радио, 1975. 19.

Ч е р н я к Ю.И. Системный анализ в управлении экономикой / Ю.И. Чер­ няк. - М.: Экономика, 1975. 20. Э ш б и У.Р. Введение в кибернетику /

СИСТЕМА НОРМАТИВНО-МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕ­

ЧЕНИЯ УПРАВЛЕНИЯ (СНМОУ) регламентирует деятельность подразделений и всех исполнителей управленческих функций.

С Н М О У содержит нормативно-правовые, нормативно-методи­ ческие, нормативно-технические и организационно-распоряди­ тельные документы (соответственно НПД, НМД, Н Т Д и ОРД), которые обеспечивают реализацию принятых проектных и управ­ ленческих решений при создании и в процессе функционирова­ ния предприятия (организации).

В СНМОУ должны входить: НПД (законы, постановления и другие нормативно-правовые акты), определяющие возможность создания и условия функционирования предприятия (организации); НМД, НТД и ОРД, обеспечивающие организацию производственной деятельности;

НМД и НТД, обеспечивающие обновление структуры целей и функций системы управления (разработку основных направлений развития пред­ приятия, комплексных программ, классификаторов функций); коррек­ тировку оргструктуры, перераспределение функций между уровнями системы управления и подразделениями оргструктуры, а также регла­ ментирующие их деятельность; стандарты предприятия (СТП), положе­ ния о подразделениях, должностные инструкции и тому подобные документы, регламентирующие оперативное управление функционированием предприятия; НМД и НТД, регламентирующие разработку и фун­ кционирование СНМОУ, ее обновление, контроль исполнения НПД, НМД, НТД и ОРД, в нее входящих.

Конкретные виды НМД, НТД и ОРД, а также процентное соотно­ шение этих видов документов зависят от особенностей конкретного пред­ приятия (организации) и определяются в процессе проектирования СНМОУ. (С более подробной характеристикой СНМОУ можно позна­ комиться в [3, 4]).

Все нормативные документы должны регулярно обновлять­ ся, и при появлении в них изменений необходимо вносить соответствующие поправки во все взаимосвязанные с корректи­ руемым документы, что и должна обеспечивать СНМОУ пред­ приятия (организации). В противном случае может возникнуть дублирование функций, несогласованность в работе подразделе­ ний предприятия. Поэтому необходима система классификации и кодирования (СККИ), объединяющая документы в единое целое.

Гарантировать полноту отражения в СНМОУ всех докумен­ тов и взаимосвязей между ними (и подразделениями предприя­ тия), своевременно корректировать НТД и НМД, их согласова­ ние между собой и с соответствующими НПД, обеспечивать необходимой информацией управленческих работников подраз­ делений различных уровней системы управления и консультации руководителей подразделений и сотрудников, желающих прини­ мать активное участие в управлении предприятием (что особен­ но важно в условиях перехода к новым экономическим принци­ пам управления и предоставления большей самостоятельности подразделениям), практически невозможно без автоматизации учета, хранения и поиска нормативно-правовой, нормативнометодической и нормативно-технической информации. Иными словами, реализовать СНМОУ без автоматизации крайне слож­ но. Поэтому для современного предприятия (организации) любой организационно-правовой формы СНМОУ необходимо создавать как автоматизированную систему - АСНМОУ (см. Ав­ томатизированная система нормативно-методического обеспече­ ния управления).

• 1.Волкова В.Н. Основы теории систем и системного анализа: учеб. для вузов / В.Н. Волкова, А.А. Денисов. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1997. - С. 450Информационные системы / Под общ. ред. В.Н. Волковой и Б.И. Кузина. - СПб.: СПбГТУ, 1998. - С. 126-144. З.Волкова В.Н. Системное проектирование радиоэлектронных предприятий с гибкой автома­ тизированной технологией / В.Н. Волкова, А.П. Градов, А.А. Денисов и др.

-М.: Радио и связь, 1990.-С. 244-287. 4. Ч у д е со в а Г. П. Преобразование организационной структуры при изменении формы собственности предпри­ ятия / Г.П. Чудесова. - СПб.: СПбГТУ, 1995.

СИСТЕМА ОБРАБОТКИ ДАННЫХ (СОД) - термин, введенный в 60-е гг. XX в. для наименования первых систем обработки ин­ формации с помощью вычислительной техники.

Этот термин широко использовался при разработке систем радиоуправления ракетами и другими космическими объектами, при создании информационных систем сбора и обработки стати­ стической информации о состоянии атмосферы, об изменении параметров организма человека в космосе и т.п.

Системы электронной обработки данных (СОД) в классифи­ кации информационных систем по сложности, принятой в зару­ бежных источниках, приводимых, например, в [4], представляют собой простейший вид ИС, предназначенный для решения хоро­ шо структурированных задач, по которым имеются входные дан­ ные, известны алгоритмы, ведущие к решению задач. Они рабо­ тают с минимальным участием человека. Здесь принята файловая система хранения данных.

По мере совершенствования вычислительных средств, увели­ чения объемов памяти ЭВМ более удобным стал термин базы данных (БД). Это направление сохраняет определенную самосто­ ятельность и в настоящее время и охватывает в основном разра­ ботку и освоение средств технической и программной реализа­ ции обработки данных с помощью ЭВМ (см., напр., [6, 8] и др.).

По мере усложнения задач, решаемых с использованием вычис­ лительной техники, для сохранения этого направления появились термины базы знаний, базы целей, позволяющие расширить тол­ кование проблемы собственно создания и обработки БД до за­ дач, которые ставятся в дальнейшем при разработке информаци­ онных систем.

В период создания специализированных банков данных для информационного обеспечения управления производством так­ же использовался термин СОД в несколько иной формулировке системы интегрированной обработки данных (СИОД) [3].

в настоящее время термин СОД используется на уровне опе­ ративного управления фирмой для решения задач автоматизации управленческого труда по отдельным управленческим функциям бухгалтерского учета, статистической отчетности, учета валют­ ных операций в банке и т.п.

Основными функциями СОД являются сбор фактографичес­ кой информации (данных) и перенос их на машинные носители, передача в места хранения и обработки, хранение, обработка ин­ формации по стандартным алгоритмам, вывод и представление информации пользователю в виде регламентных форм.

Под обеспечением СОД, как и любой информационной систе­ мы, понимается совокупность методов, средств и мероприятий, направленных на автоматическую обработку данных с помощью вычислительной техники. Различают виды обеспечения, основ­ ными из которых являются: информационное, техническое и про­ граммное. Кроме того, выделяют организационное, лингвистичес­ кое, эргономическое и другие виды обеспечения.

С более подробной характеристикой названных видов обес­ печения можно ознакомиться, напр., в [1, 2, 6].

СОД является основой технического и программного обеспе­ чения практически любой автоматизированной информационной системы.

• 1. И н ф о р м а т и к а : учебник / Под ред. Н.В. Макаровой. - М.: Финансы и статистика, 1997. 2. И н ф о р м а ц и о н н ы е системы: учеб. пособие / Под общ. ред. В.Н. Волковой и Б.И. Кузина. - СПБ.: Изд-во СПбГТУ, 1999. 3.

К е л е х с а е в А.А. Системы интеграции и обработки данных СИ0Д1, СИОД2/ А.А. Келехсаев, А.П. Беляев. - М., 1977. 4. М а т в е е в Л.А. Систе­ мы поддержки принятия решений: учеб. пособие / Л.А. Матвеев. - СПб.:

СПбГУиЭФ, 1993. 5. Ч е р н о у с о в Е.А. Программирование задач обра­ ботки экономической информации / Е.А. Черноусов. - М.: Финансы и статистика, 1982. 6. Ч е т в е р и к о в В.Н. Базы и банки данных / В.Н Четве­ риков, Г.И. Ревунков, Э.Н. Самохвалов. - М: Высшая школа, 1987. 7. Э к о н о м и ч е с к а я информатика: учебник / Под ред. В.В. Евдокимова. - СПб.:

Питер Паблишинг, 1997. 8. Ш о м ь е Н. Банки данных / Н. Шомье. - М.:

СИСТЕМА ОРГАНИЗАЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ (СОУ) одна из сфер (страт) системы управления предприятием (органи­ зацией).

при исследовании сложных систем управления предприятия­ ми и организациями их принято разделять на сферы, или стра­ ты (см.).

