Метасистемный подход в экономике и управлении

Существует огромное публикаций, которые описывают достоинства системного подхода, о его эффективности применения, но достаточно мало информации об интегрированных системах, то есть о метасистемах. Но метасистемный подход не менее эффективен для решения серьезных типовых задач. Метасистемный подход является наиболее актуальным при управлении на верхних иерархических уровнях, где требуется некоторое число, множество совместно работающих систем. В настоящее время изучении метасистемного подхода, актуально как способ достижения эффективного управления в не простых экономических условиях.

Ключевые слова: метод, метасистемный подход, модель, экономика, сложная система, исследование метасистем

There is a huge publications that describe the advantages of a systematic approach, its efficiency of use, but fairly little information about the integrated systems, that is, the metasistem. But the meta-systemic approach is no less effective to address serious common problems. Metasystem approach is most relevant in the management of upper hierarchical levels, where you need some number, many co-operating systems. Currently, the study of the metasystem approach important as a way of achieving effective governance in not easy economic conditions.

Keywords: method, the meta-systemic approach, model, economics, complex system, the study metasistem.

1. Роль системы впроцессе управления

Начну с определения, что представляет собой вообще система. Система — это комплекс элементов, которые взаимодействуют друг с другом. Любая система не может функционировать без управления. Управление — это взаимодействие, обусловленное целью, в результате которого она достигается.

Рис. 1. Схема достижения целей

Суть процесса управления заключается в том, чтобы достичь поставленной цели, не смотря на влияние возмущающих воздействий на объект управления, то есть это те воздействия, которые субъект управления не может изменять сам.

Рис. 2. Взаимосвязь элементов системы в процессе управления

На рисунке 2 показана взаимосвязь элементов системы в процессе управления.

На основании приведенных выше определений, которые используются в процессе управления, можно сделать следующие выводы:

1. Система управления образуется на совокупности следующих элементов: цель, средства, объект, учитывающий возмущающие действия;
2. Система управления прежде всего нужна для достижения цели управления, но при условии, что используются ресурсы рационально;
3. Для успешного достижения цели управления необходимо изучить все возможные возмущающие воздействия.

Таким образом, все многообразие процесса управления можно охватить только при использовании правильной системы ее реализации. Процесс управления для достижения цели требует использования системного подхода, то есть выстраивания средств ее достижения в некую систему. Однако лишь развитие вычислительной техники в конце 60-ых годов 20 века привело к активному развитию системного подхода при изучении любых процессов и явлений.

Далее появились более сложные системы управления, которые требуют уже явно выраженную иерархию и на верхних уровнях, выходящие на некоторое множество локальных систем управления. В соответствии со системологией Джорджа Клира выделяют два способа интегрирования систем: структурированная система или метасистема.

2. Сущность иотличительные черты метасистемного подхода

1. Мета Х называется то, что исследуется. То есть Х — это предпосылка мета Х.
2. Мета Х показывает, что Х непостоянна и является названием изменения.
3. Мета Х используется в качестве названия того, что находится выше Х, в том смысле, что оно высоко организованно.

И на самом деле, мы видим, что метасистемы включают все три вышеперечисленные смыслы этого понятия.

1. Действительно метасистема может быть определена только после того, как определены другие типы системы;
2. Метасистема характеризует замену одной системы на другую, что и есть изменение;
3. Метасистема выше отдельных систем, так как является чем-то большим.

Таким образом, определение метасистемы полностью обосновано. Метасистемы вводятся чаще в основном для представления изменений при заданном параметрическом множестве системных характеристик, определяющихся как параметрически инвариантные. Такими характеристиками являются множества переменных и соответствующие множества состояний и каналов, функций поведения и ST-функций и соединения структурированных систем. Метасистемы могут быть определены через системы любого из трех определенных типов.

Существует множество способов интегрирования. Например, интегрирование нескольких сопоставимых систем в одну большую систему, что в итоге приведет к образованию структурированной системы. Другой способ, который нас больше интересует, заключается в том, что система образуется на основании замены, когда из какого-то набора систем в каждый момент времени выбирается некоторая группа функционирующих систем. Этот способ интегрирования называется метасистемы.

На рис. 3 можно увидеть существенные различия этих двух систем интегрирования.

Рис. 3. Принципиальные отличия системы от метасистемы

Метасистемный подход можно охарактеризовать с помощью трех его особенностей, которые связаны в вышепоказанными отличительными моментами от традиционного подхода, системного.

