Filosofie over systemen en methodologie van de systeemtechnieken

systeemtechnieken

Citation for published version (APA):

Hezemans, P. M. A. L. (1975). Filosofie over systemen en methodologie van de systeemtechnieken. Technische Hogeschool Eindhoven.

Document status and date: Gepubliceerd: 01/01/1975 Document Version:

Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differences between the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit the DOI to the publisher's website.

• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.

• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers.

Link to publication

General rights

Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain

• You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.

If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, please follow below link for the End User Agreement:

www.tue.nl/taverne Take down policy

If you believe that this document breaches copyright please contact us at: openaccess@tue.nl

providing details and we will investigate your claim.

FILOSOFIE OVER SYSTEMEN EN

METHODOLOGIE VAN DE SYSTE»iTECHNIEKEN

P.M.A.L. Hezemans

Eindhoven, Pinksteren 1975.

Motto:

I Toen de d~g van l'ink,teren aanbrak. wa~en allen bijeen op ticzelfde plaats. 2 Plolseling kwam uit de hemel een \ gedruis alsof er een hevige wind opstak en heel het huis waar zij gezeten waren. was er vol van. 3 Er ver,cheen hun iets dat op vuur geleek en zich. in tongen verdeeld. op

ieder van hen neerzette. 4 Zij werden allen vervuld van de heilige Geest en begonnen in vreemde talen te si"ekcn.

naargdan!! Je Geest hun te vertolkon gaL 5 :-Iu wnl)n<kn

er in Jerulalcm Joden. vrome mannen. die afk.,)mslit-'

waren uit alle volkeren onder de hemel. 6 Toen dat geluid ontstond. liepen die mensen te hoop en tot hun verbazing hoorde iedereen hen spreken in zijn eigen taal. 7 Zij waren

buiten zichzelf en zeiden vol verwondering: Maar zijn al die daar spreken dan geen Galileeërs' 8 Hoe komt het dan dat ieder van ons hfn hoort spreken in zijn eigen moedertaal~ 9 l'arten. Meden en Elamietcn. bewoners van Mesopotamië. van Judea en Kappadocië. van Pont u> en Asia. 10 van Frygië en Pamfylië. Egypte en het ge-bied van Libië bij Cyrene. de Romeinen die hier ver -blijven. 11 Joden 7.owel als proselieten. Kretenzen en

Arabieren. wij horen hen in onze eigen t"al 'iprckcn v~n

Gods grote daden. 12 Allen waren huitenJichzclf. wi,lcn

niet wat ervan Ie denken en t.cidcn tot elkaar: Wat /UlJ dit hl:lckcncn ·~ 1.1 M;1;1r ;wdcrcn zc1den ~rnltcnd ·Ze 1.11n zit:h U<.lll lOc\C wqn IC hUJICII J!Cl!.a;!O.

[rr.1gment van het pinl<sterverhMil vnn de Kath. lli jhelsti<:htingJ

De traditie wil dat de didhter zi~n sëhöönstè Y~t~en sëhrijft over

de

-onh~?antwoérde liefffè., ln

fèite

èehter ~tijgt zijn k.Uhhert hó~

tot

~rotere

hoógte ais hiJ het begeerde ineäalbëêld ëeziftg~~

dali

hi~

n

og

rloóit R@eft

md~êü aanséhöü*ijn iti ie~ertdêti llilVé.

In die situatie bevindt zich de teëhiüèk eri rii~t haar het technisch.::;weten-schàppelijke äiiderwij s, dat irigeni~urs ffil:n~t váftftên tlie 'Vruëfitbaa.r eri met kennis väh zaken zullen kunnen werken met teêhhiek.en en aän proäüÄtèn, waarvan wij het ontstaan ndg naûwëlijks kunnen vermdedeh.

Daarbij is he-t dàn riog nodig dat ziil ....; ihdaèhbig het Firikstetgeb~U:fèn -zich verstaanbaar kunnen uiidrtikk~rt voof

hen

waarmee zij samenwerken en die veelal ui i geh~êi ahdÈ!f@ aHH!ii)Üfi~§ §täffiffi~h~

Een krachtig hulpmiddel daartoe is het methodisch aanpakken van de problemen met behulp van systeemleer en -technieken. Helaas, groot is de spraakverwar-ring in het kamp van degenen die deze jonge wetenschap tot ontwikkeling trachten te brengen. Het is de verdienste van P. Hezemans dat hij de zaken zo ordelijk op een rij heeft gezet en van kernachtig commentaar heeft voorzien dat er voor de verdwaalde in de systeemdoolhof weer hoop ontstaat, de juiste weg te vinden.

Moge Z1Jn filosofie daartoe een belangrijke bijdrage worden, zodat ons nog niet aanschouwde ideaalbeeld een begin van werkP.lijkheid krijgt.

prof. ir. W.A. Koumans Pinksteren 1975.

WOORD VOORAF

ln het kader van de herstrukturering van het voorkandidaatscurriculum van de afdeling der Werktuigbouwkunde van'de Technische Hogeschool Eindhoven, heeft een discussie plaats gehad over de rol en funktie van de systeemtheorie voor deze ingenieursopleiding. Hiervoor is een taakgroep "Systeembeschrijving" opgericht met vijf perRonen als discussiepartners.

Uit het door de onderwijscollUllissie afd.

w.

uitgegeven rapport: "Schets van een voorkandidaatscurriculum" blijkt, dat "deze groep er nog niet in geslaagd is, de verschillende stromingen, concepties en begrippenverzamelingen op het gebied van de "systeembeschrijving", "systeemleer", "systeemaanplik", "systematische aanpak" e.d. tot een geïntegreerd beeld samen te voegen".

Om

precies te zeggen is deze groep gestuit op de drievoudige problematiek van de systeembeschrijving, te weten:

1° semantische problemen, m.b.t. de betekenissen en inhouden van termen, begrippen en symbolen, en tot de invloed van de context op deze bete-kenissen en tot het af- of aanwezig zijn van deze inhouden.

2° syntactische problemen, m.b.t. de noodzakelijke (lees: minimale) inventarisatie van termen, be-grippen en symbolen die nodig zijn voor het formuleren van concepties volgens syntactische regels en deze regels zelf.

3° pragmatische problemen, m.b.t. de effectiviteit van de systeembeschrijvingen.

Onzes inziens is het eerstgenoemde probleem het grootste van alle drie. Het tweede genoemde probleem hangt in grote mate af van het eerste- en het derde genoemde probleem is in feite een doelmatigheidsprobleem.

De oorzaak van deze semantische problemen zal gezocht moeten worden in het spanningsveld tussen twee ondergenoemde begrippen:

univociteit, d.i. de éénzinnigheid: de toepas-selijkheid van termen, begrippen, concepties en symbolen op verscheidene dingen in slechts één bepaalde zin, zodat er steeds precies hetzelfde aan beantwoordt.

eguivociteit, d.i. de meerzinnigheid, van een term,. een begrip, een conceptie of een symbool, die toepasselijk is in twee of meerdere totaal verschillende betekenissen en aldus verschillende "lagere" termen, begrippen, concepties of symbolen aanduidt

Doordat de systeembeschrijving slechts een integrale aanpak voor alles vraagt, lijkt het er op, dat wij moeten overhellen naar het zodanig juiste gebruik van zulke equivociteiten, dat het gevaar van paralogismen wordt uitgesloten.

Wat de pragmatische problemen betreft, wordt in dit artikel de verhouding tussen de begrippen analyse en synthese, alsmede tussen modelcyclus en ontwerpcyclus, onder de loupe genomen. De begrippen methodiek en systematiek zijri hier ook niet vreemd!

De opzet van dit artikel is drievoudig: a) de hierin genoemde begrippen, concepties en n1odellen door de lezer zelf pragmatisch geïnterpreteerd kunnen worden; b) geen enkel voorbeeld uit de werktuighouwkunde wordt genoemd en c) wegens het algemene karakter van dit artikel een vrij groot aantal literatuurverwijzingen zijn opge-nomen.

Geconcludeerd moet worden, aldus het eerdergenoemde rapport, dat het vinden van een gemeenschappelijke taal nog een uitvoerige gedachtenwisseling vereist. Vandaar,

dat dit artikel als een discussiestuk daarover wordt aangeboden.

Gedachtig het motto, moge mijn wens vervuld worden dat dit artikel met het "pinkstervuur" wordt gelezen.