Наиболее распространено выделение двух основных сфер, показанное на рисунке:

• сфера производства, обслуживания или другой основной дея­ тельности (ОД), для осуществления которой создана организация;

• сфера организационного управления, обеспечивающая основ­ ную деятельность помещениями, оборудованием, сырьем, мате­ риалами, комплектующими изделиями, кадрами и другими ресурсами, необходимыми для осуществления основной деятель­ ности.

Система организационного управления Основная деятельность (объект управления) Первую из этих сфер обычно называют производственной си­ стемой, системой обслуэ/сивания и т.п., т.е. системой, реализую­ щей основную деятельность предприятия (организации), вторую - системой организационного управления. СОУ обеспечивает кон­ троль и регулирование основного вида деятельности предприя­ тия. Последняя система (сфера) предназначена для того, чтобы определять рассогласование между требуемыми параметрами (результатами) системы, реализующей основную деятельность, и фактическими результатами, полученными при реализации ос­ новной деятельности, и вырабатывать управляющие воздействия, корректирующие эту деятельность.

В то же время эти сферы имеют обособленные «входы» и «вы­ ходы», которые для объекта управления определяются матери­ альными потоками, для СОУ - информационными потоками, в том числе требованиями, диктуемыми нормативно-правовыми документами, правилами и формами отчетности, определяемы­ ми надсистемой.

В настоящее время иногда выделяют в качестве самостоятель­ ной информационную сферу, которая должна обеспечивать инфор­ мацией и объект управления, и СОУ.

• 1. В о л к о в а В.Н. Основы теории систем и системного анализа: учеб. для вузов / В.Н. Волкова, А.А. Денисов. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1997, Изд. 2-е, 1999. - С. 289-344. 2. В о л к о в а В.Н. Системное проектирование радио­ электронных предприятий с гибкой автоматизированной технологией / В.Н. Волкова, А.П. Градов, А.А. Денисов и др. - М.: Радио и связь, 1990.

3. Ч у д е с о в а Г.П. Преобразование организационной структуры при из­ менении формы собственности предприятия / Г.П Чудесова. - СПб.: СПбГТУ, системных исследований, ориентированное на проектирование структур в системах различного вида деятельности человека. Это направление развивается на протяжении всего периода станов­ ления системных исследований.

Работы в области ССС базировались на различных подходах (см. Подходы к анализу и проектированию систем). Один условно называли целевым (см. Целевой, целенаправленный подход), т.е. син­ тез структур шел от целей («сверху») к конечной структуре внизу.

Другой называли терминальным, лингвистическим, морфологичес­ ким (т.е. синтез начинался от анализа пространства состояний, от элементов «снизу вверх», к способам и принципам построения).

Исследования в этой области начинались на базе математи­ ческой логики (см.) и были посвящены синтезу автоматов и схем введением правил взаимодействия логических элементов и ми­ нимизации структур на основе логических законов и теорем (см.

обзор этих работ в [23]). В настоящее время такого рода работы продолжают развиваться на базе дискретной математики (см.).

Сфера приложений расширилась: синтезируются аналоговые и цифровые блоки электронных устройств [7, 16, 17, 20], управляю­ щие системы некоторых классов, одни и те же алгоритмы исполь­ зуются при проектировании структур электронных систем, чело­ веко-машинных систем [6], портфелей ценных бумаг [19], методик лечения [8], проектирования баз знаний [21] и разработки мето­ дик решения учебных задач [22].

Первым, наиболее развитым и востребованным на практике не только для технических систем был кибернетический подход Л.А, Растригина [24, 26], основанный на идее целевого подхода.

Основную идею этого подхода составляет, в терминах автора ([24], [26, С. 60-74]), двухстадийная схема принятия решений при уп­ равлении:

Ha первой стадии (F^ — Z*) определяется цель Z* управления:

где ф, - алгоритм синтеза цели Z* по потребностям А^ и состоянию X Формулируя цель, субъект как бы переводит свои потребнос­ ти на язык состояния объекта что позволяет ему передать процедуру реализации управления и*х другому лицу (или даже автомату).

На второй стадии (Z* -^ U*) определяется управление Ux, реализация которого обеспечивает достижение цели Z*:

где ф2 - алгоритм управления. Этот алгоритм изучает кибернетика как Применительно к социально-экономическим объектам зада­ чу первой стадии Л.А. Растригин предлагает решать на интуи­ тивном уровне, а для задачи второй стадии - последовательность из 8 этапов (рис. 1).

Методы выполнения этапов зависят от конкретной задачи.

Могут выполняться не все этапы, представленные на рис. 1. Но основная идея организации процесса принятия решений в систе­ мах управления, предложенная Л.А. Растригиным, остается ак­ туальной и в настоящее время.

Вместе с тем необходимо отметить, что в этом подходе зада­ ча формального синтеза структур объекта и системы управления не ставится, а решается параметрическая задача определения па­ раметров модели системы управления.

Развиваются исследования по применению второй концепции системно-структурного синтеза, базирующиеся на подходе «сни­ зу». Они ориентированы на обеспечение полноты отображения элементов и связей системы на основе различных вариантов фор­ мирования структур с помощью комбинаторных и морфологи­ ческих приемов. Наиболее известны из них следующие.

Структурно-функциональный подход А. с. Казарновского]^, 10] основанный на оригинальном порождающем механизме, разра­ ботанном им в результате анализа объектов и отношений произ­ водственных процессов промышленных объединений.

Этот порождающий механизм представляет собой язык опи­ сания деятельности, включающий выявленное на основе анализа производственной системы небольшое число элементарных фун­ кций («алфавит» языка) и правил их комбинирования («синтак­ сис» языка). С помощью этого языка для производственной сис­ темы формировалась полиструктура, включающая 4 вида структур: технико-технологическую (ТТС), организационную (ОС), эргономическую (ЭС) и социальную (СС).

Основные модели, положенные им в основу языка модели­ рования, приведены на рис. 2 и 3.

На рис. 2 указаны: Л - основная производственная деятель­ ность (выпуск продукции, оказание услуг и т.п.); v - жизнеобес­ печение системы (поддержание и восстановление свойств эле­ водственной деятельности к внешним воздействиям, экономичес­ ким, социальным и т.п.); с - управление этой деятельностью;/обновление (создание новых образцов продукции, услуг, новых методов и процедур деятельности, нововведения в технологии).

На рис. 3 обозначены: / - предмет деятельности; q - вспомога­ тельные материалы; к ~ инструмент; / - энергия, обеспечиваю­ щая выпуск продукции; t - преобразование компонентов в изде­ лие; о - вывод (отвод) продукта деятельности.

Эти модели определяют компоненты словаря языка модели­ рования. Комбинирование их с помощью элементарного прави­ ла грамматики «помещение рядом» позволяет получить состав основных функций производственной системы.

Например, для управленческого решения на уровне производ­ ственного процесса с: ic - обеспечение производственного про­ цесса предметом деятельности; кс - инструментом; qc - материа­ лами; 1с - энергией.

Подход применялся для моделирования сложных производ­ ственных объектов [9], для совершенствования организационных структур [10]. Такой порождающий механизм позволяет получать описание различных процессов в производственных объединени­ ях различного типа. При этом можно принять этот язык, можно уточнять составляющие производственного процесса с учетом конкретного предприятия, его развития. Но главное достоинство подхода Казарновского - принцип комбинаторного порождения функций, который и позволяет создать язык моделирования.

В тот период, когда подход был предложен, его было сложно реализовать из-за большой трудоемкости. Современные возмож­ ности ПЭВМ позволяют разработать автоматизированную диа­ логовую процедуру, помогающую реализовать подход. Однако следует учесть, что по мере роста сложности системы комбина­ торный перебор будет порождать огромное число бессмыслен­ ных структур, которые еще надо будет выявлять и исключать.

Существуют и другие подходы к ССС. Они основаны на созда­ нии множества решений [1-5, 13] с помощью методов ассоциаций;

мозгового штурма; эквивалентных преобразований; морфологи­ ческого моделирования; теории лабиринтов; теории решения изоб­ ретательских задач (ТРИЗ), предложенной Г.С. Альтшуллером.

Общим для этих подходов является порождение случайным обра­ зом из некоторого набора элементов множества вариантов с пос­ ледующим отбором среди них наиболее подходящего.

