Системность – это свойство, заключающееся в согласовании всех взаимодействующих объектов, включая окружающую среду. Такое взаимодействие должно быть полностью сбалансировано.

Объект будет выполнен системным тогда и только тогда, когда он отвечает своему предназначению, жизнеспособен и отрицательно не влияет на расположенные рядом объекты и окружающую среду. Таким образом, чтобы объект был выполненным системно, он должен отвечать определенным требованиям.

Системные требования

1. Система должна отвечать своему предназначению.

2. Система должна быть жизнеспособной.

3. Система не должна отрицательно влиять на расположенные рядом объекты и окружающую среду.

4. При построении системы необходимо учитывать закономерности ее развития.

Системные требования (рис. 2.10) представляют собой составляющие закона увеличения степени системности.

Рис. 2.10. Структура системности

Предназначение системы описывается главной функцией системы, выполнять главную цель системы, удовлетворять определенную потребность.

Жизнеспособность технической системы определяется ее работоспособностью и конкурентоспособностью.

Система будут жизнеспособна, если она работоспособна и конкурентоспособна.

Работоспособность – это способность выполнять заданную функцию с параметрами, установленными техническими требованиями, в течение расчетного срока службы.

Другими словами, работоспособность – это качественное функционирование системы, т. е. качественное выполнение главной функции системы.

К параметрам работоспособности помимо качественного функционирования системы (в том числе надежности и долговечности) можно также отнести эргономические параметры (характеризуют соответствие товара свойствам человеческого организма).

Работоспособность определяется наличием необходимых элементов с требуемым качеством, наличием и качеством необходимых связей между элементами, организацией необходимых потоков с требуемым качеством.

Конкурентоспособность товара – способность продукции быть привлекательной по сравнению с другими изделиями аналогичного вида и назначения, благодаря лучшему соответствию своих качественных и стоимостных характеристик к требованиям данного рынка и потребительским оценкам.

Конкурентоспособность конкретной системы определяется по сравнению с конкурирующей системой. Конкуренция зависит от:

– количества и качества выполняемых функций;

– стоимости данной системы;

– своевременности ее появления на рынке.

Помимо технических функций, следует учитывать также эстетические и психологические. Один из основных эстетических параметров – это дизайн продукта и упаковки, включая и цветовую гамму. К психологическим параметрам следует отнести престижность, привлекательность, доступность и т. п.

Теперь можно представить более детальную схему структуры системности, которая является структурой закона увеличения степени системности (рис. 2.11).

Рис. 2.11. Структура закона повышения степени системности

Система работоспособна, когда она выполняет главную функцию системы. Работоспособная система отвечает ее предназначению и имеет определенную структуру.

Структура системы должна выполнять главную, все основные и вспомогательные функции, представляя собой совокупность взаимосвязанных элементов и связей.

Работоспособность зависит не только от структуры системы, но и от свободного прохода необходимых внутренних и внешних потоков.

2.3.2. Отсутствие системности

Пример 2.15. Телефон

Электромагнитное излучение, возникающее при разговоре по мобильному телефону, вредно воздействует на окружающую аппаратуру, поэтому в самолетах и в больницах не разрешается разговаривать по мобильному телефону.

Антенны ретрансляторов мобильной связи вредно воздействуют на окружающих.

Пример 2.16. Автомобиль

Машины выбрасывают в атмосферу выхлопные газы, загрязняя окружающую среду.

Дорога вредно воздействует на автопокрышки, истирая их.

Атмосфера вредно действует на кузов автомобиля – появляется коррозия.

2.3.3. Эволюционное развитие

Системность также учитывает и закономерности исторического развития исследуемого объекта – эволюционное развитие. Это последнее требование системности. Оно учитывается при прогнозировании развития объекта исследования путем учета выявленных тенденций исторического и логического развития данного объекта, а также учета общих законов развития систем. В результате получают общую тенденцию развития исследуемого объекта и концептуальное представление его следующих поколений.

2.4. Системный оператор

Системный оператор разработал автор ТРИЗ Г. С. Альтшуллер.

