1.2 Моделирование как средство научного исследования

Человечество в процессе собственного воспроизводства создаёт артефакты. Первоначальное создание артефактов представляло собой производство средств труда и оружия. В процессе познавательной деятельности создаются когнитивные артефакты – репрезентации. Научные теории, живопись, литература – высокоразвитые формы репрезентации. ¹

Модели – тоже артефакты. Создание моделей является одной из форм человеческой деятельности, обеспечивающей решение практических, научно-методических и научных проблем, возникающих в процессе жизнедеятельности общества. Однако осознание моделирования как такой формы человеческой деятельности, происходит с определённой задержкой от его практического использования. Чучело, манекен – первые модели, используемые в практической деятельности.

Первоначально моделью называют некий объект-заменитель, который, в определённых условиях может заменять объект-оригинал, воспроизводя интересующие нас свойства и характеристики оригинала, причём имеет существенное преимущество удобство (наглядность, обозримость, доступность испытаний, лёгкость оперирования с ним и пр.). Затем были осознаны модельные свойства чертежей, рисунков, карт – реальных объектов искусственного происхождения, воплощающих абстракцию довольно высокого уровня. Следующий шаг заключался в признании того, что моделями могут служить не только реальные объекты, но и абстрактные идеальные построения. Типичным примером служат математические модели. В результате деятельности математиков, логиков и философов, занимавшихся исследованием оснований математики, была создана теория моделей. В ней модель определяется как результат отображения одной абстрактной математической структуры на другую, тоже абстрактную, либо как результат интерпретации структуры в терминах и образах второй. ²

Модель – взаимосвязанная совокупность материальных или идеальных (выраженных в знаках) элементов, находящаяся в отношении подобия к объекту исследования (оригиналу) и воспроизводящая структурно-функциональные, причинно-следственные и генетические связи между его элементами. Модель является заместителем изучаемого объекта и позволяет получать о нем информацию³. Модель – это аналог оригинала. Он служит для хранения и расширения знания (информации) об оригинале, конструирования оригинала, преобразования или управления им. С гносеологической точки зрения модель – это "представитель", "заместитель" оригинала в познании и практике. Модели суть предполагаемые возможные истины. А выдвижение гипотез об истинности – это человеческое средство получения знания.

Всякое действие имеет свойственный ему результат. Этот результат для исполнителя рассматриваемого действия может быть как желаемым, так и не желаемым. Однако в обоих случаях полученный результат может истолковываться как цель рассматриваемого действия. Только в первом случае, когда результат желаем, это – цель исполнителя действия – его системы управления своим социальным поведением, во втором случае, когда результат им не желаем, это – цель системы управления, “находящейся” вне личности исполнителя рассматриваемого действия. Другими словами – всякое действие человека, целенаправленно. При этом цель, как желаемый образ будущего состояния объекта воздействия, является организующим фактором любого действия и в целом социального поведения индивида.

Социальное поведение не управляется по жёстокой программе. В процессе управления им возникает необходимость соотнесения существующего (промежуточного) с желаемым состоянием жизни индивида в конкретной точке траектории жизненного пути и выбору новых действий из числа возможных. Индивид предвосхищает результаты возможных действий и выбирает из них наиболее приемлемые, не реализуя эти действия. В этом случае индивид применяет репрезентации – образы, заменяющие реальные действия и их результаты. По существу индивид осуществляет моделирование возможных вариантов действий и их результатов. Следовательно, модели являются атрибутивным компонентом информационного обеспечения управления социальным поведением индивида. При этом, модель – целевое отображение фрагмента объективной реальности, репрезентация наиболее существенных его сторон с точки зрения достижения некоторой цели. Таким образом, при употреблении понятия “модель” подразумевается существование некоторого оригинала. Им может быть какой-либо фрагмент объективной реальности в целом или его свойства.

Моделирование используется в практической и познавательной деятельности.

В практической деятельности моделирование применятся в качестве средства управления этой деятельностью. Для управления практической деятельностью создаются прагматические модели. Они отражают желаемый образ объекта преобразования. Разработка прагматической модели является составляющей процесса проектирования сложного объекта.

При изучении объекта формируются познавательные модели. Они используются как форма организации и представления знаний, с их помощью новые знания соединяются с имеющимися – эволюционно сформировавшимися репрезентациями рассматриваемого объекта.

