trukhachev_iun_obshchaia_teoriia_gradostroitelnykh_sistem

Системный анализ в градостроительном исследовании

В любое определение градостроительной системы входит понятие связи. Связь – совокупность зависимостей свойств одного элемента от свойств другого элемента. Установление связи между двумя элементами означает, что выявлены зависимости их свойств. Такие зависимости могут иметь односторонний и двусторонний характер. Совокупность двусторонних зависимостей свойств одного элемента от свойств другого элемента называется взаимосвязью.

Связи обеспечивают возникновение и сохранение целостности свойств градостроительной системы, характеризуют е¸ строение и функционирование. Связи ограничивают степень свободы элементов, поскольку последние, вступая в связь друг с другом, утрачивают часть своих свойств, которыми они потенциально обладали в свободном состоянии.

Связи в градостроительных системах могут быть классифицированы по следующим признакам:

-по направлению: направленные и ненаправленные;

-по силе: сильные и слабые;

-по характеру: связи подчинения, связи порождения (или генетические), равноправные (или безразличные), связи управления;

-по месту приложения: внутренние и внешние;

-по направленности процессов в системе в целом и в отдельных подсистемах: прямые и обратные.

Состояние системы – это совокупность состояний е¸ элемен-

тов и связей между ними. Состояние характеризует мгновенную фотографию, остановку в развитии градостроительной системы. Его определяют через входные и выходные сигналы или результаты, либо макропараметры и макросвойства системы.

В практической деятельности выявление состояния системы – это важный момент при проведении экспресс-анализа градостроительной системы для определения и сравнения е¸ основных параметров во временном отрезке.

Движение системы – процесс последовательного изменения состояния градостроительной системы. Вынужденное движение происходит под влиянием внешней среды. Собственное движение также происходит под воздействием внешней среды, но только под действием внутренних причин.

Поведение – характеризует способность системы переходить из одного состояния в другое. Если система обладает каким-то поведением, то в процессе анализа выявляют его характер и алгоритм.

Равновесие – определяет способность градостроительной сис-

51

Системный анализ в градостроительном исследовании

темы сохранять сво¸ поведение сколь угодно долго при отсутствии внешних возбуждающих воздействий или при постоянных воздействиях.

Устойчивость – показывает способность градостроительной системы возвращаться в состояние равновесия после того, как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних возбуждающих воздействий. Эта способность присуща системам при отклонениях, не превышающих некоторого предела. Состояние равновесия, в которое система способна возвращаться, называется устойчивым состоянием равновесия.

Развитие – характеризует динамику изменения параметров градостроительной системы и позволяет оценить процесс развития системы, соотношение устойчивости и развития, изучить факторы, лежащие в их основе, и выбрать модель, адекватно отражающую процесс развития.

Ограничения системы – то, что определяет условия реализации процесса. Они бывают внутренними и внешними. Одним из важнейших ограничений является цель функционирования градостроительной системы на определ¸нный период. Примером внутренних ограничений могут быть ресурсы, необходимые для реализации того или иного процесса.

Градостроительная система существует среди других материальных объектов, которые не вошли в систему и объединяются понятием «внешняя среда».

Внешняя среда – это набор существующих в пространстве и времени объектов, которые, как предполагается, оказывают действие на градостроительную систему и чьи свойства меняются в результате действия системы.

Взаимодействие с внешней средой осуществляется через входы и выходы системы и обратную связь. Вход характеризует воздействие внешней среды на систему, выход – воздействие системы на внешнюю среду. Входами градостроительной системы являются информация, энергия, ресурсы, которые подлежат преобразованию. Выходы градостроительной системы – это различные точки приложения воздействий, влияния системы на внешнюю среду, которые представляют собой результат преобразования, переработки информации, энергии, ресурсов. Обратная связь – то, что соединяет выход с входом системы для контроля над изменением выхода.

Для того, чтобы показать внутреннее строение градостроительной системы пут¸м расчленения на подсистемы, компоненты с их взаимосвязями, вводится понятие структуры.