P.M.A.L. Hezemans

Eindhoven, Pinksteren 1975.

Grote dank is verschulrligrl aan de heren A. Brouwers en J. de Groot voor hun bijdragen in de vorm van opbouwende discussies en correcties,

HISTORISCHE BLIK

Als frontpagina wordt een verhaalfragment uit de boek "Gog" van Giovanni Papini (1932) afgedrukt:

BEZOEK AAN EINSTEIN.

Einstein heeft er in berust mij *)te ontvangen, omdat ik hem bericht had, uitsluitend aan heM, 100.000 marken voor de universiteit van Jerusalem

(Berg Xopus) ter hand te willen stellen.

Ik vond hem vioolspelend, (hij heeft inderdaad een echten artiestenkop). Toen hij mij zag, legde hij den strijkstok neer en begon mij te ondervra-gen. - Bent U mathematicus? '- Neen. - Bent u natuurkundige? - Neen. - Bent u astronoom? Neen. Bent u ingenieur? - Neen. - Bent u philosoof? Neen. - Bent u musicus? - Neen. - llent u journalist? - Neen. - Bent u Israëliet? - Evenmin.

-Maar waarom wilt u me dan zoo gaarne spreken? En waarom doet u zulk een mooi aanbod aan de jood-sche universiteit van Palestina?

- Ik ben 'een onwetende die wenscht te leeren, en mijn geschenk is slechts een voorwendsel om in de gelegenheid te worden gesteld u te hooren.

Einstein doorboorde mij met zijn zwarte kunste-naarsoogen en scheen na te denken.

- Ik ben u dankbaar ·voor het aanbod en voor het vertrouwen dat u in mij stelt. Maar gij zult wel

toegeven, dat het bijna onmogelijk voor me is om u iets over mijn studies te zeggen, indien gij, zooals gij verklaart, geen mathematica noch fisica kent. Ik druk mij gewoonlijk uit in formules die voor oningewijden onbegrijpelijk zijn- en zelfs onder de ingewijden zijn er weinigen, die er in slaagden ze op volmaakte wijze te begrijpen. Wil mij dus verontschuldigen •••••

Ik kan niet gelooven, dat een genie er niet in zou slagen zich in alledaagscha woorden uit te

*) De ik-persoon is Mr. Gog, de Amerikaanse miljonair-wereldreiz~ger met filan-tropische neigingen en avantgardische denkbeelden.

wil verdienen dat ik inbreuk maak op mijn gewoonte. Indien er iets is dat u duister zou schijnen, neem ik het u a priori niet kwalijk. Ik zal u niet spre-kenoverde beide relativiteiten, die ik geformuleerd heb. Dat is oude rommel welke ge in honderd boeken kunt vinden. Ik zal u daarentegen de actueele richting mijner gedachte aanduiden.

Van huis uit, ben ik een vijand van alle dualiteit. Twee fenomenèn of twee begrippen die schijnbaar in tegenstelling met elkander zijn, kwetsen mij. Mijn geest is op een uiteindelijk doel gericht: het ver-schil uitschakelen. Aldus ben ik getrouw aan den geest der wetenschap, die van af de Grieken steeds gericht is geweest op de eenheid. Als ge 't goed op-merkt is het in het leven en in de kunst precies eender gesteld. De liefde streeft er naar, van twee personen ~~n enkel wezen te maken. De dichtkunst, door het herhaaldelijk gebruik van metaforen, die verschillende dingen vereenzelvigen, veronderstelt de identiteit aller dingen.

In de wetenschap is dit vereenzelvigingaproces met reuzenschreden vooruitgegaan. De astronomie is van af de tijden van Galileï en Newton een deel der

fysica geworden. Riemann, de werkelijke schepper der niet-euclidia!Ulsche meetkunde, heeft de klassieke meetkunde teruggebracht tot de fysica; de navorschin-gen van Nernst en van Max Born hebben van de schei-kunde een onderafdeeling van de fysica gemaakt en daar Loeb de biologie terugbracht tot scheikundige werkingen volgt hieruit gemakkelijk, dat ook de bio-logie feitelijk niets anders is, dan een paragraaf der fysica. Maar in de fysica bestonden tot voor korten. tijd gegevens, die onherleidbaar schenen, afzonderlijke paren, in wezen gescheiden of behoorende tot verschil-lende groepen. Bijv. de tijd en de ruimte; de be~eging­

looze massa en de logge stof d.w.z. die welke onderwor-pen is aan de zwaartekracht; de electrische verschijn-selen en de magnetische, die op hÜn beurt afwijken van de verschijnselen van het licht. In de laatste jaren

zijn deze tweevoudigheden opgelost. Niet alleen heb ik bewezen, zooals u zich wellicht zult herinneren, dat de absolute ruimte en de algeroeene tijd van allen zin ont-bloot zijn, maar ik ben tot de conclusie gekomen dat ruimte en tijd ondeelbare aspecten zijn van een enkele werkelijkheid. Sedert langen tijd reeds had Faraday de eenheid der electrische en magnetische verschijnselen vastgesteld en daarna hebben de proeven van Maxwell en Lorentz het licht vereenzelvigd met het electra-magnetis-me. Er bleven dus nog slechts in de moderne fysica twee gebieden over. Het gebied der zwaartekracht en het gebied van het electro-magnetisme. Maar ik ben er ten slotte in

geslaagd te bewijzen, dat ook zij twee kanten zijn van een zelfde werkelijkheid. De laatste mijner ontdekkingen is: "de theorie vR.n het eenheidsgebied". Voortaan zijn ruimte, tijd, materie, kracht, licht, electriciteit, inertie, zwaartekracht, slechts verschillende namen voor een en dezelfde homogene activiteit. Alle wetenschappen beperken zich tot de fysica en de fysica kan voortaan tot een enkele formule teruggebracht worden. Wanneer men deze formule in alledaagscha taal zou overzetten, luidt zij ongeveer als volgt: "Er beweegt iets". Deze drie woorden zijn de slotsynthese der menschelijke ge-dachte.

De uitdrukking van verbazing op mijn gelaat moest

Einstein wel opval~en.

-Gij verwondert u, hernam hij, over de schijnbare een-voud van deze eindoplossing. Zijn er dan duizenden jaren van zoeken en stelling nemen noodig geweest, om te komen tot een conclusie die een gemeenplaats der alledaagscha ondervinding schijnt? Ik erken dat ge niet geheel en al ongelijk hebt. En niettemin leidt de drang naar synthese van zooveel genieën der wetenschap tot niets en ook niet verder, dan dat: "Er iets beweegt." In den beginne, zeide St. Johannes, was het Woord. In den beginne, antwoordde Goethe, was de daad. In den beginne en aan het einde,

concludeer ik, de beweging. Meer weten we niet en kunnen

we niet zeggen. Indien de eindvrucht van het menschelijke denken een doodgewone peer is, ligt de schuld niet aan mij. Door steeds te vereenvoudigen moet men wel eindigen met

iets ongeloofelijk eenvoudigs te bereiken.

Ik begreep dat Einstein niets meer wilde zeggen. Hij weerhield zich klaarblijkelijk de werkelijke geheimen der wetenschap aan een leek te onthullen. Toch was ik niet zoo onnoozel om te gelooven, dat deze banale formule de slotsom zou zijn van drie eeuwen denken. Maar ik wilde me niet veel-eischender en indiscreet toonen. Ik stelde hem de beloofde honderd duizenden marken ter hand en nam met veel eerbetoon afscheid van den beroemden ontdekker der relativiteit:'

Daar het zgn. interview vermoedelijk in 1932 werd afgenomen, behoeft dit hier enige aanvullingen:

De filosofen Whitehead en Russell hebben de equivalentie tussen de logica en mathematica aangetoond. Norman Wiener en zijn geestverwanten hebben de fysica, biologie, logica, sociale-, economische- en communicatiewetenschap-pen in de informatietheorie ondergebracht.

Pater Teilhard de Chardin heeft een synthese bewerkstelligd tussen de fysica

en de religie, en deze hyperfysica genoemd. Zijn streven is er op gericht

geweest, ons bewust te maken van de mogelijkheid, dat christelijk geloof en natuurvetenschap in het denken tot synthese te brengen zouden zijn, en van de noorlzakelijkh~id van een integratie tussen deze schijnbaar tegengestelde polariteiten. Hoogst interessant echter is, dat marxisten in hem een ernstige

EENHEIDSGEDACHTE IN DE WETENSCHAPPEN.

