Системная технология

В целом триада систем и каждая из систем могут преследовать эгоистические цели, отличные от первоначальной цели F, достижение которой необходимо среде М.

В связи с этим одна из задач системной технологии – изучение совместного действия Законов системности и технологизации при создании мотивации деятельности технологических систем.

Результаты, полученные в данном разделе, впервые позволяют увидеть с единых позиций сформулированного здесь Закона технологизации все многообразие и единство возможных технологий и возможности их конструирования с помощью системной технологии, которая представляет собой науку об искусстве системности в осуществлении технологий деятельности человека.

1.4. Модель достижения цели в системах и технологиях

Процессы, осуществляемые в системах, наряду с такими понятиями как структура, элемент, элементарный процесс, являются основным объектом изучения системной технологии.

* По своему замыслу человеческая деятельность, как правило, целенаправленна, т.е. преследует определенные цели, и целесообразна, т.е. строится так, чтобы делать все, что надо для достижения цели и «не делать ничего лишнего». Принцип системности и классификация технологий деятельности, разработанные в предыдущих разделах, описывают, в частности, целесообразные действия по конструированию и реализации системной сознательной деятельности, в том числе и технологической деятельности, связанной с изготовлением изделий, необходимых для достижения некоторой цели. В данном разделе мы рассматриваем целенаправленную человеческую деятельность, в том числе и технологическую, как состоящую из процессов достижения цели. Для технологической деятельности, например, цель заключается в извлечении максимальной выгоды (полезности для себя в материальном или ином плане) путем изготовления изделия «по заказу» внешней среды. Эта цель, конечно, значительно отличается, по меньшей мере, от той первоначальной цели, для достижения которой внешняя среда «заказывает» производственной системе данное изделие, но никак не влияет на общее свойство процесса – его целенаправленность и целесообразность.

Ниже описывается системная модель процесса деятельности, которая содержит наиболее общие черты процесса человеческой деятельности, организуемого и проводимого с определенной целью. Эта модель адекватно и просто описывает, в том числе и собственно процессы организации и управления процессами достижения цели. В главах 5–11 будет показано, что предлагаемая модель позволяет дать системное описание всех компонент управляемых и организуемых процессов.

* В каждом процессе деятельности, как в процессе достижения цели, можно различить следующие основные этапы: 1) формулирование цели, 2) определение наличных ресурсов, 3) нахождение методов использования ресурсов для достижения цели, 4) установление ограничений, 5) применение найденных методов для осуществления процесса достижения цели, 6) оценка эффективности процесса достижения цели и окончание данного процесса, если достигнута удовлетворительная оценка. Если оценка эффективности неудовлетворительна, то происходит переход к этапу 7) корректировка этапов (всех или части) 1–4 и повторение этапов 5,6.

* Граф, показанный на рис. 1.5, отражает взаимосвязь этапов в процессе достижения цели. Он является смешанным, т.е. содержит ориентированные ветви такие, как (1,5), (2,5), (3,5) и др., и неориентированные, такие, как (1,3), (1,7) и др. По ориентированным ветвям информация от одного этапа – преобразователя информации к другому (они отражаются вершинами графа) передается в одном направлении, неориентированные ветви отражают возможность обмена информацией в обоих направлениях [3].

Например, по ветвям (1,3), (2,3), (3,4) возможен такой обмен информацией при нахождении методов достижения цели: информация о выбранной цели, ресурсах и ограничениях используется в вершине 3 графа для нахождения методов; какой-либо вариант метода вносит корректировку в формулировку цели, требует коррекции ограничений и ресурсов и т.д. Подробные циклические обмены совершаются и при осуществлении этапа 7.

Рис. 1.5. Граф процесса достижения цели.

* В свою очередь, каждая вершина этой модели будет представлять собой систему: целей, ограничений, ресурсов, методов, применения методов, оценки эффективности и координации.

