Osnove teorije sistema – Inžinjerski menadžment pristup

1

UNIVERZITET

U

BEOGRADU

TEHNI

Č

KI

FAKULTET

U

BORU

ODSEK

ZA

INŽENJERSKI

MENADŽMENT

Dr

Ivan

Mihajlovi

ć

,

dipl.

ing.

Đ

or

đ

e

Nikoli

ć

,

dipl.ing.

Dr

Aca

jovanovi

ć

,

dipl.

ing.

OSNOVE

TEORIJE

SISTEMA

‐ 

INŽENJERSKI

MENADŽMENT

PRISTUP

 ‐ 

Bor,

2009

2

1.

UVOD

Č

ove

č

anstvo

je

kroz

  č

itavu

istoriju

pokušavalo

da

upravlja

svetom

u

kojem

živi.

Prvenstveno

je

te

pokušaje

usmeravalo

ka

promenama

sopstvenom

okruženja.

Ponekad

su

te

promene

bile

male

i

gotovo

zanemarljive,

dok

su

u

pojedinim

momentima

te

promene

bile

radikalno

velike

i

sa

sobom

nosile

revolucionarne

izmene

u

funkcionisanju

celokupne

ljudske

zajednice.

Od

najranijih

dana

svoje

istorije

 č

ovek

je

shvatio

da

njegova

fizi

č

ka

snaga

nije

velika

u

odnosu

na

svet

oko

njega.

Jedini

na

č

in

koji

je

ljudskom

bi

ć

u

omogu

ć

avao

bezbednost

i

opstanak

bio

je

u

upotrebi

mudrosti

i

lukavstva.

Najve

ć

a

prednost

č

ovekova,

u

odnosu

na

sva

ostala

živa

bi

ć

a

na

Zemlji,

bila

je

njegova

li

č

na

ali

i

kolektivna

intelegencija.

I

jedna

i

druga

se

kroz

evoluciju

ljudske

vrste

uve

ć

avala.

Prva

(li

č

na

‐

individualna)

je

rasla

kao

posledica

razvoja

i

ure

đ

enja

ljudskih

društvenih

sistema

a

druga

(kolektivna)

je

rasla

kao

posledica

tehnološkog

razvoja

i

sve

ve

ć

e

sprege

ljudskih

bi

ć

a

kao

kolektiva

(tzv.

sinergetski

efekat).

Još

u

najranijim

momentima

ljudske

vrste

 č

ovek

je

shvatio

da

je

njegovo

okuženje

svojevrstan

sistem

koji

se

ponaša

u

skladu

sa

izvesnim

prirodnim

zakonitostima.

Kao

takav,

sistem

je

zahtevao

upravljanje.

 Č

ovek

kamenog

doba

je

razvio

alate

i

oružja

od

kamena,

drveta

i

kostiju

životinja.

Tako

đ

e

je

otkrio

da

može

nau

č

iti

životinje

da

slušaju

njegove

naredbe.

Tako

su

nastale

najranije

forme

upravljanja

jednostavnim

sistemima.

Potom

je

  č

ovek

spoznao

metale

i

na

č

ine

za

njihovu

ekstrakciju,

kao

i

mogu

ć

nosti

njihove

primene.

Zatim

su

uvedene

zaprege

kao

svojevrsna

sprega

transportnog

sredstva

i

životinja,

kojima

je

upravljao

  č

ovek.

Ipak,

prošlo

je

puno

vremena

pre

no

što

je

  č

ovek

nau

č

io

da

životinje

zameni

mašinama.

Prvi

veliki

korak

u

uvo

đ

enju

mašina,

koji

je

najavio

industrijsku

revoluciju,

bio

je

razvoj

parne

mašine.

Nakon

ovog

revolucionarnog

otkri

ć

a,

ljudsko

društvo

je

krenulo

u

nagli

razvoj

i

industrijalizaciju.

Tada

se

pojavljuju

prvi

kompleksni

sitemi

proizvodnje

i

usluga,

 č

ije

je

upravljanje

sve

kompleksnije.

U

pojedinim

fazama

razvoja,

tehnološke

inovacije

procesa

dovode

ove

sisteme

u

stanja

  č

ije

upravljanje

nije

dovoljno

pokriveno

adekvatnim

upravlja

č

kim

aktivnostima.

U

odre

đ

enim

momentima

se

nemože

upravljati

svim

tehnološkim

aspektima

ovako

kompleksnih

sistema

na

zadovoljavaju

ć

e

visokom

nivou,

što

ostavlja

puno

polje

istraživa

č

kih

mogužnosti

teoreti

č

arima

i

prakti

č

arima

upravljanja

sistema

(inženjerima

sistema).

Kao

što

je

ve

ć 

re

č

eno,

industrijalizacija

po

č

inje

uvo

đ

enjem

parne

mašine.

Me

đ

utim,

još

tada

se

javljaju

i

prvi

upravlja

č

ki

problemi.

