Функционирование сложных систем
Принципы функционирования систем
При стабильном функционировании системы не происходит качественного изменения инфраструктуры системы. Меняются (преобразуются) только поступающие на вход системы потоки: информационные, материальные, финансовые и кадровые. Система находится в стабильном состоянии, базовые параметры системы колеблются возле своих средних значений (гомеокинез). Такое состояние является наиболее продолжительным и целевым при создании искусственных систем.
Функционирование – это деятельность системы без смены цели и структуры. Например, функционирование телевизора означает регулярную передачу изображения, полученного по линиям связи на экран с заданным уровнем качества.
Основные принципы функционирования систем:
1) Принцип совместимости функций означает, что все элементы должны обладать общностью главных функций, которая обеспечивает возможность взаимодействия элементов в системе. Система обладает свойством целостности, если функции её элементов соответствуют условиям сохранения и развития (рис.21).
Рис.21. Механизм компенсации внешних воздействий
Реализация принципа подразумевает наличие механизма согласования функций элементов и подсистем с функциями всей системы. Разрушение или сбои в работе механизма согласования функций в системе может привести к её деградации и даже разрушению. В организационных системах роль такого механизма играет подсистема менеджмента, одной из задач которой является ориентация других подсистем на выполнение значимых для организации функций. Подсистема менеджмента опирается на подсистемы финансового, кадрового, производственного менеджмента и др.
|
|
|
Применительно к кафедре принцип означает, что функции преподавателей, заведующего кафедрой и его заместителей должны быть совместны, направлены на достижение общих целей и непротиворечивы.
2) Принцип сосредоточения функций. Существует иерархия функций, при которой функции элементов подчинены функциям системы. Согласно данному принципу, функции элементов более низкого уровня подчинены функции элементов более высокого уровня. На практике это означает, что функция более низкого уровня является декомпозицией функции более высокого.
Например, функция «составить технологию» инженера-технолога является элементом декомпозиции функции «подготовить производство» заместителя директора завода. Функция «заполнить ведомость зачёта» преподавателя, является элементом функции «анализировать состояние учебного процесса» заведующего кафедрой.
Реализуется принцип в сложных системах за счёт механизма согласования функций. Однако если для принципа совместимости функций механизм согласования используется в ходе самой деятельности, то для данного принципа механизм используется при подготовке к работе.
|
|
|
Принцип изменчивости функций. Повышение устойчивости и сохранности системы идет путем усложнения её структуры. Системы, обладающие большим количеством элементов и взаимосвязей, обладают большим разнообразием функций за счёт многообразия комбинаций вариантов решения. Следовательно, такие системы обладают большими возможностями для сохранения, устойчивости и развития систем. Для усиления устойчивости систем важно не только усложнение структуры, но и дублирование функций элементами, имеющими различную структуру.
Усложнение структуры обычно обеспечивает синергетический эффект, усиливая механизмы адаптации и саморегулирования систем, поэтому наиболее приспособленными и эффективными являются именно сложные системы (например, человек, вуз, государство, планета) (рис.22). Такой эффект достигается за счёт увеличения количества вариантов деятельности при возникновении непредвиденных воздействий внешней среды. Но при этом увеличивается и число угроз, поскольку усложняются внутренние механизмы регуляции в системе.
|
|
|
Рис.22. Стратегия усложнения структуры системы
Отметим, что принцип не предполагает, что сложность структуры является безусловным благом для системы. Он утверждает, что усложнение структуры повышает устойчивость системы, но только до тех пор, пока не снижается эффективность внутренних механизмов регулирования (например, подсистема менеджмента имеет смысл только в достаточно крупной организационной системе, а для фирмы со штатом работников в 7 человек все её функции может выполнять её хозяин и руководитель).
Для кафедры принцип изменчивости функций на практике будет означать формирование новых организационных элементов по мере увеличения числа обучаемых студентов, например, таких как ответственный за работу с абитуриентами или ответственный за представительскую деятельность кафедры и связи с общественностью.
3) Принцип нейтрализации дисфункции.Для обеспечения сохранения или развития системы в ней должны предусматриваться механизмы нейтрализации дисфункции.
Дисфункция – это неправильное функционирование отдельного компонента системы, которое ухудшает её параметры, снижает её устойчивость и эффективность. Например, искривление диска колеса автомобиля приводит к перераспределению его веса, что на больших скоростях приводит к вибрациям, способным нарушить целостность конструкции.
|
|
|
Обычно для цели нейтрализации дисфункции служит отрицательная обратная связь (рис.23), значение которой шире, чем у механизма согласования функций. Отрицательная обратная связь не только согласовывает функции, но и компенсирует влияние внешней среды, реализуя функцию отражения и адаптации. Графически механизм обратной связи можно выразить следующим образом:
Рис.23. Механизм действия отрицательной обратной связи
Математически это выглядит следующим образом:
= const, (2.10)
где 
– изменение основных параметров, определяющих гомеостаз системы; Ui – коэффициент коррекции, уравновешивающий изменения основных параметров системы.