* Цели. Например, для процесса обучения, если рассматривать его как часть производственного процесса образовательного учреждения, цели могут заключаться в максимизации усвоения материала преподаваемого предмета, минимизации материальных затрат на создание компьютерных технологий, максимизации производительности труда обучаемого по созданию нового комплекса знаний и умений «в себе» и др. Для описания целей в процессе обучения могут также использоваться показатели, отражающие объем материала, «подаваемого» в определенном разделе курса и показатели сбалансированности разделов программы данного курса. Все присущие процессу обучения цели могут объединятся в систему либо с помощью логических условий, определяющих порядок их достижения (например, условие: вначале достичь целей – показателей актуальности и сбалансированности учебных планов, затем достичь цель – оптимизация методики преподавания для конкретной группы потребителей образовательных услуг и т.д.), либо с помощью формул и правил, устанавливающих взаимные влияния целей и показателей друг на друга.

Если мы рассматриваем технологические процессы, то их целью является изготовление некоторого изделия, выпуск некоторого продукта по заказу внешней среды. Эта формулировка подходит для описания цели любого процесса и любой процесс может трактоваться, как технологический процесс в смысле формулирования цели деятельности. В самом деле, научные результаты – продукты научной деятельности, «изделия» научных технологий, социальные результаты – продукты, изделия социальных технологий, проекты – изделия конструкторских (проектных) технологий, знания, умения и навыки выпускников – изделия, продукты образовательных технологий и т.д. Все эти изделия нужны внешней среде для достижения различных целей – совершенствования процессов производства, удовлетворения информационного голода, создания общественного мнения, улучшения качества человеческого ресурса и т.д.

В системной триаде формулирование (в т.ч. и корректировка) целей осуществляется системой-субъектом в процессах проектирования, конструирования, управления, исследований технологий деятельности.

* Ресурсы, используемые в производстве, – материальные, энергетические, человеческие, информационные, временные и др., объединяются в систему, в частности, с помощью норм затрат различных ресурсов на производство продукции, напр., образовательной (нормативная учебная нагрузка на одного преподавателя, среднее количество студентов на одного преподавателя университета и т.п.).

В тех случаях, когда мы рассматриваем любые процессы, как технологические процессы, в качестве ресурсов рассматриваются совокупность ресурсов, содержащих преобразуемый предмет труда и ресурсы, необходимые для построения и поддержания работоспособности технологий: люди, машины, компьютеры, земля, недвижимость и др.

В системной триаде формирование совокупности ресурсов – задача системы-субъекта.

* Ограничения, накладываемые на различные виды ресурсов, на методы и на цели, также взаимосвязаны; увеличивая либо уменьшая предельные значения использования одного вида ресурса (например, число максимально используемых станков, машин), необходимо изменять и предельно допустимые значения других видов ресурсов (например, человеческих). Ограничения, накладываемые на ресурсы, могут повлиять на совокупность используемых методов и на систему реально достижимых целей и т.д.

В тех случаях, когда мы рассматриваем процессы человеческой деятельности, как технологические, необходимы ограничения в виде регламентов, ограничивающих все аспекты создания и протекания процесса (цели, методы, ресурсы), обязательность технологической дисциплины и многие другие принципы и модели осуществления технологий, описанные в главе 2.

В системной триаде – это действия, осуществляемые системой-субъектом.

* Методы. Методы, применяемые для целенаправленного преобразования ресурсов, существенно зависят от многих факторов: вид ресурса, состояние знаний в данной области, ограниченность трудовых ресурсов определенного рода и др. Собственно методы, применяемые, напр., для развития человеческого ресурса и методы, необходимые для преобразования энергии, действительно качественно во многом отличны. Но способы их организации в систему могут содержать общие правила. Одним из таких «сводов общих правил» является системная технология.

Если мы рассматриваем совокупность методов преобразования ресурсов, как технологию, то мы применяем к ее формированию и реализации те требования к технологиям и те требования к системности этих технологий, которые установлены в главах 1–4. И тогда мы рассматриваем совокупность методов, как часть технологии целенаправленного преобразования ресурсов для изготовления заданного изделия.

В системной триаде – это деятельность системы-субъекта.

* Применение найденных методов использования ресурсов для достижения целей при заданных ограничениях должно, естественно, носить системный характер, хотя бы в силу необходимости установления определенного организационного порядка применения систем методов, целей, ограничений и ресурсов.

