Системное мышление и управление

Системный подход и идея системности все более проникают в науку управления, в методику принятия решений. Познание системы в первую очередь подразумевает познание взаимодействия ее элементов с другими окружающими системами и другими элементами. Такой подход позволяет видеть целостную картину, системно воспринимать окружающий мир, целостно осмыслить наблюдения и осознать законы и закономерности материального и нематериального мира, используя их при управлении сложными системами. Системное мышление позволяет проникнуть за пределы того, что представляется изолированными и независимыми событиями, и увидеть лежащие в их основе структуры. Парадокс системного мышления заключается в парадоксе целостности и иерархичности.

Системный подход — это развивающаяся методология специального научного познания и практики, в основе которого лежит исследование объектов как систем различной природы.

Классическим примером системного подхода является план ГОЭЛРО, явившийся образцом подхода к комплексному решению актуальных проблем развития общества и его производительных сил на базе энергетики под руководством крупнейшего учёного-энергетика, академика АН СССР Глеба Максимилиановича Кржижановского (1872−1959).

Системное мышление — подход, который позволяет увидеть и понять смысл и закономерность в наблюдаемых последовательностях так, что можно подготовиться к будущему и в определённой степени повлиять на него. При этом появляется возможность в некотором смысле управлять ситуацией, поскольку организуется нс просто комплексное и всестороннее исследование системы, а преодолеваются стереотипы обыденного мышления на основе вертикального, горизонтального, научного и циклического системного мышления.

Теоретические основы системной методологии в энергетике были заложены в Иркутском институте систем энергетики им. Л. А. Мелснтьева СО РАН в начале 60-х гг. XX в. Её положения обоснованы и обобщены академиком АН СССР Львом Александровичем Мелентьевым (1908—1986) (13, 51]. Дальнейшее развитие системный подход к энергетическим проблемам получил в трудах академика РАН Юрия Николаевича Руденко (1931;1994) [64, 65].

Если в относительно простых технических системах используются детально разработанные наукой классические методы управления и оптимизации, то в сложных организационных и социально-экономических системах пока отсутствуют или мало используются научные методы управления и оптимизации, следствием чего является весьма неэффективное управление в этих сферах.

Известно, что многие управленческие действия власти обречены на провал и не приводят к успеху, потому что они не согласованы с внутренними тенденциями и закономерностями развития сложных систем. С точки зрения науки управления часто целесообразно использовать мягкое резонансное управление различными системами, согласованное с внутренними тенденциями и закономерностями развития систем. Такой вид управления подталкивает систему на один из благоприятных путей развития, стимулирующего самоуправление, самоподдержание и саморазвитие систем.

В случае использования мягкого резонансного управления вместо большой внешней энергии и интенсивных управляющих воздействий достаточно сигналов малой мощности, находящихся в резонансе с управляемой системой или объектом, чтобы подтолкнуть ее на один из благоприятных путей развития. Мягкое резонансное управление эффективно потому, что соответствует внутренним тенденциям развития систем, не требуя больших силовых воздействий для самоуправляемого и самоподдерживающего развития. Посредством мягкого резонансного управления можно многократно сократить время преобразования системы и мощность управляющих сигналов.

Основной недостаток современного состояния практически любых технических систем — низкий уровень управляемости технологическими процессами, отставший от требований практики сегодняшнего дня и совершенно недопустимый для дальнейшего. Чем выше «энергетический» уровень системы, тем ниже организованность, управляемость, информативность. Высокую информативность имеют, например, телевизионные сигналы, но они сравнительно низкоэнергстичны.

Основным способом эффективного решения задач управления сложными слабоформализованными системами являются когнитивный (интеллектуальный) анализ и моделирование. Они способны выявить позитивные и негативные тенденции развития объекта и процесса управления им. При этом учитывается влияние нестабильности окружающей среды, опасности, риски, возможности, шансы. Качественный когнитивный анализ и моделирование позволяют определить, что произойдет с интересующими нас параметрами при изменении других или что надо менять, чтобы получить необходимый результат.

В условиях рыночных отношений может быть использовано рефлексивное управление. Это методология управления противником, основанная на способах вынудить конкурента или противника предпринимать ошибочные действия или решения, которые ведут к его поражению. Рефлексивное управление осуществляет информационное воздействие и представляет интеллектуальный подход к информационной войне, обеспечивающей отключение внимания противника, обман, устрашение, провокацию, давление, передачу информации для принятия неверных решений противоположной стороной. Рефлексия позволяет оценить сегодняшнее состояние с позиции завтрашнего. Она представляет собой искусство мягкого управления или управление пространством «умных» и надлежащих воздействий. Искусство мягкого управления состоит в способах самоуправления и самоконтроля.

