Teoria de Sistemas

Teoria de Sistemas

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Teoria de Sistema - Renato Lieber.doc 1 TEORIA DE SISTEMAS

Renato Rocha Lieber1 1. História

A história da teoria de sistemas remonta aos Sumérios na Mesopotâmia, anterior a 2500 aC., e vai até aos dias atuais nas diferentes propostas para elaboração e aperfeiçoamento de software. Em todo esse percurso de quase 5.0 anos é possível identificar-se o mesmo propósito perseguido, resumindo os objetivos da teoria de sistemas: O esforço humano para prever o futuro.

Para os Sumérios o primeiro passo para a previsão do futuro foi dominar o tempo, criando um calendário. Isto foi possível quando eles destacaram uma regularidade na apresentação dos astros. O futuro podia então ser previsto com exatidão porque havia uma relação entre as regularidades observadas nos astros e nas cheias dos rios. Com esse ponto de partida foi criada tanto a astrologia como os sistemas de numeração decimal e hexadecimal. Criou-se tanto os números com significados simbólicos como os dias sagrados (1,7,15,21,28) em que o trabalho era proibido (domingos). Os Sumérios criaram o ano de 12 meses, conforme as fases da lua, trazendo às coisas do mundo uma correspondência de ordem, lógica e previsível, ou seja, um sistema.2

A noção de sistema foi sempre usada intuitivamente. Mesmo o homem selvagem depende da noção de sistema quando cria referenciais de ordenamento para compor seus mitos ou para estabelecer a ocupação de seus espaços. O pensamento moderno e contemporâneo fez uso continuado desse conceito, como mostrou na medicina Claude Bernard (1813-1878), ao distinguir o “ambiente externo e interno” do corpo. Mas a formalização rigorosa de uma teoria de sistemas deu-se a partir dos anos 40, com a participação dos EUA na guerra mundial. Para viabilizar tamanho esforço de guerra em dois oceanos houve a necessidade de se formalizar previamente os procedimentos, ordenados conforme conceitos, funções, estruturas e processos. Para tanto, a “previsão do futuro” passou a advir, como não poderia deixar de ser, de um procedimento matemático. Mas ao contrário dos antigos, os procedimentos passaram a contar com o tratamento probabilístico. Nessa condição universal, um sistema, tal como uma equação matemática, poderia descrever tanto o funcionamento de uma fábrica, como da bolsa de valores ou de um organismo vivo. Esse esforço teve continuidade principalmente nos anos 60, com o surgimento da guerra fria, de forma que a partir dos anos 70 qualquer abordagem moderna se dizia “sistêmica”.

2. Conceito, definição e constituintes de sistemas

Sistema é, portanto, uma forma lógica de apreensão da realidade. Ao se formular sistemas, não se busca um “reflexo” do mundo real, mas sim a descrição ou destaque daqueles “traços” da realidade, cujo conjunto permite a percepção de uma condição de ordem e a proposição de uma forma operativa voltada para um dado objetivo.

1 Prof. Dr. do Departamento de Produção da Faculdade de Engenharia da UNESP- Guaratinguetá SP (lieber@feg.unesp.br) 2 MELLA, FAA Dos sumérios a babel. São Paulo, ed. Hemus, s/d. p.112-29.

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Nestes termos, pode-se definir sistema como uma "coleção de entidades"3 ou coisas, relacionadas ou conectadas de tal modo que "formam uma unidade ou um todo"4, ou que "propiciem a consecução de algum fim lógico a partir dessas interações conjuntas".5 Cada componente se relaciona pelo menos com alguns outros, direta ou indiretamente, de modo mais ou menos estável, dentro de um determinado período de tempo, formando uma rede causal.6 As entidades podem ser tanto pessoas, máquinas, objetos, informações ou mesmo outro sistema, no caso, subsistema. Essas mesmas podem ser inerentes (internas) ao sistema ou transientes (em movimento) a ele. O sistema estabelece uma fronteira (fig. 1) e tudo que é externo a ele é chamado de meio ambiente do sistema.7

O quadro 1 lista os principais constituintes de um sistema. Esses constituintes estão representados na fig. 1, na forma de um modelo de sistema. As entidades, ou subsistemas, ligam-se para formar uma estrutura. Essas ligações estabelecem interfaces, cujo padrão de conexão pode ser mais ou menos rígido, dependendo da natureza do acoplamento. Sistemas em que as entidades ou subsistemas estejam fortemente acoplados compartilham um espaço comum de acoplamento (fig 2) e são muito frágeis, ao contrário dos sistemas fracamente acoplados, que se mantém mesmo que uma parte da estrutura seja destruída.8 Sistemas se organizam de forma hierárquica , sem implicar em escala de importância.9 A fig. 3 mostra um exemplo de hierarquia de sistemas na organização do trabalho. Graças ao conceito de hierarquia é possível destacar da realidade complexa vários conjuntos de relações estruturais.