В методе ассоциаций элементами служат случайные наборы слов из случайно выбранной книги.

В морфологическом моделировании (см.) множеством элемен­ тов является некоторый набор априорно заданных фрагментов структур, а порождение структур осуществляется на множестве упорядоченных эвристик [1-3, 5]. Однако эвристики не управля­ ют процедурами получения структур с заданными свойствами и качеством, а выбранные фрагменты могут в сочетании с другими фрагментами дать отрицательный результат.

Применение теории лабиринтов [5], также основанной на ис­ пользовании априорно выбранных фрагментов, приводит к схо­ жей проблеме.

В методе мозгового штурма, или мозговой атаки (см.) элемен­ тами служат эвристически подобранная группа специалистов с разными знаниями, а порождаемые ими решения возникают из высказанных соображений. Случайность получения положитель­ ного решения для весьма ограниченного класса вербальных за­ дач не позволяет рассматривать этот метод как системный.

В ТРИЗе [1] элементами являются априорно выбранные мно­ жества приемов, составленных на основе изучения большого чис­ ла случайно выбранных изобретений. В основном этот подход дает некоторые неявно выраженные подсказки к применению уже известных приемов к решению новой задачи, как правило, из дру­ гой области на языке старой задачи. Подробно этот подход про­ анализирован в [13]. Подход имеет тот существенный недоста­ ток, что выбранное множество приемов не гарантирует получения хотя бы одного решения, не говоря уже о выборе эффективного.

Для всех перечисленных подходов характерно отсутствие даже постановки задачи о том, что делать со структурами, если их число будет огромно, как из них выбрать эффективные.

Надо иметь в виду, что для реальных систем комбинаторным перебором порождаются структуры, образующие множество ог­ ромной мощности (порядка 10^...10^ структур). В это число входят изоморфные структуры (их на два-три порядка больше не­ изоморфных), а также структуры, не ведущие к цели. После уда­ ления из множества этих типов структур (задача сама по себе весь­ ма трудоемкая даже для современных ЭВМ) необходимо выделить в образовавшемся подмножестве потенциально пригодных струк­ тур только эффективные. Поскольку на этом этапе еще нет чис­ ленных значений параметров элементов, то решать задачу струк­ турного анализа большого числа элементов подмножества весьма непросто из-за слабой развитости методов. Доводить же синтез до параметрического уровня и уже после этого сравнивать струк­ туры экономически нецелесообразно.

В методе оптимальной реализации [14] совмеш[енные процеду­ ры создания схемы из полного графа и вычисления параметров ее элементов управляются методами параметрического синтеза.

Из графа удаляют элементы с «малыми» и «большими» значени­ ями параметров. Синтезируется одна схема, которая создавалась под управлением алгоритмов расчета параметров ее элементов, а не исходными требованиями к схеме. Синтез структуры в иерар­ хии проектирования является более ранним этапом, имеющим свой язык и цели. Качество синтезируемых схем по этому методу получается случайной величиной.

Номинально-структурный подход, предложенный А.С. Лукьянченко [15, 26], основан на понятиях номинальной шкалы - од­ ном из элементов теории измерений, и структурности, отража­ ющей целостные свойства системы и процесса ее проектирования.

Математическое описание системы в аппарате номинальных структур использует теорию /7-арных отношений и соответствий в конечных множествах. Подход позволяет решить ряд трудно формализуемых задач, таких, как задачи многокритериального группового выбора, построения обобщенных показателей, ана­ лиза и синтеза структур сетей связи, как известная комбинатор­ ная задача построения кратчайшей связующей сети на множестве узлов сети связи, с помощью которой может быть вычислена дли­ на такой сети без ее построения в полном объеме.

Теория системного синтеза структур теоретически обосно­ вана в работах автора данной статьи [7, 16,17]. Она позволяет на основе целей, свойств, которыми должна обладать проектируе­ мая система, и ограничений синтезировать множество структур, потенциально способных реализовывать поставленную цель и свойства на всем множестве возможных решений (на множестве универсум U).

Процедура проектирования (сверху вниз) разбита на семь эта­ пов. На каждом из них осуществляются синтез структур соответ­ ствующего класса и построение функций выбора, помогающих для следующего этапа отобрать из этого класса только те струк­ туры, которые удовлетворяют требованиям функционирования, изготовления и эксплуатации проектируемой системы в услови­ ях ограничений и взаимодействия с окружающей средой. Здесь важно подчеркнуть, что «алгоритмы синтеза не требуют указа­ ния, куда идти, но указывают, куда не надо идти» (В.А. Трапез­ ников), т.е. не требуется перечислять для каждого уровня иерар­ хии все элементы множества решений.

Рассматриваемую процедуру проектирования можно образ­ но представить в виде полого цилиндра, имеющего ступенчато увеличивающуюся книзу толщину стенки. На ступеньках стенки закреплены сетки с переменной величиной и формой ячеек, через которые вниз проходят только структуры, эффективные для дан­ ного уровня иерархии. Размер и конфигурация ячеек задаются с помощью функций выбора. Наверху цилиндра находится мно­ жество t/, на промежуточных ступенях - отвергнутые структуры данного класса, а внизу - множество конечных эффективных ре­ шений. Последние используются для синтеза конструкций и тех­ нологий с возможностью и на этих этапах принимать эффектив­ ные решения. Принципиальный отказ от нахождения только одного «оптимального» решения обусловлен невозможностью учесть на /-м этапе проектирования все нюансы ограничений и требований последующих этапов. Например, структура может быть отвергнута на технологическом этапе. Если процесс проек­ тирования был нацелен на выработку самого лучшего решения, то в результате задача вообще не может быть решена в рамках такого подхода. Опять необходимо применять эвристики, кото­ рые уведут решение задачи как угодно далеко от «оптимально­ го». В излагаемой процедуре достаточно вернуться на одну или несколько ступеней назад, изменить у ячейки размер либо форму или и то, и другое, чтобы осуществить выбор структуры, удов­ летворяющей первоначально не сформулированным технологи­ ческим требованиям.

Построение теории стало возможным после того, как была решена задача синтеза всех возможных неизоморфных структур на заданном числе элементов системы и была теоретически обо­ снована декомпозиция процедур синтеза [16, 17]. Очевидно, без системного подхода невозможно справиться с огромным числом порождаемых структур и ступени - это классы структур, порож­ даемые формализованным заданием на проектирование.

Далее излагается проектирование, касающееся функциональ­ ного, схемного уровня. Для нижеследующих уровней иерархии проектирования - конструкторского и технологического - це­ лесообразно применять те же самые процедуры, что и на преды­ дущем. Эта же процедура может быть использована и для проек­ тирования организационной структуры. Рассмотрим этапы про­ ектирования (рис. 4).

Первый этап - синтез целей и их моделей, формализация свойств и ограничений Fj-^j; второй - синтез принципов постро­ ения Кр/, третий - аппроксимация А (создание идеального обли­ ка (обликов), плана, характеристик предмета проектирования);

четвертый - синтез способов построения 5^; пятый - синтез струк­ туры 5^.^; шестой и седьмой - соответственно синтез параметров Фу^ и допусков на них Ф^, Необходимо отметить, что к первому этапу необходимо воз­ вращаться на третьем - седьмом этапах, так как для них различен не только язык описания, но и формализация, и уточнение целей зависят от результатов решения предшествующих задач.

Все этапы проектирования в литературе часто называют про­ сто синтезом, без уточнения предмета синтеза, из-за чего иногда возникают недоразумения. На первом-пятом этапах решаются задачи синтеза структур, а на двух последних осуществляют син­ тез параметров.

Третий, шестой и седьмой этапы проектирования совпадают по целям с третьим-седьмым этапами подхода Растригина, име­ ют развитый математический аппарат и решаются достаточно успешно в случае технических задач [12, 25]. Заметим, что совер­ шенствованию именно этих методов посвящается большинство публикаций по синтезу. Остальные этапы по сложности зна­ чительно превосходят упомянутые и относятся к разряду изобре­ тательских: синтез оригинальной структуры, нового способа и принципа [7, 17] является основанием для патентования соответ­ ственно устройства и способа. Третий этап для художественных и дизайнерских задач также относится к изобретательским, хотя основа в них достаточно технична.

