В качестве основы для представленной в таблице 1.2.3. классификации методов проектирование в соответствии со спецификой формулировки решаемой частной задачи (частью неформального этапа выполнения проектных работ) принята классификация Дж. К. Джонса [39], в наиболее общем виде отражающая системный подход в технологии выполнения проектных работ и все, в том числе и психологические, аспекты деятельности разработчиков. Представленные в таблице 1.3.2. рекомендации по использованию методов проектирования построены на основе типизации частных задач проектирования по признаку классификации формулировки исходной ситуации и целевой установки решаемой задачи. Исходными данными, соответствующими столбцу "Исходная ситуация", служат те сведения, которыми проектировщики должны располагать, прежде чем пользоваться методом. Конечные результаты, соответствующие строке "Целевая установка", – это те данные, которые получаются в результате применения данного метода. Графы "Исходная ситуация» и "Целевая установка» абсолютно идентичны и построены в порядке уменьшения общности и увеличения определенности исследуемой ситуации, т.е. в соответствии с последовательностью формальных стадий и неформальных этапов методологии комплексного системного проектирования. В клетках далеко отстоящих от диагонали приведены методы, которые, по сути дела, представляют собой целые стратегии, поскольку они позволяют преодолеть сразу несколько этапов выполнения проектных работ. В клетках, расположенных непосредственно над диагональю, указаны методы пошагового проектирования, из которых могут быть составлены необходимые стратегии. Методы указанные ниже диагонали, служат для проверки, т.е. для изменения содержания исходной формулировки задачи проектирования после ее частичного исследования. Подробное описание всех приведенных в таблице 1.3.2 методов можно найти в [11,19,20,21,24,31,35,39,63,71,82,156].
Таблица 1.3.2
Рекомендации по применению стратегий и отдельных методов проектирования для решения типовых проектных задач
ЦелеваяустановкаИсходнаяситуацияИсследование исходной проектной ситуацииАнализ и преобразование структуры задачиОпределение границ, промежуточных решений и выявление конфликтовКомбинирование промежуточных решений и вариантов проектаОценка вариантов проекта и определение окончательного варианта
Составление тактико-технического заданияФормулировка задач.Анализ литературыВизуальные несоответствия.Визуальные несоответствия.Эвристическое программированиеСинектика.Визуальные несоответствия.Эвристическое программирование.Визуальные несоответствия.Эвристическое программирование.Системный анализ и синтез.
Исследование исходной проектной ситуации.Формулировка задач.Свертывание данных.Матрица взаимодействия.Классификация.Методы исследования операций.Моделирование.Прогнозирование.Трансформация системы.Проектирование новых функций.Агрегатирование.Переключение стратегии.Фундаментальный метод Мэтчетта.
Анализ и преобразование структуры задачи.Анализ литературыЭвристическое программирование.Системные испытания.Выбор критериев и шкал их измерения.Поиск границ.Системные испытания.Эвристическое программирование.Выбор критериевЭвристическое программирование.Синектика.Трансформация системы.Смещение границ.Прогнозирование.Методы теории принятия решений.Стоимостный анализ.Моделирование.Кумулятивная стратегия Пейджа.
Определение границ промежуточных решений и выявление конфликтов.Синектика.Ликвидация тупиковых ситуаций.Анализ взаимосвязанных областей решения.Трансформация системы.Эвристическое программирование.Ликвидация тупиковых ситуаций.Анализ взаимосвязанных областей решения.Анализ взаимосвязанных областей решения.Моделирование.
Комбинирование промежуточных решений и вариантов проекта.Ликвидация тупиковых ситуаций.МоделированиеМетоды исследования операций.Стоимостной анализ.Системные испытания.Эвристическое программирование.Выбор критериев.
Методы, которые полезно использовать в самом начале проектирования, указаны в столбце 2 ("Исследование исходной проектной ситуации"). Как указывалось выше, на этом этапе проектирования производится формулировка проблемы, т. е. преследуется цель пробуждать сомнения, правильно ставить вопросы, исследовать реакции заказчиков и потребителей на различные варианты подходов к проектированию создаваемого объекта. Некоторые методы системного анализа помещены в клетку 3-2, расположенную ниже диагонали. Это означает, что их можно использовать при пересмотре задачи проектирования на более позднем этапе – "Анализ и преобразование структуры задачи» – для изучения новой исходной ситуации проектирования,которая может возникнуть в результате трансформации проектной задачи, т.е. ее преобразования и переосмысления.
