1. История становления и развития общей теории систем

В последние три-четыре десятилетия большую популярность в изучении природных, технических и социальных объектов, процессов и явлений приобрели системные исследования. Редкая научная работа обходится без употребления понятий «системный анализ», «системный подход», «общая теории систем» и т.д. Возрастающий интерес к этому виду исследований далеко не случаен, он объясняется возникшей потребностью теории и практики в переходе от познания отдельных сторон или свойств объектов и явлений к изучению их интегральных характеристик. Естественно, что путь к целостному познанию разнообразных естественных и общественных процессов прошел длительный исторический путь.

Длительный период времени при изучении какого-либо предмета люди ориентировались на его расчленение, на составляющие части и последующий анализ каждой из них в отдельности. На этом пути были получены значительные успехи, особенно в естественных науках. Однако при изучении целого ряда биологических, психологических, социальных и других объектов, процессов и явлений аналитические методы оказались малопродуктивными. Это вызвано тем, что в несистемной методологии доступен лишь анализ тех свойств предмета исследования, которые предстают как набор качественных и количественных параметров, не связанных в единое целое. Между тем, в познавательной деятельности человеку часто приходится иметь дело не с отдельными, изолированными друг от друга явлениями, а с комплексами взаимосвязанных образований, составляющих различного рода системы.

Преобладание в течение длительного времени аналитического метода не означает, что люди не стремились к упорядоченному, целостному, систематизированному знанию. Немецкий философ и социолог Т. Адорно точно подметил, что человек не терпит беспорядка внутри себя. Отсюда и жажда развернуть теорию в сторону системного изучения объектов. Однако это приходит не сразу.

Первоначально человек начинает освоение мира посредством чувственного восприятия окружающей действительности. Опыт, накопленный при таком взаимодействии cо средой, по выражению Аристотеля, есть знание единичного, знание факта. Вещи, факты, явления - все это существует вне связи друг с другом, обособленно, самостоятельно. Постепенно человек начинает обнаруживать для себя, что в казавшихся ранее различных видах есть нечто общее, объединяющее их. Так возникают понятия как обобщение множества повторяющихся, однородных явлений. Они как бы фиксируют общее в индивидуальном, позволяют охватить мыслью широкий круг однотипных явлений и тем самым расширяют и углубляют знание конкретного.

Следующим шагом в развитии познавательного процесса и приближении его к системным взглядам становиться возникновение понятий рода и вида. Для Аристотеля они означали сведение множества в одно существо. Раскрыв тайну взаимодействия разнокачественных и разнородных предметов, процессов и явлений, возможность их соединения в единую конструкцию, люди подошли к пониманию категории целого, признаком которой уже является некая завершенность, законченность. «Целое и законченное или совершенно тождественны друг другу, или родственны по природе», - писал Аристотель. С этого момента человек начинает стремиться к целостному знанию.

Следует отметить, что и понятие система широко употреблялось еще в Древней Греции. Однако круг его значений был весьма обширен. Оно применялось для обозначения сочетания, организма, устройства, организации, союза руководящих органов и т.д.

К слову «система» часто обращается известный греческий философ Эпикур. Его подход к нему своеобразен. Он применяет это понятие для обозначения определенной суммы знаний, не связанных между собой. Многозначность употребления термина «система» в античный период позволяла определить широкий круг разнородных явлений, имеющих нечто общее, создавала необходимые предпосылки для его превращения в научную категорию. Однако выработать всеобщее понятие, отображающее отграниченное множество, древним мыслителям не удалось.

Уже во времена античности люди стремились к целостному познанию объектов реального мира, хотя говорить о системной организации познавательного процесса на этом историческом этапе еще рано. Тем не менее, многие ученые справедливо связывают с ним появление элементарных, зачаточных форм системности. Они применялись стоиками при изучении мирового порядка. Евклидом, Платоном, Аристотелем разрабатывалась идея системности знания, особенно в сфере построения аксиоматической логики, геометрии. Элементы системности нашли свое отражение в планетарной системе Птолемея.