De wetenschap is één geheel; gedachtig de wijsgerige uitdrukking: "Het ge-heel is meer dan rle som rler delen" is deze wetenschap niet zomaar bijeen-.geschraapt-, maar een verstrengeld geheel. In haar weefsel hangen alle

liraden met elkaar samen.

Bovendien blijkt deze wetenschap nu al volop "in statu nascendi" te ZlJn. Hierin signaleert men drie voor deze ontwikkeling kenmerkende uitingen:

*

*

*

"convergentie"-ontwikkeling, "divergentie"-ontwikkeling, en "dwars"-ontwikkelingen

Deze termen zullen hier een voor een besproken worden.

CONVERGENTIE-ONTWIKKELING

Reeds enkele eeuwen geleden ZlJn de eerste geelachten over de convergentie van de wetenschappen op papier gezet. Het waren Francis Bacon, Vives, Des-cartes, Leibniz en Herhert Spencer, die over de eenheidsgedachte uiteraard zonder die term te gebruiken - nog heden ten dage geldige uitspraken gaven. [ 1

J , [

2

J , [

3

J , [

4

J , [

5] en [ 6

J .

Kotarbinsky, de Poolse filosoof, is vermoedelijk de eerste, die aan deze eenheidsgedachte een concrete gestalte gaf. Het boek hierover verscheen in 1927 te Lwow in het Pools en werd. later in het Engels [7] vertaald. De En-gelse titel luidt: "The elements of the knowledge, of formal logies, and of the methodology of the sciences".

Negen jaar later verscheen een slechts 12 bladzijden tellende artikel van de Poolse auteurs Maria- en Stanislav Ossovski, getiteld "The science of science" [8] , waarmee deze eenheirlsgedachte door de historische én ken-theoretische benadering een scherper relief heeft gekregen.

Sinrlsdien werd. de uitdrukking "Science of Science" in de angelstalige vak-literatuur ingeburgerd, gevolgd door enkele equivalenten in vreemde talen, zoals:

*

*

*

Wissenschaftswissenschaft Nauka o nauke

wetenschap van de wetenschap

(Duits) (Russisch) (Nederlands)

Op de vraag: "'Wat is het nut van deze convergentie?" kunnen wij beter ant-woorden met de volgende tegenvragen: Is b.v. de chemie zichzelf ontrouw

ge-worden door zich met de fysica te verenigen? Heeft ze het integendeel niet gedaan om zich beter van haar eigen taak te kwijten, om juist als chemie vooruitgang te boeken, om juist beter zichzelf te worden?

DIVERGENTIE-ONTWIKKELING

Toen de vetenschappen ontstonden, ontwikkelden ze eerst afzonderlijk en elk volgens eigen lijn. Het aantal vaarnemingen bleef toen in elke dis-cipline noodzakelijk gering: ~~n enkel man kon er het geheel van overzien, en als hij geniaal begaafd vas, kon hij zelfs het geheel der toenmalige vetenschappen beheersen. Aristoteles kon in zijn tijd, en meestal op juiste wijze, zowel over zoölogie handelen als over fysica en metafysica.

Drie en halve eeuw geleden placht Francis Bacon te zeggen "Nam et ipsa scientia potestas est", d.i. "Kennis is macht". Van de antieke oudheid, en in de middeleeuwen tot en met 16-de eeuw kent men universele geleerden, die financieël verden gesteund door machtige beschermers of in dienst stonden van koningshoven vaar zij met eer en roem werden overladen.

Maar verder in de zeventiende eeuw kon ~én mens het essentiële van de toe-nemende kennis moeilijk v~rverken; de oprichting en voortzetting van de "Franse Encyclopedie" (1751 - 1772) door d•Alembert, Diderot, Voltaire, Rousseau e.a. is er duidelijk een aanwijzing van. Zo voortgaande komt men

op een kritiek tijd-moment, waarop men kan spreken van een informatiecrisis. Deze bleek in korte tijd uit te groeien tot een uitdijende informatiekloof,

soms zelfs gepaard gaande met een informatieverYUiling.

Wie is nu in staat, het in 1964 geregistreerde aantal van 620 wetenschaps-gebieden te beheersen of te overzien. Wie kent nu het precieze aantal spe-cialismen? Op het ogenblik heeft b.v. de scheikunde ongeveer drie miljoen zuivere stoffen geïdentificeerd. Wie kent ze allemaal?

Hoevel het fenomeen specialisme zich laatstelijk nogal explosief voordeed, is dit eigenlijk heel oud, zoals Herodotus aan de hand van zijn reiservaringen verhaalt:

"Wat de Egyptische geneeskunde betre-ft, deze werkt als volgt, een arts is er voor ~én en niet voor meer ziekten. Het land zit vol artsen, want er be-s taan artbe-sen voor de ogen, voor het hoofd, voor het lichaam en veer andere artsen voor verborgen kwalen •.•••• "

Het nog steeds toenemende aantal van specialismen heeft tot gevolg, dat geen mens meer dan een betrekkelijk klein deelgebied kan beheersen; men moet zelfs genoegen nemen met minder dan ~~n van de tot nu toe erkende specialismen.

Dat vroeger schertsend*) van een specialist werd gezegd, dat het iemand is, die van hoe langer hoe minder hoe langer hoe meer weet, dreigt nu al een naakte waarheid te zijn.

*) naar de geestige Engelse boutade: "to knovmore and more ahout less and less".

De onderstaande grafiek [9

J

is hierin onverbiddelijk! p

t i

80 70 60 50 30 fig. 1 ₀ 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970

De ontwikkeling van de collectieve samenwerking bij wetenschappelijke publi

-katiesin de chemie (1910-1964).

" Het zou van groot belang Z1Jn - aldus Ortega Y Gasset

[10] -

een

geschie-denis te maken van de physica en de biologie, om daardoor het proces rler toe-nemende specialisatie in de arbeid van haar onderzoekers aan te tonen. Dan zou blijken, hoe geslacht op geslacht de man van wetenschap zijn intellectueel arbeidsveld heeft beperkt en ingekort. Doch rlit is niet het meest belangrijke dat ons die geschiedenis zou leren. De weerslag van dit feit is belangrijker. Het zou bij zulk een studie namelijk blijken hoe geslacht na geslacht de man van wetenschap door de noodzakelijke, steeds meer toenemende beperking van zijn arbeidsveld, in toenemende mate de voeling met de andere delen der

wetenschap, en daardoor ook met de integrale verklaring van het heela.l, heeft

verloren, welke laatste toch uitsluitend waardig is de namen wetenschap,

cultuur en Europese beschaving te dragen ••••••••• "

De specialismen zijn een noodzakelijk kwaad, want ze geven de convergentie-ontwikkeling als reactie. Hovendien mogen we niet vergeten dat het ongedaan maken van de specialisering zou neerkomen op een teniet doen van de levens-voorwaarde van alle wetenschap.

Deze divergentie is grotendeels verantwoordelijk voor de informatie- en li-te~atuurexplosie met samenhangende, grote problemen ten aanzien van de in-formatie-"retrieval" en het literatuuronderzoek. Deze problematiek kan als

volgt gekarakteriseerd worden: "Er is te veel en tegelijkertijd te weinig

informatie beschikbaar." Geen wonder, dat de U.D.C. (Universele Decimale

Classificatie) nu al in haar voegen kraakt. De U.D.C. stuit door de opkomst

en overlapping van nieuwe wetenschapsgebieden steeds en steeds op de

co-deringsproblemen. In het zoeken naar een "volmaakter" informatiesysteem is

door de intrede van de computertechniek, de oplossing voor opslag en

terug-zoeken van de informatie in de automatiseringsfase gekomen. Hierbij gaat

U.D.C.,waarbij de laatste het zal verliezen omdat de experts van de U.D.C. geen automatiseringsdeskundige zijn en de computerdeskundigen geen U.D.C.-kennis bezitten.

De wijze waarop de informatie door ons wordt vergaard is blijkens de onder-staande tabel niet efficient • [11]

Manier waarop late informatie gevonden werd. (Naar Martyn, p. 12).

