Функционирование сложных систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

Функционирование сложных систем



Содержание

жизненный энтропия синергетический

1. Целостность систем

2. Жизненный цикл сложных систем

3. Возрастание и убывание энтропии и негэнтропии

4. Синергетический подход и самоорганизация сложных систем

5. Функционирование сложных систем

Литература



1. Целостность систем

Гомеостаз (гомеостазис) - относительное постоянство состава и важнейших свойств внутренней среды системы и устойчивость её основных функций [33].

Например, температура 36,6 у человека является одним из показателей его гомеостаза, а наличие учебных лабораторий - показателем гомеостаза кафедры вуза, обучающей студентов техническим наукам.

Регуляторные механизмы, поддерживающие состояние или свойства элементов, подсистем и систем на оптимальном уровне, называются гомеостатическими.

Различают системный (общий) гомеостаз, обеспечивающий сохранение целостности всей системы, и частный гомеостаз - по конкретным её компонентам.

Показатель гомеостаза системы, или характеристика её целостности, показывает внутреннюю безопасность системы, т.е. способность системы в условиях внутренних и внешних воздействий сохранить свое нормальное функционирование.

Математически это можно выразить следующим образом:

= const, (1)

где n - число основных параметров системы; - изменения значения основного i-го параметра системы.

Гомеокинез - это небольшая изменчивость (колебание) параметров системы возле некоторого среднего значения при сохранении постоянства состава её свойств и функций.



const, (2)

В природе обычно система находится в состоянии гомеокинеза, поскольку даже относительное постоянство основных параметров любой сложной системы - большая редкость.

Гомеокинез выпускающей кафедры вуза определяется определённым уровнем приёма студентов, уровнем успеваемости, демонстрируемым студентами при тестировании, научными достижениями сотрудников и т.д.

Под целостностью понимают внутренне единство и принципиальную не сводимость свойств системы к сумме свойств, составляющих её элементов. В качестве признаков, которые характеризуют целостность систем, используют: единство цели, функциональное назначение, определение функции, наличие окружающей среды (мира вне системы), с которой система взаимодействует как целое.

Целостность относится к важнейшим свойствам системы. Целостность определяет систему как некоторое качество. Например, стол - это предмет, имеющий ножки и столешницу, которая поднята относительно уровня земли на некоторую высоту, достаточную для человека. Если изъять столешницу или ножки, то целостность стола нарушится, и он перестанет быть качеством «стол», а станет новым качеством «разобранный стол».

Целостность связана с гомеостазом (гомеокинезом). Нарушение гомеостаза может привести к нарушению целостности системы, хотя может и не привести (рис. 1). Потеря целостности всегда приводит к нарушению гомеостаза (гомеокинеза) системы.



Рис. 1. Связь между целостностью и гомеостазом

Целостность кафедры определяется её физическим наличием в структуре вуза. Если количество преподавателей снизится до критического уровня, то кафедра будет расформирована, что означает уничтожение её целостности. Если кафедра разрастётся до такого уровня, что её решат разделить, то целостность тоже будет нарушена, но не уничтожена полностью, поскольку вновь созданная система «институт» будет обладать многими свойствами предшествующей системы «кафедра».

2. 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 изменениям. 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. 1).

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 1. 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. 2). 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.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. Жизненный цикл системы под управлением человека

3. 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, (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.:

, (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]:

, (5)



где R - коэффициент организованности системы; Э_макс - максимально возможная энтропия системы; Э_реал - реальная (фактическая) энтропия системы; S_макс - максимально возможное количество связей; S_неопр - число неопределённых состояний; НЭ - негэнтропия системы.

Оценка максимального числа связей в системе:

, (6)

где n - число функций; m - число входов и выходов.

Оценка числа неопределённых связей:

, (7)

где S_опред - 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:

, (8)

где НЭ_нач - 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 9:

, (9)

где R_СМК^мин, R_СМК^макс - 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. 3).



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3. 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.