Формулировка и формализация целей в настоящее время бли­ же к искусству, чем к алгоритмизируемым шагам, хотя и здесь можно сослаться на работы [7, С. 373-378], [3, С. 13], в которых описаны подходы и методики, позволяющие с большим или мень­ шим успехом решать эти задачи в разных областях человеческой деятельности.

Излагаемая далее процедура проектирования имеет общий характер и применима для проектирования электронных уст­ ройств, систем управления [7], портфеля ценных бумаг [19], про­ ектирования системы «оператор - ЭВМ» [6], пошива одежды, построения художественных картин, разработки методик лече­ ния больных [8], создания баз знаний [21], методик обучения [22].

Представим формально процесс проектирования [18] в виде отображения П, имеющего область определения на множестве значений технических, технологических, экономических и эксп­ луатационных требований (назовем их кратко ТЭТ). П имеет зна­ чение во множестве структур А"*, во множестве значений пара­ метров X* их элементов, допустимых по ТЭТ, и во множестве допусков d^ на технологический разброс параметров X*.

Отображение П представим композицией (теоретическое обо­ снование дано в [16-17]) промежуточных отображений Начинают процесс проектирования с выполнения отображе­ ния ^тэт' которое описывает процесс постепенной формализа­ ции ТЭТ [7] для всех последующих этапов, делая ТЭТ все более детальными.

/^тэт.-ТЭТ -> Фор; Фоя=(Фор,Фор2'-^0;.5)' (4) где Фо„- i-я функция выбора в задаче принятия решения.

При этом для каждого этапа формируется принцип оптималь­ ности (О/?.), отражающий представление проектировщика о ка­ честве проектируемой структуры данного этапа. Эти принципы управляют процессом синтеза и постепенно выделяют из сово­ купности всех возможных структур (из множества универсум U) подмножество все меньшей мощности.

На следующем шаге реализуется отображение Sp^, которое соответствует синтезу или выбору одного из известных принци­ пов построения Рг проектируемой структуры. В настоящее время широко используются следующие принципы: последова­ тельный и параллельный, с обратной связью, распределенный, иерархический и т.д. (для больших систем это иерархия уровней главного, функционального, элементного, с повторением этих же уровней иерархии при дальнейшей декомпозиции второго и тре­ тьего уровня).

Отображение имеет область определения на множестве ТЭТ и универсальном множестве структур К^, а значение - во множе­ стве версий структур Кр^. с К^, способных реализовать синтези­ рованный принцип. Синтез ведется под управлением функции вы­ бора Ф^, являющейся математическим выражением принципа оптимальности Ор^ Сравнение синтезированных принципов, как показали иссле­ дования, целесообразно осуществлять по их функции относитель­ ной чувствительности [И]. В частности, при параллельном принципе построения и при построении структур с контурами об­ ратной связи чувствительность можно существенно уменьшить, при этом качество (надежность, стабильность, повторяемость ха­ рактеристик и параметров и т.п.) системы улучшается, хотя воз­ можно увеличение ее стоимости.

Отображение А соответствует этапу формального описания вида объекта проектирования, некоторых его характеристик или параметров. В необходимых случаях можно прибегнуть к теории аппроксимации желаемого вида характеристик [12] и параметров объекта. Такими средствами будет создана математическая мо­ дель объекта проектирования. Для технических систем это дос­ таточно частый путь создания моделей. Отображение имеет об­ ласть определения на множестве значений Кр^ и функции выбора Ф^, задающей критерии оптимальной аппроксимации и физи­ ческой реализуемости на заданных в ТЭТ ограничениях и эле­ ментном базисе. В результате решения задачи Ф^ (А^^^, Ор^) вы­ деляют из множества АГ^^. подмножество версий сгруктур К^, а область значений во множестве функций заданного класса D{Z, р) (формальных описаний вида всего объекта, каких-то его частей, сторон или характеристик) где р - переменная;

Z - вектор коэффициентов.

Оператор синтеза способов построения структур S^^^ выделя­ ет из множества К^ подмножество К структур. Они реализуют не только синтезированный принцип построения, но и удовлет­ воряют заданным ТЭТ - Ф. и функции D{Z, /?), т.е.

где область значегшй является множеством способов построения структур ^,„Г{^;„„;}'М1,2,...,Ц).

Способ построения К. - это то, что в патентной литературе называют способом, но в отличие от патента здесь он должен быть изложен не столько вербально, сколько с помощью алфавита опи­ сания структур К^, некоторых параметров функции D{Z, р) и ТЭТ, задающих функции выбора Ф^. Фактически это означает, что коэффициенты z. с Z представляются в виде некоторых струк­ тур, анализ которых с помощью функции выбора Ф^ позволяет выбрать эффективные.

Дальнейшее уменьшение мощности множества К достига­ ется с помощью структурного его анализа [7, 17] и выделения из множества наиболее эффективного способа у, предназначенного для последующей реализации в процедуре синтеза S^^ множества возможных структур:

Выполнение этого отображения порождает множество эквива­ лентных (с точки зрения области значений) 5g^, структур К = {К,, К 2,"-,К }. Каждая из этих г структур описывается функцией где f/,(/7) и б^ с) - входные и выходные материальные потоки.

Вид и порядок полиномов числителя и знаменателя функции (9) совпадают с соответствующими коэффициентами полиномов функции (6).

Последнее множество К совместно с исходными ТЭТ являет­ ся областью определения отображения Ф^^, имеющей область зна­ чений во множестве эффективных структур с оптимальными па­ раметрами Х*\ Схемотехническое проектирование завершает этап определе­ ния допусков на параметры элементов. Этап описывается отобра­ жением Ф^, имеющим область определения на множестве X* оп­ тимальной структуры, а область значений во множестве Й?*^^, или Полная реализации системного подхода осуществляется, если на каждом шаге процедуры проектирования порождается мно­ жество эффективных решений, предоставляя тем самым возмож­ ность проводить оптимизацию на последующих шагах синтеза.

Далее приведен пример применения теории структурного син­ теза для одной из экономических задач.

Синтез структур портфеля ценных бумаг (ЦБ)» Процесс проектиро­ вания (3) портфеля ЦБ [19] начнем с характеристики ТЭТ. Здесь техни­ ческие требования (ТТ) описывают: а) цель инвестиций, выраженную через желаемую (норму) доходности портфеля, и б) ограничения, накла­ дываемые на объем инвестиций /С, на типы рынков и на элементы сис­ темы, которыми в данном случае являются финансовые инструменты (облигации, акции, фьючерсы, опционы и т.д.). Параметрами X инстру­ ментов являются цены покупки и продажи, доходности банков.

Технологические ограничения (ТО) на рынке ЦБ описывают: а) воз­ можность управлять портфелем ЦБ в пассивном и активном режиме, а для последнего - в режимах on linQ или дневных торгов; б) время подачи заявок на выполнение операции; в) объем лота; г) время перечисления денег на счет инвестора и торговой системы и т.п.

Эксплуатационные требования (ЭксТ) задают информационную поддержку о внутри- и внешнеэкономических и политических условиях, прогнозирующее и анализирующее программное обеспечение, совмест­ но поддерживающие принятие решений, направленных на достижение цели.

Экономические требования (ЭТ) задают ограничения на уровень до­ пустимого риска, уровень трансакционных затрат, срок инвестиций и т.п.

Формализация ТЭТ, описываемая отображением (4), начинается с построения кривых предпочтения инвестора и с уточнения цели. В соот­ ветствии с заданным уровнем доходности инвестиций, их объемом 1С и уровнем риска составляются критерии Ф^, необходимые для синтеза принципов (стратегии) формирования стру1^туры портфеля ЦБ (5).

Отображение (5) имеет область определения на множестве ТЭТ и универсальном множестве структур К^ (множестве видов рынков).

Критерии эффективности для конкретного инвестора связаны с ком­ промиссом между его желанием получить определенный доход и мини­ мизацией риска его неполучения. Следовательно, необходимо выстраи­ вать множество эффективных структур портфеля, используя известные (последовательное, параллельное и с обратной связью объединение порт­ фелей различных инструментов) и вновь синтезируемые принципы вло­ жения финансовых средств. В общем случае используют следующие ин­ струменты: облигации, акции, фьючерсы, опционы, валюта и т.д.

