CC BY
147
УДК 624.1
Отличие в подходе системотехники и комплексотехники к созданию технических систем
Андрей Игоревич Мохов, д.т.н., проф., зав. каф. «Прикладная экономика и инновационный менеджмент», e-mail: anmokhov@mail.ru
НОУ ВПО «Институт государственного управления, права и инновационных технологий», Москва
Проведено сравнение современных методологических средств создания технических систем (ТС) - системотехники и комплексотехники; отмечено основное отличие подхода комплексотехники, заключающееся в том, что комплексотехника строит ТС одновременно и совместно с организационной системой (ОС), с которой ТС интегрируют после построения; таким образом, показано, что комплексотехника создает ТС в полном соответствии с ОС, вследствие чего не требуется переустройства ТС в процессе эксплуатации; приведено описание моделей комплексотехники, определяющих возможность объединения разнородных систем, в том числе и систем с противоположными целями функционирования.
Comparison of modern methodological means of creation of technical systems (HARDWARE) - system of engineering and complex technologies is conducted. The author noticed the basic difference of the approach of complex technology, consisting that complex technology builds the HARDWARE simultaneously and together with organizational system (OS) from which the HARDWARE integrate after construction; thus, it is shown that complex technology creates the HARDWARE in full conformity from OS owing to what it is not required HARDWARE reorganizations while in service; the description of models complex technology, defining possibility of association of diverse systems, including systems with the opposite purposes of functioning is presented.
Ключевые слова: интеллектуальное здание, комплексотехника, модели, системотехника, технические системы, организационные системы.
Keywords: an intellectual building, complex technology, models, system engineering, technical systems, organizational systems.
Задачу создания (проектирования, строительства, формирования) технических систем (ТС) до сих пор решали с использованием системотехники [1]. Это средство является основным и для системных интеграторов, объединяющих системы в систему более крупную - метасистему.
В последнее время названная задача получила новое методологическое средство для своего решения. Это средство все чаще осознанно применяется исследователями и проектировщиками ТС, а полученные решения, определяемые как комплексные системы, находят широко распространение в практической деятельности. Средство получило в научной литературе наименование ком-плексотехника [2].
Для выявления различий между методологическими подходами к решению задачи проведем сравнительный анализ системотехники и комплек-сотехники.
Системотехника как деятельность по системному объединению и интеграции систем
Согласно [1], системотехника - деятельность по стыковке и интеграции частей инженерной системы в единое целое. Именно эта деятельность определяет в конечном итоге специфику системо-
техники, ее системный характер и ее эмерджент-ные свойства, которые исходят из того, что целое обладает новыми качествами, отсутствующими у его элементов. При этом критерий эффективности любой системы задается системой более высокого уровня, чем рассматриваемая.
Главное в системотехнике - видение системы в целом и правильное определение цели ее функционирования, структуры, критериев ограничений, внешних и внутренних связей, а также объединение, укрупнение частей системы (агрегирование) для более общего анализа ситуации. При этом системотехнику можно определить и как науку о формировании связей (отношений) и управления ими.
Термин «системотехника» возник в 50 - 70-х годах в связи с развитием разных автоматизированных систем проектирования, управления, планирования и др.[3]. В Большой советской энциклопедии (1976) Н. П. Бусленко определяет системотехнику как научно-техническую дисциплину, в Энциклопедии кибернетики (1975) В. И. Скурихин выделяет системотехнику как направление в кибернетике. Общей методологией системотехники является системный подход.
В работе [1], посвященной строительной системотехнике, системотехнику рекомендуют понимать как научно-техническую дисциплину, изу-
чающую технические, организационные, управленческие, экономические и другие строительные системы и межсистемные связи, взаимосодейст-вующие достижению конечного результата. Таким образом, предполагается, что общая цель (конечный результат деятельности) достигается объединением целей интегрированных этой деятельностью систем-элементов. Такой подход определил выбор общей теории функциональных систем в качестве методологической основы строительной системотехники.
Системотехника к настоящему времени получила широкое распространение. Однако ее особенность объединять только системы с однонаправленными целями не позволяет применять системотехнику в тех ситуациях, когда требуется объединять системы, имеющие противоположные цели. Интеграция таких систем проходит по существенно другим законам, поскольку, если одна из систем имеет целью «производство» ресурса, а другая - «уничтожение» (потребление) этого ресурса, то их объединение не позволяет получить эффективного преобразования потока ресурса при их совмещении в единой производственной цепи. Примером такого объединения может служить интеграция технической системы с организационной системой, являющейся потребителем услуг технической системы.
Сравнительный анализ принципов, заложенных в основу каждого из подходов к ситуации создания проектов интеграции ТС в рамках системотехники, а также ТС и ОС в рамках другой научно-технической дисциплины - комплексотехни-ки, - дает следующий результат.