Структура градостроительной системы отражает определ¸нные взаимосвязи, взаиморасположение составных частей системы, е¸ уст-

52

Системный анализ в градостроительном исследовании

ройство и характеризует организованность системы, устойчивую упорядоченность е¸ элементов и связей.

Многообразие подсистем, компонентов и связей в градостроительных системах обусловливает использование различных видов структур для их описания. Среди них основные:

-сетевые структуры, представляющие собой декомпозицию системы во времени;

-иерархические структуры, являющиеся декомпозицией системы в пространстве;

-смешанные, иерархические структуры с вертикальными и горизонтальными связями;

-матричные структуры;

-структуры с произвольными связями;

-пространственные структуры [9].

5.2.Закономерностифункционирования градостроительныхсистемиихсвойства

Развитие сложных социально-экономических, пространственноэкологических систем характеризуется рядом закономерностей, уч¸т которых позволят глубже понимать динамику этого развития и формировать более адекватные модели в процессе проведения исследования и конструирования градостроительных систем.

Целостность градостроительной системы, как одна из основных закономерностей е¸ развития, проявляется в возникновении у системы новых интегральных качеств, не свойственных е¸ компонентам.

Целостность градостроительной системы связана с целью, для реализации которой она существует. Так, целью градостроительной системы (города) может быть: самовоспроизводство и самосохранение городского социума, применение прогрессивных экономических отношений, развитие комфортной и безопасной, эстетически совершенной среды обитания, с сохранением баланса городской и природной экосистем. Именно цель является причиной возникновения целостных свойств. Вместе с тем, в реальных условиях существует множество факторов, влияющих на устойчивость целостности системы.

Градостроительная система не изолирована от других систем, она тесно связана со средой. Последняя, в свою очередь, представляет собой сложное, неоднородное образование более высокого порядка, которое зада¸т требования и ограничения исследуемой градостроительной системе. Отдельную группу представляют собой систе-

53

Системный анализ в градостроительном исследовании

мы одного уровня с рассматриваемой системой. И, наконец, есть соподчин¸нные системы. Тесное единство градостроительной системы со средой является закономерностью, которая называется коммуникативностью [9].

5.3.Классификацияградостроительныхсистем

Градостроительные системы по различным признакам классифицируются следующим образом:

-свойства системы;

-свойства, характеризующие связь системы с внешней средой;

-свойства, характеризующие методологию целеполагания системы;

-свойства, характеризующие параметры функционирования и развития системы.

Классификация систем составлена по книге [9].

Свойства градостроительной системы

1. Первичность целого в градостроительной системе.

В теории градостроительных систем исходным моментом является предположение, что системы существуют как целое, которое затем можно членить на компоненты. Эти компоненты обусловлены лишь существованием целого. Не компоненты составляют целое, а наоборот, целое порождает при сво¸м членении компоненты градостроительной системы. Первичность целого – основной компонент теории градостроительных систем. В целостной градостроительной системе отдельные части функционируют совместно, составляя в совокупности процесс функционирования градостроительной системы как целого.

2. Неаддитивность градостроительной системы.

Свойства градостроительной системы не могут быть сведены к сумме свойств составляющих е¸ компонентов и не могут быть выведены из свойств е¸ компонентов. Каждый компонент может рассматриваться только в его связи с другими компонентами градостроительной системы. С другой стороны, функционирование системы не может быть сведено к функционированию отдельных е¸ компонентов. Совокупное функционирование разнородных взаимосвязанных компонентов порождает качественно новые функциональные свойства целого, не сводящиеся к сумме свойств его компонентов. Так, в градостроительной системе каждая из подсистем в отдельности не связаны между собой, лишь категории пространства и времени объединяют их в целое.

54

Системный анализ в градостроительном исследовании

3. Размерность градостроительной системы.

Количество компонентов градостроительной системы и связей между ними. По количеству компонентов градостроительной системы е¸ относят к категории больших систем.