Обратная связь вводится при хеджировании рисков и реализуется с помощью деривативов (фьючерсных, опционных контрактов и т.д.), зак­ люченных на один и тот же базовый актив.

После выбора принципа построения портфеля можно осуществить аппроксимацию (6) изменения доходности портфеля во времени в тече­ ние срока жизни Т^ портфеля с выбранным принципом при ограниче­ ниях на риски Ф^. Помимо статистических алгоритмов оценки рисков также можно при\^нять функции относительной чувствительности к из­ менению рыночных параметров инструментов [11]. В основу решения задачи (6) можно положить рыночные доходности соответствующих пор­ тфелей. Таким образом, формируется математическая модель портфеля ЦБ, позволяющая в дальнейшем оценивать качество управления порт­ фелем и своевременно вносить в его инструменты необходимые измене­ ния. Очевидно, что поле привлекаемых инструментов для решения зада­ чи (6) существенно сужается.

Областью значений отображения (7) является аппроксимирующая функция D(Z,p) и Ф^, формализующее ТО, ЭксТ и ЭТ. Областью зна­ чений S^^ являются спo + b^p +...+ fe^^^o/(«o + «,;?+... + «УО, где U^(pJ и U2(p) - денежные потоки соответственно при инвестициях в В каждом временном интервале, в котором не изменяются инвести­ ции и состав ЦБ в портфеле, инвестиции U^(p) дисконтируются, а вели­ чина U-y(p) изменяется согласно текущей оценке стоимости портфеля.

Поэтому качество управления портфелем изменяется.

Для подпортфеля задача (8) состоит из этапов: а) распределение ин­ вестиционного капитала 1С между отдельными ценными бумагами; б) определение момента вхождения в рынок по каждой ЦБ и прогнозиро­ вания тренда ее стоимости на время получения минимально допусти­ мой прибыли. Для достижения этих целей, а также в ходе выполнения процедур синтеза двух заключительных этапов применяют методы тех­ нического анализа и искусственного интеллекта.

Задача параметрического синтеза Ф^^ состоит в прогнозировании цены покупки для каждого из инструментов, определенных в результате решения задачи (8); в отслеживании уровня получаемой доходности по каждому из инструментов и принятии решения о сохранении его в подпортфеле или продаже и в постановке приказов на продажу, ограничи­ вающих допустимый уровень потерь.

Заключительный этап (11) синтеза портфеля состоит в определении допусков на отклонения в ценах покупки и продажи инструментов, на их доходность и риски, которые должны вестись непрерывно в течение жизни каждого инструмента в портфеле.

• 1. П о л о в и н к и н А. И. Автоматизация поискового конструирования (ис­ кусственный интеллект в машинном проектировании) / А.И. Половинкин, Н.К. Бобков и др.; под ред. А.И. Половинкина. - М.: Радио и связь, 1981.

2. А н д р е й ч и к о в А.В. Анализ, синтез, планирование решений в эконо­ мике / А.В. Андрейчиков, О.Н. Андрейчикова. - М.: Финансы и статистика, 2001. 3. В о л к о в а В.Н. Основы теории систем и системного анализа / В.Н. Волкова, А.А.Денисов.-СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1997.4. Вол гин Л.И.

Методы топологического преобразования электрических цепей /Л.И. Вол­ гин. - Саратов: Изд-во Саратовского ун-та, 1982.5. Г л о р и о з о в Е.Л. Мор­ фологический синтез нелинейных логических схем / Е.Л. Глориозов // Изв.

вузов СССР, Радиоэлектроника. -1977. - № 6. - С. 78-85.6. Г о л о л о б о в Л.И.

Применение теории системного структурного синтеза в проектировании си­ стемы «оператор - ЭВМ» / Л.И. Гололобов // В сб. трудов VI Междунар.

научно-практич. конф.: Системный анализ в проектировании и управлении.

- СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2002. - С. 407-410. 7. З а х а р о в В.К. Электрон­ ные устройства автоматики и телемеханики: учеб. для вузов / В.К. Захаров, Ю.И. Лыпарь. - 3-е изд. - Л.: Энергоатомиздат, 1984. 8. Л ы п а р ь Ю.И.

Синтез структур методик лечения болезней / Ю.И. Лыпарь, Е.В. Новикова // В сб. тр. VII Междунар. научно-практ. конф. - СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2003.

- С. 458-460. 9. К а з а р н о в с к и й А.С. Структурно-функциональная мо­ дель сложного производственного объекта / А.С. Казарновский, Г.Ф. Ененко // Управляющие системы и машины. - 1974. - № 5. - С. 3-7. 10. К а з а р ­ н о в с к и й А.С. Совершенствование организационных структур промышленных предприятий: вопросы методологии / А.С. Казарновский, П.А. Перлов, В.Т. Радченко. - Киев: Наукова думка, 1981. 11. К ал н и б о л о т с к и й Ю.М. Расчет чувствительности электронных схем / Ю.М. Калниболотский, Н.Н. Казанджан, В.В. Нестер. - Киев: Техшка, 1982. 12. Л аз а р е в Ю.Ф. MatLAB 5.x. / Ю.Ф. Лазарев. - Киев: Изд. группа BHV, 2000.

1 3. Л а б к о в с к и й Б. А. Наука изобретать / Б.А. Лабковский. - СПб.: Нордмет-Издат., 1999.14. Л а н н э А. А. Оптимальная реализация линейных элек­ тронных RLC-схем/А.А. Ланнэ, Е.Д. Михайлова, Б.С. Саркисян, Я.Н. Матвийчук. - Киев: Наукова думка, 1981. 15. Л у к ь я н ч е н к о А.С. Анализ и факторизация коммуникационных структур / А.С. Лукьянченко // Техника средств связи. Сер. АСУ, 1979, вып. 1. - С. 59-72. 16. Л ы п а р ь Ю.И. Струк­ турный синтез электронных цепей / Ю.И. Лыпарь. - Л.: Изд-во ЛПИ, 1982.

17. Л ы п а р ь Ю.И. Автоматизация проектирования избирательных усили­ телей и генераторов / Ю.И. Лыпарь. - Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1983.

18. Л ы п а р ь Ю.И. Теория системного структурного синтеза / Ю.И. Лы­ парь // В сб. трудов Междунар. научно-практич. конф.: Системный анализ в проектировании и управлении. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001. - С. 43-45.

19. Л ы п а р ь Ю.И. Системный синтез структур портфеля ценных бумаг / Ю.И. Лыпарь // В сб. трудов VI Междунар. научно-практич. конф.: Систем­ ный анализ в проектировании и управлении. - СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2002.

- С. 244-246. 20. Л ы п а р ь Ю.И. Системная теория структурного синтеза электронных схем / Ю.И. Лыпарь // В сб. трудов: Вычислительная техника, автоматика и радиоэлектроника. - СПб: Изд-во СПбГПУ, 2002. - С. 120Л ы п а р ь Ю.И. База знаний для систем проектирования и обучения / Ю.И. Лыпарь // В сб. тезисов докладов V междунар. конф.: Региональ­ ная информатика-96. - СПб., 1996. - С. 251-252. 22. Л ы п а р ь Ю.И. Неко­ торые применения теории системного структурного синтеза / Ю.И. Лыпарь, СВ. Сазонова // В сб. тр.: Инноватика. - СПб: Изд-во СПбГПУ, вып.2, 2002.

- С. 96-105. 23. П о с п е л о в Д.А. Логические методы анализа и синтеза схем / Д.А. Поспелов. - М.: Энергия, 1968. 24. Р а с т р и г и н Л.А. Совре­ менные принципы управления сложными объектами / Л.А. Растригин. - М.:

Радио и связь, 1980. 25. Рыжиков Ю.И. Решение научно-технических за­ дач на персональном компьютере / Ю.И. Рыжиков. - СПб.: КОРОНА принт, 2000. 26. Т е о р и я систем и методы системного анализа в управлении и свя­ зи. - М.: Радио и связь, 1983. 27. Я б л о н с к и й. СВ. Введение в дискретную математику / СВ. Яблонский. - М.: Высшая школа, 2001. Ю.И. Лыпарь СИСТЕМНО-ЦЕЛЕВОЙ ПОДХОД к проектированию органи­ зационных структур предприятий (см. Организационная структу­ ра) разработан под руководством Б.З. Мильнера [1, 2, 5 и др.].