Его структура представлена на рис. 2.12.

Рис. 2.12. Системный оператор

Человек с рутинным мышлением рассматривает только саму систему. Более углубленный подход – выявить и исследовать части, из которых состоит система – подсистемы. Опытные люди выявляют, куда входит система, – определяют надсистему и окружающую среду. Это иерархическая структура (п. 2.2.3, рис. 2.3).

Это первая составляющая системного оператора.

Вторая составляющая системного оператора – это учет динамики развития системы, ее подсистем и надсистем. Необходимо рассмотреть историческое развитие системы, ее подсистем и надсистемы. Эту составляющую мы будем называть эволюционным или генетическим развитием. Для этого выявляют, какие системы, подсистемы и надсистема были в прошлом, и прогнозируют их развитие на будущее.

Последняя составляющая системного оператора – выявление антисистем на всех уровнях и их использование с учетом динамики развития.

Антисистема – это система, которая осуществляет противоположную функцию, по сравнению с исследуемой. Такое рассмотрение позволяет расширить представление о системе.

Таким образом, системный оператор имеет следующие составляющие:

– Структура системы и ее иерархические уровни (система, подсистемы, надсистема и окружающая среда);

– Динамика развития систем на всех уровнях – эволюционное развитие (настоящее, прошедшее и будущее);

– Учет и использование антисистем, антифункций и анти-действий.

Приведем примеры использования системного оператора.

Пример 2.12. Дерево (продолжение)

Система – дерево (рис. 2.13). Подсистемы дерева мы рассматривали выше в примере 2.12. В этом примере выберем плод, например фрукт. Надсистема – лес. Это мы рассмотрели иерархическую линию.

Прошлое дерева – это семя. Прошлое плода – цветок и его ДНК. Прошлое леса – земля. Рассмотрим будущее. Одно из будущих дерева – это древесина. Одно из будущих фрукта (плода) – пирог. Одно из будущих леса – уголь. Это эволюционная составляющая.

Рис. 2.13. Системный оператор – дерево

Пример 2.17. Машина (автомобиль)

Система – машина (автомобиль) (рис. 2.14). Надсистемой может быть: автострада, система дорожного движения, включающая систему управления дорожным движением (разметка на дороге, дорожные знаки, светофоры, дорожная полиция и т. д.), автозаправочные станции, ремонтные мастерские, заводы, изготовляющие машины и т. д.

Прошлое машины – это карета. Прошлое двигателя – лошадь. Прошлое автострады – проселочная дорога. Прошлое управления дорожным движением – его отсутствие. Каждый ездил как хотел и где хотел. Прошлое автозаправочных станций – почтовые станции, где менялись экипажи с лошадьми, где лошади отдыхали и их кормили овсом. Ремонтные мастерские в прошлом представляли собой кузнечную мастерскую, а заводы по изготовлению машин – каретные мастерские и фермы, где выращивали лошадей.

Рис. 2.14. Системный оператор – машина

Каждый может себе представить свое видение будущего автомобиля, его подсистем и надсистемы. Прежде всего, будущее машины зависит от того, из каких подсистем она будет состоять и в какую надсистему она будет входить. Например, уже сегодня разработаны машины с электрическими двигателями, имеются двигатели, работающие на водороде и даже сжатом воздухе. Это все приведет к изменению надсистемы. В будущем будет отсутствовать дорожная полиция – все будет автоматизировано. Автомобили будут «общаться» друг с другом, не допуская дорожных происшествий. Дороги могут проходить под землей или над землей, не занимая дорогого места на земле.

Рассмотрим АНТИсоставляющую

Функция машины – перемещать (двигать) пассажира. Антифункция – сдерживать (оставлять на месте). В качестве такой системы может быть тюрьма, домашний арест для пассажира или «арест» машины (ее эвакуация) полицией, например за неправильную парковку.

У подсистемы двигателя функция – перемещение поршня. Антифункция – стопорение (фиксирование). Этой системой может служит любой зажим, например тиски; рыболовные снасти, например невод; сачок и т. д. Для автомобиля это может быть блокировка колеса из-за неправильной парковки (рис. 2.15).