На рисунке 1.5 приведены виды моделей.

Рисунок 1.5 – Виды моделей

При использовании модельного подхода в любой деятельности рассматриваются оригинал (фрагмент объективной реальности), предмет деятельности (определённые свойства фрагмента объективной реальности) и модель предмета деятельности. При этом при рассмотрении оригинала и предмета деятельности, изучается вся совокупность репрезентаций о них, а при рассмотрении модели предмета деятельности – его аналог, специально созданный как средство “упаковки” понимания предмета деятельности.

При использовании модельного подхода в деятельности по исследованию аппарата управления конкретной организации оригиналом является рассматриваемая организация, предметом деятельности – аппарат управления этой организации. При рассмотрении аппарата управления организацией необходимо использовать всю совокупности эволюционно сложившихся репрезентаций об организации и её аппарате управления. На основе результатов этого рассмотрения создаётся модель аппарата управления, которая подвергается исследованию. В результате этого исследования создаётся (познавательная) модель аппарата управления, отражающая все его наиболее существенные свойства. Она должна уточнять и представлять в более упорядоченном виде все ранее использовавшиеся при рассмотрении аппарата управления репрезентации о нём.

Следовательно, при использовании модельного подхода в деятельности по исследованию аппарата управления конкретной организации оригиналом необходимо различать исследование всей совокупности эволюционно сложившихся репрезентаций об организации и её аппарате управления от исследования модели аппарата управления.

Формы моделирования разнообразны и зависят от используемых моделей и сферы применения моделирования. По характеру моделей выделяют материальное (предметное) и информационное (знаковое) моделирование Материальным называется моделирование, в ходе которого исследование ведется на модели, воспроизводящей определенные геометрические, физические, динамические либо функциональные характеристики объекта моделирования - оригинала. Большое распространение имеют такие предметные (материальные) модели, как уменьшенные макеты, действующие модели различных приборов и устройств, тренажеры и т.п. Применение материальных моделей ограничено тем, что не для всякого оригинала может быть создан его вещественный аналог.

При информационном моделировании моделями служат схемы, чертежи, формулы, предложения в некотором алфавите (естественного или искусственного языка) и т.п. Важнейшим видом такого моделирования является математическое (логико-математическое) моделирование, производимое выразительными и дедуктивными средствами математики и логики. Поскольку действия со знаками всегда в той или иной мере связаны с пониманием знаковых конструкций и их преобразований, построение знаковых (информационных) моделей или их фрагментов может заменяться мысленно-наглядным представлением знаков или операций над ними – мысленным моделированием¹.

В общественных и гуманитарных науках используются только знаковое моделирование: мысленное и знаковое в буквальном (узком) смысле.

Одним из наиболее мощных современных способов знакового моделирования (мысленного и знакового в узком смысле) является системное моделирование – моделирование, основанное на системном подходе к формированию образа оригинала.

По характеру оригинала различают статические и динамические модели. Оригиналом статической модели является совокупность неизменяющихся в течение определённого промежутка времени сторон фрагмента объективной реальности. Статистическая модель – “моментальная фотография” рассматриваемого оригинала. Например, оригиналом может служить морфология (строение) рассматриваемого фрагмента объективной реальности. Оригиналом динамической модели является процесс функционирования и развития фрагмента объективной реальности.

Среди многих существующих методов описания и анализа процессов функционирования и развития организации выделился подход, который основан на использовании теории сетей, предложенной Карлом Петри. Моделирование какого-либо процесса-оригинала сетью Петри предполагает выявление в рассматриваемом процессе двух разнородных составляющих: динамических и статических. Динамические составляющие процесса-оригинала – конечное множество действий (операций), из которых он складывается. Статические составляющие – конечное множество условий, необходимых для выполнения каждого из действий упомянутого выше множества.