Процесс синтеза вариантов замысла проектируемого объекта совершается посредствам методов, указанных в столбце 3 ("Анализ и преобразование структуры задачи"), а также в клетках 1-4,1-5,1-6,2-5,2-6. В процессе применения указанных методов происходит переосмысление, преобразование и переструктуризация исходных данных 1 (тактико-техническое задание на разработку объекта проектирования) или 2 (данные исследования исходной проектной ситуации) в выходные данные 4,5 или 6. В клетке 4-3 приведены методы, обеспечивающие возможность пересмотра задачи на более поздних этапах проектирования. Такой пересмотр бывает очень эффективным: "можно придать задаче временную, условную структуру с единственной целью получения информации, которая позволит вскрыть реальные трудности, а затем изменить структуру задачи таким образом, чтобы преодолеть эти трудности» [39, C.108].
При исследовании возможностей на этапе макропроектирования системы решаются: задача определения границ, описания промежуточных решений и выявления конфликтов; задача комбинирования промежуточных решений и формирования вариантов проекта, а также задача оценки вариантов и определения окончательного варианта проектного решения. Решение указанных задач обеспечивается на основе применения методов, указанных соответственно в столбцах 4,5 и 6 таблицы 1.3.2. Эти методы всегда направлены на снижение неопределенности, возникающей на предыдущих этапах проектирования, и на формирование обоснованного решения о приеме единственного и окончательного варианта проекта. Методы пошагового решения задач третьего этапа макропроектирования (исследования возможностей) приведены в клетках 3-4,4-5,5-6 таблицы 1.3.2. В свою очередь методы, далеко отстоящие от диагонали и расположенные в клетках 1-4,1-5,1-6,2-5,2-6,3-5,3-6,4-6, являются по сути дела такими стратегиями выполнения проектных работ, которые позволяют преодолеть сразу несколько этапов макропроектирования системы.
Для эффективного применения комплексного системного проектирования как стратегии выполнения проектных работ необходимо четко представлять его основные и коренные отличия от традиционных методов проектирования. Традиционный подход к проектированию заключается в преобразовании сложной задачи проектирования в более простую на основе приема и рассмотрения единичной концепции проектируемого объекта. При этом процесс формирования концепции объекта рассматривается как творческий акт, при котором "самая важная часть процесса проектирования совершается в голове проектировщика, в определенной мере даже в области, неподотчетной сознанию» [39, С.76]. Проектировщик рассматривается как "черный ящик", способный получать на выходе решения, которым он доверяет и которые часто оказываются удачными, хотя сам он не может объяснить, каким образом ему удалось прийти к этому решению. Принятая концепция разрабатывается методами микропроектирования. Если ее разработка не приводит к удовлетворительному результату, проектировщик преобразует концепцию и заменяет ее новой, которая может коренным образом отличаться от первой и призвана ликвидировать источник первоначальных трудностей. Формирование концепции является прерогативой главного конструктора, в сознании которого и совершается творческий акт ее рождения. Конечно, на этапе формирования концепции главный конструктор в целях анализа отдельных аспектов решения задачи проектирования может и должен привлекать специалистов различного профиля в качестве консультантов. Однако, участие этих специалистов в разработке концепции как целостного представления о проектируемом объекте ограничено либо анализом подходов к разработке концепции и отдельных требований к ней, либо обсуждением и оценкой готового промежуточного варианта концепции. Сам же процесс формирования концепции полностью субъективен, т.е. происходит в сознании единственного человеческого индивидуума, которым является главный конструктор. Привлечение других специалистов для непосредственного решения задач проектирования при традиционном подходе становится возможным только на этапе разработки и конструирования, при этом привлекаемые специалисты-проектировщики выступают только в роли исполнителей принятого варианта концепции проектируемого объекта. Таким образом, при традиционном подходе процесс проектирования представляет собой осуществляемый до получения приемлемых результатов циклический процесс разработки и конструирования сформулированных эмпирическим путем отдельных вариантов концепции проектируемого объекта. Такой подход к проектированию возможен и результативен при создании сравнительно простых объектов, когда знания и опыт главного конструктора как единственного и единоличного автора концепции проектируемого объекта способны охватить все стороны и аспекты его строения и функционирования.
