Системный Анализ Vol 5

Функциональные и прочие аспекты системного анализа

До сих пор мы описывали системы, не касаясь вопроса, для чего они создаются, т.е. какова цель их функционирования. Постановка этого вопроса сразу уводит нас в область так называемой прагматики, которая вместо содержания деятельности интересуется её смыслом и важнейшей задачей которой является решение проблемы целеобразования. При этом надо принять во внимание, что проектировщики далеко не всегда правильно представляют себе задачу системы, пытаясь, например, потопить авианосец, хотя достаточно просто разрушить взлётную полосу (палубу) или вывести из строя систему управления полётами.

Они есть даже если их не видно

Проходя этапы постепенной формализации, полезно учитывать рекомендации типа «используй то, что знаешь», «не увлекайся перечислением», «не забывай возвращаться к системным представлениям», «помни о цели», «не бойся менять методы» и т.п.
При анализе и проектировании действующих систем различных специалистов могут интересовать разные аспекты: от внутреннего устройства системы до организации управления в ней. К сожалению, в системном анализе существует несколько классификаций подходов для решения проблем. Есть частичные пересечения, однако только часть из них достаточно конкретны. Поэтому мы приведём наиболее работоспособную, и лишь затем дополним несколькими подходами по иной классификации. Итак, выделим условно следующие подходы к анализу и проектированию: 1) системно-элементный, 2) системно-структурный, 3) системно-функциональный, 4) системно-генетический, 5) системно-коммуникативный, 6) системно-управленческий и 7) системно-информационный.

Системно-элементный подход

Непременной принадлежностью систем являются их компоненты, части, именно то, из чего образовано целое и без чего оно невозможно. Системно-элементный подход отвечает на вопрос, из чего (каких элементов) образована система. Этот подход иногда называли «перечислением» системы. Его вначале пытались применить для исследования сложных систем. Однако первые же попытки применить такой подход к исследованию систем управления предприятиями и организациями показали, что «перечислить» сложную систему практически невозможно.

Системно-структурный подход

Компоненты системы являют собой не набор случайных бессвязных объектов. Они интегрированы системой, являются компонентами именно данной системы. Системно-структурный подход направлен на выявление компонентного состава системы и связей между ними, обеспечивающих целенаправленное функционирование. При структурном исследовании предметом исследований, как правило, являются состав, структура, конфигурация, топология и т. п.

Системно-функциональный подход

Цель выступает в системе как один из важных системообразующих факторов. Но цель требует действий, направленных на её достижение, которые есть не что иное, как её функции. Функции по отношению к цели выступают как способы её достижения. Системно-функциональный подход направлен на рассмотрение системы с точки зрения её поведения в среде для достижения целей. При функциональном исследовании рассматриваются: динамические характеристики, устойчивость, живучесть, эффективность, то есть всё то, что при неизменной структуре системы зависит от свойств её элементов и их отношений.

Системно-генетический подход

Любая система не является неизменной, раз и навсегда заданной. Она не абсолютна, не вечна главным образом потому, что ей присущи внутренние противоречия. Каждая система не только функционирует, но и движется, развивается; она имеет своё начало, переживает время своего зарождения и становления, развития и расцвета, упадка и гибели. А это значит, что время является непременным атрибутом системы, что любая система исторична. Системно-генетический (или системно-исторический) подход направлен на изучение системы с точки зрения её развития во времени. Системно-генетический подход определяет генезис — возникновение, происхождение и становление объекта как системы.

Системно-коммуникативный подход

Каждая система всегда является элементом (подсистемой) другой, более высокого уровня, системы, и сама, в свою очередь, образована из подсистем более низкого уровня. Иначе говоря, система связана множеством отношений (коммуникаций) с самыми различными системными и несистемными образованиями. Системно-коммуникативный подход направлен на изучение системы с точки зрения её отношений с другими, внешними по отношению к ней, системами.

Системно-управленческий подход

Система постоянно испытывает на себе возмущающие воздействия. Это — прежде всего внутренние возмущения, являющиеся результатом внутренней противоречивости любой системы. Это и внешние возмущения, которые далеко не всегда благоприятны: недостаток ресурсов, жёсткие ограничения и так далее. Между тем система живёт, функционирует, развивается. Значит, наряду со специфическим набором компонентов, внутренней организацией (структурой) есть и другие системообразующие, системосохраняющие факторы. Эти факторы обеспечения устойчивости жизнедеятельности системы называют управлением. Системно-управленческий (или его ещё называют системно-интегративным, от одного значения слова интеграл – целостный) подход направлен на изучение системы с точки зрения обеспечения её целенаправленного функционирования в условиях внутренних и внешних возмущений.