4. Сложность структуры градостроительной системы. Сложность структуры градостроительной системы характеризу-

ется следующими параметрами: количество уровней иерархии управления системой; многообразие компонентов и связей; сложность поведения и неаддитивность свойств; сложность описания и управления системой; количество параметров модели управления, е¸ вид; объ¸м информации, необходимой для управления и др. Градостроительные системы относятся к сверхсложным.

5. Ж¸сткость градостроительной системы.

Ж¸сткость градостроительной системы характеризуется следующими параметрами: степень изменения параметров системы за заданный промежуток времени; степень влияния на функционирование системы объективных законов и закономерностей; степень свободы системы и др.

6. Вертикальная целостность градостроительной системы. Количество уровней иерархии, изменения в которой влияют на

всю градостроительную систему; степень взаимосвязи уровней иерархии; степень влияния субъекта управления на объект; степень самостоятельности подсистем градостроительной системы. Свойство градостроительных систем, наиболее используемое в градостроительном менеджменте для формирования управленческих воздействий на систему.

7. Горизонтальная обособленность градостроительной системы. Количество связей между подсистемами одного уровня, их зависимость и интегрированность по горизонтали. Одно из важных свойств

при развитии городов как хозяйствующих субъектов. 8. Иерархичность градостроительной системы.

Каждый компонент градостроительной системы (подсистема) может рассматриваться как подсистема более глобальной системы. Свойство иерархичности градостроительных систем проявляется при структуризации (построении дерева) и декомпозиции целей системы.

9. Множественность (разная глубина) системы описания.

В силу сложности градостроительной системы невозможно познать все е¸ свойства и параметры. Поэтому при анализе рационально ограничиться определ¸нным уровнем иерархии структуры градостроительной системы. Из данного свойства вытекает иерархичность документов территориального планирования для анализа и проектирования отдельных компонентов города.

55

Системный анализ в градостроительном исследовании

Свойства, характеризующие связь градостроительной системы с внешней средой

10. Взаимозависимость градостроительной системы и внешней

среды.

Градостроительная система функционирует и проявляет свои свойства только в процессе функционирования и взаимодействия с внешней средой. Градостроительная система реагирует на воздействия внешней среды, развивается под этими воздействиями, но при этом сохраняет качественную определ¸нность и свойства, обеспечивающие относительную устойчивость и адаптивность функционирования градостроительной системы. Без взаимодействия с внешней средой открытая система не может функционировать.

11. Степень самостоятельности градостроительной системы. Количество связей системы с внешней средой в среднем на один

е¸ компонент или другой параметр. Скорость отмирания, деления или объединения компонентов градостроительной системы без вмешательства внешней среды. Наиболее важный аспект свойств системы в настоящий период, активно применяется при составлении экспресс-анализа градостроительной системы

12. Открытость градостроительной системы.

Интенсивность обмена информацией или ресурсами градостроительной системы с внешней средой; количество систем внешней среды, взаимодействующих с данной градостроительной системой; степень влияния других систем на данную систему. При формировании рыноч- ных отношений приоритетное свойство градостроительной системы. Благополучие системы также зависит от равновесного состояния урбоэкосистемы и окружающей среды.

13. Совместимость градостроительной системы.

Степень совместимости градостроительной системы с другими системами внешней среды (макро- и микросреды, инфраструктуры региона) по правовому, информационному и ресурсному обеспечению.

Свойства, характеризующие методологию целеполагания градостроительной системы

14. Целенаправленность градостроительной системы.

Означает построение дерева целей социальной, экономической, пространственной, экологической систем, направленных на решение целей градостроительной системы.

