«Большая система»

А. Я. Лернер

Большая система — управляемая система, рассматриваемая как совокупность взаимосвязанных управляемых подсистем, объединенных общей целью функционирования.

Примерами больших систем могут служить: энергосистема, включающая природные источники энергии (реки, месторождения химического или ядерного горючего, солнечную и ветровую энергию), электростанции, преобразовательные подстанции, обслуживающий персонал, линии передачи энергии, потребителей энергии; производственное предприятие, куда входят источники снабжения сырьем и энергией, персонал, технологическое оборудование, средства его ремонта, техническая документация, финансы, сбыт продукции, учет и отчетность; торговая сеть, включающая поставщиков товаров, склады, торговые точки, персонал, финансы, учет и отчетность; живой организм с его системами питания, дыхания, движения, нервной и гуморальной регуляции, восстановления разрушающихся элементов (клеток) и воспроизведения дочерних организмов.

Понятие большой системы возникло как выражение системного подхода к постановке и решению задач управления, свойственного кибернетике. Оно введено не с целью классификации систем (деления их на "большие" и "небольшие"), а чтобы выделить способ рассмотрения поведения управляемых систем большого масштаба с учетом всего многообразия протекающих в них явлений. Характерные особенности больших систем: наличие выделяемых частей (управляемых подсистем), участие в системе людей, машин и природной среды, наличие материальных, энергетических и информационных связей между частями систем, а также связей между рассматриваемой и другими системами.

При системном подходе, с целью изучения и совершенствования больших систем используются только такие методы, которые не игнорируют наличия тесной взаимосвязи между большим числом факторов, определяющих поведение рассматриваемой системы; учитывается большая или меньшая неопределенность поведения системы в целом и отдельных ее частей как результат действия случайных факторов и участия в системе людей; принимается во внимание взаимовлияние системы и окружающей ее среды; учитываются изменения во времени свойств системы и внешней среды. Такой подход эффективен при исследовании сложных технических, экономических и биологических систем, для которых оказываются бесплодными традиционные методы, основанные на поочередном изучении отдельных черт системы или отдельных явлений или на далеко идущем упрощении объекта рассмотрения.

Теория больших систем развивается в направлении разработки следующих проблем:

1. Проблема языка, состоящая в формировании системы понятий, необходимых и достаточных для обсуждения вопросов, относящихся к большим системам, и для описания выявленных фактов и закономерностей, поскольку любое научное направление не может существовать и развиваться без языка, в терминах которого формулируются его идеи и методы.
2. Проблема модели, включающая все задачи построения идеализированных (упрощенных) моделей реальных систем, пригодных для теоретического и экспериментального изучения их свойств. Основные задачи здесь сводятся к тому, чтобы заменить реальные системы, исследовать которые невозможно вследствие их большой сложности, системами более простыми и доступными для теоретических исследований. Главная трудность состоит в том, что создаваемые модели должны быть достаточно сложными, чтобы их свойства в нужной мере соответствовали свойствам оригиналов, и в то же время настолько простыми, чтобы их можно было описать и решать нужные задачи, пользуясь составленными описаниями. Отыскание компромисса между этими противоречиями — часто очень трудная задача, которую пока удалось решить лишь для нескольких относительно узких классов систем.
3. Проблема декомпозиции — расчленения исходной системы на относительно обособленные части. Задача управления большой системы существенно упрощается, если представить ее в виде некоторого множества задач управления частями системы. При этом, однако, приходится преодолевать трудности, связанные с выбором способа декомпозиции, который обеспечивал бы необходимое упрощение процедуры решения, но не вызывал бы слишком больших погрешностей из-за отбрасывания некоторых связей при расчленении системы на части.
4. Проблема агрегирования — объединения нескольких показателей одним, сводным, с целью упрощения решения задач управления большой системы; так же как и декомпозиция, имеет целью преодоление "барьера многомерности". Она заключается в выборе такого объединения показателей, которое существенно облегчило бы решение задач управления, но не приводило бы к недопустимым ошибкам, возникающим из-за уменьшения детальности описания системы.
5. Проблема стратегии — выбора способа оценки состояния системы и среды и выработки программы управляющих воздействий, обеспечивающей наилучшее достижение целей управления. Главные трудности в формировании стратегии управления связаны с необходимостью прогнозирования изменений системы и среды, которое принципиально не может быть точным.

Наряду с перечисленными фундаментальными проблемами создание и использование больших систем требует решения ряда прикладных задач — функциональных и операционных. К функциональным задачам относятся мероприятия, обеспечивающие выполнение системой ее назначения и поддержание ее работоспособности. Операционные задачи направлены на решение вопросов планирования комплексов операций, управления ресурсами, запасами и развитием систем.

Управление большой системой основывается на совместном участии в процессе людей и технических средств, основу которых составляют ЭВМ и средства сбора, передачи, представления и хранения информации. Управленческий персонал в совокупности с техническими средствами образует автоматизированную систему управления, которая выполняет функции: информационно-справочные, планирования, учета, отчетности, оперативного управления, управления ресурсами и запасами. При этом выполнение формализуемых операций возлагается на ЭВМ, а принятие решений на основе неформальных методов — на руководителей.

Управление большой системой строится, как правило, в виде иерархической системы, высший орган которой управляет несколькими подразделениями низшей ступени, каждой из которых, в свою очередь, подчинены подразделения еще более низкой ступени и т.д. Такая структура управления позволяет использовать преимущества централизованных и децентрализованных систем и в значительной мере освободиться от их недостатков.

Характерная особенность современного направления развития техники управления большими системами — слияние систем управления технологическими процессами и систем организационного управления в объединенные системы управления, в которых обеспечивается наиболее эффективное и экономное использование информации и технических средств.

Несмотря на небольшой опыт построения управления большими системами, основанного на научных методах, теория и техника больших систем интенсивно развивается и получает распространение во многих отраслях народного хозяйства и обороны, в сфере обслуживания и административного управления, где требуется учет большого числа факторов и переработка большого объема информации.

Литература:

1. Эшби У. Р., Введение в кибернетику, пер. с англ., М., 1959;
2. Кибернетику на службу коммунизму. Сб. ст., т. 1, М.- Л., 1961;
3. Гуд Г. Х., Макол Р. Э., Системотехника. Введение в проектирование больших систем, пер. с англ., М., 1962;
4. Бир Ст., Кибернетика и управление производством, пер. с англ., М., 1963;
5. Бусленко Н. П., Математическое моделирование производственных процессов на цифровых вычислительных машинах, М., 1964;
6. Глушков В. М., Введение в кибернетику, К., 1964;
7. Греневский Г., Кибернетика без математики, пер. с польск., М., 1964;
8. Общая теория систем. Сб. ст., пер. с англ., М., 1966;
9. Лернер А. Я., Начала кибернетики, М., 1967.