Обобщая основные черты традиционного подхода к выполнению проектных работ, необходимо отметить следующие его специфические характеристики:
– процесс формирования концепции (замысла) проектируемого объекта субъективен и рассматривается как творческий акт, происходящий в сознании единственного человеческого индивидуума – главного конструктора проектируемого объекта;
– привлечение коллектива специалистов-проектировщиков для непосредственного решения задач проектирования возможно только на этапе разработки и конструирования (микропроектирования) в целях реализации сформулированного главным конструктором замысла проектируемого объекта;
– процесс проектирования представляет собой такой циклический процесс перебора единичных вариантов замысла создаваемого объекта, который осуществляется путем разработки каждого из промежуточных вариантов и заканчивается при нахождении варианта, удовлетворяющего заданным требованиям;
– условием эффективного решения задач проектирования является возможность и необходимость охвата всех сторон и аспектов структуризации и функционирования проектируемого объекта сознанием единственного человеческого индивидуума – главного конструктора.
При проектировании объектов, относящихся к классу АС, возникает ситуация, когда сознание единственного человеческого индивидуума не в силах охватить все многообразие возникающих проблем, способов их решения и последствий от реализации этих решений, когда необходимый для этого опыт выходит за пределы возможностей одного человека. В данной ситуации возникает необходимость непосредственного формирования замысла проектируемой системы не одним проектировщиком (главным конструктором), а группой специалистов, чьи знания и опыт позволяют охватить все проблемы и аспекты создания проектируемой АС. В свою очередь, необходимость привлечения группы специалистов – проектировщиков для непосредственного формирования замысла системы диктует необходимость объективизации самого процесса формирования этого замысла. Именно возможностью объективизации процесса проектирования и обладают все методы, приведенные в таблице 1.3.2. Все они направлены на то, чтобы заставить каждого проектировщика "думать вслух", т.е. дать возможность всем специалистам, участвующим в формировании замысла, ознакомиться с процессами мышления, которые до сих пор протекали только в его сознании. Объективизация процесса проектирования – основное и главное условие эффективного решения задач проектирования объектов класса АС, условие, обеспечивающее возможность охвата всего многообразия проблем создания данных объектов, того многообразия, которое выходит за пределы знаний и опыта одного человека (главного конструктора).Второй отличительной чертой приведенных в таблице 1.3.2 методов проектирования является возможность целенаправленного формирования замысла, отвечающего выдвинутым требованиям. Если в традиционном проектировании принципиально существовала возможность перебора всех возможных промежуточных вариантов замысла и принятия на этой основе окончательного варианта, то в отношении АС такая возможность отсутствует. Следствием невозможности ни то, что анализа, а даже формулировки всех промежуточных вариантов замысла проектируемой АС, является замена задачи выбора оптимального решения из конечной совокупности возможных вариантов (традиционное проектирование) на задачу организации оптимального поиска удовлетворительного варианта в практически бесконечном поле возможных альтернатив. На данную особенность проектирования объектов класса АС указывают практически все теоретики проектирования [19,20,35,38,39]. Выходом из проблемы, связанной с обилием разнообразной и разнокачественной информации об объекте проектирования и с необходимостью оценить ее сразу в целом с учетом противоречивых требований и многообразных взаимных связей, является разделение работы проектировщиков на две части, две параллельных взаимосвязанных деятельности:
– осуществление поиска рациональных вариантов замысла проектируемой АС в соответствии с принятой на данном этапе выполнения работ стратегией применения методов проектирования;
– осуществление контроля и оценки самой схемы поиска или стратегии проектирования (управление стратегией применения методов проектирования).
Это дает возможность вместо слепого перебора вариантов применить осознанный поиск и найти кратчайшие пути к окончательному варианту замысла, используя как внешние критерии (тактико-техническое задание), так и результаты частичного поиска. Такая модель "осознания себя плюс ситуации» (или "стратегии плюс цели") дает возможность каждому специалисту-члену бригады проектировщиков осознать место решаемой им проблемы в общей проблеме проектирования АС, самому определить, насколько избранная стратегия проектирования способна привести к приемлемому равновесию между замыслом разрабатываемой системы, ее целевым предназначением и стоимостью ее разработки.
