Введение
«Правильно заданный вопрос — половина ответа»
— как говориться.
В узком смысле использования информационных систем на транспорте (в экономике), системотехника — это инженерная дисциплина, посвящённая внедрению, комплексированию и эксплуатации ИТ – элементов (АПК), а именно:
проектированию, производству и внедрению аппаратных СВТ, интеллектуальных компьютерных систем, системного и сетевого ПО;
установке прикладного ПО;
отладке, настройке, опытной эксплуатации и поэтапному введению в действие аппаратных СВТ и интеллектуальных компьютерных систем, системного и сетевого ПО;
комплексному тестированию, сертификации и сдачи в эксплуатацию ИС;
техническому обслуживанию ИС;
организации защиты информации и ИС.
Очевидцы рассказывали, что Ленин с Троцким перед решением сложного вопроса подолгу договаривались о терминологии для того, чтобы его решить за минимально короткое время. При этом принятое решение было адекватно понимаемо обоими.
Для правильного понимания теоретических основ логистической информационной системотехники, необходимо уточнить ряд терминов и определений, обеспечивающих системный подход к использованию элементов ИТ на транспорте.
Системный подход — направление методологии исследования, в основе которого лежит рассмотрение объекта как целостного множества элементов в совокупности отношений и связей между ними, то есть рассмотрение объекта как системы.
Говоря о системном подходе, можно говорить о некотором способе организации наших действий, таком, который охватывает любой род деятельности, выявляя закономерности и взаимосвязи с целью их более эффективного использования. При этом системный подход является не столько методом решения задач, сколько методом постановки задач. Это качественно более высокий, нежели просто предметный, способ познания. К основным принципам системного подхода следует отнести:
Целостность, позволяющая рассматривать одновременно систему как единое целое и в то же время как подсистему для вышестоящих уровней.
Иерархичность строения, то есть наличие множества (по крайней мере, трёх) элементов, расположенных на основе подчинения элементов низшего уровня элементам высшего уровня. Реализация этого принципа хорошо видна на примере любой конкретной организации, которая представляет собой взаимодействие нескольких подсистем. К основным организационным подсистемам относятся:
Управляющие и управляемые;
Контролирующие и корректирующие;
Мешающие (враждебные) и др.
Одни из них подчиняются другим или являются взаимозависимыми, то есть существует наличие устойчивых связей.
Структуризация, позволяющая анализировать элементы системы и их взаимосвязи в рамках конкретной организационной структуры. Как правило, процесс функционирования системы обусловлен не столько свойствами её отдельных элементов, сколько свойствами самой структуры.
Множественность, позволяющая использовать множество кибернетических, экономических и математических моделей для описания отдельных элементов и системы в целом.
Системность, свойство объекта обладать всеми признаками системы.
При описании логистических процессов, их мотивации и причинно-следственных итераций (повторяющихся действий) обычно используется понятийный аппарат (терминология) системного анализа.
Понятие – это мысль, отображающая общие и существенные признаки предметов.
Термин – точно выраженное содержание научного понятия.
Категория – предельно широкое по объёму понятие, которое не подлежит дальнейшему обобщению.
Объём понятий – знания о круге предметов, существенные признаки которых отображены в понятии.
Принцип изоморфизма – наличие однозначного (собственно изоморфизм) или частичного (гомоморфизм) соответствия структуры одной системы структуре другой, что позволяет моделировать ту или иную систему по средствам аналога. Современные системные исследования в области транспортной логистики позволяют констатировать наличие не только изоморфизма как подобия или строгого соответствия системной архитектуры, но и общего в функционировании и развитии систем.
В режиме эксплуатации ИС на транспорте характерны условия изменения состояния объектов управления, которое с течением времени происходит в результате внутренних процессов и взаимодействия с внешней средой. В результате такого поведения ИС важно соблюдение следующих принципов, в разной степени реализуемых в системах различной сложности:
Эмерджентность – обеспечение целостности системы на основе общей структуры, когда поведение отдельных объектов рассматривается с позиции функционирования всей системы;
Гомеостазис – устойчивое функционирование системы и достижение общей цели;
Адаптивность – устойчивость к изменениям внешней среды и управляемость посредством воздействия на элементы системы;
Обучаемость – изменение алгоритмической структуры системы в соответствии с изменением её целей.