56

Системный анализ в градостроительном исследовании

15. Наследственность градостроительной системы. Характеризует закономерность передачи доминантных (преоб-

ладающих, наиболее сильных) и рецессивных признаков на отдельных этапах развития (эволюции) от старого поколения системы к новому поколению. Выделение доминантных признаков градостроительной системы позволяет повысить обоснованность направлений е¸ развития. Доминантные и рецессивные признаки по сути своей являются объективными. Субъективность процесса управления этими признаками проявляется в их исследовании, выделении доминантных признаков системы и инвестировании в их развитие. Для градостроительных систем на уровне города это, кроме всего прочего, вопрос культурологии города.

16. Приоритет качества.

Практика показывает, что выживают те градостроительные системы, которые из всех факторов функционирования и развития отдают приоритет качеству различных объектов (подсистем).

17. Приоритет интересов системы более высокого уровня. Сначала должны выполняться (удовлетворяться) интересы (цели)

системы более высокого (глобального) уровня, а затем е¸ подсистем. 18. Над¸жность градостроительной системы.

Над¸жность градостроительной системы характеризуется: бесперебойным функционированием системы при выходе на определ¸нное время из строя одного из компонентов; сохранением проектных значе- ний параметров градостроительной системы в течение запланированного периода времени; устойчивостью финансового состояния градостроительной системы; перспективностью экономической, технической, градостроительной, социальной политики. Над¸жность технических подсистем характеризуется: безотказностью в работе, долговечностью, сохранностью качества свойств системы в течение запланированного (заданного) срока. Над¸жность (устойчивость) градостроительных систем – это способность самостоятельно поддерживать свой гомеостаз.

Так, градостроительная система содержит в себе жизненно важные параметры, нарушение которых приводит либо к гибели системы, либо к потере устойчивости и живучести. Для экономики города – это уровень безработицы, обеспечение прожиточного минимума и т.п. Для городского социума – это динамика численности населения (растущий, стабилизирующийся, умирающий город). Для пространственно-эколо- гических систем – это баланс потребления природных ресурсов и объ¸м выбросов человеческой деятельности, состояние систем жизнеобеспе- чения города. Гомеостаз городской системы определяет механизмы

57

Системный анализ в градостроительном исследовании

управления для поддержания основных, жизненных параметров в допустимых пределах.

19. Оптимальность градостроительной системы.

Это свойство характеризует степень удовлетворения требований к градостроительной системе, выполнения запланированных целей, обеспечивающих наилучшее использование потенциала градостроительной системы. Определение оптимальности принятых решений развития системы в условиях неопредел¸нности требует перманентных действий по определению состояния системы и корректировки поставленных целей, их ресурсного обеспечения.

20.Неопредел¸нность информационного обеспечения градостроительной системы.

Это свойство отражает случайный, вероятностный характер стратегических, тактических и оперативных ситуаций, параметры которых влияют на выполнение миссии города и запланированных целей. Своевременность, достоверность, достаточность, над¸жность и другие параметры информационного обеспечения, а также период упреждения (прогноза) являются основными факторами степеней соответствия прогнозных целей фактическим.

21.Эмерджентность градостроительной системы.

Цели (функции) компонентов градостроительной системы не всегда совпадают с целями (функциями) системы. Исходя из постулата о том, что цели системы являются приоритетными, важную роль в эмерджентности системы играет проведение на территории градостроительной политики, выстраивание приоритетности целей, их корректировка.

22. Мультипликативность градостроительной системы. Результаты проявления некоторых свойств градостроительной

системы (например, е¸ безотказности) определяются не сложением, а умножением относительных значений данного свойства каждого компонента градостроительной системы. Эффект мультипликативности в градостроительных системах проявляется при слаженности усилий нескольких компонентов в определ¸нных «точках роста» города. Данное свойство является приоритетным в определении стратегии прорыва от состояния стагнации системы к энтропийному равновесию.

Свойства, характеризующие параметры функционирования

èразвития градостроительной системы

23.Непрерывность функционирования и развития градостроительной системы.