Системно-информационный подход

Управление в системе немыслимо без передачи, получения, хранения и обработки информации. Информация — это способ связи компонентов системы друг с другом, каждого из компонентов с системой в целом, а системы в целом — со средой. В силу сказанного, нельзя раскрыть сущность системности без изучения её информационного аспекта. Системно-информационный подход направлен на изучение системы с точки зрения передачи, получения, хранения и обработки данных внутри системы и в связи со средой.

С информационным подходом (информационным моделированием) непосредственно связаны несколько техник моделирования, однако одна из них особо созвучна задачам и возможностям педагогики:

Ситуационное моделирование опирается на модельную теорию мышления, в рамках которой можно описать основные механизмы регулирования процессов принятия решений. В центре модельной теории мышления лежит представление о формировании в структурах мозга информационной модели объекта и внешнего мира. Эта информация воспринимается человеком на базе уже имеющихся у него знаний и опыта. Целесообразное поведение человека строится путём формирования целевой ситуации и мысленного преобразования исходной ситуации в целевую. Основой построения модели является описание объекта в виде совокупности элементов, связанных между собой определёнными отношениями, отображающими значения и смыслы, скрытые в предметной области. Модель объекта имеет многоуровневую структуру и представляет собой тот информационный контекст, на фоне которого протекают процессы управления. Чем богаче информационная модель объекта и выше возможности манипулирования ею, тем лучше и многообразнее качество принимаемых решений при управлении.

Ситуационное моделирование = Симулятор
(очень во многом, и самое главное - работает!!!)

Ситуационный подход

Выделение проблемного комплекса, лежащего в основе ситуации. Выделение основных характеристик ситуации. Установление причин возникновения ситуаций и следствий их развёртывания. Оценка ситуации, её прогнозирование. Разработка программы деятельности в данной ситуации.

Проблемный подход

Выделение проблемы как противоречия между какими-либо сторонами объекта, определяющими его развитие. Определение типа проблемы, её оценка. Выработка способов разрешения проблемы.
Схожесть этих двух определений и их тесное переплетение, особенно в гуманитарных областях позволяет объединить оба подхода в единый проблемно–ситуационный.

Целевой подход

Определение цели системы. Декомпозиция цели на простые составляющие. Обоснование целей. Построение «дерева целей». Оценка экспертами всех «ветвей» дерева целей относительно времени и ресурсов достижения.

Деятельностный подход

Определение проблемы. Определение объекта деятельности. Формулировка целей и задач деятельности. Определение субъекта деятельности. Формирование модели деятельности. Осуществление деятельности.

Ознакомление с подходами показывает, что в педагогике следует ориентироваться на все с функционального по информационный. Из дополнительных подходов в педагогике нельзя ориентироваться на какой-либо один. Деятельностный требует предварительной полной отработки целевого подхода для своей осуществимости и по сути не имеет смысла как отдельный и независимый. А выявление и постановка правильных целей невозможны без предварительной проработки согласно проблемно-ситуационному подходу.

Фактически ситуационный, проблемный и целевой подходы определяют стратегию. Но стратегии без тактики не существует и именно за неё отвечают первые семь упомянутых подходов. Разберём этот момент подробней.
Системно-управленческий подход завязан на слабо контролируемые позитивные мотивационные факторы (см. работу об архетипах, концептах и менталитете). В репрессивной форме и знании о наличии работающих альтернатив ведёт к краху личной мотивации и социальной пассивности либо, наоборот – озлоблению.
Генетический, или исторический подход весьма специфичен, однако его следует применять для разработки методик по предметам того-же характера, особенно молодых гуманитарных наук.
Коммуникативный подход слишком зависим от степени социальной значимости актёров и в приложении к педагогике лишь вновь подчёркивает давно известный факт — учитывать роль семьи, особенно родителей в педагогике в целом, а не только в воспитании.