Этот подход был положен в основу общеотраслевых научно-ме­ тодических рекомендаций по формированию оргструктур [3].

Системно-целевой подход заключается в построении струк­ туры целей, определении на ее основе функций управления и их организационном оформлении.

Для реализации подхода следует разработать методику структуризации целей и функций, учитывающую специфику пред­ приятия, методику расчета объема управленческих работ по фун­ кциям управления, решить проблему перехода от структуры це­ лей и функций к структуре органов управления.

Преимущества этого подхода заключаются в возможности учитывать особенности объекта управления и условия его дея­ тельности, изменять и расширять состав функций, проектировать разнообразные организационно-правовые формы предприятий.

Трудности в использовании подхода связаны с проблемой пере­ хода от совокупности целей и функций к составу и подчиненнос­ ти структурных звеньев, обеспечивающих их реализацию.

В случае корректировки существующей организационной структуры обычно ее берут за основу, распределяют по ее под­ разделениям новые функции (идея распределения функций по подразделениям оргструктуры иллюстрируется на рисунке), выявляют функции, не выполняемые существующими подразде­ лениями, уточняют положения о подразделениях или при необ­ ходимости изменяют наименования подразделений, делят пере­ груженные подразделения, пересмат|)ивают распределение подразделений по подчиненности заместителям директора.

(б !ie За основу принято многоуровневое представление: на верхнем уров­ не расположены общегосударственные (территориальные) и отраслевые органы управления (отраслевые министерства); на среднем - республи­ канские (союзных республик) органы управления, в числе которых неред­ ко были и республиканские отраслевые министерства; на нижнем - пред­ приятия и организации. Для простоты на рисунке не показан еще один уровень управления - региональный, т.е. уровень областей, краев, авто­ номных республик. В этой структуре существовала древовидная иерархи­ ческая подчиненность исполнительных органов управления региональ­ ного, республиканского и общегосударствеьшого уровней. В частности, Госплан СССР имел аналогичные органы управления в союзных респуб­ ликах, при усилений принципа регионального управления в период ре­ форм 70-х гг. - плановые комиссии при исполнительных органах управ­ ления областями, краями и т.д. Аналогично функционировали Госснаб и ряд других общегосударственных органов управления.

В то же время предприятия и организации имели, как правило, двой­ ное подчинение отраслевым министерствам и территориальным (регио­ нальным, республиканским) органам управления, т.е. действовала иерар­ хия со «слабыми» связями (см. Иерархическая система).

В свою очередь, между общегосударственными органами управле­ ния при принятии решений по сложным проблемам устанавливались го­ ризонтальные взаимодействия для согласования решений, взаимного обмена информацией и т.д. Аналогичные связи существовали между соответствующими органами республиканского управления. В период предоставления большей самостоятельности регионам и развития хо­ зяйственной самостоятельности предприятий (хозрасчет, самофинанси­ рование и т.п.) горизонтальные связи стали возникать и на нижних уров­ нях. Представление структуры организационного управления страной в форме, подобной рисунку, помогает принимать решения о преоблада­ нии в разные периоды развития экономики разных принципов - терри­ ториального и отраслевого.

Разумеется, на рисунке иллюстрирован только общий принцип вза­ имоотношений между различными органами управления страной, а ре­ альная структура формируется с помощью соответствующих норматив­ но-правовых и нормативно-методических документов, в которых регламентируются конкретные взаимодействия между органами управ­ ления.

Смешанный характер носит и организационная структура (см.) современного предприятия (объединения, акционерного обще­ ства и т.п.). Линейный принцип управления реализуется в орг­ структурах с помощью древовидных иерархических структур; ли­ нейно-функциональные оргструктуры представляют собой иерархию со «слабыми» связями; программно-целевые структу­ ры основаны на приоритете горизонтальных связей; матричные (тензорные) - на равноправии составляющих многомерной орга­ низационной структуры.

• 1.Системный анализ в экономике и организации производства: учеб.

для вузов/Под ред. С.А. Валуева, В.Н. Волковой. -Л.: Политехника, 1991. С. 40-43. 2. В о л к о в а В.Н. Основы теории систем и системного анализа:

учеб. для вузов / В.Н. Волкова, А.А. Денисов. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1997.

- С. 43-44. 3. Глушков В.М. Что такое ОГАС? / В.М. Глушков, В.Я. Ва­ СОСТОЯНИЕ - понятие, с помощью которого обычно характе­ ризуют мгновенную фотографию, «срез» системы, остановку в ее развитии. Его определяют либо через входные воздействия и вы­ ходные сигналы (результаты), либо через макропараметры, мак­ росвойства системы (давление, скорость, ускорение). Так, гово­ рят о состоянии покоя (стабильные входные воздействия и выходные сигналы), о состоянии равномерного прямолинейного движения (стабильная скорость) и т.д.

Если рассмотреть элементы а (компоненты, функциональные блоки), учесть, что «входы» можно разделить на управляющие у и возмущающие х (неконтролируемые) и что «выходы» (выход­ ные результаты) зависят от л, >' и х, т.е. g -f{a, у, л:), то в зависи­ мости от задачи состояние может быть определено как {а, у^, {а, y,g\vim.{a,y,x,g\.

Если система способна переходить из одного состояния в дру­ гое (например, ^^ -> л-^ -> s^ —>...)» то говорят, что она обладает поведением (см. Введение).

Состояние, которое система в отсутствие внешних возмуща­ ющих воздействий (или при постоянных воздействиях) способна сохранять сколь угодно долго, называют состоянием равновесия (см. Введение).

• 1.Волкова В.Н. Теория систем и методы системного анализа в управ­ лении и связи / В.Н. Волкова, В.А. Воронков, А.А. Денисов и др. - М.: Радио и связь, 1983. 2. Системный анализ в экономике и организации произ­ водства: учеб. для вузов/Под ред. С.А. Валуева, В.Н. Волковой. - Л.: Поли­ техника, 1991. - С. 43. 3. В о л к о в а В.Н. Основы теории систем и систем­ ного анализа: учеб. для вузов / В.Н. Волкова, А.А. Денисов. - СПб.: Изд-во СРЕДА. На первых этапах системного анализа важно уметь от­ делить (отграничить, как иногда предлагают называть этот пер­ вый этап исследователи систем, чтобы точнее его определить) систему от среды, с которой взаимодействует система. Иногда даже определения системы, применяющиеся на начальных эта­ пах исследования, базируются на отделении системы от среды (см., напр., определения Дж. Миллера, А. Раппопорта, Л. А. Блюмфельда в [4]).

Частным случаем выделения системы из среды является опре­ деление ее через входы и выходы, посредством которых система общается со средой. В кибернетике и теории систем такое пред­ ставление системы называют «черным ящиком» (см.). На этой мо­ дели базировались начальное определение системы У.Р. Эшби [7], определения Д. Эллиса и Ф. Людвига, Р. Кершнера, Дж. Клира и М. Валяха (см. ссылки на их работы в [4]).

Сложное взаимодействие системы с ее окружением отражено в определении В.Н. Садовского и Э.Г. Юдина, данном ими во вступительной статье к [2, С. 12]: «...2) она образует особое един­ ство со средой; 3) как правило, любая исследуемая система пред­ ставляет собой элемент системы более высокого порядка; 4) эле­ менты любой исследуемой системы, в свою очередь, обычно выступают как системы более низкого порядка».

Это определение является основой закономерности коммуни­ кативности (см.). Согласуется с этим определением и развивает его предлагаемое в одной из методик системного анализа целей (см.) разделение сложной среды на надсистему, или вышестоя­ щие системы; нижележащие, или подведомственные системы; си­ стемы актуальной, или существенной среды (си. Методика струк­ туризации целей и функций, основанная на концепции системы, учитывающей среду и целеполагание), Такому представлению о среде соответствует определение, предложенное А.Д. Холлом и Р.Е. Фейджином [2, С. 258]: «Для данной системы окружающая среда есть совокупность всех объек­ тов, изменение свойств которых влияет на систему, а также тех объектов, чьи свойства меняются в результате поведения системы».

Выделяет систему из среды наблюдатель (см.), который отде­ ляет (отграничивает) элементы, включаемые в систему, от осталь­ ных, т.е. от среды, в соответствии с целями исследования (проек­ тирования) или предварительного представления о проблемной ситуации.