Bedrijfs- Academische- Overheids- Totaal groep groep groep

dankzij bib!. staf 2°/o 30fo 1,3°/e

door anderen 21 29 48 32,7

door citaat in

vak pub I i ca tic~ 23 16 16 17,6 door review-artikel of

of ab~tractsjcurnal 21 19 8 16,8

door vakbibliografie 6 1,3

door bib!. catalogi door toeval gevonden

in lectuur 23 15 13 16,3

anderszins 2 19 11 13,8

fig. 2

Deze onbevredigende situatie blijkt ook van grote invloed te zijn op het wetenschappelijk onderwijs, nl:

1° De gemiddelde studietijd wordt langer.

2° Het studieprogramma raakt sneller verouderd.

Als remedie daartegen heeft men gedacht aan een van de volgende oplossingen: 1° materiële beperking, zoals in de zgn. "wet van

Post-humus", welke volgens de tegenstanders tot devaluatie van de ingenieurdiploma's zal leiden.

2° intellectuele beperking, alleen geïnterpreteerd met de woorden van Goethe: "In der Beschränkung zeigt sich erst der Meister", inzoverre dat: "Ein guter Ingenieur braucht nicht alles zu wissen. Er soll aber wissen, wo

er es finden kann".

*)

Teneinde het verschil tussen deze beperkingen te kunnen accentueren nemen we een zeer dikke collegediktaat als voorbeeld. Ter vermindering deze omvang

*) Wat de ingenieuropleiding en -uitoefening betreft, is het weten waar "iets" te vinden is, weliswaar een nevenvoorwaarde. Hoofdvoorwaarde is in dit geval natuurlijk dat een ingenieur de kennis heeft om dat "iets" dat hij weet te vinden ook kan gebruiken en op de meest efficiente wijze weet toe te passen. In de context van dit verhaal is deze nevenvoorwaarde echter de hoofdvoorwaarde voor de informatieinwinning en -verschaffing en voor het abstraheren van de samenhang tussen de wetenschappen ter be vor-dering van het inzicht erin.

zal men in het eerste geval een paar hoofdstukken weglaten, terwijl men in het andere geval dit diktaat zodanig reduceert dat het aantal hoofdstukken en zijn informatieve waarde behouden blijven, nl. cioor zoveel "franjes" er uit te knippen behoudt men dan de essentie van dit diktaat. Voor het eerste geval is er, iri tegenstelling met het tweede geval, geen sprake van de doel-bewuste eliminatie van de "rednndancy" (overtolligheid), maar van het botweg afhakken.

Het ligt voor de hand, dat de tweede oplossing het meest zinvol is.

DWARS-ONTWIKKELINGEN

"Onze ervaringen bewijzen, aldus Robert Opperiheimer

[12] ,

overtuigend, dat

. tussen de verschillende disciplines ~lementen van samenhang en wederzijdse

verrijking bestaan, welker. grondslagen de wetenschappelijke samenwerking een

grondige en snelle ontwikkeling waarborgt ••••• "

De neiging om over en weer kennis onder de verschillende takken van de weten-schap uit te wisselen komt steerls meer tot uiting door de opkomst van de zgn. "interdisciplinaire" wetenschappen, nl. men doet een poging de schijnbaar verloren gegane eeru1eid der wetenschappen te herstellen door een formele

theorie ü~ ontwikkelen, die de structurele overeenkomsten ( isomorfieën)

na-gaat van alle systemen. Daarmee staat niet meer het objekt dat bestudeerd wordt, doch de methode waarmee het object bestudeerd wordt, centraal.

Wij zijn het ook eens met Whitehead, toen hij schreef: "The greatest invention

of the nineteenth century was the invention of the method of invention"

[13] .

Het is dus goed het eigen vakgebied niet te overschatten en te zien, dat vakgebieden qua methode elkaar aanvullen en dat hun beoefenaren dankbaar gebruik maken van de resultaten, behaald op een ander terrein dan het eigen.

Als resultaat van deze dwars-ontwikkelingen noemen we

[14] :

de gegeneraliseerde (systeem)-modellen en

de gegeneraliseerde behandelingsmethoden.

Deze twee blijken bevorderlijk te zijn voor de eenheidsgedachte in de weten-schappen.

OBJECT EN DOEL VAN DE WETENSCHAP VAN DE WETENSCHAP

Hikulinsky en Rorlnyj

[15]

geven hiervoor de volgende woorrlen:

"Object van de wetenschap van rle wetenschap is het inzicht in de algemene opbouw van de wetenschap als systeem, van de wijze van haar funktioneren, van de afhankelijkheid van het ontwikkelingstempo en van haar ontwikkelings-richting van anrlere maatschappelijke verschijnselen en situaties. Het doel is de bewerking van de theoretische grondslagen van de planning, de

organi-satie en de leiding ~ en in de wetenschap •.••• "

superweten-schap, maar om een goed funktionerende organisatie van de wetenschap als systeem.

Daarmee ook is de bedoeling vn.n deze proloog duidelijk. Deze moet f1Ua

strekking van toepassing zijn op rle organisatie van onze vakgebieden als systeem en daarmede op de systeembeschrijvingen; en dit is onze primaire eis.

Systèm (si-stem). r6r9. [aci:-llitei.~-sys­

'•ma musical interval, in ·med. or mod.L. the universe. body of the articles of faith, a. Gr.

11UI1Tr/P.a organized whole, etc., f. uuv SYK· + .· <!Ta-, root of luTávru to set up.] I. An or-ganized or conneeled group of objects. I. A set or assemblage of tbings connected, associa-ted. or interdependent, so as to ferm a complex unity; a whole composed of parts in orderly arrangement according tosome scheme or plan; rarely applied toa simple or smal! assemblage of things (nearly = 'group' ar 'set') 1638. • b.

spte. (with lllis, a possessive, or the like): The whole scheme of created things, the universe x6r9. :1. Pllysics. A group of bocties movirig

about one another in space under some

par-ticular dynamicallaw, as the law of gravita!lon;

spec. in Aslron. a group of heavenly bodies con-neeled hy !heir mutual attractive farces and rnaving in orbits a bout a centre arcentral body, as the solar s. (the sun withits attendant planets, etc.), the s. of a planet (the planet with its attendant satellites) 1Ó90. 3· a. Biol. A set of organs or parts in an animal body of the same or similar structure, or subserving the same function, as the nervous, muscular. osstous, etc.

systems, !he digestive, rcproduclit•t, etc. systems;

also, each of the primary groups of tissues in the higher plants I740. b. With tht or passes• si ve : The animal body as an organized whole; the organism in rdation to its vita! processes or functions. (Occas. including the mind.) I764-4· In various scientific and technica! uses: A group, set, or aggregate of things, natura! or artificial, forming a connected or complex whole I83o. 5· Mm. a. In ancien! Greek music, A compound interval, i.e. one consistingofseveral degrees (opp. to DIASTEM); also, a scale or series of notes extending through such an inter-val, and serving as !he basis of musical com-position I656. b. Applied to ta stave, ·ar to ll.. set of staves conneeled by a brace in a score of concerted music I672. 6. Gr. PrnJ.

A group of conneeled verses or periods, esp. in anaprestic metres I85o.

1. The body is a s. or constitution : !0 is a tree: so is evcry machine 1729. The uoiver~e itself is a s.

PALt:V. z. First satellitc:~systems, then rlanetary systems, then star-systems, then .sysrems o star-sys· tems xS;o. 3· b. lntroducing vaccine virus into the s. 18os. 4• A •· of telcgr~ph wires 1855· Tbe glacier

s. of the region TYNDALL. Low pressure s. or cyclone •893·

11. A set of princlples, etc.; a scheme, metboel I. The set of com·lated principles, ideas, or statements bclonging to some department of knowledge or belief; a department of know-ledge or belief considered as an organized whole; . a comprehensive body of doctrines, conclusions, speculations, or theses 1656. b. Jp.&. in Aslrtm. A theory or hypothesis of the arrangement and relations of the heavenly bodies, by which their observed movements :uld pbenomena are or have .been explained 1678. te. In weakened sense: A theory or hypothesis; also, theory (as opp. to practice).

colloq. -1768. d. tran.rf. A systematic treatise.

Obs. exc. in titles of books. x6s8. :1. An or-ganized scheme or plan of action; an orderly or regular methad of procedure. Now usu. with defining word or phrase. I663. b. A forma\, definite, or established scheme or metbod (of classification, notation. or the like) I753· c.

CryJI. Each of the si x different general methods in which different minerals crystallize, consti-tuting the six classes of crystalline forms t82o. 3. In the abstract (without a or pl.): Orderly arrangement or metbod; systematic ferm or order IÓ99·

t. The dry Systerns of the Old Pbilosopbers 16<)9.