Развитие научного знания и его приложений к практической деятельности в XVIII - XIX в.в. привело к всевозрастающей дифференциации научных и прикладных направлений. Возникло много специальных дисциплин, которые часто используют сходные формальные методы, но настолько преломляют их с учетом потребностей конкретных приложений, что специалисты, работающие в разных прикладных областях (так называемые «узкие специалисты»), перестают понимать друг друга. В то же время в конце XIX века стало резко увеличиваться число комплексных проектов и проблем, в первую очередь для управления экономикой, требующих участия специалистов различных областей знаний.

Роль интеграции наук, организации взаимосвязей и взаимодействия между различными научными направлениями во все времена выполняла философия-наука наук, которая одновременно являлась и источником возникновения ряда научных направлений.

В частности, И. Ньютон сделал открытия своих основных законов в рамках натурфилософии, как тогда называлась физика, являвшаяся частью философского знания.

Так, и в 30-е годы 20-го столетия философия явилась источником возникновения обобщающего направления, названного теорией систем. Основоположником этого направления считается биолог Л. фон Берталанфи.

Отметим, что важный вклад в становление системных представлений внес в начале XX века (еще до Л. фон Берталанфи) А.А. Богданов. Однако в силу исторических причин предложенная им всеобщая организационная наука тектология не нашла в то время распространения и практического применения.

Важную роль в развитие этого направления внесли работы В.Н. Садовского, Э.Г. Юдина, И.В. Блауберга, С.П. Никанорова.

В нашей стране вначале теорию систем активно развивали философы, ими были разработаны концептуальные основы, терминологический аппарат, исследованы законы и закономерности функционирования и развития сложных систем, поставлены другие проблемы, связанные с философскими и общенаучными основами системных исследований.

Однако философская терминология не всегда легко применяется в практической деятельности. Поэтому потребности практики почти одновременно со становлением теории систем привели к возникновению направления, названного исследованием операций.

Это направление возникло в связи с задачами военного характера. Несмотря на довольно широкое распространение в других прикладных областях, благодаря развитому математическому аппарату, базирующемуся на методах оптимизации, математического программирования и математическое статистики, исходная терминология направления часто трудно интерпретируется в практических условиях проектирования сложных технических комплексов, в экономических задачах, при решении проблем организации производства и управления предприятиями, научно-исследовательскими организациями, объединениями, объектами непромышленной сферы.

Одновременно с развитием методов исследования системных объектов стали разрабатываться и методы управления системными объектами.

Применительно к задачам управления в определенный период более широкое распространение получил термин кибернетика, введенный М.А. Ампером, принятый для названия новой «науки об управлении в живых организмах и машинах» Н. Винером. В кибернетике исследуются общие свойства управления. В нашей стране вначале кибернетика не признавалась наукой, а затем этот термин использовался в период становления работ по автоматизации управления как обобщающий для названия всех системных направлений. Однако в связи с неоднозначной трактовкой термина этот термин в настоящее время используется в более узком смысле как одно из направлений теории систем, занимающееся процессами управления техническими объектами.

Проблемы управления техническими системами без участия человека также изучаются в теории автоматического управления. Особенности управления в социальных и экономических системах изучаются в рамках менеджмента, управление в современных организационно-технических системах – предмет системного анализа в управлении.

Во всех этих областях требуется знание общих законов функционирования систем, которые изучаются в рамках общей теории систем, включающей научные направления: системный подход, системные исследования, системный анализ.

Для обобщения дисциплин, связанных с исследованием и проектированием сложных систем, используется термин системные исследования, иногда используется термин системный подход.

Наиболее конструктивным из направлений системных исследований в настоящее время считается системный анализ, который появился в связи с задачами военного управления в 1948 г.

Этот термин используется в публикациях неоднозначно. В одних работах системный анализ определяется как «приложение системных концепций к функциям управления, связанным с планированием». В других - термин «системный анализ» употребляется как синоним термина «анализ систем» или «системное управление организацией».

