Системный подход в науке и его применение в строительстве

Концепции «элементаризма». Материалистическая диалектика- наука, изучающей всеобщие связи явлений в природе. Сложные системы. Концепция целостности. Принцип организованности.

Научный подход к изучению социальных и биологических объектов как некоторых сложных систем Ч. Дарвина. Созданная им теория биологической эволюции не только ввела в естествознание диалектическую идею развития, но и утвердила представление о различных уровнях организации жизни как основу системного мышления в биологии.

Открытие Д. И. Менделеевым периодической системы элементов, отражающей единство и многообразие связей в окружающем нас материальном мире.

Успешное проведение комплексных исследований в условиях «информационного взрыва», создание новых математических методов обработки информации и принятия решений. Новое направление в реализации системного подхода к решению проблем в науке и технике в пятидесятых годах в США, работы Л. Берталанфи, Н. Винера, Р. Акофа и Месаровича. Важный вклад в развитие нового направления в науке советских ученых В. Н. Садовского, А. И. Уемова, И. В. Блауберга, Э. Г. Юдина. В строительной отрасли - в работы А. А. Гусакова, В. И. Рыбальского.

Науки, составляющие теоретическую базу и аппарат системного подхода – теория систем, теория информации, кибернетика, исследование операций, системотехника. Системный анализ.

Системный подход (СП) к решению различных проблем - общую методологию исследования явлений, процессов, объектов, представляемых в виде сложных систем.

Основополагающие принципы СП – принципы цели, целостности и сложности.

Принцип цели состоит в том, что любую проблему представляют как некоторую конечную цель, на решение которой направлено исследование. Именно эта цель является главным системообразующим фактором, определяющим структуру и сложность систем.

Принцип целостности заключается в выделении рассматриваемых систем из окружающей среды и взаимосвязи всех внутренних элементов этих систем, обеспечивающей появление у них некоторых новых свойств, которых нет у отдельных элементов.

Принцип сложности выражается в иерархической структуре систем. В зависимости от целей и методов исследований любая система может иметь различную степень сложности. Она может иметь несколько уровней, называемых стратами, может представлять собой элемент метасистемы, т. е. системы более высокого порядка. И наоборот, любой элемент системы можно представить в виде системы более низкого уровня в зависимости от задач исследования.

Представление объектов и процессов с помощью сложных систем осуществляется на макро- и микроуровне.

Макроподход позволяет отделить систему от окружающей среды, выделить ее как нечто целое. Такой процесс называют внешним проектированием системы. Так, если принимается решение о строительстве жилого дома, то его принимают за систему, входящую в метасистему городской застройки. Главный архитектор города определяет место, этажность, архитектуру дома.

Микроподход применяется при рассмотрении внутренней структуры системы (внутреннее проектирование системы). В приведенном выше примере с жилым домом микроподход проявляется в принятии объемнопланировочных и конструктивных решений, в разработке проекта инженерных коммуникаций здания.

Двоякое толкование понятия «системный анализ».

Под системой понимают целостный комплекс взаимосвязанных элементов, объединенных общей целью функционирования системы.

Рисунок 1 – Функциональная структура системы

Свойства элемента системы. Связям между элементами.

Функциональная структура системы включает в себя три составных части:

- вход – воспринимающий изменения в других элементах или внешней среде, окружающей систему;

- выход – выдающий результат воздействия на систему в виде новых параметров ее состояния (отклик, реакция системы);

- процессор – преобразующий параметры на входе в параметры системы на выходе

Функциональные части системы соединяет прямая связь: вход – процессор – выход. Связь называется обратной, если она соединяет выход с входом.

Классификация систем

По природе элементов системы могут быть абстрактные и материальные. Материальные системы состоят из реальных (физических) элементов. Они делятся на механические, биологические и социальные. По происхождению системы бывают естественные и искусственные, созданные человеком.

По характеру поведения различают управляемые и неуправляемые системы. Из управляемых систем выделяют системы с ручным управлением, автоматизированные и автоматические. Ручное управление осуществляется человеком. Автоматизированные системы имеют технические средства, помогающие человеку управлять системой. Автоматические системы функционируют без прямого участия человека.

По степени сложности системы бывают простые и сложные. В простых системах преобладают однородные элементы. Для сложных систем характерно большое разнообразие элементов, их возможных состояний, неопределенность и сложность выполняемых функций, сложный характер связей между элементами с большим объемом информации, передаваемой по связям. В теории систем и в теории информации существуют количественные критерии, оценки объема и сложности циркулирующей в системе информации, по которым можно судить, какова степень сложности той или иной системы.

По отношению к среде системы являются открытыми или замкнутыми.

По длительности существования системы могут быть постоянные и временные.

Для описания свойств или представления (идентификации) систем используется несколько форм: словесная (текстуальная), аналитическая и графическая.

Для аналитической формы представления систем характерна высокая компактность, но она не обладает достаточной наглядностью.

При графическом описании систем с использованием схем, графиков, чертежей значительно повышается наглядность описания. Теория графов.

Системный анализ, его этапы

Проблема – это ситуация, требующая изучения и разрешения, в которой необходимое расходится с действительным положением дел.

Структуризованными являются проблемы, поддающиеся четкой количественной формализации. Для их разрешения можно подобрать математический аппарат, который позволит найти нужное или оптимальное решение проблемы;

Слабоструктуризованные проблемы включают в себя не только количественные оценки (параметры), но и качественные показатели, которые не поддаются четкой формализации и могут учитываться лишь весьма приблизительно.

Неструктуризованные проблемы включают в себя практически одни качественные показатели и разрешаются эвристическим путем с широким привлечением экспертных оценок, научных гипотез и интуиции исследователей.

Большинство встречающихся в жизни проблем являются слабоструктуризованными и разрешаются с той или иной степенью приближения.

Этапы системного анализа:

1. Выявление и анализ проблемы.

2. Выделение системы из среды.

3. Определение промежуточных целей.

4. Выбор критериев, оценка альтернатив и принятие решения.

5. Диагноз существующей системы.

6. Проект организации системы.

7. Составление комплексной программы решения проблемы.