Morality i~ nota s. of truths, but a s. of rule~ 1845• b. The Copernican s. 1855. d, A S. of M3gick: or,

.1 Hi~tory of the Black Art D& 1-~0L •· Subsidi'iin~

thc denominational s. 1873• b. Tbo s. of chemic:1l notatien riow in use 1866. 3· There is more of s. iu

the Phredo th>n appean at first sight J ow&TT.

Systematlc (sistemre·tik), a. and·:rb: ï680. (ad. late L. syJitmaticus. a. late Gr.

11UI1T'f/p.an-KÓ< (both re!ating to systems of metres), f.

11UI1TIJJ'4 SYSTÈ:M.) A. adj. ti. "'next 1 b.

:1. ~ next I. 1725. 3· Arranged or conducted.

according to a system, plan, or orga.nized ·

metbod; invalving or observing a system; (of a persen) acting according to system, regular, methodica\ I790· b. Qualifying nouns of un-fa"fourable meaning: Regularly organized (for an evil purpose), or carried on as a regular (and reprehenslble) practice. Also saicl. of tbe agent. 18o3. 4• Nat. Hist., etc. Pertaining to, following, or arranged according to a system of classification ; classificatory. Also of a writer: Composing or adhering toa system of·

classification. 1796.

a. Now we deal mucb in Es.mys, anó rno~t unreason·

ably despist s. Learnin~ 1725. S. books of morality 18:11. 3- The systematiek procet:din'I'S o( a Roman

senale BuRI<E. He is very s. witb tbe Ju~:gage ÜICKENS. b. Tbe s. intrigues of the Papa! Court

D'ISRAEU. Pope .• wu a l'i. appropriator •• ol other men's tboaghts 187<4. 4• Endeavouring to perfec;t s. botany 1829.

B. J~. 1. Nat. Hisl., etc. A systematist 1771. lil. pl. Sr-tematics: the subject or study of systems. esp. of classification .x888.

Systenia·tical,

a.

-·

Now

ri:ire.or Obs. r661.

[See pree. and -!CAL.} I. Of a writing or treatise: Containing or setting forth a system or regular exposition of some subject. Of a

~ubject or study: Set forth, or pursued, in the waY. of a system or regular scheme. Of a writer: Dealing with a subject in this· way.

b. Beienging to, or dealing in, a • system' or theory; theoretica! 1748. :1. gm. = pree: 3·

1692. b. = pree. 3 b. I750. tJ. Beienging to the system o( the uni verse, or to the solar sys-tern ; cosmical -I797· 4· Nat. Hist. = pree. 4·

18r3. Hence Systema·tically aá;;.

Sy·stematism. rare. 1846. [f. SYSTEMA-Trz.: v. + -ISM.l The practice ofsystematizing.

Sy·stematist. qoo. (f. Gr. uvUT'f/1-'a,

-aT-SYSTEM +-!ST.] One who constructs. or ad-heres to, a system, esp. a system of classinca-tion in natura\ history; a classifying naturalist.

Systematize (si·,temät;)izl, v. · I764 .. [f. as pree. • ·IZE.J trans. To arrnnge according toa systern; to reduce to system. b. absol. or

intr. Toconatructa 5ystem (e.g. of philosophy, cl:usificatlon, etc.) 1891.

His re~tle~s ambition .• had syst~matisc:d intrigue D'hAAI:LT. Hence Sy•IStematiza·tion, che actionor

prOce-.s o( ~ysttmatizîng; a systematic arrangement,

slatement, etc. Sy·stemati:zer.

Sy-stematy. 191<>. [-Y3.J Systematicclas· sification.

Systemic (siste·mik), a. x8o3. (irreg. f. Svs rEM+ ·IC.) I. Physiol. and Palh. Beienging to, supplying, or aff•'<:ting the system or body as a whole; orig. a:~d esp. in ref. to the general circulation as dist. from that supplying the respiratory or_sans. b. !'.clonging to or affect

-ingaparticularsystem ofi.Jodily org<tns, esp. the nerveus system or special parts of it I887. :..

gn. Of or pertaining toa systern (rare) 1850.

1. The S. Circulation .. divisible into Arterial and

Venous 1896. b. S. sderosis of a small but defit1td

lr<tct or the spinat cord t8Q6.

. Systemize (si·stém:>iz), v. I778. (irreg. f. SvSTEM +·!ZE.] tran.r. = SvsTEMATIZE. Hence Sy:stemiza·tion, systematization. Sy·stcm.iJ:er, a systematizer.

Systemless (si ·stémlés), a. IBS I. ( -LESS.) 1. Devoid of system or orderly arrangement;

unsystematic. :1. Biol. Havin.gnodifferentiatcd systems of organs; structureless I86:~.

Definitie van het woord tl _{systeem en a} tl f .

Deel 2

SYSTF»tBESClffi.IJVINGEN EN SYSTEEMTECHNIEXEN

SYSTEEM, ZIJN DEFINITIE EN ZIJN BEGHIPPEN

Uit de bijgaande tabel blijkt het begrip systeem een veelsoortigheid te ZlJn

(16] •

Qn alle hierin genoemde betekenissen en annotaties onder een allesomvattende definitie te kunnen te plaatsen, wordt de volgende definitie gekozen:

"Een systeem is een geordende verzameling van elementen welke in interaf-hankelijkheiden/of in interactie staan".

Dit begrip is scherp ~n vaag tegelijk en geeft de volgende interpretaties: Ze kan formeel of concreet zijn, materieel of niet-materieel; natuurlijk of kunstmatig; organisch of georganiseerd; statisch of dynamisch; wel of niet doelgericht.

Deze verzameling wordt omgeven gedacht door een gespecificeerde, doch overi-gens willekeurig te kiezen systeemgrens. Deze grens wordt zo geschikt

moge-lijk, als uit de aard van de systeembeschrijving gewenst is, gekozen. Het systeem wordt hiermee afgezonderd van zijn omgeving, de zgn. systeemomgeving, d.w.z. van andere systemen waarmee het geen enkele relatie heeft.

Het systeem en zijn omgeving vormen een universum op zich.

Daarbinnen zitten de kleinste delen, die wij voor onze systeembeschrijving wensen te beschouwen, in een bepaalde rangschikking. Deze delen, de zoga-genaamde systeemelementen, worden voor de systeembeschrijving als "niet samengesteld uit nog kleinere bouwstenen" beschouwd. (variant op het atoom-model van Dalton). Deze elementen zowel materieel als niet-materieel zijn. Aan elke systeemelement wordt slechts ~~n eigenschap, de zgn. element-funk-tie, toegekend, die minstens door ~~n onafhankelijke variabele X , ~én af-hankelijke variabele Y en uit é~n of meer systeemparameter(s) Ze bestaat. Deze variabelen vormenedan een input-outputrelatie van dit syst~melement

(zeg: Y = f(X

,z ) .

Zo'n eigenschap kan diverse waarden op verschillende ogenbliRken hebfie~ hetzij op omkeerbare wijze voor formele systemen, het-zij op onomkeerbare wijze voor concrete systemen.

De bepaalde rangschikking van de systeemelementen binnen het systeem ver-toont de wijze, waarop een samengesteld geheel is opgebouwd, de zgn. ~­

teemstruktuur. Deze struktuur beschrijft een topologische samenhang tussen

de systeemelementen. Alleen via deze struktuur kan men de nader te bespre-ken interafhankelijkheid of de interactie tussen de elementen volgen. Met de interafhankelijkheid wordt bedoeld een statisch wederkerige invloed

tussen de systeemelementen met verwaàrlozing van het tijdaspekt, terwijl de interactie wordt aangeduid als een dynamische wisselwerking tussen deze elementen volgens het principe van de thermodynamische onomkeerbaarheid, waaraan het begrip entropie*) is gekoppeld.

Het systeem met een statische struktuur heet hier een georganiseerd systeem, terwijl het systeem met een dynamische struktuur een organisch systeem is.

*)

entropie= vermindering van de orde in een geïsoleerd systeem (informatietheorie), streven naar een gelijkmatige verdeling van de energie in het systeem

Met de term dynamisch wordt de tijdafhankelijkheid bedoeld, en met de term statisch: t.o.v. de tijd onveranderlijk.