Использование интеллектуальных ИС на транспорте предполагает «обучение» их методам дедуктивного и индуктивного мышления:
Дедуктивное мышление – это получение выводов логическими средствами, в том числе переходом от общего к частному;
Индуктивное мышление – это обобщение от частного к общему.
Классификация систем.
ИТС относятся к классу сложных систем, которые характеризуются большим числом разнообразных элементов и разнотипных связей между ними, а неконтролируемое изменение их состояния и поведения определяют высокий уровень энтропии (системной непредсказуемости). Классификация поведения сложных систем приведена на рис. 1.
Рис. 1. Классификация поведения сложных систем
Омникаузальная система – сложная система, структура которой определяется её целостными свойствами, имеет описание, дающее возможность считать её детерминированной (полностью прогнозируемой).
Партикаузальная система – сложная система, не имеющая формализованного описания её структурного поведения, мотивации или характеристик связей.
Интеркаузальная структура – задаётся и определяется внутренними свойствами сложной системы.
Экстракаузальная структура – определяется воздействием внешних факторов на сложную систему.
Сами системы могут классифицироваться по взаимодействию со средой и другими системами (открытые и закрытые), по однородности (гомогенные) или разнообразию (гетерогенные) структурных элементов, а также смешенного типа.
Системы также подразделяются в зависимости от своего отклика на воздействие внешней среды и собственного состояния.
Рефлексивные системы – простые по своей структуре системы, однозначно реагирующие на простые воздействия внешней среды или собственные процессы.
Нерефлексивные системы – свободные в принятие решений, так как этим системам присуще неоднозначность реакций (креатив - творчество) на внешние или внутренние процессы, используется для решения неоднозначно или слабо формализуемых задач.
Связи между элементами системы.
Большую роль реализации основных системных функций играют связи, которые способствуют интеграции всей логистической (транспортной) системы в единое целое. Для реализации связей используется информационный поток, который трансформируется в зависимости от вида связи. Связи могут быть различных видов, например, как это классифицировано на рис. 2.
Рис. 2. Классификация видов функциональной связи
Связи первого порядка – связи, функционально необходимые друг другу. Примером является симбиоз – необходимая связь различных организмов (растение – паразит).
Связи второго порядка – дополняющие связи, влияющие на функционирование системы, но не являющиеся функционально необходимыми (например, синергетические).
Связи третьего порядка – избыточные или противоречивые связи.
Синергетические связи – обеспечивающие при кооперативных действиях независимых организаций результатов, которые превосходят их общий эффект, чем сумма эффектов этих же независимо действующих организаций.
Рекурсивная связь – необходимая связь между экономическими явлениями и объектами, при которой ясно, где причина и где следствие.
Функциональные связи устанавливают способ, которым объекты системы, находясь в определённом отношении друг к другу, обеспечивают достижение конечного результата.
Характерной чертой современных сложных логистических объектов управления является их многосвязность.
Оценка качества системного функционирования.
Для оценки качества функционирования логистической (транспортной) системы используются два термина: показатель (качественная оценка) и критерий (количественная оценка). На рис. 3 приведены виды оценки функционирования систем.
Рис. 3. Характеристики системного функционирования
Внутренняя безопасность – характеристика целостности логистической системы, описывает её способность поддерживать своё нормальное функционирование (состояние) в условиях внешних и внутренних воздействий.
Внешняя безопасность – способность логистической системы взаимодействовать со средой без нарушения её (среды) гомеостаза. Воздействие системы на среду не приводит к необратимым изменениям или нарушениям важнейших параметров, характеризующих состояние среды принятое за допустимое.