58

Системный анализ в градостроительном исследовании

Система существует, пока функционирует. Все процессы в любой системе взаимообусловлены. Функционирование компонентов определяет характер функционирования системы как целого, и наоборот. Одновременно градостроительная система способна к обучению и саморазвитию. Источниками развития (эволюции) социально-экономичес- ких, пространственно-экологических систем являются: противоречия в различных сферах деятельности, конкуренция, многообразие форм и методов функционирования и др. Неравновесность системы – необходимое условие е¸ развития.

24.Альтернативность путей функционирования и развития градостроительной системы.

В зависимости от конкретных параметров ситуаций, возникающих при стратегическом планировании и оперативном управлении, могут существовать несколько альтернативных путей достижения конкретной цели. Отдельные наиболее непредсказуемые фрагменты, например программы, планы, модели и т.д., в связи с высокой неопредел¸нностью ситуации рекомендуется разрабатывать по нескольким альтернативным путям. Альтернативность путей функционирования и развития градостроительных систем может носить как объективный, так и субъективный характер. Наиболее значимой прикладной задачей при определении изменения направления развития городских систем является изу- чение точек бифуркации, воздействуя на которые, можно перевести нелинейную систему в новое состояние.

25.Синергичность градостроительной системы.

Эффективность функционирования градостроительной системы не равна сумме эффективностей функционирования е¸ подсистем (компонентов). При отлаженном позитивном взаимодействии подсистем (компонентов) достигается положительный эффект синергии – эффект взаимодействия, к получению которого должны стремится менеджеры-гра- достроители. Если сумма эффективностей подсистем больше эффективности градостроительной системы, эффект синергии отрицательный.

Синергетика изучает вопросы спонтанного возникновения структур, т.е. самоорганизацию, что характерно для сложных, нелинейных, открытых систем, какими являются градостроительные системы. Хаоти- ческое состояние системы при определ¸нных условиях может порождать самоорганизацию системы.

26. Инерционность градостроительной системы.

Это свойство градостроительных систем характеризуется скоростью изменения выходных параметров системы в ответ на изменения входных параметров и параметров е¸ функционирования, средним вре-

59

Системный анализ в градостроительном исследовании

менем получения результата при внесении изменений в параметры функционирования. Структура градостроительных систем предполагает наличие двух равновесных составляющих: социально-экономические подсистемы, характеризующиеся своей динамикой, и пространственно-эко- логические подсистемы, характеризующиеся инерционностью своих процессов. Инерционность градостроительной системы может носить положительный или отрицательный результат в зависимости от целей и характера воздействующих усилий.

27. Адаптивность градостроительной системы.

Это свойство характеризует способность системы нормально (в соответствии с заданными параметрами) функционировать при изменении параметров внешней среды, приспособляемость градостроительной системы к этим изменениям. Порог адаптации определяется максимальным (в процентах или в долях) уровнем изменения параметров внешней среды, при котором система продолжает нормально функционировать.

28. Организованность градостроительной системы. Организованность характеризуется степенью приближения в за-

данных условиях показателей пропорциональности, параллельности, непрерывности, ритмичности и других параметров организации процессов на территории города, в том числе и управленческих, к оптимальному уровню. Неорганизованные градостроительные системы быстрее разрушаются. Имеют место случаи, когда механизм управления не выполняет свои функции и «работает на себя», отрицательно влияя на системы, для обслуживания которых он создан.

29. Уровень стандартизации градостроительной системы. Внедрение новых информационных, финансовых, производствен-

ных, управленческих и других технологий, развитие глобальной конкуренции основывается на идеях и принципах стандартизации, которая обеспечивает совместимость данной градостроительной системы с другими системами. Роль стандартизации особенно повышается в условиях развития международной кооперации на основе международных стандартов.

30. Инновационный характер развития градостроительной систе-

ìû.

Инновационная деятельность города, направленная на использование природных факторов, труда и капитала для разработки и внедрения результатов патентов, ноу-хау, является главным условием экономии ресурсов, повышения конкурентоспособности товаров и жизненного уровня населения. Инновационный путь – единственный путь развития градостроительной системы.

60