Личный опыт автора показывает, что умение работать с информацией во многих странах находится на зачаточном уровне и строить методики обучения, всерьёз опирающихся на него стоит только в плане перспектив на будущее. С учётом того, что имеется множество стран куда более развитых в плане информационной культуры, проще будет заимствовать эти методики когда они понадобятся. На данный момент следует воспринимать системно-информационный подход как цель для обучения, чтобы строить методики преподавания так, чтобы ученики научились его использовать в будущем, для самоподготовки в старших классах и университете. Соответственно на момент написания статьи его можно включать как основу для разработки методик только для предметов, преподаваемых на последних двух годах обучения в университетах и так, чтобы его игнорирование резко снижало академические результаты.
Таким образом получается, что единственный подход реально применимый везде – это системно-функциональный. По мнению специалистов Министерства энергетики США [«УПРАВЛЕНИЕ СТОИМОСТЬЮ», Министерство энергетики США (DOE). Управление по административным вопросам, бюджету и оценке], цель функционального анализа – выявить альтернативные средства достижения желаемой эффективности, выявить области, в которых имеется возможность для оптимизации различных критериев, например, стоимости, надёжности и так далее, выделить альтернативные цепочки конструкторских и проектных решений. Наиболее часто используемым инструментом является «закон Парето», согласно которому только примерно 20% элементов влияют на конечный результат, а остальные играют второстепенную роль.

Вильфредо Парето [1848 - 1923]

В результате анализа функции и системы должны быть структурированы на «единичные жизненно важные» и «второстепенные». Это необходимо для концентрации ресурсов в тех областях, которые оказывают максимальный эффект на конечный результат. Именно поэтому функциональный анализ должен выполняться на самых ранних этапах проектирования параллельно со сбором и анализом требований, так как эти процессы пересекаются друг с другом. В результате подобного анализа должны быть выделены отдельно основные функции, обеспечивающие функции и функции систем в операционном окружении [А. А. Просвирнов, Системная инженерия – миф или ключ к эффективности]. Поскольку термин операционное окружение явно незнаком гуманитариям, он кажется страшным. На самом деле это просто среда, в которой всё происходит с уклоном в её текущее состояние.
В каждой из этих групп: основной, обеспечивающей и операционной должны быть выявлены функции, играющие первостепенную роль на конечный результат (стоимость, безопасность, конкурентоспособность и так далее).
Процесс функционального анализа неотделим от процесса сбора и анализа требований. Каждому требованию или группе требований должна соответствовать функция в одной из трёх групп, которая должна удовлетворить это требование. Декомпозиция функциональных требований приводит к декомпозиции и функций, что прямо подводит нас к иерархическому построению функций и соответствующих им функциональных систем. Можно условно считать, что все требования разделены на четыре группы: функциональные требования, сценарии использования, ограничения и требования качества.

Если объединить структурный и функциональный компоненты (верно и для технических и для гуманитарных задач), то структурно-функциональный метод (С-ФМ) строится на основе выделения в целостных системах их структуры — совокупности устойчивых отношений и взаимосвязей между её элементами и их роли (функций) относительно друг друга. Во всех имеющихся учебниках этот подход (условный номер 12) включают в список «стратегических», с чем автор категорически не согласен. Это подход ориентированный на практическую деятельность, но он достаточно общий и гибкий, поэтому относится не к конкретным методам, а тем подходам, которые мы назвали тактическими.Рассмотрим его подробнее. Итак, структуру мы понимаем, как нечто неизменное при определённых преобразованиях, а функция — как «назначение» каждого из элементов данной системы. Основные требования процедуры структурно-функционального метода (как частного случая системного подхода):

• изучение строения, структуры системного объекта;
• исследование его элементов и их функциональных характеристик;
• анализ изменения этих элементов и их функций;
• рассмотрение развития (истории) системного объекта в целом;
• представление объекта как гармонически функционирующей системы, все элементы которой «работают» на поддержание этой гармонии.

Ни в какой момент мы не рассматриваем исследуемую систему как статичную, поэтому надо чётко понимать, что структура влияет на функции, причём как позитивно, будучи шире, гибче и допуская большую функциональность и развитие, так и негативно, когда сильно их ограничивает.

Вообще разграничение на структуры и функции в соответствии с житейскими смыслами этих двух слов может и запутать. Например, в социальных науках мы имеем объекты, а всё остальное определяется связями и целями, которые легко преобразуются в функции простым переименованием. А к структуре мы отнесём наиболее значимые и постоянные из функций. Просто их задачи достаточно различаются чтобы разделить общий набор функций на две взаимосвязанные группы.