При этом возможны три варианта положения «наблюдателя» (см.) [1, 5, 6], который:

1) может отнести себя к среде и, представив систему как полностью изолированную от среды, строить замкнутые модели (в этом случае сре­ да не будет играть роли при исследовании модели, хотя может влиять на ее формирование);

2) включить себя в систему и моделировать ее с учетом своего влия­ ния и влияния системы на свои представления о ней (ситуация, харак­ терная для экономических систем);

3) выделить себя и из системы, и из среды и рассматривать систему как открытую, постоянно взаимодействующую со средой, учитывая этот факт при моделировании (такие модели необходимы для развивающих­ ся систем).

В последнем случае практически невозможно учесть все объекты, не включенные в систему и отнесенные к среде; их множество необходимо сузить с учетом цели исследования, точки зрения наблюдателя (ЛПР) путем анализа взаимодействия системы со средой, включив этот «меха­ низм» анализа в методику моделирования (что и делается в методиках системного анализа).

Уточнение, или конкретизация определения системы в про­ цессе исследования влечет за собой соответствующее уточнение ее взаимодействия со средой и определение среды. В этой связи важно прогнозировать не только состояние системы, но и состо­ яние среды. В последнем случае следует учитывать неоднород­ ность среды, наряду с естественно-природной средой существу­ ют искусственные - техническая среда созданных человеком машин и механизмов, экономическая среда, информационная, со­ циальная среда.

В процессе исследования граница между системой и средой может деформироваться. Уточняя модель системы, наблюдатель может выделять в среду некоторые составляющие, которые он первоначально включал в систему. И, наоборот, исследуя корре­ ляцию между компонентами системы и среды, он может посчи­ тать целесообразным составляющие среды, имеющие сильные связи с элементами системы, включить в систему.

• 1. В о л к о в а В.Н. Основы теории систем и системного анализа: учеб. для вузов / В.Н. Волкова, А.А. Денисов. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1997, 2-е изд., 1999. - С. 21-22. 2. И с с л е д о в а н и я по общей теории систем: Сб. перево­ дов/Под ред. В.Н. Садовского и Э.Г. Юдина. - М.: Прогресс, 1969. - С. 12, 258-260. 3. М а т е м а т и к а и кибернетика в экономике: словарь-справоч­ ник. - М.: Экономика, 1975. - С. 538-539. 4. С а д о в с к и й В.Н. Основания общей теории систем: логико-методологический анализ / В.Н. Садовский. М.: Наука, 1974. 5. С и с т е м н ы й анализ в экономике и организации про­ изводства: учеб. для вузов/Под ред. С. А. Валуева, В. Н. Волковой. - Л.:

Политехника, 1991. - С. 29-30. 6. Ч е р н я к Ю.И. Системный анализ в управлении экономикой / Ю.И. Черняк. - М.: Экономика, 1975. - С. 23.

7. Э ш б и У.Р. Введение в кибернетику/У.Р. Эшби.-М.: Иностр. лит, 1959.

СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ - класс методов формализован­ ного представления систем, которые применяются в тех случаях, когда предварительный анализ проблемной ситуации показыва­ ет, что она не может быть представлена в виде хорошо организо­ ванной системы (см.), тогда рекомендуется представить ситуацию в виде плохо организованной, или диффузной, системы (см.) и об­ ратиться прежде всего к статистическим методам.

Статистические представления сформировались как самосто­ ятельное научное направление в середине XX в., хотя возникли значительно раньше (с историей становления статистических представлений можно ознакомиться, например, в [И, 14]).

Основу этих представлений составляет отображение явлений и процессов с помощью случайных (стохастических) событий и их поведения, которые описываются соответствующими вероят­ ностными (статистическими) характеристиками и статистически­ ми закономерностями.

Термин стохастические уточняет понятие случайный, которое в обыденном смысле принято связывать с отсутствием причин появления событий, с появлением не только повторяющихся и подчиняющихся каким-то закономерностям, но и единичных со­ бытий; процессы же, отображаемые статистическими закономер­ ностями, должны быть жестко связаны с заранее заданными, оп­ ределенными причинами, а случайность означает, что они могут появиться или не появиться при наличии заданного комплекса причин.

Статистические отображения системы в общем случае (по аналогии с аналити­ ческими) можно представить [4, 5, 6] (см.

символический образ на рис. 1) как бы в виде «размытой» точки (размытой облас­ ти) в г2-мерном пространстве, в которую 0[SJ переводит систему (ее учитываемые в мо­ дели свойства) оператор Ф[5'^. «Размы­ тую» точку следует понимать как некото­ рую область, характеризующую движение Рис. системы (ее поведение); при этом грани­ цы области заданы с некоторой вероятностью р (под вероятнос­ тью события понимается/7(Л)= т/п, где т - число появлений со­ бытия А, п- общее число опытов; если при п — с» (т/п) — const.), т.е. «размыты», и движение точки описывается некоторой слу­ чайной функцией.

Закрепляя все параметры этой области, кроме одного, можно получить срез по линии а-Ь, смысл которого -- воздействие дан­ ного параметра на поведение системы, что можно описать стати­ стическим распределением по этому параметру. Аналогично можно получить двухмерную, трехмерную, «-мерную картины статистического распределения.

Статистические закономерности можно представить в виде дискретных случайных величин и их вероятностей или в виде не­ прерывных зависимостей распределения событий, процессов.

Для дискретных событий соотношение между возможными значениями случайной величины х. и их вероятностями р. назы­ вают законом распределения и либо записывают их в виде ряда (таблица), либо представляют в виде зависимостей F{x) (рис. 2, а) vijmp{x) (рис. 2, в).

пределения представляют (соответственно дискретным законам) либо в виде функции распределения (интегральный закон распре­ деления - рис. 2, б), либо в виде плотности вероятностей (диффе­ ренциальный закон распределения - рис. 2, г). В этом случае/>(х) = dF{x)ldx и AF(x) =/?(x)A;v:, где/?(х) - вероятность попадания слу­ чайных событий в интервал от х до х+Дх.

Для полной группы несовместных событий имеют место ус­ ловия нормирования:

функции распределения и плотности вероятности В монографиях и учебниках применяют тот или иной вид за­ висимостей, приведенных на рис. 2, более подходящий для соот­ ветствующих приложений.

Закон распределения является удобной формой статистичес­ кого отображения системы. Однако получение закона (даже од­ номерного) или определение изменений этого закона при про­ хождении через какие-либо устройства или среды представляет собой трудную, часто невыполнимую задачу. Поэтому в ряде слу­ чаев пользуются не распределением, а его характеристиками начальными и центральными моментами.

Наибольшее применение получили:

1-й начальный момент - математическое ожидание, или сред­ нее значение случайной величины А2. = J р(х) dx - ДЛЯ непрерывных величин;

2-й центральный момент - дисперсия случайной величины:

а / = X С^ - '"v) А(-^/) ~ да^ дискретных величин;

На практике иногда используется не дисперсия а Д а среднее квадратическое отклонение о^.

Связь между системами в общем случае характеризуется ковариацией - моментом связи, для двухмерного распределения обо­ значаемой COV(A% У), ИЛИ т^.^., или М[{х - т^)(у - т^)].

Можно использовать ковариацию нормированных отклоне­ ний - коэффициент корреляции где л' = (л' - /п^Ус^, у' = (у - т^)/о^. - нормированные отклонения;

о^,а - среднеквадратические отклонения.

Практическое применение получили в основном одномерные распределения, что связано со сложностью получения статисти­ ческих закономерностей и доказательства адекватности их при­ менения для конкретных приложений, которое базируется на по­ нятии выборки.

Под выборкой понимается часть изучаемой совокупности явлений, на основе исследования которой получают статистичес­ кие закономерности, присущие всей совокупности и распростра­ няемые на нее с какой-то вероятностью.