Наиболее полно требования объективизации и целенаправленности процесса поиска окончательного варианта замысла проектируемой системы выполняются в комплексном системном проектировании АС как самоорганизующейся системе управления стратегией проектирования, которая "позволяет связать результаты каждой части поиска с конечными целями, даже если, как чаще всего и бывает, эти цели еще не определились» [39, С.86].Методология комплексного системного проектирования в отличии от традиционных методов проектирования имеет следующие характерные черты:
– процесс формирования замысла полностью объективизирован, т.е. все действия проектировщиков основываются на реальных фактах, логических предположениях и имеют свои причины и следствия;
– все задачи проектирования системы решаются коллективно, что обеспечивает как необходимую широту охвата всего многообразия возникающих проблем, так и глубину разработки их отдельных аспектов;
– процесс проектирования представляет собой линеаризированный двуединый процесс формирования такой стратегии выполнения проектных работ, которая обеспечивает оптимальный поиск удовлетворяющих заданным требованиям проектных решений, и реализации данной стратегии как непосредственного решения задач проектирования системы;
– эффективность решения задач проектирования в рамках выделенного лимита времени и материальных средств определяется адекватностью методов решения задач проектирования формулировке самих этих задач.
Вторым аспектом анализа формулировки задачи проектирования, оказывающим определяющее влияние на выбор метода ее решения, является классификация проектируемой системы, т.е. анализ природы, состава, свойств и специфики функционирования проектируемого объекта в целях выявления его системных характеристик. Сложность проблемы классификации объектов класса АС определяется прежде всего сложностью самих этих объектов: многообразием целей самой системы и ее элементов, противоречивостью целей отдельных элементов, взаимозависимостью мощности и структуры связей от изменения целей системы и ее элементов, наличием как вещественно-энергетических, так и информационных связей, а также разнокачественной природой самих элементов и законов их существования и функционирования. Указанные характеристики АС порождают прежде всего проблемы разработки самой классификации АС.
На протяжении достаточно короткой истории развития теории системных исследований предпринимались попытки классифицировать системы по виду отображаемого объекта (технические, биологические, социальные и т.д.); по виду научного направления (математические, физические, химические и т.п.); по виду формализованного аппарата представления системы (детерминированные и стохастические); широко известно разделение систем на закрытые и открытые, выделение классов целесообразных и целеустремленных систем. Имеет место ряд подходов к разделению систем по уровню сложности структуры и поведения. Но всеобъемлющей и общепринятой классификации систем класса АС пока не существует. Имеемые подходы к классификации АС разделяют их по различным признакам, и в зависимости от решаемой задачи проектирования, стратегии выполнения проектных работ, можно принимать различные принципы классификации. Относительность и сложность проблемы классификации общеизвестна, система может быть охарактеризована совокупностью признаков и соответственно каждому отдельному признаку ей может быть найдено место одновременно во всех имеемых классификациях систем. Практическая полезность рассмотрения проектируемой системы в соответствии со всеми возможными принципами ее классификации состоит в том, что, если есть разделение систем на классы и этим классам сопоставлены соответствующие приемы и методы их системного анализа или даже методы формализованного представления систем, то это сопоставление удобно и необходимо использовать при проведении проектных работ.
Цель каждой классификации – определить совокупность рациональных подходов к отображению системы, обладающей определенными признаками, выработать язык описания, наиболее подходящий для соответствующего класса систем. Поэтому с прагматической точки зрения решение задачи классификации проектируемого объекта есть прежде всего решение задачи определения перспективных методов его описания и отображения. Каждая из имеемых классификаций определяет свой арсенал методов отображения проектируемой системы, свои подходы к ее проектированию. В данном широком поле альтернатив важно выявить определяющие системные характеристики проектируемого объекта, те характеристики, которые определяют соответствие проектируемой системы выдвигаемым к ней требованиям (тактико-техническому заданию) и ее предназначению, а другими словами, которые определяют ее эффективность как главный критерий оценки этого соответствия. Именно классификация проектируемой системы в соответствии с ее определяющими системными характеристиками и интегративными свойствами является тем базисом, который обусловливает совокупность рациональных подходов и методов ее проектирования как методологических средств, обеспечивающих оптимальный поиск наиболее полно удовлетворяющего всем требованиям варианта замысла проектируемой системы.