Если мы рассматриваем технологии деятельности с позиций системной технологии, то данный этап деятельности в системной триаде осуществляется системой-объектом – технологической системой по преобразованию ресурсов для изготовления изделия.

* Система оценки эффективности процесса достижения целей это, в простейшем случае, оценка совпадения системы практических результатов с системой поставленных целей. Это может быть также система определения момента достижения результирующим показателем деятельности некоторого экстремального значения, либо определения вхождения количественной оценки результата в некоторые допустимые пределы отклонения от заданного значения. В более сложных ситуациях оценка эффективности процесса достижения цели основывается на экспертных методах; например, при оценке стоимости интеллектуальной собственности может создаваться несколько вариантов оценки, созданных по разным методикам и приемлемых по конкурирующим критериям. В таком случае окончательный вариант выбирается путем экспертной оценки.

В системной триаде – это процесс, осуществляемый во взаимодействии системы-субъекта и системы-результата.

Если мы рассматриваем технологии, то это процесс контроля со стороны системы управления технологией (напр., технического контроля, экологического контроля, потребительского контроля и т.п.) параметров изделия на соответствие требованиям внешней среды.

* Координация – это этап, осуществляемый системой-субъектом при взаимодействии с внешней средой и с создаваемым или с корректируемым процессом достижения цели.

Если мы рассматриваем технологии, то координация – это та часть управления технологическим процессом, которая определяет возможности развития технологии в соответствии с развитием потребностей внешней среды.

* Целенаправленная деятельность содержит циклы, что очевидно из рассмотренной модели. Известно, что такие структуры могут быть неустойчивыми, в таком случае процессы, осуществляемые в них, не приводят к достижению цели. Неустойчивость процесса является следствием неблагоприятного сочетания статических и динамических характеристик средств, используемых на каждом этапе. Синтез устойчивой структуры системы для реализации процесса достижения цели сам по себе является сложной задачей и с помощью практически применимых формальных правил решен для довольно узкого круга технических систем. В социальных, человеко-машинных и технических и др. системах, которые могут быть использованы для реализации процессов достижения целей, обеспечивающих устойчивое протекание процесса, должны решаться задачи, связанные с обеспечением различных качественных показателей упорядоченности, надежности и эффективности взаимосвязанных экономических, экологических и социальных систем.

* На основе предложенной системной модели процессов достижения цели может конструироваться система для реализации процесса. Конструирование и реализация системы для осуществления заданного процесса достижения цели также является процессом достижения цели и реализуется с помощью каких-либо уже функционирующих систем исследования, проектирования, конструирования, управления и др.

Конструируемая система и процесс достижения цели, для осуществления которого она создается, в ходе создания развиваются, влияют друг на друга, потому, что, во-первых, в начале всегда имеется исходная неопределенность в описании самого процесса достижения цели, и, во-вторых, реализация процесса достижения цели тесно связана с особенностями создаваемой системы.

Предлагаемая модель описывает взаимодействие в системной триаде, состоящей из системы-субъекта, системы-объекта и системы-результата, в процессе достижения цели.

* Развитие описанной системной модели процесса далее должно происходить с учетом следующих обстоятельств.

Во-первых, любой процесс достижения цели неизбежно расчленяется на более простые, те, в свою очередь, также должны расчленяться и т.д. до простейших процессов (операций, движений, переходов и т.д.).

Во-вторых, процесс достижения цели является всегда подпроцессом более сложного процесса (например, процесса создания и развития системы для осуществления данного процесса достижения цели).

В результате, предложенная модель всегда входит в систему моделей и является, как система, частью более сложной системы.

* Предложенная модель позволяет наглядно описывать и конструировать процессы достижения цели в самых разных видах деятельности, в том числе и при построении и реализации технологий.

Так, макропроцесс индустриализации упорядочивается с помощью этой модели следующим образом.

Цель индустриализации – создание производственной системы.

Ресурсы, используемые в процессе индустриализации – природные, человеческие, информационные, машин и оборудования и др.

