Жизненный цикл сложных систем
Как было сказано выше, всякая система имеет жизненный цикл, в котором последовательно сменяются состояния развития, стабильного функционирования и деградации.
Развитие – необратимая закономерная деятельность системы, приводящая к изменению её целей и структуры в сторону усложнения. При развитии системы качественно изменяется её инфраструктура.
Развитие связано с накоплением информации и усложнением организации системы. В развивающихся системах количественные изменения характеристик системы приводят к качественным изменением. Развивающиеся системы могут самопроизвольно изменять своё состояние под действием внешней среды. В развивающихся системах устойчивость системы зависит от изменения связей между элементами или подсистемами системы.
Развиваясь, система способна перейти в новое состояние, характеризующееся новой структурой и новым гомеостазом (гомеокинезом).
Этапы жизненного цикла позволяют охарактеризовать основные этапы системы (табл.2).
Саморазвитие – свойство развивающихся систем самопроизвольно менять своё состояние под воздействием внешней среды.
Устойчивость – способность системы сохранять свой гомеостаз (гомеокинез) под действием внешней среды.
Внешняя среда – множество элементов, находящихся вне системы и оказывающее существенное, но нецеленаправленное воздействие на элементы самой системы или сильно зависящих от них. Например, для системы «автомобиль» внешняя среда – окружающие его машины, дорога, пешеходы и атмосферные явления, которые влияют на восприятие дороги водителем. Для системы кафедра – внешняя среда: факультет, вуз, студенческие объединения, предприятия – базы практик.
|
|
|
Таблица 2
Характеристика этапов жизненного цикла системы
| Название этапа | Характеристика |
| Возникновение | Начало функционирования системы как целостного объекта |
| Развитие | Усложнение структуры, появление новых функций, рост устойчивости |
| Стабильное функционирование | Равновесие между процессами развития и деградации, при котором сохраняется гомеостаз по основным параметрам системы |
| Деградация | Снижение устойчивости, разрушение компонентов и частичная потеря целостности системы |
| Гибель | Окончание функционирования системы как целостного объекта |
На некотором этапе под действием факторов внешней среды любая система может перестать соответствовать условиям сохранения своего гомеостаза (гомеокинеза). Механизмы, приводящие к этому, описаны ниже. Такое состояние системы, при котором она теряет со временем свои свойства и функции из-за постепенного нарушения целостности (разрушения структуры) называется деградацией.
|
|
|
Деградация не обязательно ведёт к полной потере целостности системы. На некотором этапе она может быть остановлена и сменена стабильным функционированием или даже развитием (рис.18). Для этого необходимо целенаправленное воздействие на систему по устранению факторов, нарушающих целостность системы (например, техническое обслуживание автомобиля, лечение или переобучение человека и т.д.).
Причиной прекращения развития и начала деградации в сложных системах является рост энтропии, который происходит независимо от них и связан как с воздействием внешней среды, так и с внутренними противоречиями. Вмешательство в функционирование системы может, как снизить, так и увеличить энтропию системы.
Рис.18. Жизненный цикл системы под управлением человека
Возрастание и убывание энтропии и негэнтропии
Если в простых системах обмен информацией между уровнями снизу вверх и сверху вниз одинаков, то в сложной системе требуется рассматривать диалектическую пару: энтропия и информация. Причём сумма энтропии и информации в стабильной системе постоянна.
Согласно [28] сумма энтропии и информации в стабильном состоянии системы является постоянной величиной, изменяющейся только при изменении её структуры. Учитывая, что структура системы характеристика консервативная, верно выражение:
|
|
|
I + S = const, (2.3)
где I – мера информации; S – мера энтропии.
Это отношение постоянно и для подсистем.
При декомпозиции сложной системы на подсистемы или элементы с использованием графоаналитических методов системного анализа возникает синергетический эффект, заключающийся в том, что сумма информации о каждой подсистеме и энтропии в каждой подсистеме оказывается большей, чем сумма информации и энтропии самой системы, т.е.:
, (2.4)
Проведённый системный анализ приводит к увеличению знания об объекте исследования. Если представить систему в виде функциональной модели, то размер формализованной части в ней определяется количеством связей. Количество связей при декомпозиции системной модели увеличивается в геометрической прогрессии. Для оценки изменения количества связей применима логарифмическая функция. Оценим отношение формализованной части к неформализованной с помощью коэффициента организованности (R), определяемого как отношение негэнтропии к максимальной энтропии.
|
|
|
Показатель структурной организованности [18]:
, (2.5)
где R –коэффициент организованности системы; Эмакс – максимально возможная энтропия системы; Эреал – реальная (фактическая) энтропия системы; Sмакс – максимально возможное количество связей; Sнеопр – число неопределённых состояний; НЭ – негэнтропия системы.
Оценка максимального числа связей в системе:
, (2.6)
где n – число функций; m – число входов и выходов.
Оценка числа неопределённых связей:
, (2.7)
где Sопред – число определённых состояний в функциональной модели.
Исследования [18] показали, что показатель структурной организованности уменьшается с увеличением уровней системной модели в несколько раз.
Рассмотрим применение показателя структурной организованности в качестве критерия для управления структурой бизнес-процесса при изменении количества связей. Над системой можно осуществить управление с помощью добавления кванта ∆НЭ (информации) с целью компенсации случайных энтропийных факторов:
, (2.8)
где НЭнач – начальная негэнтропия в системе менеджмента качества (СМК); ∑∆НЭ – сумма негэнтропии, вводимой в систему за период времени t; ∑∆Э – сумма энтропии за период времени t.
Снижение энтропии ведёт к увеличению организованности, упорядоченности, но может лишить необходимых степеней свободы. С другой стороны, рост энтропии может обернуться хаосом и потерей управляемости в системе. Таким образом, нужно находить равновесное состояние между уровнем энтропии и негэнтропии. Эффективное управление бизнес-процессом достигается при нахождении показателя структурной организованности в пределах неравенства 2.9:
, (2.9)
где RСМКмин, RСМКмакс – границы эффективного управления.
Значение показателя R как критерия определяет компромисс между формализованной частью бизнес-процесса и его неформализованной частью, определяющей степень свободы при его выполнении, т.е. между энтропией и информацией.
Для выпускающей кафедры вуза организованность будет определяться по числу формализованных функций преподавателей. Излишний рост организованности приведёт к снижению творческой активности преподавателей и неизбежному падению качества научных результатов преподавателей. Снижение организованности может привести к падению исполнительской дисциплины, нарушениям учебного процесса и отсутствию интереса к научным исследованиям. Следовательно, необходим поиск равновесного состояния организованности для управления выпускающей кафедрой вуза (рис.19).
Рис.19. Пример обеспечения баланса между высокой и низкой организованностью кафедры
Таким образом, в стабильном состоянии, при постоянстве структуры и сохранении гомеостаза (гомеокинеза) система имеет относительное равновесие между энтропией и информацией, в случае нарушения структуры, система переходит в состояние энтропии. Наличие стабильной фазы позволяет измерить энтропийные характеристики системы (организованность), а значит управлять ими. Основной приём для управления организованностью состоит в увеличении информации и формализации процессов в системе.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 439; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!