Цель системы определяется как-то, к чему она стремится, конечный результат действия. Общим конечным результатом взаимодействия любых элементов системы (подсистем) является достижение упорядоченности, устойчивости и целостности. В любой системе существуют две объективные цели: собственная

(главная цель) — самосохранение данной системы и функциональная цель (функция) — сохранение вышестоящей системы, в которую она входит как подсистема. Взаимодействие элементов необходимо для самосохранения, которое и есть объективная цель (объективная необходимость) материальной системы, а ее целенаправленное поведение (самоуправление) представляет совокупность взаимодействий и служит достижению этой цели. При этом следует четко отличать понятия управления и самоуправления. Это неразрывные и равнозначные понятия, выражающие направленность действия.

Управление — взаимодействие между системой (подсистемой) и вышестоящей системой для ее сохранения, т. е. достижения функциональной цели. Цель управления связана с выполнением функции по отношению к вышестоящей системе, в которую входит данная система (подсистема) как часть, т. е. обеспечение жизнеспособности вышестоящей системы.

Самоуправление — достижение самосохранения как объективной цели системы. Цель самоуправления — самосохранение себя, собственных интересов и потребностей, собственной жизни.

Взаих<�освязь и взаимозависимость между самоуправлением С и управлением У определяется соответствующим системным законом. При помощи алгебры логики он выражается логическим произведением: С У = 1, которое выполняется, если одновременно С = 1 и У = 1. Следовательно, самоуправление и управление — неотъемлемые свойства любой системы, которые не могут быть разделены. В противном случае С • У = 0, и система начинает разрушаться.

При этом возможны три варианта:

• 1) если С = О, У = 0, то наступает произвол или хаос;
• 2) если С = 1, У = 0, то самоуправление практически отделено от управления (самоуправство);
• 3) если С = О, У = 1, наступает жесткая диктатура без самоуправления.

Применение алгебры нечеткой логики позволяет определить степень жизнеспособности системы, когда 0 < С • У < 1.

Поскольку часть определений системы исходит из особенностей ее структурирования, то предполагается ее замкнутость, закрытость. Согласно второму закону термодинамики, в закрытых системах макроскопический порядок должен исчезнуть и замениться гомогенным состоянием, означающим хаотическое движение на микроскопическом уровне. Эта тенденция сформулирована на основании утверждения, что энтропия системы стремится к максимальному значению. Однако это утверждение относится только к закрытым системам, которые не обмениваются энергией или веществом с внешней средой.

Систему управления материальными объектами, содержащую прямые, обратные и перекрестные информационные связи, обеспечивающую в процессе своей работы поддержание того или иного параметра системы в области нормативных значений при внешних или внутренних воздействиях, резком изменении внешней среды, действии больших возмущений и случайных помех называют гомеостатом.

Гомеостаты обладают свойством высокой адаптивности, живучести, помехозащищенности, самосохранения. В гомеостатических системах возможны четыре типа отношений между подсистемами и элементами:

• 1) союзнические, когда возникает совместный эффект функционирования, пропорциональный сумме абсолютных эффектов отдельных подсистем;
• 2) партнерские, когда обеспечивается эффект, пропорциональный произведению отдельных эффектов подсистем;
• 3) конкурентные (предельный случай — конфликтные), когда происходит конкуренция между антагонистами, и общий эффект функционирования системы пропорционален разности эффектов антагонистических подсистем;
• 4) нейтральные, когда отсутствует всякое взаимовлияние подсистем.

Пример, приведенный в разделе «Метафора реки* статьи А.С. Нариньяни^[1], показывает чрезвычайную сложность перехода к системному мышлению и важность вопросов управления большой системой. Интерпретируем, насколько это возможно, содержание этого раздела к проблеме поведения больших систем энергетики и возможностей управления ими.

Сложная система в своем перспективном развитии похожа на Реку, по течению которой скользит точка текущего ее состояния. Вниз по течению Река становится все более полноводной, прокладывая русло, постоянно меняющее (часто очень круто) свое направление на пути в будущее, о котором сегодня мы не имеем почти никакого представления. Разрозненные фрагменты топографии предшествующих участков Реки, интерпретация которых постоянно меняется вместе с частой сменой направлений течения, их скоростей и объемов воды, не даст никаких оснований для определения общей траектории движения. Метафора Реки отражает неизвестное пространство, в котором происходит эволюция системы. Поэтому путь развития системы может быть восстановлен и осмыслен лишь частично, на основе неточной и неполной ретроспективной информации об имевших место процессах и событиях.