Для того чтобы полученные при исследовании выборки закономерности можно было распространить на всю совокуп­ ность, выборка должна быть представительной (репрезентатив­ ной), т.е. обладать определенными качественными и количествен­ ными характеристиками. Качественные характеристики связаны с содержательным аспектом выборки, т.е. с определением, явля­ ются ли элементы, входящие в выборку, элементами исследуемой совокупности, правильно ли отобраны эти элементы с позиции цели исследования (с этой точки зрения выборка может быть слу­ чайной, направленной или смешанной). Количественные харак­ теристики представительности выборки связаны с определением объема выборки, достаточного для того, чтобы на основе ее исследования можно было делать выводы о совокупности в целом;

уменьшение объема выборки можно получить на основе эргодического свойства, т.е. путем увеличения длительности статисти­ ческих испытаний (в большинстве практических случаев вопрос о количественных характеристиках выборки является предметом специального исследования).

На базе статистических представлений развивается ряд мате­ матических теорий:

• теория вероятностей и математическая статистика [3, 12, и др.], объединяющая различные методы статистического анали­ за (регрессионный, дисперсионный, корреляционный, факторный и т.п.);

• теория статистических испытаний, основой которой явля­ ется метод Монте-Карло, а развитием - теория статистического имитационного моделирования;

• теория выдвижения и проверки статистических гипотез, возникшая для оценки процессов передачи сигналов на расстоя­ нии и базирующаяся на общей теории статистических решающих функций А.Вальда [2]. Частным случаем теории выдвижения ги­ потез, важным для теории систем, является байесовский подход к исследованию процессов передачи информации в процессах общения, обучения и других ситуациях в организационных сис­ темах;

• теория потенциальной помехоустойчивости, начала кото­ рой положены работами В.А. Котельникова [10], проводивши­ мися независимо от теории решающих функций;

• обобщающая последние два направления теория статисти­ ческих решений, в рамках которой, в свою очередь, возник ряд интересных и полезных для практики направлений.

Перечисленные направления в большинстве своем носят тео­ ретико-прикладной характер и возникали из потребностей прак­ тики. Однако есть и ряд дисциплин, которые носят более выра­ женный прикладной характер. В их числе - статистическая радиотехника, статистическая теория распознавания образов, эко­ номическая статистика, теория массового обслуживания, а так­ же развившиеся из направлений, возникших на базе аналитичес­ ких представлений, стохастическое программирование, новые разделы теории игр и т.п.

Расширение возможностей отображения сложных систем и процессов по сравнению с аналитическими методами можно объяснить тем, что в случае применения статистических представ­ лений процесс постановки задачи как бы частично заменяется статистическими исследованиями, позволяющими, не выявляя все детерминированные связи между изучаемыми объектами (собы­ тиями) или учитываемыми компонентами сложной системы, на основе выборочного исследования (исследования репрезентатив­ ной выборки) получать статистические закономерности и рас­ пространять их на поведение системы в целом.

Однако не всегда можно получить статистические закономер­ ности, не всегда может быть определена репрезентативная вы­ борка, доказана правомерность применения статистических за­ кономерностей. Если же не удается доказать репрезентативность выборки или для этого требуется недопустимо большое время, то применение статистических методов может привести к невер­ ным результатам.

В таких случаях целесообразно обратиться к методам, объе­ диняемым под общим названием ~ методы дискретной матема­ тики, которые помогают разрабатывать языки моделирования, модели и методики постепенной формализации процесса приня­ тия решения.

Статистические и теоретико-множественные методы иници­ ировали возникновение теории «размытых» множеств Л. Заде [9], которая, в свою очередь, явилась началом развития нового на­ правления - теории нечетких формализации (см. Нечеткие, или размытые, миоэ/сества) и т.д.

Отметим, что понятия исходных направлений не всегда со­ храняются в неизменном виде; в частности, в теории Заде дается иная трактовка понятия вероятности (см.) по сравнению со ста­ тистической.

• 1. А р х и т е к т у р а математики/Под ред. Б.В. Гнеденко. - М.: Знание, 1972.

2. В а л БД А. Статистические решающие функции / А.Вальд // Сб.: Теория игр. Позиционные игры/Под ред. Н.Н. Воробьева и И.Н. Врублевской. - М.:

Наука, 1997. 3. В е н т ц е л ь Е.С. Теория вероятностей / Е.С. Вентцель. М.: Сов. радио, 1972. 4. В о л к о в а В.Н. Методы формализованного пред­ ставления (отображения) систем: текст лекций / В.Н. Волкова, Ф.Е.. Темни­ ков. - М.: ИПКИР, 1974. 5. В о л к о в а В.Н. Основы теории систем и сис­ темного анализа / В.Н. Волкова, А.А. Денисов. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1997. - С. 96-101. 6. В о л к о в а В.Н. Методы формализованного представ­ ления систем: учеб. пособие / В.Н. Волкова, А.А. Денисов, Ф.Е. Темников. СПб.: СПбГТУ, 1993. 7. Г н е д е н к о Б.В. Математика в современном мире / Б.В. Гнеденко. ~ М.: Просвещение, 1980. 8. Д е н и с о в А.А. Теория боль­ ших систем управления: учеб. пособие для вузов /А. А. Денисов, Д.Н. КолесНИКОВ. - л.: Энергоиздат, 1982. 9. Заде Л. Теория линейных систем / Л. Заде, Г. Дзоер.-М.: Наука, 1970. 10. Котел ьников В.А. Теория по­ тенциальной помехоустойчивости / В.А. Котельников. - М.: Госэнергоиздат, 1956. 11. Рыбников К.А. История математики: учебник / К.А. Рыб­ ников. - М.: Изд-во МГУ, 1994. 12. Сигорский В.П. Математический аппарат инженера / В.П. Сигорский. - Киев: Техн1ка, 1977. 13. Системн ы й анализ в экономике и организации производства: учеб. для вузов/Под ред. С.А, Валуева, В.Н. Волковой. - Л.: Политехника, 1991. 14. Строй к Д.Я. Краткий очерк истории математики / Д.Я. Стройк. - М.: Наука, 1990.

15. Юл Д. Э. Теория статистики/ Д.Э. Юл, М. Г. Кендал. -М.: ЦСУ, 1960.

СТЕПЕНЬ ЦЕЛЕСООТВЕТСТВИЯ - понятие, введенное в при­ кладных задачах применения информационного подхода к анализу систем (см.) [1, 5].

В соответствии с этим подходом введена оценка логической информации (см.), или потенциала в форме [5]:

где /?. - вероятность недостижения цели при использовании оцениваемой (ji - вероятность использования /-й компоненты в системе в процессе ее функционирования, управления.

Для удобства оценки степени влияния /-й компоненты (техни­ ческого, программного средства, варианта устройства и т.п. или их совокупности) на реализацию целей системы предложено ис­ пользовать сопряженную вероятность (1-/?/):

где pf - вероятность достижения цели при использовании оцениваемой ком­ поненты, т.е. собственно степень целесоответствия.

Логарифмическая форма оценки целесоответствия Н^. назва­ на в [5] прагматической информацией, учитывает не только сте­ пень достижения целир.\ но и вероятность использования q^ оце­ ниваемой компоненты, что важно для практических приложений.

Оценка степени целесоответствия используется в ряде мето­ дов организации слоэ1сных экспертиз (см.) [1-4, 5, 7 и др.].

• 1.Волкова В.Н. Основы теории систем и системного анализа: учеб. для вузов / В.Н. Волкова, А.А. Денисов. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1997. Изд. 3-е, 2003. - С. 57, 205-212. 2. Волкова В.Н. Методы организации сложных экспертиз: учеб. пособие / В.Н. Волкова, А.А. Денисов. - СПб.: Изд-во СГТбГТУ, 1998. 3. В о л к о в а В.Н. Применение методов и моделей систем­ ного анализа при управлении проектами: учеб. пособие / В.Н. Волкова, А.А.Денисов,СВ.Широкова.-СПб.:Изд-воСПбГТУ,2002.4.Волкова В.Н.

Применение системного анализа при управлении созданием и развитием предприятий и организаций: учеб. пособие / В.Н. Волкова, А.В. Кукушкин, СВ. Широкова. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2002. 5. Д е н и с о в А.А. Инфор­ мационные основы управления / А.А. Денисов. - Л.: Энергоатомиздат, 1983.

6. С и с т е м н ы й анализ в экономике и организации производства: учеб.

для вузов/Под ред. С.А. Валуева, В.Н. Волковой. - Л.: Политехника, 1991.

7. Ш и р о к о в а СВ. Разработка информационных моделей системного ана­ лиза проектов сложных технических комплексов: учеб. пособие. - СПб.: