ΑΡΧΕΣ ΣΥΣΤΗΜΙΚΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ Μάθημα 2ο Δρ. Ιωάννης Ε. Νικολάου ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ.

Παρουσίαση με θέμα: "ΑΡΧΕΣ ΣΥΣΤΗΜΙΚΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ Μάθημα 2ο Δρ. Ιωάννης Ε. Νικολάου ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΑΡΧΕΣ ΣΥΣΤΗΜΙΚΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ Μάθημα 2ο Δρ. Ιωάννης Ε. Νικολάου ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ

2 ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ: ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ Σήμερα, η μελέτη του όλου θεωρείται από τους επιστήμονες ως δεδομένη διαδικασία για τη μελέτη της πραγματικότητας. Τόσο σε πρακτικό Επίπεδο (Ερευνητικά) όσο και σε θεωρητικό.

3 Η τάση αυτή ακολουθείται από διάφορους επιστημονικούς κλάδους τελευταία, όπως είναι βιολογία, η πληροφορική, η φυσική, η χημεία κ.λπ. ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ: ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ

4 Μια καινοτομία αυτής της τάσης και βασικό χαρακτηριστικό της συστημικής θεωρίας είναι η διεπιστημονική προσέγγιση των προβλημάτων. ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ: ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ Η διεπιστημονική προσέγγιση είναι μια νέα επιστημολογική, μεθοδολογική προσέγγιση η οποία διευκολύνει τη συλλογή και οργάνωση της συσσωρευμένης γνώσης από τα διάφορα επιστημονικά πεδία, με σκοπό την αποδοτικότητα της επίλυσης των μεγάλων επιστημονικών προβλημάτων.

5 Η συστημική προσέγγιση επικεντρώνεται στην ανάλυση όλων των παραγόντων ενός προβλήματος καθώς επίσης και τις αλληλεπιδράσεις αυτών των παραγόντων στο γενικό πρόβλημα. Η συστημική προσέγγιση προσπαθεί να ανακαλύψει τις διαδικασίες που διέπουν ένα σύστημα. ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ: ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ Τι είναι όμως το σύστημα; Είναι τα στοιχεία και οι αλληλεπιδράσεις τους που μπορεί να αποτελέσουν ένα ακέραιο όλο – σύνολο.

6 Πως προέκυψε η συστημική προσέγγιση; ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ: ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ Η συστημική προσέγγιση είναι αποτέλεσμα της ανάπτυξης των επιστημών και τις ανεπάρκειας των κλασσικών αναλυτικών επιστημών να ερμηνεύσουν τα επιστημονικά προβλήματα. Οι επιστήμονες προσπαθούν να επιλύσουν τα προβλήματα της κοινωνίας με τη βοήθεια πειραμάτων και θεωριών οι ποίες μπορεί να επαληθεύονται…και Όχι με τη βοήθεια της ανάγνωσης των σπλάχνων ζώων ή Tarot

7 ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ: ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ Οι επιστήμες ζητούν: την απλοποίηση (reductionism), την επαναληπτικότητα (repetability), την ανατροπή και την ανασκευή της θεωρίας (refutation). Πρώτο Πρόβλημα: Οι φυσικές επιστήμες αυτοπεριορίζονται διότι απλοποιούν ένα μεγάλο μέρος των φυσικών φαινομένων. Με τον τρόπο αυτό η απλοποίηση ενός συστήματος σε απλά και εύκολα επεξεργάσιμα μέρη, εισάγουμε μια αδυναμία στη μελέτη ολόκληρου του συστήματος και των διεργασιών του.

8 ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ: ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ Δεύτερο Πρόβλημα: Η πληρότητα και η συνολικότητα ενός συστήματος (Wholeness), αλληλεπίδρασης και οργάνωσης. Τα προβλήματα αυτά προκύπτουν διότι η μελέτη των επιστημονικών ζητημάτων γίνεται για κάθε παράγοντα ξεχωριστά και όχι για ολόκληρο το σύστημα, ώστε να γνωρίζουμε την οργάνωσή του. Τρίτο Πρόβλημα: Δεν επιδέχονται όλα τα συστήματα τη μέθοδο της ανάλυσης. Γιατί; Έλλειψη στοιχείων και η δυσκολία συλλογής τους.

9 Τέταρτο πρόβλημα: το φαινόμενο της Ισο-περάτωσης: ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ: ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ Το φαινόμενο της ισο-περάτωσης παρουσιάζεται στα ανοικτά συστήματα, η συμπεριφορά των οποίων τείνει προς συγκεκριμένες τελικές συνθήκες ή καταστάσεις ανεξάρτητα από τις αρχικές συνθήκες. Αντίθετα στα κλειστά συστήματα, η τελική κατάσταση είναι ξεκάθαρα προσδιορίσιμη από τις αρχικές συνθήκες αυτών. Για παράδειγμα, οι πλανήτες την περίοδο t σε σχέση με την περίοδο to.

10 ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ: ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ tot

11 ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ: ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ Η ΓΘΣ είναι η διεπιστημονική μελέτη της ιδεατής οργάνωσης των συστημάτων, ανεξάρτητα από την υλική, ειδική και χωροχρονική τους υπόσταση. Η θεωρία αυτή παρουσιάστηκε (Ladwing von Bertalnaffy, 1940) για να αντιμετωπίσει τα όρια των νόμων της φυσικής. Υποστήριξε ότι τα πραγματικά συστήματα είναι ανοικτά και αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους διαφοροποιώντας ποιοτικά τις ιδιότητες τους και εξελίσσονται.

12 Η ΓΘΣ είχε ως πρωταρχικό σκοπό τη θεωρητική κατασκευή μοντέλων, τα οποία θα εντείνονται ανάμεσα στα κατασκευάσματα υψηλής γενικότητας των καθαρών μαθηματικών και στις συγκεκριμένες θεωρίες των εξειδικευμένων επιστημονικών κλάδων. ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ: ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ Φυσικά δεν αναζητάει μια συμπαγή «γενική θεωρία των πάντων», η οποία θα αντικαταστήσει όλες τις ειδικές θεωρίες των διαφόρων κλάδων.

13 Στόχοι της Γενικής Θεωρίας Συστημάτων ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ: ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ Α) να επιτευχθεί η ενοποίηση των διάφορων φυσικών και κοινωνικών επιστημών, Β) να παρέχει ένα μέσο προς τη συγκρότητη σημαντικών αρχών στις μη-φυσικές επιστήμες Γ) τον εντοπισμό των όμοιων εννοιών και αρχών οργάνωσης που διέπουν τα διαφορετικά επιστημονικά πεδία Δ) στην ενοποίηση της επιστημονικής εκπαίδευσης

14 Η Έννοια του όρου «Σύστημα» ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ:ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ «Ένα σύστημα είναι μια ομάδα στοιχείων και οι μεταξύ τους σχέσεις» «Ένα σύστημα είναι το σύνολο των μεταβλητών που επιλέγονται από έναν παρατηρητή, σε συνδυασμό με τους περιορισμούς μεταξύ των μεταβλητών τους οποίους ανακαλύπτει, υποθέτει ή προτιμάει» «Ένα σύστημα είναι μια ομάδα συστατικών, οι αλληλεπιδράσεις των οποίων τα ενώνουν σε ένα σύνολο (whole)»

15 Πλήρες ορισμός: «Ένα σύστημα ορίζεται ως μια ομάδα αλληλεπιδράστικών μερών, τα οποία λειτουργούν ως ένα σύνολο που διαχωρίζεται από το περιβάλλον του μέσω αναγωνρισμένων διαχωριστικών συνόρων. Το σύστημα έχει ιδιότητες που δεν βρίσκονται στα επιμέρους στοιχεία του, αλλά αναδύονται μέσα από τη λειτουργία τους ως σύνολο». ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ:ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

16 Για παράδειγμα, ο ορισμός μπορεί να εκφραστεί αλγεβρικά ως εξής: ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ:ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ S=(T,R) Όπου S: είναι το σύνολο T: είναι το σύνολο των αντικειμένων και των ιδεών (υλικών και άυλων). R: είναι όλες οι πιθανές σχέσεις που μπορούν να οριστούν για το T.

17 ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ:ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Το σύμβολο T μπορεί να αντιπροσωπεύει ένα σύνολο αυθαίρετων στοιχείων (πεπερασμένων ή άπειρων), ένα υπερσύνολο (το σύνολο όλων των υποσυνόλων ενός άλλου συνόλου), οποιοδήποτε υποσύνολο του υπερσυνόλου, ακόμη και μια αυθαίρετη ομάδα ξεχωριστών συνόλων. Το σύμβολο R μπορεί να είναι ιδιαίτερα πολύπλοκο αν για παράδειγμα είναι πολύπλοκο το Τ. Το R είναι υποσύνολο του καρτεσιανού γινομένου συγκεκριμένων συνόλων.

18 ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ:ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Όταν το T είναι ένα σύνολο τότε η σχέση Ονομάζεται δυαδική στο Τ. Έστω ότι το T αποτελείται από δύο σύνολα το X και το Y.

19 Κλειστά και Ανοικτά Συστήματα ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ:ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Η κλασσική επιστήμη αναλύει ένα σύστημα (π.χ. το ανθρώπινο σώμα) απλοποιώντας το στις ιδιότητες των επιμέρους συστατικών του (π.χ. όργανα, κύτταρα). Η σκέψη αυτή δείχνει ότι η μεγιστοποίηση της λειτουργίας κάθε ενός μέλους βοηθάει την υγεία του ανθρώπου. Με τον τρόπο αυτό αφήνουμε εκτός μελέτης τις αλληλεπιδράσεις με το εξωτερικό περιβάλλον που θα μπορούσαν να ερμηνεύσουν διάφορα προβλήματα υγείας.

20 ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ:ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Κλειστό ονομάζεται ένα σύστημα του οποίου η συμπεριφορά μπορεί απόλυτα να αιτιολογηθεί από τις διεργασίες που συμβαίνουν στο εσωτερικό του. Τρία είδη κλειστών συστημάτων (α) αυτάρκη: κλειστά ως προς την ενέργεια. (β) ανεξάρτητα: κλειστά ως προς την πληροφορία (γ) αυτόνομα: κλειστά ως προς την οργάνωσή τους.

21 Ανοικτό ονομάζεται ένα σύστημα το οποίο η συμπεριφορά του αλλάζει βάσει των συνθηκών που βρίσκονται έξω από τα σύνορα του. ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ:ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

22 Είσοδος και Έξοδος Συστημάτων ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ:ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Τα ανοικτά συστήματα αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους, η αλληλεπίδραση αυτή χωρίζεται σε δύο μέρη: Είσοδος: όλα όσα εισέρχονται στο σύστημα από το περιβάλλον του, Έξοδος: όλα εξέρχονται από το σύστημα στο περιβάλλον του.

23 ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ:ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

24 Βασικό ερώτημα της θεωρίας των συστημάτων ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ:ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ πώς διακρίνουμε ένα σύστημα; Το περιβάλλον ενός συστήματος περιλαμβάνει πολλά συστήματα που αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους. Για παράδειγμα, ένας άνθρωπος αποτελεί ένα σύστημα. Πολλοί άνθρωποι μαζί αποτελούν ένα σύστημα (λ.χ. μια οικογένεια, μια πόλη). Η οικογένεια μπορεί να χαρακτηριστεί ως υποσύστημα και η πόλη ως υπερσύστημα.

25 Μαύρο και Άσπρο Κουτί ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ:ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Εξετάζοντας ένα υπερσύστημα, δεν χρειάζεται να έχουμε επίγνωση των επιμέρους στοιχείων του (υποσυστήματα). Μπορεί κάποιος να εξετάζει μόνο την είσοδο και την έξοδο από το σύστημα

26 ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ:ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

27 Παραδείγματα: (α) Το ανθρώπινο σώμα, (β) Οι ρύποι μιας πόλης. ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ:ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Συμπέρασμα: Τα συστήματα είναι ιεραρχικά δομημένα και αποτελούνται από διαφορετικά επίπεδα. Η ανάλυση σε ένα υψηλό επίπεδο μας δίνει μια πιο ολοκληρωμένη όψη της οργάνωσης του συστήματος, χωρίς ανάλυση των λεπτομερειών των επιμέρους στοιχείων. Σε χαμηλότερο επίπεδο γίνεται φανερή η αλληλεπίδραση των πολλών επιμέρους στοιχείων (υποσυστημάτων), χωρίς όμως να γίνεται κατανοητή η οργάνωση του συστήματος στο σύνολο του (Whole).

28 Διαφορά Αναλυτικής (Μηχανιστικής) Προσέγγισης και Συστημικής Προσέγγισης ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ:ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Σύμφωνα με την αναλυτική προσέγγιση η ανάλυση του χαμηλότερου επίπεδου είναι αυτό που πρέπει να εφαρμόζεται. Με τον τρόπο αυτό, η αναλυτική προσέγγιση θεωρεί αναγκαία την απλοποίηση του συστήματος στα στοιχειώδη μέρη του προκειμένου να μελετηθούν και να κατανοηθούν λεπτομερώς οι μεταξύ του σχέσεις. Σε αυτή τη προσέγγιση ισχύει η αρχή της προσθετικότητας, δηλαδή οι ιδιότητες των επιμέρους στοιχείων ενός συστήματος αθροίζονται σε ένα συνολικό μέγεθος. Στη συστημική θεωρία το σύστημα αντιμετωπίζεται ως όλο και η αρχή της προσθετικότητας δεν ισχύει, διότι οι αλληλεπιδράσεις των επιμέρους στοιχείων του οργανισμού δεν είναι γραμμικές, αλλά δίκτυα υψηλής πολυπλοκότητας που μελετώνται κάτω από ένα κοινό σκοπό, λ.χ. η υγεία του ανθρώπου.

29 Παράδειγμα ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ:ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Επιχείρηση Εισροές Εκροές Πρώτες ύλες Ενέργεια Νερό Κ.λπ. Τελικά Προϊόντα Ή Υπηρεσίες Ρύποι

30 ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ:ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Το ζήτημα είναι να υπολογιστεί η επίπτωση της επιχείρησης στο περιβάλλον. Βήματα: (α) προσδιορισμός του συστήματος, (β) προσδιορισμός των υπο-συστημάτων, (γ) προσδιορισμός των αλληλοσυνδέσεων,

31 Α) Προσδιορισμός του Συστήματος ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ:ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Α1) Η επιχείρηση Επιχείρηση Εισροές Εκροές Επιχείρηση

32 Β) Προσδιορισμός των Υποσυστημάτων ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ:ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Α1) Η επιχείρηση Τμήμα Μάρκετινγκ Λογιστήριο Παραγωγή Τμήμα Πληροφορικής

33 Τμήμα Μάρκετινγκ Λογιστήριο Παραγωγή Τμήμα Πληροφορικής Ενέργεια Χαρτί Νερό Αέρας Ρύποι Γ) Προσδιορισμός των Αλλησυνδέσεων ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ:ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Α1) Η επιχείρηση

34 Α) Προσδιορισμός του Συστήματος ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ:ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Α1) Η επιχείρηση και Εξωτερικά Συστήματα Επιχείρηση Εισροές Εκροές Πρώτες ύλες, Ενέργεια, Νερό, Αέρας Τελικά Προϊόντα Ρύποι Περιβάλλον

35 Α) Προσδιορισμός των Υποσυστημάτων ΣΥΣΤΗΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ:ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Α1) Η επιχείρηση και τα Εξωτερικά Συστήματα Εξωτερικό Σύστημα Παραγωγή πρώτων υλών Μεταφορές Φυσικοί Πόροι Εξωτερικό Σύστημα Παραγωγή απορριμμάτων Υποβάθμιση του εδάφους, Τελικά προϊόντα Παραγωγικό Σύστημα Συλλογή Πρώτων υλών Παραγωγή Χρήση πρώτων υλών Συσκευασία Φυσικοί Αποδέκτες