Не совсем мирным примером структурно-функционального подхода является планирование сражения полководцем, когда согласно цели (функции сражения) создаётся структура войск, их боевое, инженерное и материальное обеспечение. Будем честны: задача полководца гораздо проще, так как он может уничтожать врага, а педагогу приходится продолжать учить всех. Самой главной ошибкой в применении данного метода является провозглашение главным либо структуры, либо функций. В силу того, что функционально-структурная организация системы адаптивна под влиянием внешней среды, то подобный перекос не позволит разглядеть и построить модель спирального развития, являющуюся основой многих педагогических процессов и задач.
При формировании дерева функций системы необходимо располагать полнотой информации о её функциях (основных и дополнительных). Ни на одном уровне иерархии системы нельзя забывать ни об одной функции (в том числе психофизические, эргономические, экологические и другие). Надо выделить основную функцию и функции уровней. Заметим, что при эшелонном описании системы помимо собственно дерева функций у нас появиться возможность сгруппировать их логически – поэшелонно. Рекомендуется рассмотреть внимательно каждую из этих групп для выявления аналогий и возможных скрытых «горизонтальных» связей. Этот дополнительный шаг может дать очень неожиданные результаты и привести к пересмотру исходного дерева функций, возможно преобразовав его в более сложную многосвязную конструкцию.

Многим из людей, а педагогам особенно, С-Ф метод прекрасно знаком, причём именно в эшелонном варианте, когда производится построение концептуальной карты и цветовая пометка блоков определяет их принадлежность различным эшелонам. Внутренние функции и меж-эшелонные связи при этом чётко видны.

Следующий элемент в С-ФМ кажется странным всем, поэтому сначала приведём его как есть, и лишь затем объясним почему к анализу надо подходить именно так:

Дерево противоречий системы – отражает противоречия отдельных уровней её функционально–структурной организации. На каждом уровне существуют противоречия между функциями и структурной организацией, как противоречия между содержанием и формой, между требованиями определённого качества и сложностью структуры. Многоуровневая иерархическая система противоречий и есть дерево противоречий системы.

Суть в том, что хотя С-ФМ позволяет как анализировать существующие системы, так и проектировать новые. Но изначально он был создан именно для анализа и существовали здравые сомнения в корректности и полноте как предлагаемой иерархии, так и структурных компонентов и функций каждого уровня, равно как и межуровневых функциональных связей. Поэтому нестыковки и их крайняя форма – противоречия неизбежны, особенно в начале, так сказать на первых витках анализа. Их просто легче заметить и описать. Как внутренние (с того-же уровня иерархии или эшелона), так и межуровневые (меж-эшелонные). Работая над их устранением, мы уточняем как структурные, так и функциональные компоненты.

Для педагогов и методистов например очевидно, что рассуждения «от противного» не являются «привилегией» строгих наук и техники. В воспитании и образовании именно проблемы заставляют дорабатывать существующие или порождать новые методики. Кроме того, обнаружение противоречий просто взывает к использованию метода отрицания и конструирования.

Что произойдёт, если мы сменим одну из связанных с противоречием функций на противоположную или совсем другую? И/или связанный с проблемой структурный элемент? В том-же эшелоне? На уровень выше или ниже?

Понятно что это может и не сработать, но жизненная мудрость «клин клином вышибают» потому и зовётся и жизненной, и мудростью, что часто срабатывает и именно по отношению к проблемным элементам и связям. Особенно в педагогике дошкольной, начальной и средних школ пока дети не освоили градации отношений, и они не просто дуальны, а основаны именно на противоположностях.

При работе со старшей школой и высшим образованием варианты решения следует искать именно на кардинальных отличиях, но не противоположностях. Особо хочу предостеречь от одной грубейшей ошибки: считается, что если основное противоречие преодолено, то и проблема решена. Но относиться к этому надо диалектически, помня о том, что преодоление одних противоречий порождает другие, то есть при решении одних проблем возникают другие, и опытный исследователь должен их видеть, предусмотреть и оценить заранее. В социальных системах устранение противоречий невозможно вообще. Можно лишь уменьшить их размах и снизить остроту.

Именно здесь педагоги совершают ещё одну грубейшую ошибку, что проблема решаема за счёт установки строгих внешних ограничений. Снаружи при этом будет казаться, что проблема решена. Но на самом деле мы просто заталкиваем проблему внутрь, как болезнь. И тут срабатывают прямые аналогии с медициной. Последствия могут быть разнообразными, но всех их можно охарактеризовать одинаково: «хорошо не будет никогда».

Так что единственной работоспособной альтернативой является применение закона необходимого разнообразия, который детально был обсуждён ранее.

 

Продолжение