Известно [2], что использование принципа системности предполагает следующее:
• целостный характер объектов внешнего мира и предметов познания;
• взаимосвязь элементов любого объекта (предмета или процесса) и данного объекта со множеством других объектов;
• динамическую природу любого объекта;
• функционирование и развитие любого объекта в результате взаимодействия с окружающей средой при примате внутренних закономерностей объекта (его «самодвижения») над внешним воздействием.
Таким образом, системотехника в качестве объекта исследования имеет систему-объект, независимо от того, является эта система технической или организационной. Субъект познания (например, инженер-системотехник) отделен от объектов внешнего мира и предметов познания и на них влияния не оказывает.
В свою очередь, использование принципа комплексности предполагает следующее:
• нарушение целостности объектов внешнего мира как таковых за счет субъекта познания при одновременном создании целостности объединения объектов внешнего мира и предметов познания и субъекта познания в процессе познания;
• взаимосвязь элементов любого объекта (предмета или процесса) и элементов данного субъекта;
• согласование динамики развития любого объекта с каждым в процессе взаимодействия с субъектом;
• функционирование и развитие любого объекта в результате взаимодействия с субъектом и развитием этого субъекта.
Тем самым, комплексотехника в качестве объекта исследования имеет систему-объект и систему-субъект в их взаимосвязи, независимо от того, являются эти системы техническими или организационными. Субъект познания (инженер-комплексотехник), с одной стороны, отделен от объектов и субъектов внешнего мира и предметов познания, а с другой стороны, выступая самостоятельным субъектом внешнего мира, оказывает влияние на их взаимодействие. При этом комплек-сотехника становится средством комплексного объединения систем с сохранением целостности их объединения.
Комплексотехника как средство комплексного объединения систем
Согласно [2], комплексотехника - деятельность по стыковке и интеграции систем в единое целое. Именно эта деятельность определяет в конечном итоге специфику комплексотехники, ее комплексный характер, ее эмерджентные свойства, которые исходят из того, что целое обладает новыми качествами, отсутствующими у его элементов. При этом критерий эффективности любой системы задается другой системой, находящейся с ней в комплексном объединении. Также комплексотехнику можно определить как науку о формировании взаимодействий (процессов) и управления ими.
Термин «комплексотехника» возник в конце прошлого века в связи с развитием систем автоматизированного проектирования в строительстве [4] и формированием направления исследования автоматизированных систем в зданиях и сооружениях, связанного с практикой создания «интеллектуальных зданий». В работе [2], посвященной строи-
тельному переустройству, комплексотехнику рекомендуют понимать как научно-техническую дисциплину, изучающую технические, организационные, управленческие и экономические комплексы. Как и в системотехнике, предполагается, что общая цель (конечный результат деятельности) достигается объединением целей интегрированных этой деятельностью систем-элементов. Однако, в отличие от системотехники, эти цели -изначально противоположные и при простой системной интеграции компенсировали бы друг друга. Поэтому каждая из взаимодейстующих систем рассматривается как включенная в процесс «производство-потребление» разнородного ресурса, необходимого и достаточного для развития каждой из систем. Такой подход базируется на понятии «комплекс», разработанном в [2] и определенном как объединение из двух (рис. 1) или более взаимодействующих систем с противоположными целями функционирования. После прекращения взаимодействия каждая из этих систем оставляет на другой «след» своего воздействия [5] и не может быть отнесена в полной мере к системе в традиционном понимании, поскольку нарушается системный принцип, определяющий функционирование и развитие любого объекта в результате взаимодействия с окружающей средой при примате внутренних закономерностей объекта (его «самодвижения») над внешним воздействием. В «системе после взаимодействия» набор внутренних закономерностей дополняется некоторыми из внешних и примат внутренних закономерностей требует как минимум подтверждения.
Такая ситуация потребовала применения в качестве методологической основы теории комплексных систем, приложение которых к системам безопасности показано в [6]. Комплексная система может быть настроена как на основе системы-объекта, так и на основе система-субъекта. Согласно теории, комплексная система - это система, включившая в свой состав функциональный ресурс другой системы (систем) при взаимодействии и использующая этот ресурс в своих целях (рис. 2). Здесь и далее под функциональным ресурсом системы будем понимать совокупность материальных, энергетических, информационных и других запасов, предназначенных для выполнения функции и включенных в состав системы. На рис. 2 показано, как при окончании взаимодействия часть системы-субъекта с соответствующим функциональным ресурсом остается в составе системы-объекта. Эту ситуацию легко реализовать на прак-
тике, например, установив систему контроля доступа, которая ограничит проникновение нежелательных для хозяина лиц в помещение в отсутствие хозяина. Хозяина в помещении нет, но его функция «ограничения входа в помещение» реализуется применением созданного и установленного им оборудования здания.