Проведенный на основе системных характеристик АС, сформулированных в современной научной литературе по теории и практике их проектирования [20,21,31,34,38,39,83], анализ позволяет утверждать, что определяющее влияние на выбор стратегий и отдельных методов проектирования объектов класса АС оказывает их классификация по следующим принципам:
1. Классификация систем по степени их организованности.
2. Классификация систем по природе входящих в их состав элементов (по субстанциональному признаку).
3. Классификация систем по соотношению элементов "человек» и "техника» в понятии "система".
4. Классификация систем по природе их системообразующих связей (по характеру взаимодействия элементов в системе или физическому виду управляющих воздействий).
Классификация системы по степени ее организованности является определяющей при выборе методов ее проектирования. В наиболее развернутом виде данная классификация представлена в [40]. В качестве классификационных характеристик системы при ее классификации по степени организованности используются: характер изменения эффективности и энтропии, характер структуры (морфологии) системы и возможности системы в самоотображении. По данным классификационным признакам системы разделяются на два основные класса: казуальные и самоорганизующиеся.
Для казуальных систем формирование организации есть результат действия причинно-следственных связей. К этому классу относится широкий круг неживых систем, как естественных, так и искусственных. Их отличительная особенность состоит в том, что цель этим системам внутренне (имманентно) не присуща. Если казуальные системы и имеют целевую функцию, то эта функция задается из вне задачами использования системы. В классе казуальных систем выделяют детерминированные (хорошо организованные) и вероятностные (плохо организованные, диффузные) системы. В свою очередь, из указанных подклассов выделяют статические и динамические системы.
В самоорганизующихся системах основой формирования организации являются факторы целесообразности и целеполагания. Самоорганизующиеся системы – это системы, способные к выбору своего поведения в зависимости от имманентной (внутренне присущей) цели. Наиболее наглядным примером такого рода систем являются люди и их взаимодействия. Главным отличием самоорганизующихся систем от казуальных является наличие информационных взаимодействий. В рамках класса самоорганизующихся систем выделяют следующие классификационные группы систем: программные, самовосстанавливающиеся, адаптивные, самовоспроизводящиеся, самосохраняющиеся, предвидящие и социальные. Приведенные группы систем перечислены в порядке повышения уровня их организации.
Кроме того, в данной классификации существует разделение систем на активные и пассивные. Особенностью активных систем является та или иная форма использования окружающей среды для обеспечения эффективности своего функционирования. В пассивных системах обмен с окружающей средой неукоснительно ведет к снижению эффективности функционирования, они не обладают никакими активно действующими стабилизирующими силами.
Принципиальная важность правильной классификации проектируемой системы по степени ее организации состоит в том, что она определяет подход к отображению проектируемого объекта.
Декларируемая возможность представления объекта проектирования в виде казуальной системы означает, что при ее проектировании задачи выбора целей и выбора средств их достижения не разделяются. Проблемная ситуация, определяющая закон функционирования системы, может быть описана в виде математических выражений, связывающих цель со средствами на основе сформулированного критерия эффективности или критерия функционирования системы. Часто при этом говорят, что цель представляется в виде критерия эффективности (функционирования), хотя на самом деле понятие критерия эффективности объединяет и цель, и средства. Представить проектируемый объект в рамках класса казуальных систем в виде детерминированной системы означает определить все элементы системы, их взаимосвязи, правила объединения их в систему и т.д. Описание функционирования таких систем предполагает применение аналитических методов их формализованного представления. Представление объекта в виде детерминированной системы применяется в тех случаях, когда существует возможность предложить детерминированное описание и экспериментально показать правомерность его применения, т.е. адекватность модели реальному процессу. При представлении объекта в виде вероятностной (диффузной) системы задача определения всех ее элементов и их взаимосвязей не ставится, система характеризуется некоторым набором макропараметров и закономерностями, которые находятся на основе исследования не всего объекта или класса явлений, а на основе определенной с помощью некоторых правил выборки, характеризующей исследуемый объект или процесс. На основе такого выборочного исследования получают закономерности (статистические, экономические и т.д.) и распространяют их на всю систему в целом, при этом делаются соответствующие оговорки и вводятся ограничения. Формализованное представление таких систем предполагает использование вероятностных методов. Подход к отображению объектов в виде вероятностных (диффузных) систем применяется при определении пропускной способности устройств и систем управления, при определении численности штатов организации (цех, предприятие, судно и т.п.),при исследовании документальных потоков информации в системах управления и т.д.