Формально – на “языке” теории сетей Петри – действие (операция) именуется словом “переход”, а условие – словом “место”. Графически на схеме сети Петри “переход” обозначается “барьером”, “место” – кружком. “Барьеры” и кружки на схеме имеют, как правило, буквенно-цифровое обозначение, которое используется для формирования спецификаций для переходов и мест конкретной схемы сети Петри. Например, пусть буквой “t” обозначается переход, а буквой “p” – место. Тогда запись “tn” возле “барьера” будет обозначать, что этим “барьером” на схеме обозначен переход №n, которому в спецификации соответствует конкретное действие (операция) в рассматриваемом процессе-оригинале; а запись “pm” возле кружка будет обозначать, что этим кружком на схеме обозначено место №m, которому в спецификации соответствует конкретное условие – элемент счётного множества условий, необходимых для реализации рассматриваемого процесса-оригинала.

Таким образом выделенному в рассматриваемом процессе-оригинале конечному множеству действий (операций) однозначно соответствуют множества переходов и “барьеров”, а конечному множеству условий – множества “мест” и условий.

Сеть Петри представляет собой совокупность “барьеров” и кружков, соединённых сообразно связям между действиями (операциями) и условиями их реализации, существующим в рассматриваемом процессе-оригинале. При этом конкретное условие, необходимое для реализации конкретного действия, по своему смыслу может быть результатом реализации другого действия. Так, если стрелка от рассматриваемого кружка “входит” в какой-либо “барьер”, то этим кружком обозначается условие, необходимое для выполнения действия (операции), соответствующего этому “барьеру”. А если стрелка “входит” в рассматриваемый кружок от какого-либо “барьера”, то этим кружком обозначается результат выполнения действия, соответствующего этому “барьеру”. Таким образом, схема Сети Петри в совокупности со спецификациями для переходов (“барьеров”) и мест (кружков) моделирует рассматриваемый процесс-оригинал

Представим в виде сети Петри укрупнённую модель деятельности по совершенствованию аппарата управления организации. Логически полная структура знаний, лежащих в основе информации, необходимой для реализации практической деятельности, представлена на рисунке 1.1. Применительно к совершенствованию аппарата управления организации она включает следующие элементы:

1 – знания о том, каково желаемое (целевое) состояние аппарата управления организации (после его преобразования) – прескриптивная модель аппарата управления организации а;

2 – знания о том, каково исходное состояние аппарата управления организации (до его преобразования) – дескриптивная модель аппарата управления организации;

3 – знания о том, каким образом преобразовывать аппарат управления организации из исходного состояния в желаемое – модель трансформации аппарата управления организации.

На основании изложенного выше следует, что в самом общем виде для совершенствования аппарата управления необходимо осуществить:

разработку прескриптивной модели аппарата управления организации;

разработку дескриптивной модели аппарата управления организации;

диагностирование аппарата управления организации;

разработку комплекса мероприятий по совершенствованию аппарата управления организации;

внедрение программы совершенствования аппарата управления организации, анализ результатов её реализации и выработка рекомендаций по рационализации программы.

На рисунке 1.6 приведена схема укрупнённой модели процесса совершенствования аппарата управления организации. Для представления модели использованы элементы графики теории сетей Петри. Спецификация к схеме приведена в таблицах 1.2 и 1.3. Из схемы видно, что для разработки прескриптивной модели аппарата управления организации (t1) необходимы три условия:

наличие социально-философской модели общества (p1);

наличие информации о рассматриваемом аппарате управления организации – совокупности существующих частных описаний отдельных сторон рассматриваемого аппарата управления организации (p2);.

наличие теоретического описания (p3) рассматриваемого аппарата управления организации.

Совокупность существующих частных описаний отдельных сторон аппарата управления организации (p2) – информационная база, для её моделирования. Она используется и для разработки дескриптивной модели аппарата управления организации. Помимо этого условия для разработки прескриптивной модели аппарата управления организации требуется его теоретическое описание (p3) и социально-философская модель общества (p1), составляющей производственно-потребительской системы которой является рассматриваемая организация. Теоретическое описание аппарата управления организации требуется также и для разработки его дескриптивной модели (t2) для того, чтобы научный уровень этих двух моделей (p4, p5) соответствовал современному, и чтобы их репрезентация осуществлялась на одном “языке”. В противном случае – если прескриптивная (p4) и дескриптивная (p5) модели аппарата управления организации не будут представлены в одном и том же категориально-понятийном пространстве, осуществить диагностирование аппарата управления организации (t3) будет невозможно. Социально-философская модель общества (p1) необходима для разработки прескриптивной модели аппарата управления организации (t1) потому, чтобы при её разработке функционирование рассматриваемой организации рассматривался как компонент объемлющих его социальных процессов. Для учёта возможных последствий влияния результатов совершенствования аппарата управления организации на жизнедеятельность общество, процессы глобализации и биосферу при разработке комплекса мероприятий по его совершенствованию (t4) также требуется наличие социально-философской модели общества (p1), как условие, необходимое для реализации этой работы (t4). Завершающей фазой процесса совершенствования аппарата управления организации является внедрение программы совершенствования аппарата управления организации, анализ результатов его реализации и выработка рекомендаций по рационализации программы (t5).