4. Синергетический подход и самоорганизация сложных систем

Источником развития является одно из фундаментальных свойств материи - самоорганизация. Например, элементарные частицы образуют атомы, атомы - молекулы, молекулы - супермолекулярные структуры [29], которые являются прародителями биологических структур (клеток) и т.д. Свойство самоорганизации особенно присуще сложным организационным и социальным системам.

Самоорганизация - процесс упорядочения (пространственного, временного или пространственно-временного) в открытой системе, за счёт согласованного взаимодействия множества элементов её составляющих [9].

Основными особенностями самоорганизующихся систем с активными элементами являются способность противостоять энтропийным тенденциям и способность адаптироваться к изменяющимся условиям, преобразуя при необходимости свою структуру и т.п. В основе этих внешне проявляющихся способностей лежит более глубокая закономерность, базирующаяся на сочетании в любой реальной развивающейся системе двух противоречивых тенденций: с одной стороны, для всех явлений, в том числе и для развивающихся, открытых систем справедлив второй закон термодинамики («второе начало»), т.е. стремление к возрастанию энтропии; а с другой стороны, наблюдаются негэнтропийные (противоположные энтропийным) тенденции, лежащие в основе эволюции.

Важные результаты в понимании закономерности самоорганизации получены в исследованиях, которые относят к развивающейся науке, называемой синергетикой.

Синергетика - междисциплинарное направление научных исследований, задачей которого является изучение природных явлений и процессов на основе принципов самоорганизации систем (состоящих из подсистем) [9].

Её цель состоит в построении общей теории сложных систем, обладающих особыми свойствами.

Сложные системы имеют следующие основные характеристики:

множество неоднородных компонентов;

активность (целенаправленность) компонентов;

множество различных, параллельно проявляющихся взаимосвязей между компонентами;

плохо формализуемая природа взаимосвязей;

кооперативное поведение компонентов;

открытость;

распределенность;

динамичность, обучаемость, эволюционный потенциал;

неопределенность параметров среды.

Особое место в синергетике занимают вопросы спонтанного образования упорядоченных структур различной природы в процессах взаимодействия, когда исходные системы находятся в неустойчивых состояниях. Корни синергетики уходят в диалектику, основываясь на трёх её законах. Согласно синергетическим моделям, эволюция системы сводится к последовательности неравновесных фазовых переходов. Развитие можно представить как последовательное прохождение критических областей (точек бифуркаций). Вблизи точек бифуркации наблюдается резкое усиление флуктуации (от лат. fluctuatio - колебание, отклонение).

Точка бифуркации - точка, в которой происходит разветвление траекторий развития системы [15].

Выбор, по которому пойдет развитие после бифуркации, определяется в момент неустойчивости. Поэтому зона бифуркации характеризуется принципиальной непредсказуемостью - неизвестно, станет ли дальнейшее развитие системы хаотическим или родится новая, более упорядоченная структура. Здесь резко возрастает роль неопределенности: случайность на входе в неравновесной ситуации может дать на выходе катастрофические последствия. В то же время, сама возможность спонтанного возникновения порядка из хаоса - важнейший момент процесса самоорганизации в сложной системе.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 4. Пример точки бифуркации

Главные принципы синергетического подхода в современной науке таковы.

Принцип дополнительности Н. Бора

В сложных системах возникает необходимость сочетания различных, ранее казавшихся несовместимыми, а ныне взаимодополняющих друг друга моделей и методов описания.

Принцип спонтанного возникновения И. Пригожина

В сложных системах возможны особые критические состояния, когда малейшие флуктуации могут внезапно привести к появлению новых структур, полностью отличающихся от обычных (например, упомянутые выше супермолекулярные структуры или взрывы различного происхождения).

Принцип несовместимости Л. Заде

При росте сложности системы уменьшается возможность ее точного описания вплоть до некоторого порога, за которым точность и релевантность (смысловая связанность) информации становятся несовместимыми, взаимно исключающими характеристиками.

Принцип управления неопределенностями

В сложных системах требуется переход от борьбы с неопределенностями к управлению неопределенностями. Различные виды неопределенности должны преднамеренно вводиться в модель исследуемой системы, поскольку они служат фактором, благоприятствующим инновациям.