Системный анализ – наиболее конструктивное направление, используемое для практических приложений теории систем к задачам управления.

Конструктивность системного анализа связана с тем, что он предлагает методику проведения работ, позволяющую не упустить из рассмотрения существенные факторы, определяющие построение эффективных систем управления в конкретных условиях.

Оценка качества и эффективности функционирования систем проводится в соответствии с положениями, выработанными в теории эффективности,

При таком представлении цели, стоящие перед теоретическими основами управления системами, имеют три аспекта:

1) преодоление второго информационного барьера в управлении;

2) оптимальный синтез систем управления;

3) управление информационным процессом.

В 70-80-х гг. общество находилось перед вторым информационным барьером в области управления (по определению академика В.М. Глушкова). В настоящее время началось преодоление этого барьера, причем очень высокими темпами.

Исторически управление и выполнение работы долгое время осуществлялось одними и теми же людьми. Иначе говоря, система управления (СУ) совмещалась с объектом управления (ОУ).

С течением времени органы управления столкнулись со вторым информационным барьером, когда суммарная сложность задач по управлению ОУ, состоящего из i человек и j средств, стала выше способности СУ по переработке информации.

К настоящему времени возникла еще одна потребность в использовании системного анализа. По мере развития научно-технического прогресса усложняются выпускаемые изделия и технологии производства продукции, расширяется ассортимент, возрастает наукоемкость продукции, повышается жизненный уровень населения, его потребности. Это приводит к усложнению взаимоотношений человека и природы, истощению ресурсов Земли, к экологическим проблемам.

В результате усложняются процессы управления экономикой, возникает необходимость управления самим научно-техническим прогрессом.

Развитие общества характеризуется также возрастанием роли информации в процессе управления. В частности академик В.М. Глушков ввел понятие «информационных барьеров». Первый информационный барьер был достигнут в тот период, когда экономические связи полностью замыкались в рамках ограниченных коллективов (род, семья, племя), и сложность управления этим коллективом стала превосходить способности одного человека, определяемые пропускной способностью человека как системы управления (2-4 бит/с). Он был преодолен путем отделения функций СУ от функций ОУ и перехода к иерархическому принципу управления. В соответствии с этим принципом СУ включает лицо, принимающее решение (ЛПР), и группу подчиненных управленцев - должностных лиц, отвечающих за отдельные функции ОУ. Это произошло многие тысячелетия тому назад, и вызвало соответствующие изменения в технологии управления, которые состояла в изобретении двух механизмов управления экономикой: первый механизм - создание иерархических систем управления (при котором руководитель заводит себе помощников, а те, в свою очередь, распределяют функции между своими подчиненными); второй механизм - введение правил взаимоотношения между людьми и социальными коллективами: предприятиями, регионами, государствами и т.д. (эти функции первоначально выполняла религия, а в последующем - законодательная система). Одним из наиболее действенных способов реализации этого механизма являются экономические регуляторы, основанные на введении рыночных товарно-денежных отношений.

Второй информационный барьер связан с ограниченной способностью к переработке информации у всего населения страны - сложность задач управления экономикой растет быстрее числа занятых в ней людей.

Теоретические исследования о тенденциях роста численности управленческого персонала подтверждались и статистикой. Например, в США в начале нынешнего столетия на одного конторского работника приходилось 40 рабочих: в 1940 г. - 10; в 1958 г. - 6; а в 1965 - всего лишь 1 рабочий. Отечественная статистика аналогично констатировала рост численности управленческого персонала до 40 и более процентов от общей численности работников предприятия.

Иными словами, возникла ситуация, когда как бы каждым рабочим командует управленческий работник. На самом деле ситуация гораздо сложнее: система организационного управления занимается не только непосредственно организацией производства, но и его технической подготовкой, материальным, финансовым, кадровым и т. п. обеспечением, развитием предприятия и т. д. По мере укрупнения предприятий, более частого обновления номенклатуры выпускаемой ими продукции и технологий растет потребность в обслуживающих видах деятельности, а, следовательно, и численность управленческого персонала, что и приводит к парадоксальному результату.