Na

primer,

problem

sa

kojim

su

se

suo

č

ili

rukovaoci

mašina

tog

vremena

bio

je

kako

upravljati

brzinom

4

Tek

je

Maksvel

(Maxwell),

u

radu

objavljenom

1868,

obisao

ponašanje

centrifugalnog

regulatora

sistemom

diferencijalnih

jedna

č

ina.

Potom

je

linearizovao

ovaj

model

u

okolini

ravnotežnog

stanja

i

pokazao

da

stabilnost

sistema

zavisi

od

toga

da

li

koreni

karaktristi

č

ne

jedna

č

ine

imaju

negativne

realne

delove.

Ovo

je

bio

i

temelj

nau

č

nom

razmatranju

stabilnosti

sistema.

Ipak,

osnovni

matemati

č

ki

okvir

za

teorijsku

analizu

razvili

su

Laplas

(Laplace,

1749

‐

1827)

i

Furije

(Fourier,

1748

–

1830).

Problemom

odre

đ

ivanja

kriterijuma

stabilnosti

linearnih

sistema,

potom

su

se

bavili

brojni

istraživa

č

i:

Hurvic

(Hurwitz,

1875);

Raus

(Routh,

1905).

Ruski

nau

č

nik

Ljapunov

(

Љапунов

,

1893)

je

prvi

proširio

problematiku

razmatranja

stabilnosti

na

nelinerane

sisteme.

Ovo

je

bio

zna

č

ajan

korak,

obzirom

da

se

ve

ć

ina

tehni

č

kih

problema

nemože

realno

predstaviti

linearnim

zavisnostima

ve

ć 

se

samo

može

linearizovati.

Sama

linearizacija

uvodi

izvesnu

grešku

u

definisanje

parametara

sistema.

Dalji

razvoj

teorije

sistema

vezuje

se

za

rad

u

Belovim

(Bell)

laboratorijama

tridesetih

godina

dvadesetog

veka.

Ovaj

se

rad

vezuje

za

razvoj

poja

č

iva

č

a

signala

sa

povratnom

spregom,

koji

je

zasnovan

na

frekventnom

odzivu

sistema

i

sveden

je

na

matemati

č

ki

problem

funkcija

kompleksnih

promenjivih.

Navedeni

problem

je

razmotrio

Nikvist

(Nyquist;

1932)

u

radu

„

Regeneration

Theory

“,

u

kojem

se

objašnjava

kao

se

može

odrediti

stabilnost

sistema

koriš

ć

enjem

metoda

u

frekvencijskoj

oblasti.

Navedenu

analizu

su

proširili

Bode

(Bode,

1945)

i

Nikols

(Nichols,

1953),

koji

su

kroz

narednih

15

godina

postavili

temelje

postupka

za

projektovanje

sistema

upravljanja

koji

se

i

danas

koriste.

Paralelno

Bodeu

i

Nikolsu,

drugi

važan

pristup

projektovanju

sistema

upravljanja

razvio

je

Evans

(Evans,

1948).

On

je

na

osnovu

radova

Maksvela

i

Rausa,

u

metodi

geometrijskog

mesta

korena

(

root

locus

method

)

definisao

pravila

i

tehnike

koje

omogu

ć

avaju

da

se

promena

korena

karakteristi

č

ne

jedna

č

ine,

u

funkciji

nekog

od

karakteristi

č

nih

parametara,

prikaže

grafi

č

ki.

5

2.

TEORIJA

SISTEMA

Teorija

sistema

obezbe

đ

uje

potrebne

teorijeske

i

metodološke

osnove

za

istraživanje,

izu

č

avanje,

stvaranje

(projektovanje

i

vo

đ

enje)

i

koriš

ć

enje

(eksploatacija/primena)

kompleksnih

sistema

(organizacioni

sistemi,

poslovni

sistemi,

informacioni

sistemi,

proizvodni

sistemi,

tehni

č

ki

sistemi,

itd).

Sistemski

pristup

predstavlja

specijalni

na

č

in

razmišljanja

koji

se

temelji

na

teoriji

sistema,

kao

jednoj

generalnoj

opštoj

teoriji

koja

se

razvila

po

č

etkom

prošlog

veka,

ali

je

posebno

došla

u

primenu

u

društvenim

naukama

sredinom

prošlog

veka.

Teorija

celine

je

celo

podru

č

je

koje

se

temelji

na

filozofskom

konceptu

da

je

sve

me

đ

usobno

povezano.

Iz

tog

polaznog

filozofskog

koncepta

o

me

đ

usobnoj

povezanosti

svih

pojava,

nastale

su

sistemske

nauke

koje

se

dalje

granaju

u

dve

grupe.

Jedna

je

opšta

teorija

sistema,

a

druga

su

specijalizirane

teorije

sistema.

Opšta

teorija

sistema

u

stvari

se

bavi

opštim

zakonitostima

funkcionisanja

bilo

kojeg

sistema,

bez

obzira

da

li

se

radi

o

biološkom,

tehni

č

kom

ili

socijalnom

sistemu,

dok

specijalizirane

sistemske

teorije

govore

o

pojedinim

aspektima

funkcionisanja

odre

đ

enih

vidova

sistema.

