14. Приложения системного подхода в технике
История развития системного подхода
Методы решения задач на основе системного подхода в той или иной степени применяются уже в течение 150 лет. Однако лишь в течение двух последних десятилетий их применение во всех сферах производства стало действительно повсеместным. В понятие "системного подхода" вкладывается следующее содержание: точная формулировка требований, предъявляемых к решению задачи; наличие математического аппарата для ее исследования и набора критериев для оценки качества возможных решений. В простейшем случае применения системного подхода к задаче не обязательно детальное знание физических элементов, необходимых для реализации найденного решения. Например, английский математик Чарльз Бэббидж сформулировал все принципы работы современных вычислительных машин, пользуясь логическим методом, который по существу представлял собой реализацию системного подхода к решению задачи. Однако идея аналитической машины Бэббиджа получила практическое воплощение лишь в конце 40-х годов XX в., когда началось бурное развитие электронных вычислительных машин, а полностью его идеи были осуществлены еще спустя 15 лет после изобретения транзистора. Этот пример не означает, что системный подход возможен только при решении отвлеченных логических задач. Он показывает лишь, что степень абстрактности полностью зависит от ограничений, наложенных на задачу. Для Бэббиджа такими ограничениями были лишь те, которые он видел как математик.
Чтобы представить себе развитие системного подхода к 2001 г., необходимо вернуться назад, приблизительно к 1930 г., и проследить за его развитием в годы зарождения и становления (с 1930 по 1950 г.), понять роль, которую он сыграл в период интенсивного применения с 1950 г. до настоящего времени, и предсказать области возможного использования в оставшиеся годы XX в. Рассмотрим, какую пользу сможет принести исследование физических и социальных систем. Будет рассмотрено также применение системного подхода на следующих этапах разработок: прикладные исследования, инженерная разработка и практическое применение.
Главной задачей, безусловно, является решение вопроса о способах использования огромных возможностей, выявленных в последние 35 лет в сфере инженерного проектирования и аналитического исследования, в процессе созидания лучшего будущего. Не делается попыток точного предсказания путей и результатов развития, отмечаются лишь те области, в которых применение системного подхода особенно желательно. Выполнен анализ, иллюстрирующий самые последние достижения в области применения этих методов для формулировки требований к прикладным исследованиям на основе изучения особенностей практических приложений. Возможным применениям, реализуемым после выбора направления прикладных исследований, придается второстепенное значение.
Применение системного подхода
Прежде чем приступить к обсуждению эволюции системного подхода во времени и его использования для решения сложных задач будущего, постараемся дать определение самого понятия "системный подход". Это понятие предусматривает всесторонний анализ с учетом всех аспектов конкретной проблемы, включая выявление и ограничение всех определяющих параметров и взаимосвязей, а также выбор критериев для оценки конкретной задачи. При этом совокупность критериев играет решающую роль, что является в настоящее время основным препятствием на пути применения системного подхода. Например, не трудно построить дорогу, отвечающую требованиям современного уличного движения, но гораздо труднее выбрать критерии для предсказания и оценки изменений в уличном движении, которые повлечет за собой строительство новой дороги.
Разработка любой системы обычно включает этапы анализа, инженерной разработки, организационной деятельности и эксплуатации. Системный подход можно в равной мере применять к каждому отдельно взятому этапу или к комбинации этапов разработки системы с учетом и оценкой технологических и социальных факторов и их взаимосвязи.
Фиг.1 Методология
Системный подход в целом требует не только обязательной оценки современных социальных условий или современного состояния техники, но также оценки их изменений в будущем. Фиг.1 в общих чертах иллюстрирует эти общие принципы.
Многие неправильно полагают, что системный подход равнозначен программе для вычислительной машины, блок-схеме, системе уравнений или даже конкретной методике. Как далеки такие представления от истины! На самом деле это исчерпывающее систематическое исследование на основе здравого смысла, субъективного мнения исследователя и мудрости. Цель такого исследования - определение параметров, от которых в первую очередь зависит эффективность системы.
Необходимой предпосылкой для применения системного подхода является четкое определение исходных и конечных требований. Исходные требования определяются предполагаемым состоянием техники и социальным устройством общества, а конечные - необходимыми критериями оценки. Без четкого определения требований анализ теряет смысл, так как в этом случае полученный результат не будет содержать полезных выводов.
В настоящее время в правительственных кругах с участием лиц, связанных с авиацией и исследованием космического пространства, интенсивно обсуждается вопрос о том, какую роль играет исследование операций в процессе эволюции систем. Исследование операций представляет собой просто одно из средств решения задач. Это по существу прикладная наука, в которой переменные связаны между собой с помощью методов прикладной математики. Таким образом, исследование операций всегда направлено на достижение конкретной цели, а не на увеличение суммы знаний вообще. Цель исследования операций - помощь в процессе принятия решений. В исследовании операций делается попытка применить научный метод и точные дисциплины для организации и направления усилий исследователя, ищущего решение и ответственного за разработку функционально полезных устройств. Поэтому можно сказать, что исследование операций в первую очередь связано с систематическим анализом требований потребителя.