Комплексная система-объект формирует объединенный функциональный ресурс, который обладает синергетическим эффектом, возникающим обычно при взаимодействии систем в составе комплекса.
Приведем некоторые характеристики объединения систем в комплекс (рис. 3), определяющие запас функционального ресурса системы-объекта:
• площадь взаимного пересечения (проекция) систем;
• расстояние систем друг от друга - длина линии взаимодействия (связи), объединяющая центры проекций систем друг на друга; эта же длина является высотой цилиндрической фигуры, ог-
Рис. 1. Модель комплексного объединения системы-объекта и системы-субъекта
Функциональный ресурс системы-объекта
Рис. 2. Модель комплексной системы-объекта
Рис. 3. Иллюстрация механизма объединения системы-объекта и системы-субъекта в комплекс
раничивающеи комплексную среду взаимодействия систем.
Если после взаимодействия система-субъект оставляет часть своего ресурса системе-объекту, важной характеристикой получающейся комплексной системы становится объем функционального ресурса, включенного комплексной системой в свой состав.
Таким образом, комплексная система приобретает свойство, основанное на механизме объединения систем и позволяющее после взаимодействия и «отделения» от комплексной системы, находившейся с ней в комплексном объединении, автоматически интегрироваться с ней или ей подобной. Деятельность по стыковке и интеграции комплексных систем в единое целое и есть комплексотехника.
Итак, основное отличие подхода системотехники от подхода комплекотехники состоит в том, что системотехника создает ТС в отрыве от ОС, в которую эту ТС встраивают после создания, а ком-плексотехника строит ТС одновременно и совместно с ОС. Таким образом, комплексотехника создает ТС в полном соответствии с ОС, что не требует переустройства ТС в процессе эксплуатации.
Практическая реализация комплексной системы на примере создания интеллектуального здания
Рассмотрим интеллектуальное здание (ИЗ), в состав которого входят элементы четырех систем: внешней среды здания, собственно здания - искусственной границы между внутренней и внешней средой, внутренней среды здания (обычно -часть «огороженной» внешней среды) и собственно потребитель каждой из сред [6] (рис. 4).
На этом рисунке ИЗ как комплексная система показана пунктирным контуром. Стрелками изображено управляющее воздействие систем друг на друга. Взаимодействие систем формирует комплекс, в пересечении имеется сочетание функций каждой из этих систем, порождающее синергию. Проектирование ИЗ специалистом-комплексотех-ником (пользователем ИЗ на этапе проектирования) ориентировано на придание результату возможностей точной стыковки с другими пользователями и конечным потребителем услуг ИЗ. Следующим пользователем становится строитель ИЗ, а конечным пользователем - потребитель услуг на этапе эксплуатации ИЗ. Именно под потребителя
Рис. 4. Комплекс интеллектуального здания
услуг на этапе эксплуатации формируется ИЗ как комплексная система, поскольку система ИЗ порождает ресурс, а другая система- «потребитель» этот ресурс уничтожает (потребляет). Это условие согласования обмена ресурсом создает совершенно новый (принципиально) результат взаимодействия систем - не оптимизацию (как в системотехнике) и гармонизацию взаимного развития, включающего последовательное совершенствование технической реализации и роста потребности в услугах ИЗ у потребителя.
В настоящее время все существующие ИЗ могут быть оценены с точки зрения комплексного подхода к проектированию и усовершенствованы в направлении расширения возможностей применения. Использование комплексотехники для создания ИЗ в полной мере позволяет реализовать достоинства этого подхода, поскольку дополнительные (по отношению к типовому зданию) затраты на создание ИЗ окупаются за короткое время на этапе эксплуатации.
Таким образом, комплексотехника позволяет повысить эффективность использования ИЗ, как существующих, так и вновь создаваемых.
ЛИТЕРАТУРА
1. Системотехника / Под ред. А. А. Гусакова. М.: Фонд «Новое тысячелетие». 2002.
2. Мохов А. И. Системотехника и комплексотехника строительного переустройства // Переустройство. Организаци-онно-антропотехническая надежность строительства. М.: СвР-АРГУС. 2005.
3. Щедровицкий Г. П. Разработка и внедрение автоматизированных систем в проектирование (теория и методология). М.: Стройиздат. 1975.
4. МоховА.И. // Автореф. дисс. ... докт. техн. наук. М. 1997.
5. Котельников С. И. Методология макетного проектирования // Тез. докл. республ. школы-семинара. Дилижан. 1986. С.68 - 72.
6. Теодорович Н.Н. Основы теории комплексных систем безопасности // Инженерная физика. 2010. № 7.
7. Болгов С. В. // Автореф. дисс. ... канд. техн. наук. М. 2005.
Поступила 28.12.2010 г.