Принцип незнания

Знания о сложных системах принципиально являются неполными, неточными и противоречивыми: они обычно формируются не на основе логически строгих понятий и суждений, а исходя из индивидуальных мнений и коллективных идей. Поэтому в подобных системах важную роль играет моделирование частичного знания и незнания.

Принцип соответствия

Язык описания сложной системы должен соответствовать характеру располагаемой о ней информации (уровню знаний или неопределенности). Точные логико-математические, синтаксические модели не являются универсальным языком, также важны нестрогие, приближенные, семиотические модели и неформальные методы. Один и тот же объект может описываться семейством языков различной жесткости.

Принцип разнообразия путей развития

Развитие сложной системы многовариантно и альтернативно, существует «спектр» путей ее эволюции. Переломный критический момент неопределенности будущего развития сложной системы связан с наличием зон бифуркации - «разветвления» возможных путей эволюции системы.

Принцип единства и взаимопереходов порядка и хаоса

Эволюция сложной системы проходит через неустойчивость; хаос не только разрушителен, но и конструктивен. Организационное развитие сложных систем предполагает своего рода конъюнкцию порядка и хаоса.

Принцип колебательной (пульсирующей) эволюции

Процесс эволюции сложной системы носит не поступательный, а циклический или волновой характер: он сочетает в себе дивергентные (рост разнообразия) и конвергентные (свертывание разнообразия) тенденции, фазы зарождения порядка и поддержания порядка. Открытые сложные системы пульсируют: дифференциация сменяется интеграцией, разбегание - сближением, ослабление связей - их усилением и т.п.

При этом система должна быть открытой, поскольку закрытая система в соответствии с законами термодинамики должна в конечном итоге прийти к состоянию с максимальной энтропией и прекратить любые эволюции. Открытая система должна быть достаточно далека от точки термодинамического равновесия, поскольку в этой точке система обладает максимальной энтропией и не способна к какой-либо самоорганизации, а в положении, близком к равновесию и без достаточного притока энергии извне, любая система со временем ещё более приблизится к равновесию и перестанет изменять своё состояние.

Фундаментальным принципом самоорганизации служит возникновение нового порядка и усложнение систем через флуктуации (случайные отклонения) состояний их элементов и подсистем. Такие флуктуации обычно подавляются во всех динамически стабильных и адаптивных системах. Но в более сложных открытых системах, благодаря притоку энергии извне и усилению неравновесности, отклонения со временем могут приводить к изменению состояния. Поскольку флуктуации носят случайный характер, то состояние системы после бифуркации обусловлено действием суммы случайных факторов.

Самоорганизация, в результате которой происходит образование через этап хаоса нового порядка или новых структур, может осуществиться только в сложных системах, обладающих определённым количеством взаимодействующих между собой элементов, имеющих достаточно высокие вероятности флуктуаций. Недостаточно сложные системы не способны ни к спонтанной адаптации ни к развитию и при получении извне чрезмерного количества энергии теряют свою структуру и необратимо разрушаются.

Этап самоорганизации наступает только в случае преобладания положительных обратных связей, действующих в открытой системе, над отрицательными обратными связями. Функционирование динамически стабильных, неэволюционирующих, но адаптивных систем (например, гомеостаз в живых организмах или автоматические устройства) основывается на получении обратных сигналов от рецепторов или датчиков относительно положения системы и последующей корректировки этого положения к исходному состоянию исполнительными механизмами. В эволюционирующей системе такие изменения не подавляются, а накапливаются и усиливаются, что может привести к возникновению нового порядка и новых структур, образованных из элементов прежней, разрушенной системы. Например, механизмы образования новых социальных формаций или возникновения биологических видов.

Некоторые скачкообразные изменения могут быть настолько серьёзными, что могут приводить к полной перестройке системы, но прежде чем изучать эти явления рассмотрим принципы функционирования сложных систем.

5. 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:

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. 5).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 5. 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.

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. 6). 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.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 6. 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.