Если объект проектирования классифицируется как самоорганизующаяся система, то это означает,что задачи определения целей и выбора средств при ее проектировании разделяются. Следствием этого является необходимость многоуровнего отображения системы, что и реализуется при разработке систем класса АС в виде их информационного, функционального и системотехнического описания. Основную конструктивную идею, благодаря которой становится возможным отобразить объект класса самоорганизующихся систем, можно сформулировать следующим образом: "разрабатывается знаковая система с помощью которой фиксируются известные на данный момент компоненты и связи, а затем, комбинируя их с помощью определенных правил, получают новые, неизвестные ранее взаимоотношения, зависимости, которые могут быть положены в основу принимаемых решений или подсказать следующие шаги на пути подготовки решения» [21, С.44].Разработанная знаковая система и принятые правила манипулирования ею образуют язык описания системы. На этой основе можно накапливать информацию об исследуемом объекте, фиксируя все новые компоненты и связи, и, применяя их, получать отображения последовательных состояний самоорганизующейся системы, постепенно создавая все более адекватную модель реального изучаемого или создаваемого объекта.
Как указывалось выше, на каждом уровне отображения самоорганизующейся системы (информационное, функциональное и системотехническое описания) принимается решение об ее представлении в виде детерминированной, вероятностной или также самоорганизующейся системы, а затем принимается соответствующий язык ее описания и моделирования. Таким образом, разделение задач определения целей и выбора средств определяет необходимость многоуровнего описания системы и выбора своих методов проектирования и отображения системы для каждого из этих уровней.
Классификация систем по субстанциональному признаку (по природе входящих в ее состав элементов) предполагает прежде всего выделение трех классов систем: естественных, концептуальных (идеальных, абстрактных) и искусственных. Естественные системы – системы, существующие в объективной действительности (неживой и живой природе, обществе). Атом, молекула, живая клетка, организм, популяция, общество – примеры такого рода систем. Концептуальные (идеальные, абстрактные) системы – системы, отражающие реальную действительность, объективный мир. Примерами такого класса систем являются научные теории, нереализованные проекты, музыкальные произведения и т.д. Искусственные системы – системы, созданные человеком. Диапазон этих систем весьма широк – от простейшего механизма до сложнейших производственных и научно-исследовательских комплексов, от отдельной бригады, кафедры, воинского подразделения до государства. В рамках класса искусственных систем выделяют три подкласса систем: технические, гуманоидные и гуманистические. Технические системы – системы состоящие только из технических элементов, гуманоидные системы –различные сообщества людей. Гуманистические системы – системы, включающие в себя технические элементы и людей. Последний подкласс систем, когда необходимо подчеркнуть, что человек – специалист в гуманистической системе использует технические средства, и необходимо рассматривать комплекс "человек-техника", обозначают различными терминами: антропотехнические, организационные, эргатические, полиэргатические, интерактивные и активные системы, системы "человек-машина» ("человек-автомат"), человеко-машинные системы и т.д. Дальнейшая классификация гуманистических (антропотехнических) систем предполагает их разделение по следующим признакам: соотношению элементов "человек» и "техника» в рамках системы, целевому предназначению и природе системообразующих связей.