На кафедре для нейтрализации дисфункции применяется как традиционные методы материального и нематериального стимулирования, так и специфические методы, построенные на авторитете заведующего кафедрой и ведущих преподавателей кафедры.
Таким образом, для стабильно функционирующих сложных систем характерно наличие механизма согласования функций, тенденции к постепенному усложнению и отрицательной обратной связи, обеспечивающей относительное постоянство структуры.
Способы переходов систем в новые состояния. Под действием внешних факторов сложная система стремится измениться так, чтобы свести к минимуму эффект от их воздействия (рис.24). При этом если общие показатели системы под воздействием среды остаются неизменными, т.е. функционирование системы продолжается в стабильном состоянии, то можно говорить о гомеокинезе системы.
Рис.24. Механизм компенсации внешних воздействий
Механизмом адаптации системы к внешней среде является отрицательная обратная связь, позволяющая противодействовать воздействию внешней среды за счёт его уменьшения.
Обратная связь – это передача влияния с выхода системы на её вход. Благодаря наличию обратной связи, сложные системы в принципе могут выходить за пределы действий, которые предусмотрены и определены их разработчиками. Обратная связь порождает для системы способность накоплять опыт, определять свое будущее обращение в зависимости от обращения к минувшему, то есть самообучаться.
Примером могет служить вестибулярный аппарат, обнаруживающий отклонение тела от вертикали и обеспечивающий поддержание равновесия.
Существуют и положительная обратная связь, вызывающая увеличение изменения в системе по принципу цепной реакций. Однако такая связь встречаются крайне редко – цепное увеличение изменений (принцип «домино») превратило бы мир в хаос.
Сложные системы меняют свое состояние скачком. Причиной такого поведения систем является то, что механизм адаптации какое-то время компенсирует внешнее воздействие среды, но рано или поздно наступает момент, когда механизм адаптации не в состоянии компенсировать происходящее воздействие и происходит существенное изменение системы, переход её в новое состояние, характеризующееся появлением новых связей между элементами.
Таблица 3
Формы изменений системы
| Влияние на систему | Кризис | Катастрофа | Катаклизм |
| Влияние на структуру | Происходит настройка структуры системы | Частичное разрушение структуры | Понятие структуры теряет для системы смысл |
| Влияние на элементы | Часть элементов может быть потеряна, но могут появиться новые элементы | Часть элементов может быть безвозвратно утеряна | Значительная часть элементов разрушается |
| Влияние на основные свойства | Влечёт изменение основных свойств, что может способствовать развитию или вести к катастрофе | Во время катастрофы степень адаптации системы снижается. Решается вопрос о сохранении гомеостаза системы | Интегративное свойство системы полностью теряется |
Под состояниемсистемы подразумевается такой режим функционирования системы, при котором её общие показатели находятся в гомеокинезе и структура остается неизменной.
Смена состояния системы сопровождается не только изменениями её общих показателей, но и структурными перестройками (табл.3). Изменения системы могут различаться. В зависимости от глубины изменений различают кризис, катастрофу и катаклизм систем (коллапс) [33].
Кризис означает смену состояния системы, но обычно не ведет к её разрушению, а способствует её настройке. Кризис, как правило, является механизмом обновления позволяющим, скорректировать структуру системы, сделав её более адекватной по отношению к изменившимся условиям внешней среды. Кризис наступает и в результате развития, когда происходит переход количественных изменений структуры системы в качественные. При кризисе могут быть потеряны некоторые элементы системы. Кризис может перейти в катастрофу системы.
Катастрофа характеризуется резкими изменениями, разрушаются отдельные элементы и связи, на их месте могут возникнуть новые связи, происходит перерождение системы. Система меняется, меняется её морфология, значительно изменяются общие показатели. Система, скорее всего, становится менее адаптированной, но сохраняет основу своей структуры, целостность и своё положение в системе более высокого порядка.
Наиболее радикальное изменение называется катаклизмом. При катаклизме общие показатели теряют смысл, целостность нарушается, большая часть элементов исчезает, система более не является компонентом система более высокого порядка. Катаклизм можно считать синонимом уничтожения системы.
Применительно к кафедре кризисом будет изменение организационной структуры, например, назначение нового заведующего. Катастрофой – упразднение одной из лабораторий кафедры, а катаклизмом – расформирование её.