Еще меньше информации о дальнейшем маршруте. Поскольку направление русла за поворотом зависит от рельефа местности, то пытаться определить его с поверхности Реки можно только по вершинам возвышенностей, которые не загораживает контур ближайших берегов. Некоторые возможные локальные перспективы долгосрочного развития можно спрогнозировать (участок до ближайшего поворота Реки), однако при этом легко ошибиться во много раз, поскольку имеющиеся лоции-прогнозы распределения скоростей течения и мелей (наличие, виды используемых энергоресурсов и соотношения между ними; состав генерирующих мощностей и возможности транспорта электроэнергии; потребительский спрос на электроэнергию и мощность) составляются на основании примет и признаков, интерполяция которых чаще всего оказывается или не соответствующей условиям задачи или просто невозможна.

По мере движения точки текущего состояния вниз с Рекой происходили самые неожиданные превращения: менялась форма берегов и характер течения (ориентиры на малую энергетику; преобладание гидроили атомной энергетики; государственное управление или переход к рыночным отношениям), но Река всегда оставалась Рекой. Она или приближается к Океану (объединения электроэнергетических систем), приобретая совершенно новые качества, или кончается тупиком: вливается в замкнутый пересыхающий водоем, вроде Аральского моря; пропадает в песках из-за отсутствия притоков; превращается в безжизненное болото в результате сливаемых в нее огромных объемов отходов и грязи («растаскивание» объединенной энергосистемы на экономически независимые региональные и частные).

Поскольку Река — траектория развития системы, формирование ее русла определяется по крайней мере двумя группами факторов: внешними (межгосударственные отношения, климатические циклы, глобальные техногенные и социальные потрясения) и внутренними (политическим климатом в стране; усилиями органов управления по влиянию на возможное изменение направления русла Реки, т. е. попытками целостного формирования системы).

С уникальными объектами, которым соответствуют энергетические системы, прямое экспериментирование практически невозможно, поскольку это может привести к последствиям, сопровождающимся гибелью людей, разрушениям объектов производства и потребления энергии, нарушению экономической, экологической и социальной стабильности в регионе.

В основе функционирования больших технических систем лежит изменчивость параметров и структуры во времени и пространстве. Это широчайшее свойство проявляется в стохастичности и неопределенности, что порождает многочисленные проблемы технического, экономического, социального и философского характера. И хотя глубинный источник изменчивости часто остается неясным, именно он создаст «поле возможностей», на котором могут существовать многообразия состояний системы. В этом видится выход из проблемы «информационного тупика». Основным здесь представляется выделение пороговых, критических состояний, неоднозначность перехода через которые ведет к резкому качественному изменению функций и организации анализируемой системы.

Таким образом, можно считать, что появление больших технических систем привело к тому, что «их жизнь», включающая исследование, проектирование, создание, развитие, организацию эксплуатации и ликвидацию, стала абсолютно невозможной, с одной стороны, без точных знаний о явлениях чрезвычайно сложных — столь сложных, как и сама жизнь, а с другой — без качественной, эвристической информации.

Возвращаясь к метафоре Реки, представим, что в рубке управления корабля, плывущего по Реке, суетится толпа капитанов, дергающих за многочисленные рычаги изменения подачи энергоносителей и крутящих всевозможные штурвалы управления курсом. Они еще не осознают, что всемирный процесс глобализации, меняющий объемы производства и потребления, систему взаимоотношений на всех уровнях иерархии, архитектуру построения больших технических систем и структуру управления ими, уже практически привел к тому, что их корабль становится частью огромного океанского лайнера, у которого пока еще не сложилось никакой системы управления. Им еще мерещатся близкие берега и огни дружелюбных бакенов. Они отдают в мегафоны вчерашние команды, не замечая, что наполовину находятся уже в открытом Океане наступающего Завтра. Особенности этого сценария таковы, что sos посылать некому и спасательных шлюпок на корабле нет. Поэтому когда те, кем правили и управляли, узнают, что они могут работать лучше, чем те, кто ими управлял, наступает катастрофа.

• [1] Нариньяни А. С. Ноосфера-21: глобализация и перспектива второго потопа// Приложение к журналу «Информационные технологии*, 2001. № 3.