Классификация антропотехнических систем по соотношению элементов "человек» и "техника» в данной системе является вторым после разделения систем по степени их организованности принципиально важным видом классификации систем, определяющим методы их анализа и проектирования. В научных публикациях и практике проектирования с учетом системного подхода выделены следующие варианты концепции о соотношении элементов "человек» и "техника» по отношению к понятию "система» [35, С.110]: 1) системотехнический подход – систему рассматривают как состоящую только из технических элементов, человека учитывают только как фактор внешней среды; 2) равноэлементный подход – систему рассматривают как состоящую из равноценных элементов "человек» и "техника"; 3) человеко-системный подход – основным звеном системы является человек, а техника – подчиненные ему средства труда; 4) узкоантропоцентрический подход – систему рассматривают как состоящую только из элементов "человек» без учета элементов "техника» (многие общие исследования деятельности человека); 5) узкотехнический подход – систему рассматривают как состоящую из технических элементов, человека не принимают во внимание.
В современной литературе по теории и практике проектирования АС эти подходы часто, если не противопоставляются, то, по крайней мере, резко разделяются [34,35].Так в [35] указывается на следующее разделение подходов к проектированию систем. "Пятый подход правомерен, когда проектируют технические устройства, не являющиеся ни средством труда человека, ни объектом, ремонтируемым или обслуживаемым человеком. Четвертый подход допустим, когда изучают самого человека как социальный или биологический объект, но недопустим, если его изучают как субъект труда. Другими словами, применение этих двух подходов при изучении человеко-машинных систем (ЧМС) будет нарушением принципа системности. В зависимости от фактической роли человека в конкретной системе допустимы первые три подхода без нарушения принципа системности. При рассмотрении АС в качестве ЧМС правомерен только третий – человеко-системный подход» [35, С.110]. "Научные основы изучения и проектирования деятельности человека в ЧМС создаются в эргономике, предметом которой являются любые трудовые взаимодействия в системе "человек-машина", и инженерной психологии, предмет которой – информационные взаимодействия в более узком классе систем "человек-техника-среда". В этих науках обосновывают, что человеческое звено – это не просто новая добавка к технической части системы, а центральный элемент ЧМС, в интересах деятельности которого созданы остальные технические, программные, информационные элементы» [35, С.111].
Указанное выше резкое разделение имеемых пяти подходов к проектированию и декларация правомерности применения к проектированию АС только одного из них, человеко-системного подхода, объясняется рядом обстоятельств. Во-первых, становление в 50-70 годы таких ныне общепризнанных научных дисциплин как эргономика и инженерная психология шло в острой борьбе с повсеместно тогда распространенным узкотехническим подходом к проектированию любых объектов. Именно принципиальная необходимость учета человеческого звена, человеческого фактора при проектировании систем класса АС и отражена в термине "человеко-системный подход". Во-вторых, основным направлением современной эргономики и инженерной психологии является исследование эрготехнических систем, т.е. "антропотехнических систем эргатического класса, под которыми понимается комплекс "субъект труда – орудие труда – предмет труда"[35, С.114]. Целью данного класса систем является получение продукта труда (неэргатический элемент) путем воздействия орудия труда (неэргатический элемент) на предмет труда (неэргатический элемент). При этом "под продуктом труда понимаются не только материальные,но и информационные объекты, а также изменение состояния материальных объектов в пространстве и времени"[35, С.114]. При рассмотрении указанного класса систем, когда объектом воздействия и продуктом труда является неэргатический элемент, термин "человеко-системный подход» отражает иерархию элементов "человек» и "техника» в рассматриваемой системе, первенствующее значение целей управляющего эргатического элемента. В отношении данного класса систем выделение "человеко-системного подхода» как единственно эффективного является абсолютно верным. Однако, если в качестве "предмета труда» в антропотехнической системе выступает эргатический элемент (человек), то абсолютизация "человеко-системного подхода» не является правомерной. В последнем случае в антропотехнической системе имеется два эргатических элемента, каждый из которых наделен свойством и возможностью целеобразования. Поэтому "человеко-системный подход", абсолютизирующий цели только одного из них, управляющего эргатического элемента, здесь имеет лишь ограниченное значение.
Таким образом, резкое разделение указанных выше пяти подходов к проектированию объектов класса АС является отголоском становления единого системного подхода в их проектировании, выразившегося в борьбе с узкотехническим подходом за необходимость рассмотрения эргатического элемента (человека) как полноправного и определяющего цели функционирования системы элемента. Кроме того, некоторая абсолютизация "человеко-системного подхода» определяется преимущественной ориентированностью современной эргономики и технической психологии на разработку только эрготехнических систем, т.е. именно того класса антропотехнических систем, где данный подход является наиболее эффективным.