Абсолютная безопасность системы – её состояние, в котором вкладываемая и имеющаяся энергия системы наименьшая.
Риск – это сочетание вероятности угрозы её разрушения и серьёзности этой угрозы. Допустимый риск приемлем из-за невысокого уровня вероятности разрушения, а остаточный риск – уровень риска после принятых мер защиты от неё.
Системный отказ – это отказ, проявляющийся вполне определённым образом по определённой причине, от которой можно избавиться только изменением конструкции, технологических процедур, документации, или других определяющих факторов. Они могут быть иногда устранены путём моделирования причин и условий отказов.
Наблюдаемость – доступность для измерений степеней свободы, информация о которых необходима для управления системой.
Управляемость – достаточность ресурсов и воздействий для достижения поставленной цели.
Состояние – это мгновенная характеристика системы, обеспечивающая знания её свойств в конкретный момент времени. Оно определяется либо через входные воздействия и выходные результаты, либо через общесистемные
Устойчивость системы – это способность возвращаться в состояние равновесия после внешнего воздействия, как это показано на рис. 4.
Рис. 4. Устойчивость системы:
А. – состояние устойчивого равновесия;
В. – состояние неустойчивого равновесия.
Три типа кризиса:
критическая ситуация;
«мягкий» кризис (временная потеря равновесия);
катастрофа («жёсткая» потеря устойчивости).
Бифуркация – приближение кризиса, перерождение системы, которое может привести к появлению как отрицательных, так и положительных новых свойств системы. Бифуркация не обязательно должна перейти в кризис, если принятые меры адекватны, своевременны и профессиональны (компетентны).
Надёжность – это вероятность того, что система (включая персонал) будет выполнять требуемые функции при всех предопределённых условиях в течение установленного интервала времени. Надёжность системы – не связана напрямую с её безопасностью. Ненадёжные системы являются безопасными, если каждый отдельный отказ всегда переводит объект в так называемое «безопасное» состояние, то есть приводит к останову процесса.
Распределение заданной надёжности R* по элементам системы требует решения следующего неравенства:
f(R1, R2 …, Rn) ≥ R*,
где Ri – заданная вероятность безотказного функционирования i-го элемента;
f – функциональное состояние между элементами и системой.
Модель распределения требований к надёжности основывается на допущениях, что элементы системы выходят из строя независимо друг от друга, что отказ любого элемента приводит к отказу всей системы:
R1, R2 …, Rn ≥ R*.
Эффективность – это степень фактического достижения результата. А для логистической системы – это соотношение между заданными показателями результата функционирования и фактически реализованными.
Оптимальность в системном анализе употребляется в трёх значениях:
«решая задачи на наилучший результат» – наилучшее из возможных состояний системы;
«выйти на оптимум» – наилучшее направление изменений системы;
«достижение оптимума» – максимальная цель развития.
Принцип оптимизации формулируется следующим образом:
«Решение принимается всегда таким образом, чтобы благодаря выбранному соотношению затрат и достигнутого результата, осуществлялось бы оптимальное достижение поставленных целей обслуживания системы».
Или
«Только тогда можно выбрать оптимальное поведение системы, когда только достоверно известны поведение изучаемого объекта на всём интервале управления и условия, в которых происходит функционирование».
Системный подход приводит к оптимальному решению только тогда, когда он опирается на аналитический стиль мышления.
Аналитический стиль мышления – это умение:
обрабатывать и анализировать информацию, выявлять понятия, сущности и их атрибуты, устанавливать взаимосвязи и отношения «целое – часть» между этими сущностями;
выявлять и отслеживать причинно-следственные связи между событиями и воздействием на выявленные сущности и их состояние;
умение структурировать информацию и разбираться в том, кто и в какой информации нуждается и как он её использует в своей деятельности;
умение выделять главное, заниматься информационной селекцией для конкретной цели или заинтересованного лица для её уточнения и согласования;
умение предвидеть, какая информация подвержена изменениям со стороны заинтересованных лиц или под влиянием объективной реальности событий.