Аналогичная ситуация наблюдалась и с ростом численности управленческого персонала регионов, страны. При этом возник особый класс управленческих работников - номенклатура, а эффективность управления повысить не удавалось.

Для преодоления второго информационного барьера имеется принципиально другой путь: автоматизация всех информационных процессов, телекоммуникации и сетевые технологии, Интернет. Объектом автоматизации являются функции, задачи и процессы, происходящие в системах управления. Без знания основ управления говорить об автоматизации нет смысла.

Для решения этой проблемы в 60-е годы началась разработка автоматизированных систем управления - АСУ, но в дальнейшем стало ясно, что для оптимального управления различными процессами необходимы более радикальные изменения в управлении, учет закономерностей функционирования и развития сложных систем с активными элементами.

Задача совершенствования управления системами ставится как задача оптимального синтеза систем с управлением: при заданных системе и множестве внешних воздействий построить систему управления, обеспечивающую требуемое поведение системы, удовлетворяющей критериям качества управления.

Для сложных систем, с которыми приходится иметь дело на практике, применение классического экспериментального метода исследования ограничено его высокой стоимостью, а в ряде случаев (экология, макроэкономика и др.) натурные эксперименты становятся либо вовсе невозможными, либо, по крайней мере, чересчур рискованными. Поэтому в качестве основного метода исследования сложных систем используют метод компьютерного эксперимента - универсальный метод познания, основанный на использовании системных имитационных моделей. Проблемы разработки системных моделей являются предметом изучения системного анализа, в котором выделяется теория эффективности - основа для количественной оценки альтернативных систем.

Информационные системы, являясь основным инструментом повышения обоснованности управленческих решений, представляют собой сложные программно-аппаратные и телекоммуникационные комплексы, выступают в качестве самостоятельного объекта исследований. Вопросы архитектуры таких систем и организации управления информационным процессом представляют одно из главных направлений рассматриваемой области знаний. На это обстоятельство следует обратить особое внимание, ибо оно отличает понимание предмета «Системный анализ в управлении», где главный упор делается на управление и применение методов прикладной информатики в прикладной области (Management Information Systems, Business Information Systems), от компьютерных дисциплин (Computer Science), предметом которых является архитектура и управление вычислительными системами.

Информационные системы призваны помочь в решении информационных, логических и расчетных задач. Теоретические основы информационного, лингвистического, математического, программного и других видов обеспечения распределенной обработки информации, построения баз данных, баз знаний, аналитических и других систем определяют потенциальные возможности и ограничения информационных систем в целом. Методы информатики - это «мост» между теорией и практикой построения прикладных корпоративных систем, функционирующих в органах управления.

Оценка качества и эффективности функционирования систем проводится в соответствии с положениями, выработанными в теории эффективности.

При создании простых систем большинство подобных задач может быть решено средствами классической математики, дополненными экспериментами и тривиальным перебором вариантов.

Под информационной системой (ИС) понимается система, предназначенная для сбора, обработки и распространения информации в целях управления. В соответствии с общей теорией систем информационную систему можно определить как совокупность информационных элементов ввода, обработки, переработки, хранения, поиска, вывода и распространения информации, находящихся в отношениях и связях между собой и составляющих определенную целостность, единство. Ранее используемые термины, такие, как АСУ, АСОИУ, АИС, появились в связи с различными направлениями применения информационных систем.

К числу задач, решаемых теорией систем, относятся: определение общей структуры системы; организация взаимодействия между подсистемами и элементами; учет влияния внешней среды; выбор оптимальной структуры системы; выбор оптимальных алгоритмов функционирования системы.

Теория систем как наука развивается в двух направлениях. Первое направление - феноменологический подход (иногда называемый причинно-следственным или терминальным). Это направление связано с описанием любой системы как некоторого преобразования входных воздействий (стимулов) в выходные величины (реакции). Второе - разработка теории сложных целенаправленных систем. В этом направлении описание системы производится с позиций достижения ее некоторой цели или выполнения некоторой функции.