Рис. 2.15. Блокировка колеса

Если в качестве подсистемы взять «газ», у которого функция увеличить обороты двигателя (ускорение движения), то антифункцию – уменьшить обороты (замедление движения) – выполняет тормоз.

У подсистемы колеса две функции: перемещение автомобиля и его поддержание на определенном расстоянии от дороги. Антифункция перемещения – фиксация. Эту функцию осуществляет то же колесо в режиме тормоза. Антифункция поддержания – это притягивание или отталкивание. Притягивание к дороге осуществляет антикрыло. В качестве отталкивания может быть воздушная подушка или воздушный шар (дирижабль и т. п.).

Надсистема автострада имеет функции опоры и указания направления движения. Антифункция опоры – отталкивание (см. выше). Антифункция указания направления движения – отсутствие указания направления. У самолетов, ракет, судов, подводных лодок и торпед нет указания направления движения в виде дороги. Указание осуществляется виртуально с помощью системы управления.

Надсистема управление дорожным движением имеет одноименную функцию. Антифункция – отсутствие управление дорожным движением. Это система, в которой отсутствуют все элементы (см выше). Должна быть самоуправляемая система. Каждая машина связывается с другой машиной. Все вместе они образуют самоорганизующуюся систему (наподобие муравьев или пчел).

Остальные антиэлементы рассмотрите самостоятельно.

2.5. Учет влияний

Системный подход подразумевает учет любых изменений и их влияний на систему. Изменения могут происходить во времени и по условию.

Пример 2.18. Изменения во времени

Типичные изменения во времени – это смена дня и ночи и времен года. Такие изменения учитываются, например, включением и выключением света, обогревом и охлаждением помещений и т. д.

Пример 2.19. Изменения по условию

Типовым изменением по условию в природе являются фазовые переходы, например при температуре 0 оС при атмосферном давлении лед превращается в воду. На большой глубине высокое давление. В космосе – невесомость и т. д.

Каждый из нас сталкивается с изменениями по условию в дорожном движении. При красном свете светофора – нет движения, а при зеленом – имеется.

Каждое изменение должно быть учтено при создании новых систем.

Учет всех изменений – одна из важных составляющих системного подхода.

Системное мышление должно применяться к любому объекту, к любому явлению и к любому процессу.

2.6. Динамическое программирование

Системный подход особенно важен для решения создания сложных (больших) систем, например таких как исследование космоса, разработка сложных государственных и межгосударственных программ и т. п.

Решение сложных задач зачастую невозможно «в лоб», поэтому задачу разбивают на подзадачи. Это используется в динамическом программировании.

Динамическое программирование в математике и теории вычислительных систем – способ решения сложных задач путём разбиения их на более простые подзадачи. Он применим к задачам с оптимальной подструктурой, выглядящим как набор перекрывающихся подзадач, сложность которых чуть меньше исходной. В этом случае время вычислений, по сравнению с «наивными» методами, можно значительно сократить4.

Рис. 2.16. Графическое изображение динамического программирования

Рассмотрим пример на динамическое программирование.

Пример 2.20. Утро Бэтмена

Как Бэтмену одеться?

Рис. 2.17. Утро Бэтмена

Можно предложить два пути (рис. 2.18).

Рис. 2.18. Два разных способа одевания утром5

2.7. Примеры

Пример 2.21. Лечение душевнобольных

В последнее время применяют новую систему лечения душевнобольных.

Раньше они лечились только в специальных лечебных заведениях. Сейчас все чаще лечение происходит на дому. Специальная группа врачей обучает домашних, как нужно общаться с больными. Эта группа работает не только с домочадцами, но и с окружением. Если человек работает, то с сотрудниками, с которыми больной связан. Если человек учится, то с коллективом, где он учится, и так далее.

В этом случае системно учтены все уровни иерархии, с которыми приходится сталкиваться больному.

Такое лечение показало не только значительно большую эффективность возвращения человека к нормальной жизни, но и стоит значительно дешевле, так как не затрачиваются все ресурсы специальных лечебных заведений.