De toestand van een systeem is de momentane inventarisatie van de systeemele-menten, van de waarde van die element-funkties en van de systeemstruktuur, d.w.z. op een bepaald tijdstip, b.v. op moment van het informeren aan het systeem.

Aan die systeemtoestand zijn de volgende begrippen ontleend:

Statische systemen, d.z. de systemen, waarvan het gedrag onafhankelijk is van de tijd.

Dynamische systemen, d.z. de systemen, waarin de tijdfactor. op geen enkele wijze verwaarloosd mag worden.

De begrippen systeemelementen en systeemstruktuur vormen de ene levensvoor-waarde voor een complète systeembeschrijving.

Het is zo, dat zelfs de meest grondige kennis van de eigenschappen van alle in het systeem bevindende systeemelementen afzonderlijk niet vanzelf tot in-zicht in het mechanisme van dit systeem leidt.

Een geordende verzameling van systeemelementen die elkaar wederzijds beïn-vloeden vormt zoals al gezegd een geheel, met eigenschappen die karakteris-tiek zijn voor dat geheel, en die vaak niet te verklaren zijn door achter-eenvolgens van elk van de samenstellende systeemelementen de eigenschappen na te gaan, maar die voortvloeien uit bepaalde combinaties van de eigenschap-pen van alle samenstellende systeemelementen. Het systeem is dus alleen te verklaren in de termen van de funktieeigenschappen van de systeemelementen en de topologische eigenschappen van de systeemstruktuur.

Deze voorwaarde is noodzakelijk maar ook voldoende.

De' andere voorwaarde is de volledigheid van de syste.embèschrijving. Hier-voor kan bij wijze van spreken als criterium de systeemomgeving gebruikt worden. Veronderstel, dat wij de systeemgrens in het universum op een foutieve wijze hebben getrokken, zodat de tot het te beschrijven systeem behorende systeemelementen in de systeemomgeving komen te zitten. De zich in de sys-teemomgeving bevindende elementen komen dan daardoor in interactie te ver-keren met de zich in het "beschreven" systeem bevindende elementen. M.a.w. de systeembeschrijving is hierdoor incompleet.

Het is duidelijk, dat het completeren hier niets anders is dan de juiste grenzen weten te trekken, waardoor de systeemomgeving zogenaamd leeg staat, m.a.w. waardoor de grens vrij is van de interacties.

Deze voorwaarde is weliswaar voldoende maar niet noodzakelijk. Dit zullen we zien in paragrafen van hlzo 14 en 17o

De moderne systeemtheorie heeft zich over het algemeen op een "pragmatisch" standpunt geplaatst. l>at wil zeggen: Zij ziet bij voorbaat af van uitspraken van b.v. wijsgerige aard en dergelijke, en houdt op die manier slechts één vraagrichting over: Wat wil men met de zgn. systemen verder doen?

Dit standpunt vereist de volgende beperkingen: Ten eerste:

Ten tweede:

We beperken ons tot twee soorten systemen: abstrakte systemen

concrete systemen

Tussen deze twee systemen bestaat een verwantschap, nl. de abstrakte systemen slechts inzoverre te beschouwen als denkmodellen van (voor) concrete systemen.

De voorwaarden, nodig om de bovengenoemde sy~temen eigen te maken, zijn de volgende systeemkarakteristieKen:

1° Het systeem is "man-made", dus kunstmatig of technisch. 2° Het systeem is doelgericht; Doelgerichtheid is het

ken-merk van alle kunstmatige systemen. De consequentie hier-van is, dat men in staat moet zijn, het systeem te opti-maliseren.

3° Het systeem kan naargelang Z1Jn samengesteldheid &f een-voudig &f gecompliceerd zijn.

4° Er moet een mogelijkheid bestaan, met de systemen te communiceren, waarvoor het later te bespreken input-out-putconcept van toepassing is.

5° Het systeem moet semi-automatisch zijn, m.a.w. dat het systeem naast zijn eigen regeling ook het ingrijpen van een mensenhand toelaat. Dit betekent dat het bedoelde systeem zowel te sturen als te regelen is.

6° Het bestaan van een systeem is gekoppeld aan zijn stabiliteit. 7° De systemen kunnen in principe gerepareerd, vervangen,

afgebroken of vernietigd worden.

SYSTEEMANALYSE

De systeemanalyse van een zeker objekt betekent hier, dat dit object als~

systeem zal worden opgevat. Deze "systeembenadering" houdt in, dat het "mech-anisme" van dit objectsysteem, nodig voor het volbrengen van een of meer be-paalde funkties moet kunnen worden begrepen, zodat dit objectsysteem in de vereiste aspecten zowel kwalitatief als kwantitatief kan worden beoordeeld. De bepaaldheid van de aspekten veronderstelt de doelgerichtheid van de sys-teemanalyse. Er is dus een doelstelling, die hier zodanig wordt geformuleerd, waarin het oordeel in de vorm van kriteria wordt gevraagd over dit object-systeem.

Judgement may be expressed in terms of values, which enables one to compare what is generally known as performance in engineering systems.

[19] .

Het bereiken van rlit rlael is al een probleem op zichzelf. Vraagt men waarom het een probleem is, dan is het antwoord: omdat de middelen om dit doel te

bereiken niet zonder meer gegeven en beschikbaar ZlJn; zij moeten nog wor-den gevonwor-den en of uitgewerkt. Hierbij is het ook mogelijk voor deze doel-stelling een aantal systemen te vinden.

De huidige tijdsituatie, gekenmerkt door de zich steeds versnellende tech-nische ontwikkelingen, gunt ons in steeds mindere mate de tijd, die nodig is voor de traditionele methode van "trial and error". Gezien deze tijds-dwang dient elke tijdsverspilling, voortvloeienduit het heuristische zoeken naar de verbeteringen van het systeem, naar de vormgevingen van de ontwerp-ideeën, en elke aanpak moet terstond tastbaar resultaat hebben.

In dit licht gezien, kent men de systeemanalyse m~t de systeemsynthese de taak toe, dit op een snelle wijze ~n optimaal te realiseren. Deze taak zal men moeten baseren op een te voren weloverwogen plan, volgens welke het gegeneraliseerde systeemmodel met een daartoe geëigende methodiek-procedure wordt aangekleed en eventueel gemodificeerd, m.a.w. volgens de gegeneraliseerde behandelingsmethode.

Hier vormen de systeemanalyse en -synthese de systeemtheorie.

SYSTEEMMODEL ALS HULPMIDDEL VOOR DE SYSTEEMANALYSE EN -SYNTHESE

Vil men een bepaald systeem bestuderen, dan maakt men er een systeemmodel van, dat principieel aan de volgende eisen moet voldoen:

1° een voldoende weergave van het systeem, die hetzij in werkelijkheid, hetzij in ideevorm aanwezig is. 2° het moeten beantwoorden aan de doelstelling van de

systeemanalyse, lees: het expliciet kunnen formuleren van het bepaalde kriterium uit het systeemmodel.

De logicus Apostel

[20]

geeft een "most general hint towards the definition of model in science:

any subject using a system A that is neither directly not indirectly inter-acting with a system

B,

to obtain information about the system

B,

is using A as a modei for B".

Het is plausibel, dat de kwaliteit van een systeemmodel samenhangt met de doelstelling van de systeemanalyse. Immers afhankelijk van deze doelstelling construeert men een systeemmodel wat precies die aspekten moet representeren met betrekking tot deze doelstelling. Men hoeft het model niet verder te ont-wikkelen dan op het tijdmoment, waarin dit de door de doelstelling gevraagde

informaties al verschaft. Deze standpuntbepaling zal ons moeten behoeden

voor verdere tijdsverspillingen!

Vij vragen dus niet of het model de werkelijkheid inderdaad voorstelt. Het model hoeft niet beter te zijn dan nuttig is, maar wel goed genoeg.

SYSTEEMBENADERING

Hoe benaderen wij nu een gegeven systeem (a posteriori: óf abstrakt, óf con-creet), dat we willen onderzoeken. Er zijn twee verschillende

benaderings-wij zen:

1° óf vanuit de systeemelementen 2° óf vanuit het geheel

VANUIT DE SYSTEEMELEMENTEN

wij gaan als het ware (hetzij in werkelijkheid, hetzij in gedachten) het systeem demonteren voor de vastlegging van de systeemstruktuur en de be-studering van systeemelementen afzonderlijk. Als het uitgangspunt wordt uiteraard beschouwd: het principe van Bacon: "dissecare naturam" (-de kennis van het gecompliceerde moet strikt logisch uit de kennis van het meest eenvoudige opgebouwd worden.) Nadat hierdoor inzicht is verkregen in het "mechanisme" van dit systeem, kan hiervoor een denkmodel (lees: systeemmodel) opgesteld worden.