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. 7), 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:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 7. Механизм действия отрицательной обратной связи

Математически это выглядит следующим образом:

= const, (10)



где - изменение основных параметров, определяющих гомеостаз системы; U_i - 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. 8). 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.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 8. 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 может 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 2. 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 состоянием системы 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. 2). 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. 9).

Рис. 9. 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. 10).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 10. 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.



Литература

1. Иванова Т.Ю. Теория организации: учебник / Иванова Т.Ю., Приходько В.И. - 3-е изд., переаб. и доп. - М. КНОРУС, 2010. - 432 с.

2. Куликов Г.Г. и др. Автоматизированное проектирование ИУС. Системное моделирование предметной области: Учеб. пособие. Изд. 2-е / Г.Г. Куликов, А.Н. Набатов, А.В. Речкалов. - Уфа: УГАТУ, 2003. - 104 с.

3. Куликов Г.Г., Конев К.А. Методология управления машиностроительным предприятием на основе интеграции его бизнес-процессов // Вестник УГАТУ - 2006. № 2, Т. 7. С. 43-47.

4. Колобашкина Л.В. Основы теории игр: учебное пособие. - М.: Бином. ЛЗ, 2011. 164 с.

5. Конев К.А. Совершенствование функции управления выпускающей кафедры // Методы менеджмента качества. - 2009. № 3. С. 26-30.

6. Конев К.А., Старцев Г.В. Интегрированная система рейтинговой оценки качества образования // Вестник УГАТУ - 2009. № 1(30). Т 12. С. 96-102.

7. Куликов Г.Г., Конев К.А., Старцев Г.В. Совершенствование бизнес-процессов выпускающей кафедры образовательного учреждения // Методы менеджмента качества. - 2008. № 2. С. 20-25.

8. Левенчук А.И. Краткий обзор по системной инженерии. / http://www.slideshare.net/ailev/ss-998595.

9. Методологии моделирования предметной области / http://www.excode.ru.

10. Мухин В.Н. Исследование систем управления: учебник - М.: Экзамен, 2006. - 479 с.

11. Новосельцев В.И. Теоретические основы системного анализа. - М.: Майор, 2006. - 592 с.

12. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Основы системного анализа: Учеб. пособие. 2-е изд., доп. - Томск: НТЛ, 1997.

13. Прангишвили И.В. Системный подход и общесистемные закономерности. Серия «Системы и проблемы управления». - М.: Синергетика, 2000. - 528 с.

14. Рапис Е.Г. Самоорганизация и супермолекулярная химия пленки белка от нано- до макромасштаба. // Журнал технической физики, 2004, том 74, вып. 4, с. 117-122.

15. Серенков П.С. Реинжиниринг бизнес процессов и менеджмент качества как части одного целого / П.С. Серенков, А.Г. Курьян // Минск, Новости. Стандартизация и сертификация № 6. 2002. С. 11-23.

16. Соловьев В.Д., Добров Б.В., Иванов В.В., Лукашевич Н.В. Онтологии и тезаурусы: Учебное пособие. - Казань, Москва: Казанский государственный университет, МГУ им. М.В. Ломоносова, 2006.

17. Сурмин Ю.П. Теория систем и системный анализ: Учебное пособие. - К.: МАУП, 2003 - 368 c.

18. Фомин Г.П. Математические методы и модели в коммерческой деятельности. М: Финансы и статистика, 2001. - 324 с.

19. Хомяков П.М. Системный анализ: Экспресс-курс лекций. Изд.4-е, стер. - М.: Издательство ЛКИ, 2010. - 216 с.

20. Черняховская Л.Р. Объектно-ориентированное моделирование систем искусственного интеллекта. Учеб. пособие / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. Уфа, 2006. - 90 с.

21. Шведин Б.Я. Онтология проектирования - terra incognita? - Научный журнал «Онтология проектирования». № 1, 2011. - с. 9-21.

22. Шеметов П.В. Петухова С.В. Теория организации: Учеб. пособие. - изд. 3-е, стер. - М.: Омега-Л, 2008. - 282 с.

Размещено на Allbest.ru