1. Во-первых, элементы метасистемы не зависят друг от друга, они самодостаточны;
2. Во-вторых, в любой момент времени функционируют не все элементы
3. В-третьих, количество элементов в метасистеме соответствует другим критериям.

Перед метасистемным подходом стоят следующие задачи:

1. Выявить диапазоны наиболее эффективных для функционирования систем;
2. Оценить и повысить требуемые уровни готовности систем к будущему использованию;
3. Выявить и обеспечить взаимодействие, построенное на согласованности;
4. Разработать стратегию, как переключить отдельных или какую-то группу, функционирующих систем одновременно;
5. Оптимально перераспределить ограниченные общесистемные ресурсы;
6. Оптимально систематизировать метасистемы.

Метасистемный анализ удобнее всего начинать с выявления диапазонов наиболее оптимальной работы систем, так как на их уже основе будут разрабатывать стратегию.

В пример метасистем можно привести комплекс некоторого количества технологий изготовления продукции, лечения и так далее.

Приведу более конкретный пример. Есть больной, у которого время от времени перестают функционировать почки. С помощью нескольких переменных ведется наблюдение за пациентом. При отказе почек их работу на себя берет искусственная почка. Таким образом, образуется две системы скажем S1 и S2.Одна система занимается с теми периодами, когда почки работают нормально, а другая — когда подключают больному искусственную почку. Система S1 состоит из четырех переменных:

v1 — вода в урине (измеряется 0,1 л в диапазоне 0–1 л);

v2 — глюкоза в урине (измеряется 20 г в диапазоне 0–200 г);

v3 — мочевина в урине (измеряется 5 г в диапазоне 0–50 г);

v4 — содержание азота в крови (два состояния 1 и 0 зависят от того, достигает ли содержание азота 150 мг на 100 мл крови или нет).

В систему S2 входят все перечисленные выше переменные, а также две дополнительные:

v5 — температура крови (измеряется 0,2° F в диапазоне 7–100° F);

v6 — кровяное давление (измеряется 2 мм рт. ст в диапазоне 110–130 мм).

Все переменные, которые перечислены выше, следует поддерживать искусственной почке в одном узком диапазоне. Все переменные, которые были введены, находятся под наблюдением во времени. Эти две представленные системы рассматриваются как метасистема с определенной процедурой замены r; если v4 равен 1, то следует заменить S1 на S2; если v4 равен 0, то нужно заменить S2 на S1. Таким образом, исходная метасистема представляет собой тройку MS=(T,G={S1, S 2 }, r), где Т — объединение временных наборов S1 и S2.

Как отмечалось раннее, метасистема включает в себя несколько систем. В каждой входящей системе протекают процессы управления. Кроме того, стоит отметить, что всегда присутствует другой процесс, протекающий во внешней среде или в объекте управления, который является ведущим для метасистемы, что можно увидеть на рис. 4.

Но она также может включать систему, которая максимизирует некоторый критерий качества, так и перераспределять общесистемные ресурсы управления между функционирующими параллельно системами.

Рис. 4. Схема взаимодействия согласуемых метасистемой процессов

Данный подход можно охарактеризовать как концептуальный, так как используется он и для классификации метасистем и для оптимизации набора, который входит в метасистему, и для оптимального управления ими при функционировании.

3. Применение метасистемного подхода вуправлении

В современном мире особенно активно стали развиваться новые технологии, которые формируют новый технологический уклад, в дальнейшем обеспечивающий технологические прорывы или создание опережающего научно-технологического задела. В результате этого разработаются принципиально новые виды материалов, которые будут обладать не достижимыми раннее возможностями.

Также на современном этапе в обществе присутствует стремление производства удовлетворить индивидуальные потребности каждого. Для этого требуется расширение ассортимента продукции при уменьшении объемов выпуска, данные процессы должны проходить одновременно. Следует отметить, что гибкости классических гибких производственных систем, которая обеспечивается переключением программного обеспечения, уже недостаточно. Поэтому необходимо увеличить ее на более высоком уровне, структурном.