VANUIT HET GEHEEL

Het te onderzoeken systeem wordt vooralsnog intakt gelaten. Door een be-paalde vergèlijking te maken tussen de output- en inputsignalen van dit systeem komt men tastenderwijs tot een systeemmodel. Dit is een zgn. "Black box"-methode*), waarvoor ken-, herkennings-en combinatievermogen zijn vereist. De systeemanalist kan namelijk aan de black-box stimuli toedienen in de vorm van bepaalde inputsignalen en de reacties van het systeem in de vorm van outputsignalen registreren in de hoop regelmatig-heden op het spoor te komen. Regelmaat in deze outputsignalen (hetzij ex-pliciet, hetzij impliciet) duidt op gedetermineerdbeid van het systeem. Verschillende technieken, bekend in de signaal- en informatietheorieën, kunnen dan dienen om tot een uiteindelijke systeembeschrijving, d.w.z.

tot een uitspraak over de inhoud van deze black-box te geraken. [21] ,

[22] , [23] .

Deze zgn. systeemidentificatie voor analo?e systemen met variabel-, struk-tuur- en parameterschatting is in

[24] , L25]

en

[26]

beschreven.

De systeemidentificatie voor digitale s~stemen (eenvoudiger als analoge-) is te vinden in

[21] , [28]

en b.v. in

L29] .

Op begrippen en betekenissen van de analoge en digitale systemen komen we later terug.

COMBINATIE VAN DEZE TWEE BENADERINGSWIJZEN

Praktisch doet men verstandig noch alleen de ene, noch alleen de andere benaderingswijze toe te passen. Het is aan te bevelen deels gelijktijdig, deels alternerend beide benaderingswijzen te gebruiken in een itererende manier van werken.

*) Black box is per rlefinitie.een "zwarte" doos met aantekening: inhoud onbekend.

SUBSYSTEMEN

We kunnen een systeem verdeeld denken in bepaalde groepen systeemelementen,

waarbij alle oorspronkelijke relaties tussen deze systeemelementen onveranderd behouden blijven. Deze bepaalde groepen worden per definitie subsystemen

genoemd en verrichten de specifieke funkties, die inherent zijn aan het

bestaan van deze subsystemen zelf: d.w.z. de subsystemen kunnen als "unit-opera-tions" in het systeem worden beschouwd.

De conceptie van de subsystemen betekent een belangrijke vereenvoudiging voor de later te bespreken systeemsynthese, nl. men kan de subsystemen b.v. als het ware bestellen en dan in het systeem*) installeren, dus volgens het principe van het "bouwdoos"-systeem of van de project-engineering.

HET ONTWIKKELEN VAN DE SYSTEF21MODELLEN

Hoe vindt men hier een goed systeemmodel? Het is een vraag enerzijds naar methodiek, en anderzijds naar pragmatiek.

Er bestaan yerschillende verzamelingen systeemmodellen,

[30] ,

[31] en

[32] .

Door ze grondig te bestuderen, de zgn. "teaching of models" komt men in de systeemtheorie weliswaar vooruit; deze teaching is wel noodzakelijk, maar niet voldoende. Het kan gebeuren, dat men bepaalde mondellen door en door kent en

toch niet weet, hoe ze te ontwikkelen of toe te passen voor bepaalde problemen. Hier komt blijkbaar ook een ander leeraspect naar voren: "teaching of modelling"

[33] .

Het is duidelijk, hier een scherp onderscheid te moeten maken tussen de teach-ing of models en teachteach-ing of modellteach-ing. Deze twee vormen zijn niet hetzelfde, echter wat de efficientie betreft, onafscheidelijk.

De ontwikkeling van een systeemmodel doorloopt verschillende fasen, te weten:

figo 3 werkelijkhe~idee beschrijven

!

conceptueren

l

formaliseren

!

fysisch interpreteren

en geschiedt hier voorlopig éénmalig. In één der volgende paragrafen wordt de modelcyclus ter sprake gebracht.

Wij hebben dus eerst een.beschrijvende-, dan een conceptuele-, vervolgens

een formele- en tenslotte een fysisch-geïnterpreteerd systeemmodel.

BESCHRIJVENDE SYSTEEMMODEL

In de eerste fase wordt het systeem, hetzij in realiteit-vorm, hetzij in

idee-vorm eerst gesitueerd, dan afgebakend en tenslotte fenomenologisch ·

beschreven.

llierbij moet dit systeem beschrijvend herleid worden tot de act, waarin het verschijnt "zu den Sachen selbst". Deze fenomenologische beschrijving moet

transcendentaal zijn in de zin van Kant. (transcendentaal is volgens van Dale, apriori in het kenvermogen aanwezig zijnde).

Dit beschrijvende systeemmodel dankt zijn bestaan aan het feit, dat wij tenminste gedwongen zijn de woorden, tekens en schema's uit onze eigen "voorraad" te gebruiken als we een systèem willen beschrijven door middel van een (woorden)beeld dat ons voorstellingsvermogen aanspreekt. Deze voor-raad is gegroeid uit de ervaring uit het communiceren tussen minstens twee personen over het systeem als een gesprekobject en kan de hierdoor gestelde grenzen niet overschrijden. Maar ieder concept kan gebruik maken van nieuwe woorden, termen en definities die noodzakelijk geacht worden, mits deze duide-lijk gedefinieerd worden! Het systeem moet zo beschreven worden, dat dit slechts in benadering en orientatie toegankelijk wordt voor de systeemana-lyse. De systeemanalyse moet, wil het zijn identiteit bewaren, zich bewust tot zulke concepties beperken.

Wat de nauwkeurigheid van de systeembeschrijving betreft, is het menselijk intellect slechts bij machte een bepaald aantal details te omvatten, m.a.w. elke menselijke descriptie is beperkt. Bovendien is een volledige beschrij-ving van een systeem in principe zinloos, omdat ze minstens even ingewikkeld

zou zijn als de werkelijkheid. De copie van deze werkelijkheid vormt als het ware een limiet: zij is een grens die benaderd wordt, maar door haar onuitputtelijkheid nimmer geheel wordt omvat.

Rosenblueth en Wiener [34] stellen dit zo zinvol duidelijk met hun woorden: " No •••• part of the universe is so simple that i t can be grasped and con-trolled without abstraction. Abstraction consists in replacing the part of the universe unrler consirleration by a model of similar but simpler structure". Aan de vorming van elk systeemmodel is (wordt) impliciet of expliciet een abstractieproces gekoppeld. Hierin generaliseert men door te abstraheren, door af te zien van allerlei details en minder relevante factoren; zonder de wezenlijke struktuur aan te tasten: de isomorfie tussen het systeem en zijn systeemmodel moet gehandhaafd blijven. In feite is de abstraktie een selektieproces van significante relaties in het beschouwde systeem. Deze selektie wordt ingegeven door de door de doelstelling aangegeven aspekten. De gelijkenis van een karikatuur is, bij wijze van spreken, afhankelijk van de oordeelkundige keuze van details en niet van hun aantal. Immers een karikatuur kan een karakter scherper uitdrukken dan een foto. Zo moet een

systeembeschrijving ook geschieden, nl. bewust zo benaderen tot de meest

essentiële elementen, die bepalend zijn voor het karakter van een d~axtoe

besçhouwd systeem.

Het is duidelijk, dat de eisen voor de juiste weergave van het

beschrij-vende systeemmodel minstens gelijk moeten zijn aan de eisen in betrekking tot zgn. gespecificeerde schema-modellen.

Hierhij moet het volgende probleem aangesneden worden, het probleem van de volledigheid van het systeemmodel. Is het systeemmodel t.o.v. de doelstel-ling volledig? In het beginstadium van de systeemanalyse is meestal onvol-doende informatie beschikbaar, zodat men gedwongen is het systeemmodel op aanvankelijk onvolledige informaties te funderen.