Хотя доминирующее положение эрготехнических систем как основного предмета исследования современной эргономики и технической психологии определяет преимущественную разработку человеко-системного подхода к применению АС, но развиваемый указанными научными дисциплинами подход к исследованию антропотехнических систем есть по своей сути единый системный подход, предполагающий в целях решения частных задач проектирования выделение именно тех аспектов функционирования и структуризации системы, на которые направлена целевая установка данной частной проектной задачи. Поэтому современные методы исследования и отображения эрготехнических систем, развиваемые в эргономике и технической психологии, с учетом специфики имеемого "предмета труда» (эргатический или неэргатический элемент) эффективны для всего класса антропотехнических систем.
Системотехнический, равноэлементный, человеко-системный, узкоантропоцентрический и узкотехнический подходы необходимо рассматривать в качестве таких частных случаев единого системного подхода, целевая функция и методология которых обеспечивает решение отдельных частных задач проектирования системы. Как невозможно решить задачу разработки функциональной структуры или алгоритма функционирования АС на основе узкотехнического или антропоцентрического подхода, так и невозможно разработать структуру технических средств КСА АС на основе только человеко-системного подхода, или решить задачу рационального распределения функций между элементами "человек» и "техника» на основе системотехнического подхода. Взаимопроникновение или использование отдельных элементов всех пяти подходов возможно также в рамках реализации любого из них. Так методика разработки технико-экономического обоснования целесообразности эргономических мероприятий, созданная в рамках человеко-системного подхода к проектированию ЧМС, в качестве своих исходных положений предполагает [35, С.327]:
– исследование деятельности человека-оператора в целях разработки функциональных структур его деятельности, обеспечивающих снижение утомляемости и повышения качества деятельности (узкоантропоцентрический подход);
– оптимальное распределение функций между человеком-оператором и техническими средствами автоматизации на каждом рабочем месте (равноэлементный подход).
Говоря о подходе к проектированию АС, необходимо учитывать, что АС есть самоорганизующаяся система, для которой задача определения целей и выбора средств разделяются. Следствием этого является указанная выше необходимость многоуровневого описания системы и выбора методов проектирования и отображения системы для каждого из этих уровней. Современная методология комплексного системного проектирования АС определяет три уровня описания системы: информационное, функциональное и системотехническое описания. И каждое из этих описаний требует определения той концепции о соотношении элементов "человек» и "техника» в АС, которая наиболее полно соответствует целям разработки этого описания. К сожалению, в современной литературе по проектированию АС на данном аспекте их разработки внимание не акцентируется.
Кратко рассмотрим некоторые возможные варианты использования различных концепций соотношения элементов "человек» и "техника» при проектировании антропотехнических систем различных классов в соответствии с методологией комплексного системного проектирования на макроуровне выполнения проектных работ. При этом все многообразие антропотехнических систем, представляющих собой комплекс "субъект деятельности – орудие деятельности – объект деятельности» разделим на два основных класса по признаку принадлежности объекта деятельности к эргатическим (человек) или неэргатическим (предмет) элементам. К классу антропотехнических систем с неэргатическим объектом деятельности (класс а) относятся все эрготехнические системы, под которыми понимается комплекс "субъект труда – орудие труда – предмет труда» [35,С.114]. Данный класс систем включает [35, С.115-117]: производственные (производственно-промышленные, производственно-природные),информационные(производящие информацию, информационно-управляющие, информационно-обеспечивающие) и эксплуатационные (транспортные, ремонтно-обслуживающие, военные) эрготехнические системы. К классу антропотехнических систем с эргатическим объектом (класс в) из приведенного в [35, С.113] перечня относятся:
– медицинские системы – "врач – медицинская аппаратура – больной";
– образовательные системы (системы обучения) – "педагог – техническое средство обучения – обучаемый";
– спортивные системы – "тренер – техническое средство тренажа – спортсмен".
В соответствии с методологией комплексного системного проектирования на макроуровне проектирования системы решаются следующие задачи:
1) формулировка проблемы, включающая в себя определение целей создания АС и круга решаемых ей задач; о