Чтобы достичь данной поставленной цели развивается новая идеология реконфигурируемого производства, которая основана на трансформационной способности современного оборудования. Реконфигурируемые производственные системы (Reconfigurable Manufacturing Systems, RMS, РПС) — это новый вид оборудования, который автоматизирован с изменяющейся архитектурой, вовремя адаптирующее свою структуру под предстоящую задачу, имеющее для этого достаточно быстрые и безопасные средства планирования и внедрения изменений, и развивающееся вместе с возрастающей динамикой рынка. Отсюда мы можем увидеть проблемы, которые обусловлены случайным характером и ограниченностью объема данных, потребностью получения результатов обработки и принятия решений в короткие сроки. Реконфигурируемые системы должны синтезироваться на основе правильного построения математических моделей меняющихся объектов.

Положение управления стратегией РПС представляется двумя алогичными тенденциями. С одной стороны, существует стремление к интеграции производств, которое ведет к увеличению иерархичности систем управления. С другой, существует тенденция к узкой специализации процессов, ведущая к выделению специализированных технологических структур, то есть к метасистемности. Свойства иерархичности и метасистемности сложных систем управления делают их матричными, которые работают на принципе переключений. Когда происходит выбор в момент переключения системы, наиболее адекватной текущей управленческой ситуации, необходимо распознать, как положение объекта управления, так и состояния внешней среды. Из этих тенденций следует, что эффективность функционирования матричных систем управления выражается быстротой внутренних переключений, точностью выбора структур и перераспределения общих ресурсов системы.

Для обоснования методики управления РПС используют метасистемный подход, как базу для построения методологического, алгоритмического и математического обеспечения процесса управления, позволяющее решить задачи, которые связанны с диапазонами эффективного функционирования РПС, их сочетаемости, готовности, с синтезом «оптимального портфеля» технологических структур.

Рис. 5. СМО — модель РПС

На рисунке 5 работает верхняя технология, остальные простаивают, которые помечены пунктирной линией, но третья и четвертая технологии должны функционировать параллельно и поэтому нуждаются в оптимальном перераспределении ресурсов между ними. В представленной модели функционирования РПС выделяют два уровня. На первом уровне происходит анализ внешней и внутренней среды (возможности, рыночный спрос и готовность производства) и определение частоты включения, которые входят в структуру. На втором уровне модель работает на принципах регулятора, обеспечивающая быстрое уравнивание вероятностей включений для всех технологий, входящих в портфель предприятия с соответствующей вероятностью изменений спроса на рынке на соответственный вид продукции. Исходя из управления предприятием, можно ввести главную обратную связь, следящую за реальной частотой включений каждой структуры, запоминающую ее и уравнивающую с нужным рынком вероятностью. Стоит отметить, что начинать работать эта связь должна только в случаях наибольшей неопределенности, то есть на границах между классами управленческих ситуаций.

В соответствии с метасистемным подходом точность функционирования РПС складывается из двух составляющих. Первая связана с точностью определения частоты включения структуры — той или иной технологии. Вторая связана с точностью, которая определяется отклонением выходной величины x(t) от заданного значения g(t) и длительностью существования этого отклонения (рис. 6)

Рис. 6. Структурная схема оценки погрешности

Ошибку системы определяют

Величина g(t) вычисляется с погрешностью:

В модели, которая рассмотрена выше, процесс перехода состоит из двух составляющих: время обнаружения несоответствия частоты нужной структуры и времени переключения одной структуры на другую, включая изменение спроса:

Высчитывают критическую частоту переключения ассортимента:

где фазочастотная характеристика системы.

При выполнении условия РПС будет достаточно для устойчивого управления.

Таким образом, метасистемный подход является необходимым способом для моделирования процесса функционирования РПС. Процесс управления в представленной модели предусматривает поддержку технологий на определенном уровне вероятности функционирования, которые входят в структуру.

В заключение хотелось бы сказать, что метасистемный подход является наиболее актуальным при управлении на верхних иерархических уровнях, где требуется некоторое число, множество совместно работающих систем.

С помощью данного подхода в управлении можно решить множество задач:

1. Обеспечение согласованного взаимодействия;
2. Разработка стратегии одновременно функционирующих систем;
3. Оптимальное перераспределение ограниченных общесистемных ресурсов. И многое другое. Таким образом, можно отметить, что метасистемный подход достаточно эффективен для использования в процессе управления, как и системный подход.

Литература:

1. Миронов С.В, Пищухин А. М. Метасистемный подход в управлении. Оренбург: ОГУ, 2005. 342 с.
2. Тугов В. В., Пищухин А. М., Тугов В. В. Постановка задачи структурного синтеза реконфигурируемой производственной системы // Материалы X всероссийской научно-практической конференции «Современные информационные технологии в науке, образовании», Москва, 2015.