Методы индустриализации – машинизация и технологизация.

Ограничения индустриализации связаны с возможными размерами использования ресурсов и с допустимостью конкретных методов.

Применение выбранных методов означает собой пробную (или окончательную) реализацию выбранных вариантов технологизации и машинизации данной деятельности.

Оценка эффективности выбранных вариантов производится и при пробном и при «окончательном» вариантах.

Координация — создание экономико-административной системы управления, проводится, как правило, при выборе окончательного варианта машинизации и технологизации и приводит к созданию производственной системы. Здесь также возможны одна или несколько пробных реализаций.

Аналогичным образом можно показать применение этой модели и для процессов технологизации, машинизации и любых других.

С помощью данной модели системной технологии любой, сколь угодно сложный процесс деятельности можно представить в простой форме, позволяющей описать его в виде последовательности простых и понятных операций, действий, движений. В результате можно сложные процессы преобразования ресурсов в системах представить, как систему простых и наглядных процессов, причем в единообразной графической форме. Вследствие этого появляется возможность алгоритмизации сложных процессов создания и реализации технологических систем и управления ими для любых процессов деятельности. В последующих главах будет показано эффективное применение этой модели для решения задач системной технологии для любых видов деятельности.

Глава 2. Технологии

2.1. Особенности моделирования технологий

Технологии осуществляются посредством различных орудий труда, в т.ч. и посредством машины. Технологии, в т.ч. и технологии производства машин, состоят из отдельных операций. При осуществлении материальных технологий производства должны быть реализованы ряд известных принципов [4], которые можно сформулировать следующим образом.

* Качественное расчленение и количественная пропорциональность процессов (принцип пропорциональности). Принцип пропорциональности в простейшем случае можно выразить следующим образом: число рабочих на операциях должно быть пропорционально трудоемкости обработки изделия. Данный принцип требует такого построения технологии, которое обеспечивало бы прохождение через все операции за определенный отрезок времени одинакового количества изделий.

* Постоянство и равенство затрат времени на производство каждой единицы данной продукции (принцип ритмичности). Для того, чтобы обеспечить постоянство результатов технологии, необходимо идентичное повторение каждой операции за одно и то же время при производстве каждой новой единицы продукции. При этом условии одинаковые изделия могут быть получены за равные промежутки времени.

* Одновременность осуществления операций (принцип параллельности). В технологиях необходимо находить и распределять между различными рабочими местами операции, которые можно совершать одновременно (параллельно). В результате возникают параллельные цепи (циклы) технологий.

* Непрерывность комплекса технологий (принцип непрерывности). При построении комплекса технологий необходимо находить такие структуры, при которых обеспечивается минимум ожидания предмета труда перед каждой последующей операцией комплекса технологий.

* Этапы развития технологии – «ремесло для себя», ремесленные мастерские («ремесло на заказ»), мануфактурное производство, промышленные технологии (конвейерные, поточные и др.), современные технологии (основанные на комплексах машин), можно рассматривать, как этапы последовательной передачи функций человека машинам. В современных промышленных технологиях машине передаются не только функции, связанные непосредственно с преобразованием предмета труда, но и функции, связанные с управлением производством. На производстве машине поручается не только физический, но и интеллектуальный труд.

В свою очередь, способность машины выполнять интеллектуальный труд приводит к возможностям применения законов построения материальных технологий для производства «интеллектуальных» изделий: управленческих решений, проектов, изобретений и другого «интеллектуального» продукта. Другими словами, если человек в настоящее время при производстве своей интеллектуальной продукции по уровню технологий находится на стадиях «ремесло для себя» и «ремесло на заказ», то в дальнейшем он может резко повысить производительность и продуктивность своей интеллектуальной деятельности за счет перехода на новые уровни взаимодействия с машинами с помощью системной технологии. Это многократно доказано опытом применения системной технологии, описанным в главах 5–12. Если в прежние времена возможности машин отставали от потребностей преобразования ресурсов (что, кстати, сохраняется во многих видах материального производства и в нынешнее время), то сейчас возможности вычислительных машин, средств коммуникации и оргтехники во многом превосходят ту практику управленческих, социальных, политических, экспертных, образовательных, и др. технологий, которые осуществляются «интеллектуальными трудящимися» в управлении, образовании, науке, проектировании крупномасштабных программ, экологии и в других сферах общественного производства.