Здесь практически используются почти все составляющие системного подхода.

– Иерархия систем – работа не только с системой (больным), но и с:

– надсистемой (его семья, с сотрудниками и всеми другими, с кем связан больной);

– подсистемой (особенности больного);

– окружающей средой (создаются специальные условия дома и на работе).

– Учтены все взаимосвязи системы с надсистемой и окружающей средой.

– Причинно-следственные связи. Что нужно делать каждому, с кем имеет контакт большой, как повлияет окружающая обстановка на него и т. д.

– Учет изменений и их влияний. Постоянно отслеживаются малейшие изменения в больном, и принимается соответствующее решение коррекции поведения окружающих, и, если это нужно, то происходит смена обстановки.

– Системный эффект. Все эти действия приводят к определенному результату – выздоравливанию больного и возращению его к нормальной жизни.

Пример 2.22. Ядерное оружие

Ядерное оружие является сдерживающим фактором в развязывании войны с применением этого вида вооружения. Руководители государств, начавшие ядерную войну, не могут сами быть в безопасности, как в войне с конвенциональным оружием.

Пример на причинно-следственные связи, учет изменений и их влияний.

Пример 2.23. Гласность

Развитие гласности делает почти невозможным сокрытие политиком существенных «грешков» – в странах демократии она заставляет политиков строго придерживаться моральных норм, не дает идти в политику людям, чем-то запятнанным, могущим подвергаться шантажу и т. п.

Пример на причинно-следственные связи, учет изменений и их влияний.

Пример 2.24. Сообщающиеся сосуды

Инженер В. Москалев утверждает, что закон о равенстве уровней жидкости в сообщающихся сосудах сформулирован неполно6:

«Основные причины, при наличии которых в сообщающихся сосудах будет существенно нарушаться равенство уровней:

1) Жидкость в одном из сосудов существенно холоднее (или теплее), чем в другом7;

2) В одном сосуде стенки смачиваются жидкостью, а в другом – нет, размеры же поперечных сечений сосудов невелики;

3) Каждый из сосудов в районе мениска жидкости представляет собой капилляр, причем диаметры их различны;

4) Система сообщающихся сосудов движется по кривой, причем ось мгновенного вращения находится на различных расстояниях от сосудов. Если сообщающиеся сосуды присоединены к трубопроводу, в котором жидкость движется, то уровни в них могут существенно отличаться из-за различных соотношений статического и динамического напоров, и еще целый ряд «если». Так коварно на практике выглядит применение, казалось бы, простейшего закона…»8

Пример на изменение стереотипов (психологической инерции) с помощью учета влияний на систему и получения новых знаний.

Пример 2.25. Колея железной дороги

Создание железнодорожного транспорта – типичный пример системного подхода.

Необходимо создавать не только локомотив (паровоз), но и колею. Одно без другого невозможно.

Далее будем говорить только о колее, а вернее, о ее ширине.

Создатель паровоза Джордж Стефенсон принял для первых английских железных дорог ширину колеи в 1435 мм (4 фут. 81/2 дюйм.), которая получила название стефенсоновской, или европейской колеи.

Первоначально он исходил из размера колеи конки 1372 мм (4 фут. 6 дюйм.), которая была выбрана из расчета средней ширины конского крупа. Однако на этой платформе ему никак не удавалось разместить котел и цилиндры с поршнями. Стефенсон увеличил ширину колеи только на два с половиной дюйма. Так появился и надолго, если не навсегда, закрепился «странный размер» – 4» 8½«». В метрической системе это 1435 мм.

В дальнейшем в разные годы в разных странах и для разных целей создавались колеи различной ширины – от 3000 мм в Германии в конце 1930-х годов до 1269 мм в Великобритании (Rudyard Lake Steam Railway).

Чем шире колея, тем более устойчив вагон, и тем больше груза при заданной высоте транспортного средства он может перевезти.

