Дезорганизация и устойчивость систем. Контуры обратной связи

Дезорганизация и устойчивость систем. Контуры обратной связи Лекция 5 Конструктивные последствия Деструктивные последствия Дезорганизация системы – лишение системы интегративного свойства. Разрушение системы – уничтожение какой-либо части структуры системы с потерей интегративного свойства. Дезорганизация системы Лишение системы внешней информации Блокирование внутренних связей (ограничение потоков внутренней информации) Количество затрачиваемой энергии Разрушение системы (лишение системы внутренней информации) © А.В. Фоменко Устойчивость системы – её способность сохранять структуру при различных внешних воздействиях. Неустойчивость системы – способность изменять свою внутреннюю структуру под влиянием внешних воздействий. Безразличное равновесие Относительно неустойчивое равновесие Устойчивое Относительно устойчивое равновесие равновесие Неустойчивое равновесие устойчивость неустойчивость Субъект управления Объект управления результат © А.В. Фоменко Диапазон устойчивости системы (буферная область) – диапазон воздействий, в котором еще не происходит разрушения системы. Абсолютно неустойчивые системы Абсолютно устойчивые системы Чем более устойчива система, тем хуже она развивается. Гомеостаз – поддержание внутренних параметров системы в определенных пределах при колебании внешних параметров. Гомеостаз любой системы (если он есть) – это ее интегративное свойство Механизмы дезорганизации Лишение ресурсов Внешние воздействия Избыточный или неуместный ресурс Лишение ресурсов Материалы Персонал Информация Финансы материальные ресурсы Сохранение структуры, консервация. Разрушение структуры (2-й закон термодинамики). Если системе требуются разнородные ресурсы, то достаточно лишить ее одного ресурса, чтобы лишить интегративного свойства. «Закон минимума» – Ю. Либиха 10 2 8 50 Чем менее эффективна система (чем больше ресурса ей нужно), тем легче она дезорганизуется при его отсутствии. © А.В. Фоменко Внешние воздействия Разрушить элемент можно, направив на него воздействие, превышающую его сопротивление. Энергию можно подвести непосредственно к звену Энергию можно подвести ко всей системе, чтобы эта перераспределилась между звеньями. При таком перераспределении может найтись звено, получившее достаточно энергии для разрушения («закон слабого звена»). Избирательно разрушая связи, может быть сформирована система с совершенно новыми свойствами Избыточный или неуместный ресурс Количество затрачиваемой энергии Неуместный ресурс – ресурс, который в принципе нужен системе, но поступает не к тому звену, которое способно его направить на выполнение интегративного свойства Стабилизация системы – сопротивление негативным воздействиям механизм избыточных звеньев Стабилизация механизм обратной связи Стабилизация Дестабилизация © А.В. Фоменко Избыточные звенья Для существования избыточных компонентов требуется больше ресурса, чем для существования одного компонента. Укрепление единственного не избыточного компонента также требует ресурса © А.В. Фоменко Частный случай избыточного звена – депо, то есть компонент, который может вместить больше материи, чем ему нужно для функционирования, и отдавать материю другим нуждающимся компонентам по мере необходимости. Устойчивость системы Ёмкость депо Буферная ёмкость системы Варианты организации системы депо большое депо, работающее с ресурсами на большой площади Надёжность Доставка ресурсов много мелких депо, обслуживающих малую площадь Гибкость Распыление ресурсов © А.В. Фоменко Положительные контуры обратной связи Количество взрослых особей (+) (+) (+) Рождаемость Размер долга по кредиту (-) (+) (-) Количество имеющихся средств Параметрическая модель популяции Параметрическая модель популяции в условиях неограниченного ресурса в условиях неограниченного ресурса 1. Нарушение стационарности системы Прекращение потока  ликвидация 2. Разрушение каких-либо компонентов связи  связь не избыточна  системы энергией потока разрушение системы 3. Система поглощает весь доступный ресурс Не устойчивые системы Отрицательный контур обратной связи Количество жертв (+) (-) (-) Количество хищников Устойчивые системы Параметрическая модель системы «хищник - жертва» Количество взрослых особей (-) (+) (+) Количество пищи (-) (0)/(-) (+) (0)/(-) Смертность (0)/(-) Рождаемость Параметрическая модель популяции в условиях ограниченного ресурса Масса пищи (+) Количество жертв (+) Отходы метаболизма (+) (-) (-) Количество хищников (+) Количество погибших хищников (+) Отходы метаболизма Вход = Выходу Масса пищи Масса пищи (+) Количество взрослых особей (+) Отходы метаболизма (+) (+) (+) (+) Рождаемость (+) Биомасса популяции (+) Рождаемость (+) (+) Вход = Выходу Масса отходов метаболизма Вход ≠ Выходу Контур обратной связи можно считать системой Интегративное свойство контур положительной обратной связи контур отрицательной обратной связи увеличивать поток ресурса через себя регулировать поток ресурса Структурная модель контура обратной связи. 6 Реагирующий компонент 2 3 1 Базовый компонент 4 4 Регулирующий компонент 5 6 1. Связь, подводящая поток к базовому компоненту. В случае контура положительной обратной связи может отсутствовать. 2. Связь, позволяющая считывать информацию с потока через базовый компонент и передавать ее реагирующему компоненту. 3. Связь, передающая информацию от реагирующего компонента на регулирующий. 4. Связь, переводящая поток от базового компонента к регулирующему. По ней же от регулирующего компонента к базовому идет поток информации (отображение состояния регулирующего компонента). 5. Связь, отводящая поток от регулирующего компонента. 6. Связи, передающие энергию реагирующему компоненту и регулирующему компоненту. (эта энергия может идти вместе с потоком, тогда эти связи совпадают со связями 2 и 4). Параметрическая модель контура обратной связи. Величина потока энергии Состояние (параметры) реагирующего компонента Величина потока ресурса Состояние (параметры) базового компонента Величина видоизменённого потока ресурса Состояние (параметры) регулирующего компонента Величина потока энергии Структурная модель контура обратной связи. Источник тепла 2,6, f(Е) (напор пара) Е (тепло) Реагирующий компонент (груз) 3, f(F) давление груза Вода 1, Е (тепло) m (пар) Тепловая энергия (+) Скорость испарения воды 4,6, Е (давление) Регулирующий m (пар) компонент 4, f(I) скорость (затвор) выхода пара) Базовый компонент (пар) 5, m (пар) Параметрическая модель контура обратной связи. Высота поднятия груза (+) (-) (+) Давление пара (-) (+) Величина зазора (+) Скорость выхода пара Контур обратной связи с выходом Принцип управления «барабан, амортизатор, верёвка» (ресурс недостаточной мощности) «барабан» Сырьё, материалы Рабочий центр 1 Рабочий центр 2 Рабочий центр 3 «Верёвка» Полуфабрикаты «амортизатор» Готовая продукция Принцип управления «барабан, амортизатор, верёвка» (ресурс ограниченной мощности) «барабан» Сырьё, материалы Рабочий центр 1 Рабочий центр 2 Рабочий центр 3 «Верёвка» Готовая продукция «амортизатор» Готовая продукция Параметрическая модель контура обратной связи. Температура проводника (+) (-) Напряжение (+) Сила тока (-) (+) Электрическое сопротивление Контур обратной связи без выхода Зависимость значения базового параметра в контуре отрицательной обратной связи от значения входящего параметра Область оптимальной работы Нечувствительная область Область разрушения Примеры интегративных свойств − Жизнь − Водовороты − Температура − Давление − Компьютерная графика − Эмоции − Музыка − Мультфильмы − Радуга − Культура − Огонь − Сознание − Нравственные нормы − Облака − Смех − Память ≈ 1,5 кг более 100 000 000 000 нейронов у каждого нейрона более 100 000 связей 1 000 постоянных постоянное создание и отмирание связей избыточные звенья и связи Факторы, определяющие сложность систем 1 фактор сложности – количество элементов Для каждой детали – своё место 2 фактор сложности – динамика (возможность элементов вступать между собой в отношения Команда проекта (роли в команде) Добавление элемента – экспоненциальный рост числа связей А В В В 6 А С 12 С С А В А © А.В. Фоменко 3 фактор сложности – изменение элементов в процессе существования системы Количество элементов Динамика Метаморфозы Необходимо понимание сложности системы Увеличение количества связей – увеличивает потенциальное влияние Задача руководителя – поддержание и расширение Метаморфозы связей элементов © А.