* Решить эти проблемы призвана системная технология. Для построения технологий во всех сферах общественного производства системная технология должна будет использовать и такие тенденции совершенствования технологий, как:

– переход от прерывистых технологий к непрерывным,

– внедрение «замкнутых» (безотходных) технологий,

– повышение съема продукции с каждой единицы площади и объема технологического оборудования,

– увеличение интенсивности технологий,

– снижение материалоемкости (металлоемкости, в частности),

– снижение трудозатрат,

– увеличение мощности аппаратов и др.

Всех уже перечисленных тенденций, условий, принципов недостаточно, чтобы создавать системные технологии на современном уровне. Поэтому далее проведен анализ современных особенностей технологических систем и сформулирован ряд принципов, которые позволяют разрешать эту проблему на практике и в теории.

Технологические процессы

* Проанализируем технологический процесс, во-первых, как процесс достижения цели, во-вторых, как процесс, осуществляемый в системе (системный процесс), и, в – третьих, проанализируем условия, необходимые для эффективного осуществления технологического процесса.

* Технологический процесс, как уже отмечалось, это процесс переработки предмета труда с целью получения новых свойств, формы, состояния. Предмет труда — некоторая совокупность ресурсов. Совокупность ресурсов перед поступлением на технологический процесс – входящий поток, после переработки – выходной поток, в том числе – готовая продукция. Для технологических процессов промышленного производства предметом переработки являются материальные ресурсы. В настоящее время, как уже отмечалось во введении, термин «технология» широко применяется и к переработке информационных, человеческих, энергетических и других видов ресурсов.

Цель – придание предмету труда нового состояния реализуется в многочисленных металлургических процессах. Пример – технологические процессы производства титана, в результате осуществления которых титан переходит из связанного состояния, в котором он находится в двуокиси титана, в свободное. Надо сказать, что в процессе производства титан, как и многие другие металлы, переходит в промежуточное состояние. Например, при магниетермическом восстановлении титан из двуокиси переходит в четыреххлористый титан. Здесь изменяется не только химическое, но и физическое состояние: из твердого состояния (двуокись титана) предмет труда переводится в парообразное (четыреххлористый титан).

Многочисленные технологические процессы имеют своей целью придание предмету труда определенной формы. Так, в технологических процессах подготовки шихты на металлургических заводах целью является выработка шихты виде гранул определенного размера. Наряду с этим необходимо обеспечить и требуемый состав компонентов (или групп компонентов). В процессах шихтоподготовки могут происходить последовательные изменения состояния предмета труда: жидкая пульпа, поступившая с обогатительной фабрики или образованная из привозных концентратов, смешивается с другими компонентами, сгущается, фильтруется, сушится и переводится в твердое состояние. Цель – придание предмету труда определенной формы, преследуется при токарной, фрезерной и др. механической обработке металлов, при изготовлении швейных изделий, продуктов хлебопекарной промышленности и в других процессах.

При переработке полиметаллических руд на обогатительных фабриках цель – придание предмету труда нового свойства, заключающегося в обеспечении повышенного уровня содержания полезных компонентов в концентрате, достаточного для эффективного протекания металлургических процессов по выделению этих компонентов из концентрата. Процесс достижения этой цели разделяется на ряд подпроцессов, объединяемых сложной системой материальных потоков. В этих подпроцессах (дробления, измельчения, флотации, сгущения, фильтрации, сушки) происходят изменения физического состояния предмета труда (из твердой в жидкую и, затем, из жидкой в твердую) и изменения формы (руда дробится и измельчается до заданного гранулометрического состава). Цели – придание предмету труда новых свойств служат, например, технологические процессы крашения и отделки в производствах легкой промышленности. Целями могут быть удаление естественных примесей, обеспечение влажности, равномерной по всему объему, придание нужного цвета, обеспечение прочности, минимальной сминаемости и т.д.