Рисунок 1.6 – Сеть Петри деятельности по совершенствованию аппарата управления организации

Таблица 1.2 – Спецификация к местам сети Петри укрупненной модели структуры деятельности по совершенствованию аппарата управления организации

Условие, необходимое для выполнения действия, или обязательный результат выполнения действия
№ п/п	Содержание
1	Социально-философская модель общества
2	Информация о рассматриваемом аппарате управления организации
3	Теоретическое описание рассматриваемого аппарата управления организации
4	Прескриптивная модель рассматриваемого аппарата управления организации
5	Дескриптивная модель рассматриваемого аппарата управления организации
6	Описание результатов диагностирования рассматриваемого аппарата управления организации
7	Программа мероприятий по совершенствованию (развитию) рассматриваемого аппарата управления организации
8	Итоги анализа результатов внедрения мероприятий и рекомендации по доработке программы совершенствования (развития) рассматриваемого аппарата управления организации

Таблица 1.3 – Спецификация к переходам сети Петри укрупненной модели структуры деятельности по совершенствованию аппарата управления организации

Действие (решение проблемы или задачи, выполнение операции)
№ п/п	Содержание
1	Разработка прескриптивной модели рассматриваемого аппарата управления организации
2	Разработка дескриптивной модели рассматриваемого аппарата управления организации
3	Диагностирование рассматриваемого аппарата управления организации
4	Разработка комплекса мероприятий по совершенствованию (развитию) рассматриваемого аппарата управления организации
5	Внедрение программы совершенствования (развития) рассматриваемого аппарата управления организации, выработка рекомендаций по доработке программы на основе итогов анализа результатов реализации её мероприятий

Выводы.

В процессе познавательной деятельности людьми создаются когнитивные артефакты – репрезентации, включающие в себя модели.

Модели являются атрибутивным компонентом информационного обеспечения управления социальным поведением индивида. Она является целевым отображением фрагмента объективной реальности, репрезентацией наиболее существенных его сторон с точки зрения достижения некоторой цели. При употреблении понятия “модель” подразумевается существование некоторого оригинала.

В качестве средства управления и организации практической деятельности применяются прагматические модели. С целью организации и представления знаний используются познавательные модели.

При использовании модельного подхода в любой деятельности рассматриваются оригинал (фрагмент объективной реальности), предмет деятельности (определённые свойства фрагмента объективной реальности) и модель предмета деятельности.

По “строительному материалу”, из которого создаётся модель, выделяют материальное и информационное моделирование.

Материальным называется моделирование, в ходе которого исследование ведется на модели, воспроизводящей определенные геометрические, физические, динамические либо функциональные характеристики объекта моделирования – оригинала.

При информационном моделировании применяются схемы, чертежи, формулы, предложения в некотором алфавите (естественного или искусственного языка) и т.п. Одним из наиболее мощных современных способов знакового моделирования является системное моделирование – моделирование, основанное на системном подходе к формированию образа оригинала.

В зависимости от характера оригинала различают статические и динамические модели.

В укрупнённом виде модель процесса совершенствования аппарата управления может быть представлена сетью Петри.

Вопросы для самоконтроля понимания материала подраздела 1.2

Что такое артефакт, репрезентация, модель?

Как моделирование связано с практической деятельностью

Какие существуют виды моделей?

Что такое познавательные и прагматические модели?

Что моделируется сетью Петри?

Как называются элементы графики теории сетей Петри и репрезентацией каких фрагментов оригинала они являются?

Каковы исходные условия, основные действия и их ожидаемые результаты, составляющие содержание процесса совершенствования аппарата управления организации