Таким образом, система функционирует, стабильно находясь в одном состоянии за счет механизмов адаптации, затем происходит сбой адаптации, начинается кризис системы, если система имеет необходимый потенциал, то кризис тоже служит механизмом адаптации системы путем перевода её в новое состояние. Если изменения слишком сильны, то происходит катастрофа или даже катаклизм.
Итак, система функционирует, дискретно меняя состояния во время кризиса, если правильно настроить систему при кризисе, то она может стать более эффективной.
Функционирование системы планирования учебных ресурсов. Система планирования учебных ресурсов, как и любая другая сложная организационная система, существует только в процессе функционирования. Источником функционирования является объективная потребность в распределении по определённым правилам учебных дисциплин конкретным преподавателям, выделении учебных лабораторий под проведение лабораторных работ по этим дисциплинам, определении ответственных за разработку и совершенствование учебно-методических материалов (рис. 25).
Рис.25. Схема анализа характеристик системы
Ограничениями при функционировании системы выступают требования Государственных образовательных стандартов, устава вуза и других нормативных документов, количество и оснащённость рабочих мест в учебных лабораториях, уровень компетентности и имеющиеся компетенции преподавателей, наличие и состояние мультимедийных, телекоммуникационных и других устройств, обеспечивающих поддержку учебного процесса и т.д.
Развитие системы происходит за счёт изменения ограничений. Обычно требования нормативных документов ужесточаются, но их удаётся выполнять за счёт роста компетентности преподавателей и использования новых технологий поддержки учебного процесса.
Жизненный цикл системы планирования ресурсов совпадает с жизненным циклом надсистемы (учебный процесс вуза), поскольку пока существует учебный процесс, его необходимо планировать.
Гомеостаз системы планирования учебных ресурсов обеспечивается при наличии достаточно подробной методики планирования, достаточного уровня ресурсов и относительно постоянной цели. Показателями, характеризующими её гомеостаз можно считать, например, процент сорванных занятий по причине ошибок в расписании или недостаточного количества аудиторий.
Регулятором системы планирования учебных ресурсов выступает учебное управление вуза, которое проводит мониторинг учебного процесса. Событие «учебное занятие» характеризует качество планирования. Если учебное занятие проведено в срок, без накладок и жалоб, то планирование признаётся удовлетворительным, если имеются отклонения от нормы – неудовлетворительным.
Баланс между энтропией и организованностью в системе планирования учебных ресурсов смещён в сторону организованности, поскольку данная система решает сложную эффективную задачу, решение которой должно быть достаточно точным и строгим. Излишние степени свободы могут помешать в решении этой задачи.
Кризисом этой системы станет любое изменение ограничений, требующее адекватного ответа и уточнения структуры процесса. Серьёзный сбой в системе планирования, приведший к массовым срывам занятий, также может привести к кризису системы и пересмотру алгоритмов её функционирования (рис.26).
Рис.26. Схема работы системы планирования учебных ресурсов
Катастрофа системы возможна только в случае катастрофических изменений в надсистеме, способных привести к снижению её сложности. Катаклизм системы планирования также увязан с катаклизмом надсистемы, которым, например, может быть полный отказ вуза от ведения учебного процесса. Следовательно, система планирования учебных ресурсов, по сути, является подсистемой системы «управление учебным процессом».
Таким образом, рассмотренная система требует высокой организованности и является подсистемой системы управления учебным процессом, влияющей на её гомеостаз.
Контрольные вопросы
1) Чем отличается гомеостаз от гомеокинеза?
2) Всегда ли нарушение гомеостаза ведёт к нарушению целостности?
3) Каким образом связаны развитие и деградация систем?
4) В каком случае возникает критическая ситуация при функционировании систем?
5) Как определяется эффективность управления?
6) Что такое энтропия и как она связана с организованностью систем?
7) Как можно объяснить связь негэнтропии с информацией о системе?
8) К чему должна стремиться система: к росту энтропии или организованности?
9) Что такое синергетика?
10) Какие факторы обеспечивают самоорганизацию систем в природе?
11) Приведите пример точки бифуркации?
12) Как называется свойство системы самопроизвольно менять своё состояние под воздействием внешней среды?
13) Какое свойство материи является источником развития систем?
14) Какие системы являются наиболее приспособленными к изменениям окружающей среды?
15) Какие принципы функционирования систем Вы можете назвать?
16) Как реализуется принцип сосредоточения функций?
17) Что такое дисфункция в системе и как с ней бороться?
18) Какие системы являются более приспособленными и эффективными, сложные или простые?
19) Может ли кризис принести пользу системе?
20) Как связано развитие с кризисом?
21) При каких условиях наступает катастрофа системы?
22) Какой синоним Вы можете предложить для катаклизма системы?
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 3656; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!