В США появилась колея в 5» или же 1524 мм. Эту ширину колеи перенес в Россию американский железнодорожный инженер Джордж Уистлер. Он полностью спроектировал двухколейную железную дорогу длиной 685 км. Им были спроектированы все необходимые сооружения и мосты. Таким образом появилась русская колея.

В процессе унификации ширины колеи не всегда принимают самую выгодную, с технической стороны, широкую колею. В Англии в 40-е годы XIX века отказались от колеи в 2140 мм, так как для прокладки новой колеи нужно было бы расширять насыпи и выемки, менять мосты, туннели и т. д. Поэтому в Англии, США и в Европе и победила колея шириной 1435 мм9.

Самостоятельно укажите, какие элементы системного мышления использованы в данном примере.

Пример 2.26. В такси (анекдот)

Приехал Чукча в Москву. Едет в такси по городу. Вдруг наперерез – старушка. Водитель – вправо, и старушка – вправо, водитель – влево, и старушка – влево. Еле-еле разминулись. Оглядывается и видит, старушка лежит на мостовой. Чукча говорит:

– Русский охотник – плохой охотник. Если бы Чукча дверцу не открыл – ушла бы добыча!

Укажите самостоятельно, какие элементы системного мышления использованы в данном примере.

Пример 2.27 Авиаконструктор

«Самолет представляет собой такое сооружение, в котором непременно борются два начала: прочность и вес. Машину необходимо сделать прочной и легкой, а прочность и легкость все время воюют между собой», – пишет в своей книге «Рассказы авиаконструктора» А. Яковлев, создатель прославленных ЯКов.

У авиаконструктора много помощников (рис. 2.19) и каждый из них по-своему представляет себе идеальный самолет: для специалиста по аэродинамике главное – предельная обтекаемость; специалист, рассчитывающий самолет на прочность, видит идеальный самолет неудоболомаемым; для технолога важнее всего простота изготовления; специалист по моторам считает, что идеальный самолет – это большой мотор и маленькие крылышки; представитель Аэрофлота мечтает о вестимом летающем салоне для пассажиров…».10

Укажите самостоятельно, какие элементы системного мышления использованы в данном примере.

Рис. 2.19. Разные представления о самолете

Пример 2.28. Удаление заусенцев

При нарезании зубьев шестеренки фрезой образовывались заусенцы, которые потом удаляли.

Оказалось, что на участке сборки изготовленную шестеренку насаживают на вал двигателя и приваривают к нему. Заусенцы оказываются внутри сварного шва. Затем с торца шестеренки шлифованием снимались наплывы металла, образованные сваркой.

При операции шлифования автоматически удаляются и заусенцы. Проблема исчезла.

Укажите самостоятельно, какие элементы системного мышления использованы в данном примере.

Пример 2.29. На сердитых воду возят

Петр I издал указ – на тех, кто публично выражал свою злость или сердитость, вешали коромысло с наполненными водой вёдрами и заставляли бегать вокруг водоема. Ведра качались, вода лилась на «сердитого», и он мигом успокаивался.

Отсюда пошла поговорка «на сердитых воду возят».

Укажите самостоятельно, какие элементы системного мышления использованы в данном примере.

Пример 2.30. Легенда о происхождении Тибета

В Восточном Тибете, где нередки землетрясения, бытует легенда о том, что Тибет покоится на гигантской рыбе по имени Ньядинба-ба. Голова рыбы находится как раз под Восточным Тибетом. Иногда рыба устает держать землю Тибета, шевелится, вертит головой, это и вызывает землетрясения11.

Укажите самостоятельно, какие элементы системного мышления использованы в данном примере.

Пример 2.31. Притча о царе Соломоне

Однажды к царю Соломону, известному своей мудростью, пришли на суд две женщины-блудницы. Они жили в одном доме и были соседями. Обе недавно родили ребенка.

Прошлой ночью одна из них задавила своего младенца и подложила его к другой женщине, а живого у той взяла себе. Утром женщины стали спорить, каждая доказывала, что живой ребенок ее, а мертвый – соседки.

<1 2 3 4 >

На страницу:

Перейти

2 из 4