Pod

specijaliziranim

teorijama

sistema

podrazumeva

se

nekih

40

‐

tak

razli

č

itih

nau

č

nih

disciplina.

Neke

od

njih,

koje

su

bliske

studentima

tehni

č

kih

nauka,

su:

Kibernetika,

koja

je

osnova

svih

upravlja

č

kih

teorija.

To

je

zapravo

nauka

o

upravljanju

i

ona

je

osnova

svih

upravlja

č

kih

nauka

i

disciplina;

Informatika

je

teorijska

podloga

o

tome

kako

nastaje

informacija

i

koja

je

njena

uloga

u

komunikacijama

i

upravljanju

sistemima;

Teorija

preduze

ć

a

koja

je

element

teorije

organizacije;

Operaciona

istraživanja

su

tako

đ

e

jedna

od

specijaliziranih

teorija

sistema,

itd.

Pre

dubljeg

razmatranja

problematike

teorije

sistema

treba

re

ć

i

da

postoje

dva

na

č

ina

razmišljanja:

klasi

č

ni

i

sistemski.

Klasi

č

ni

na

č

in

razmišljanja

se

svodi

na

induktivno

istraživanje.

Pri

 č

emu

indukcija

predstavlja

zaklju

č

ivanje

iz

pojedina

č

nog

ka

opštem.

To

je

zapravo

metod

mišljenja

kojim

se

do

odluke

dolazi

na

osnovu

posmatranja.

Prema

tome,

ovde

se

o

celini

zaklju

č

uje

na

osnovu

delova,

pri

 č

emu

se

iz

sistema

izolira

element

kojeg

rastavljamo

na

još

sitnije

elemente.

Sistemski

na

č

in

razmišljanja

(sistemska

analiza)

posmatra

svaki

element

kao

deo

sistema

ali

i

kao

deo

okruženja

i

zajedno

sa

okruženjem,

tj.

posmatra

ga

sa

onim

što

nije

sistem.

Klasi

č

na

analiza

zanemaruje

okruženje,

dok

je

srž

sistemskog

razmatranja

da

je

okruženje

klju

č

no

u

odnosu

na

ono

što

7

P6

:

Holisti

č

ko

posmatranje

sistema

Holos

‐

celina,

potpunost,

kompleksnost.

Posmatranje

sistema

kao

celine.

Sistemsko

mišljenje

je

posmatranje

svega

onoga

na

šta

sistem

uti

č

e

i

što

uti

č

e

na

sistem.

Interakcija

sistema

sa

okruženjem.

P7

:

Relativnost

svih

pojava

Ništa

nije

apsolutno.

Sve

je

relativno

i

proizilazi

iz

zakona

prirode

koji

se

baziraju

na

entropiji

sistema.

Šest

klju

č

nih

nau

č

nih

disciplina

je

integrisano

u

teoriji

sistema:

1.

Opšta

teorija

sistema;

2.

Definiše

metodološki

pristup

i

teorijske

osnove

u

prou

č

avanju

sistema;

3.

Kibernetika;

4.

Bavi

se

upravljanjem

i

povratnom

spregom;

5.

Teorija

informacija;

6.

Semiotika;

7.

Nau

č

na

disciplina

o

znakovima

i

znakovnim

sistemima.

Bavi

se

simbolima,

podacima,

porukom

i

informacijom;

8.

Informatika;

9.

Nauka

o

prikupljanju,

obradi,

oblikovanju,

koriš

ć

enu

i

  č

uvanju

informacija.

Bavi

se

obradom

i

prenosom

informacija

i

izgradnjom

hardvera

za

informacione

sisteme.

Prema

tome,

informatika

nije

samo

nauka

ve

ć 

i

delatnost;

10.

Matemati

č

ka

teorija

sistema.

Bavi

se

izradom

modela

za

upravljanje

sistemima

na

apstraktnom

nivou.

Rešava

probleme

matemati

č

kim

metodama.

U

okviru

teorije

sistema,

sve

navedene

nau

č

ne

discipline

su

u

interakciji.

2.1.

Metodološke

osnove

teorije

sistema

Sistemski

pristup

  č

ine

metodološke

osnove

svih

sistemskih

nauka.

Sistemski

pristup

je

jedan

metodološki

na

č

in

kojim

opisujemo

funkcionisanje

pojava

koje

definišemo

kao

sistema.

Zna

č

i,

bilo

koji

problem

ili

pojavu

koju

definišemo

kao

sistem,

možemo

posmatrati

isklju

č

ivo

koriš

ć

enjem

sistemskog

pristupa.

Prva

pretpostavka

je

da

smo

pojavu

definisali

kao

sistem.

Druga

pretpostavka

je

da

tu

pojavu

koju

smo

definisali

kao

sistema

uvek

posmatramo

u

interakciji

sa

okolinom,

odnosno

da

je

nikada

ne

posmatramo

izolovano.

To