В. Фоменко Паутина систем – паутина жизни Взаимоотношения людей в организации Элементы рекламной компании Параметры проекта Взаимодействия элементов организма Изменения издержек Изменения бизнеспроцессов Противодействие изменениям Стабильность формы правления при разных партиях Изменения методов учёта Изменения бюджета Сложность изменения собственного поведения Стабильность предприятия при противоречиях подразделений Стабильность бюрократической структуры в процессе реформ Стабильность систем (сложность системы ≠ нестабильности) Противодействие изменениям © А.В. Фоменко бизнес Реформы Реформы Реформы государство Принцип рычага Где оптимальная точка приложения рычага? Что препятствует изменениям? © А.В. Фоменко В системе невозможно осуществление точечных изменений Побочные эффекты В медицине В бизнесе издержки издержки В управлении В природе Власть страха Петли обратной связи Изменение в одной части системы Не системное (традиционное) мышление Системное мышление Опыт, знания, обучение Вызывает Вызывает Изменение в другой части системы © А.В. Фоменко Действие Восприятие Мышление в контуре – контурное мышление Баланс жидкости в организме Восприятие Реакция Чувство жажды Сколько? Потребление жидкости Усилие при складывании Толщина салфетки + Степень сложения + + + Толщина, добавленная при складывании Количество материала (бумаги) - Сопротивление материала + Усилие при складывании + Степень + сложения Толщина салфетки - + + Толщина, добавленная при складывании Усиливающая обратная связь – изменение состояния системы служит сигналом к усилению первоначального изменения Метафоры усиливающей обратной связи 1) раскрутились; 2) попасть в волну; 3) пошло под откос; 4) сорвался в штопор; 5) деньги к деньгам; 6) по наклонной плоскости; 7) лавину не остановить; 8) получил счастливый билет Примеры усиливающей обратной связи 1) командный дух; 2) паранойя; 3) рост населения; 4) задолженность перед банком; 5) изучение, знания; 6) слухи; 7) власть; 8) эпидемии; 9) ядерная реакция; 10) паника (+) Чрезмерная нагрузка и нехватка времени Дополнительные проблемы (+) (+) Недостаточная концентрация внимания Незавершённая работа (+) Уравновешивающая (балансирующая) обратная связь – изменение состояния системы служит сигналом к началу движения в противоположном направлении, чтобы восстановить утраченное равновесие Сила сопротивления Сила стабилизации Уравновешивающая (балансирующая) обратная связь направлена на достижение цели Для уравновешивающей обратной связи необходим механизм измерения и уровень его точности Примеры уравновешивающей обратной связи Механические системы 1) система автоматического регулирования скорости в автомобиле; 2) регулятор паровой машины; 3) система кондиционирования воздуха; Экологические системы 1) хищники и жертвы; 2) баланс между численностью популяции и пищевыми ресурсами; Социальные системы 1) выборы; 2) рыночный спрос и предложение; 3) подоходный налог; Бизнес 1) забота о клиенте; 2) лидерство; 3) управление запасами 4) продажи; 5) формирование команды; 6) маркетинг Упреждающая обратная связь Следствие (Причина) Причина Следствие Обычная обратная связь Следствие (Причина) Следствие Причина Упреждающая обратная связь Ожидание дефицита (+) Дефицит (+) Покупательский ажиотаж (+) Слухи о повышении курса (+) Курс акций поднимается (+) Покупательский ажиотаж (+) © А.В. Фоменко Усиливающая обратная связь имеет место, когда информация об изменениях в системе попадает обратно в систему и усиливает начавшееся изменения. Усиливающее упреждение имеет место, когда предвидение или предсказание изменения приводит систему в предсказанное состояние. Это – самосбывающееся пророчество. Уравновешивающая обратная связь имеет место, когда информация об изменениях в системе попадает обратно в систему и гасит изменение. Уравновешивающее упреждение может создать ситуацию самоопровергающегося пророчества, когда предвидение или предсказание способствуют уходу системы от предсказываемого состояния. Сложности формирования обратной связи Когда? 1 Где? 1 2 Отдел сбыта Увеличение рекламаций Увеличение продаж Отдел обслуживания © А.В. Фоменко Голод (+) Количество еды (-) Насыщение Реорганизация бизнес-процессов Мотивация (+) (+) (+) Повышение производительности (+) (+) Объёмы продаж Температура Спрос и предложение Расходование средств Закупка товаров (эффект Форрестера) Время