DE CONCEPTUALISATIE VAN HET BESCHRIJVENDE SYSTEEMMODEL, - HET CONCEPTUELE SYSTEEMMODEL

De pragmatiek van de systeemtheorie eist, dat de systeembe~chrijving wordt vermathematiseerd in operationeel-wiskundige termen. Het woord operationeel houdt in, dat deze termen meetbaar voorgesteld moeten worden en dat de al vermathematiseerde systeembeschrijving wiskundig verder uitgewerkt kan wor-den en door de experimenten met behulp van deze termen geverifieerd kan worden. "We can check only whether a system of equations plus the opertional defini tions is confirmed by a certain experiment or not ••• " [35] •

Er is maar één beperking bij de beschouwing over de conceptualisatie: omdat rle systeembeschrijving naar de wijze van de exakte (lees: fysische) weten-schappen, kwantitatief, geschiedt, moeten toestand en gedrag van de systemen gekenmerkt zijn door meetbare, d.w.z. in getallen uit te drukken grootheden. Systemen waarin niet-meetbare grootheden, zoals grootheden met alleen een gevoelswaarde, een essentiële rol spelen.zijn dus als objekt van de systeem-analyse uitgesloten.

Hier dient gewaarschuwd te worden tegen het bewust of onbewust overslaan van erkend belangrijke factoren en invloeden, omdat ze niet gemeten zijn, of niet meetbaar zijn. Deze benadering staat gelijk met te zeggen, dat zij geen effekt hebben. - een duidelijke oversimplificatie.

De nadruk dient te worden gelegd op het gemeenschappelijke in alle systeem-beschrijvingen. Dit betekent een analoge beschrijvingswijze van fysisch ver-schillende systemen, waardoor het mogelijk is geworden een complex geheel uniform te beschrijven. Dit is ook een consequentie van de in de proloog genoemde ontwikkelingen.

Daardoor kan worden voldaan aan de behoefte aan communicatie tussen vakge-bieden, welke zich voor het probleem zien gesteld met elkaar één gecompli-ceerd samengesteld geheel te realiseren.

Dit dwingt ons te zoeken naar bepaalde concepten, om het gemeenschappelijke uit de vakdisciplines zichtbaar te maken. Dergelijke concepten komen voort uit het zeer zorgvuldig generaliseren van in een bepaald vakgebied gebruikte begrippen en uit het conseguent toepassen van de algemeen geldige theorieën, zoals b.v. die van Lagrange en Hamilton.

[36] , [37] .

Een van de meest-geslaagde concepten is die van across- en throughvariabelen,

[38] , [}9] ,

(zie bijgaande tabel), nl. de ervaring leert, dat vrijwel alle systemen slechts twee fundamentele eigenschappen gemeen hebben.

Een eerste algemeen kenmerk is dit: "er wordt iets getransporteerd",

fi"g. 4 A classiflcation of relations for simple physical system models C!.AS~IFI('ATI<l'i · TlmJUgh variabic (1) Variablc~ At·ro~s vari:~ble (2) Equilibrium relalions

(among through variahlcs)

Compatihility rela-tions (among acruss vDri-ables) (:3) Constitutil·c physical relations i "T-typc" · (stor:q.;c! via a through

Pas~ive vari:~bk)

cnergy- --- -storagc ~ "A-typ<!"

clemcnts : (stor:Jgc via

i :m across

!

varin.ble)

(3) Constitu tive physical

relations (continued) Passive energy-dissipation element.~ \ "T-type" ; (Constraining ; a through

i

variabiel Sourees ;--- ---Isolators ! "A-type" ' (Constraining : an ar:ross j variahle)

J

I' :---iCum'nti ---.---- ---i : · : Vollage drop v

Not..C': orrow indicatcs dirt·1·tion pf ,-olta~e dr(IJI. KCL: l:ioet = 0 KVL: ~t'Iooo = 0

]

J

Capn.citor i = Cv Resistor i = i(t) prescribed Current souree v = vit) prescribed

"(

V~~:

V2 = /Ü, (in riependent of load) Amplifier M rchrrniml irorc·c J ,,-,11

!

1 i (:\1oinent M)

~I

tJd

~

:---,11

I._

i \'clocit.v 1C i (Angular i vcloc:ity ll) Foree equilibrium (Newton's law·, à lo. D' Alcrnbcrt) -::-j* = 0 'Z:l[* = 0 !:tHoop = 0 'Zihoop = 0 ~-{.'I\ ~pring

ï

t

u j,0 , = k~ M,₁., = kfu dl 6 \. (ij)"i ~ ~M,.,. '1 ~k\\ /Y O f " - kY, .11,.,, - t:. fn dt l\fass f; =

mu

ft{; = Jfl. Damper ft = bu f = f(l) prescribed

l

f Force souree u = u(l) prescribed

"lu

Velocity souree

Hwl conduction

l [eat-flow rate q q

r10

Tem pcrature T

first Law of Thcrmo-dynamics

dT

C - = qnoot:;.,, llO work,

dt · no phase change ··---.--- --Heat cn.pacity

ct;

qoct =CT c~ (derived from the First Law) Heat resistance q = q (l) prescribed Heat-flow souree

+

T = T(t) prescribed Tempcmturc souree f'luid Flow rate w Prcssure p or Liqnid hcight h dm Continuity Wao< ;a dt Force equilibrium ? l:f* = 0 ~Ploop = 0

_w_

Gas storage - - - w = l'p

"'

-=-~

~]h

w = rli Liquid storage Fluid resistance w = w(t) prescribed :\-Iass-fiow souree p = p(t) prescribed Prcssure souree

~~

iJ ""ex (independent of load) Hydraulic intcgrating amplifier

hetgeen leidt tot de definitie van throughvariabelen. Een tweede algemeen kenmerk is:

"er wordt niets getransporteerd als er niet een zeker "potentiaalverschil" aanwezig is".

Eveneens leidt dit tot de definitie van acrossvariabelen.

Hoewel dit, zoals aangetoond in [38] , [39] en

[40]

voor fysische systemen zeer evident is, zijn genoemde kenmerken ook in communicatie- en economie-systemen aanwijsbaar. Gedurende de communicatie loopt de informatiestroom alleen goed als er tussen de personen een zeker "potentiaalverschil" heerst, d.w.z. de wil tot communicatie. In de ec·onomie wordt de stroom van produlden en diensten opgevat als een gevolg van (potimtiaal-)verschil tussen vraag en aanbod. [41] •

Het systematisch vinden van de aanknopingspunten met de verzameling van de fysische analogieën blijkt hier een krachtige methode te zijn voor het con-cipiëren van een beschrijvend systeemmodel.

Met deze conceptualisatie komt het systeemmodel te voorschijn in de vorm van fysisch-wiskundige systeemvergelijkingen, hetzij in analoge vorm,

het-Z1J in digitale vorm. Deze vergelijkingen beschrijven het systeemmodel

vol-ledig, echter niet het systeem zelf i.v.m. de volledigheidsproblemen en de reeds gemaakte veronderstellingen (aannamen). M.a.w. Ze zijn prematuur exakt. Nogmaals gezegd, wij komen later terug op begrippen en betekenissen van de analoge en digitale systemen.

HET FORMELE SYSTEEMMODEL EN HET FYSISCH GEINTERPRETEERDE SYSTEEMMODEL

Het formaliseren betekent hier het systeemmodel van alle fysische eigenschap-pen ontdoen, terwijl de wiskundige eigenschapeigenschap-pen, in het bijzonder: de wis-kundige operaties van de fysische element-funkties, behouden blijven. Dit houdt in, dat binnen dit geformaliseerde systeemmodel op zuiver wiskundige wijze wordt geredeneerd. Uit dit model worden de daarin besloten consequenties logisch (d.i. op straffe van tegenspraak) afgeleid, gededuceerd of ontwikkeld. Niet de waarheid, maar de gevolglijkheid, d.w.z. formele geldigheid van het systeemmodel, is daarbij in het geding.

Dit geformaliseerde, zgn. formele systeemmodel is per definitie een fysisch--ongeïnterpreteerd én exakt-wiskundig formulemodel en mag beschouwd worden als de klasse van alle fysische systeemmodellen, die een bepaalde wiskundige eigenschap gemeen hebben. Het formele systeemmodel is dus in feite een

ge-generaliseerd systeemmodel.

Door middel van een identificatieproces wordt het formele systeemmodel herkend

als één uit de verzameling van formeel-wiskundige modellen met bijbehorende

wiskundige interpretaties, b.v. uit [42] • Er bestaat namelijk inderdaad een nauw verband tussen het identificatieproces en de klassificatie van de for-meel-wiskundige modellen, nl. de cognitieve modus met de mathematische