3. Classificação de sistemas

Além da condição decorrente da forma de acoplamento, os sistemas classificam-se também conforme gêneros. Pode-se pressupor duas condições extremas, os sistemas naturais (relativos à natureza) e os sistemas sintéticos (relativos ao homem).10 Para os primeiros poder-se-ia perguntar se a natureza realmente constitui um sistema. Enquanto que para os segundos a dúvida é se existe realmente um sistema absolutamente sintético, já que o homem é natural e faz uso da natureza. A resposta a essas questões deve levar em conta que a teoria de sistemas não compreende objetivo mimético na representação, como já colocado. Assume-se que o tratamento é arbitrário, como por exemplo, interpretar a natureza como um sistema. Pode-se presumir sistemas sintéticos absolutos quando se considera a geometria, as equações matemáticas ou um software. Os sistemas sintéticos são plenos de finalidade, ao contrário dos sistemas naturais, pois, a rigor, “no real na falta nada”.1 A natureza é o que é. Mas quando o homem interage com a natureza, ele impõe à esta uma finalidade antes

3 METHERBE, J.C. Conceito de Sistemas. InAnálise de sistemas, Rio de Janeiro, Ed. Campus, 1986. p.31-43.
LAW AM, KELTON WD Basic simulation modelingIn: _. Simulation modeling and analysis. 2ed, New York,

McGraw-Hill, 1991. 4 METHERBE op.cit. 5 LAW & KELTON op.cit. 6 BUCKLEY, W. (1967) A sociologia e a moderna teoria dos sistemas. (trad. OM. Cajado) 2ed, São Paulo, Cultrix, 1976. p 68-9. 7 METHERBE op.cit. 8 YORDON E & CONSTANTINE L. (1979) Projeto estruturado de sistemas. São Paulo, Ed. Campus, 1990. 9 Ver MESAROVIC, MD & MACKO D. Fundamentos de una teoria científica de los sistemas jerarquicos. 10 Ver SIMON, H Las ciencias de lo artificial. Barcelona, ed. ATE, 1973. 1 Conf. ZIZEK, S. (1989) O espectro da ideologia. In: Zizek, S. Um mapa da ideologia. (trad. V. Ribeiro) Rio de Janeiro, Ed. Contraponto, 1996. Pp7-38

Teoria de Sistema - Renato Lieber.doc 3 não presente. Coerente com uma condição de um “ser de necessidades”, “faltas” ou “excessos” vão sendo estabelecidos por ele em pertinência ao um fim presumido. Mas como o homem também é um “ser de ação”, ele se vê coagido a lidar com a natureza nessa pertinência, ou seja, o homem trabalha.

Os sistemas, em relação à sua interação com o meio ambiente, têm sido classificados como fechados ou abertos, embora na realidade nenhum deles se apresente sob essas formas extremas. A viabilização do sistema em cada condição distinta de fronteira decorre das possibilidades dadas pelo processo. No sistemas fechados (ou estáveis, ou mecânicos) há pouca ou quase nenhuma interação com o meio, ao contrário dos sistemas abertos (ou adaptativos, ou orgânicos). Os sistemas compreendidos como "mecânicos" buscam minimizar a organização (equilíbrio), enquanto que os sistemas "orgânicos" buscam a preservação de uma estrutura geneticamente dada dentro de certos limites (homeostase).12 O sistema cibernético é um tipo particular de sistema aberto. Sua principal característica é a complexidade e a morfogênese (recriação de estruturas). Ou seja, ao contrário dos demais, os sistemas cibernéticos têm características adaptativas, onde a criação, a elaboração e a modificação das estruturas são tidas como pré-requisito para permanecerem viáveis como sistemas operantes.13 Estas e outras características estão resumidas no quadro 2 e são melhor detalhadas no anexo 1.

4. Propriedades dos sistemas

A perspectiva geral de sistemas pressupõe não o mero raciocínio por analogia, mas o discernimento de semelhanças fundamentais de estrutura.14 Assim, é prática comum que uma análise de sistema busque identificar os componentes básicos, mais ou menos comuns a todos os sistemas. Além das entidades e do meio ambiente, já mencionados, os sistemas dispõe de uma organização própria, compreendendo relações em uma estrutura, além de um processo subjacente a esta, propriedades que têm sido falsamente confundidas com sistema em si.15 O sistema admite uma representação, o modelo, reunindo essas propriedades identificadas, cujo con- torno estabelece (por exclusão) o meio ambiente e as entradas/saídas. O modelo refere-se sempre a um esta- do, ou condição assumida pelo sistema em dado instante, fruto de um controle. A figura 1 exemplifica a representação geral desses conceitos.

O arranjo sistêmico define algumas características aos seus constituintes e estes estabelecem propriedades particulares ao conjunto de relações (o sistema), conforme apresentado esquematicamente no quadro 3 e detalhadas a seguir.

4.1 Fronteira e condição do arquétipo

A formalização de uma fronteira, destacando um meio interno (ordenado) de um meio externo (caótico) é sempre uma imposição sujeita às contingências pois o critério de inclusão ou exclusão sujeita-se às possibilidades de controle. Para CHURCHMAN, 1971 “ambiente é tudo aquilo que importa mas que

12 BUCKLEY op.cit.p. 20. 13 ibid. 14 A interpretação por sistema cibernético admite haver um paralelismo entre o comportamento humano e as máquinas de comunicação no arranjo de estruturas, mas isso não implica que sejam iguais. 15 BUCKLEY op.cit.p.21.

Teoria de Sistema - Renato Lieber.doc 4 não se tem controle”16. Sendo a fronteira algo conjuntural, resulta que, salvo os sistemas sintéticos, um sistema não tem condições de ser representado, pois quando a representação fica concluída ele já não é mais. Consequentemente, só é possível nesses casos a representação de estados do sistema. Como os sistemas encontram-se sempre em algum nível de transição, a sua representação refere-se ao processo que o analista percebe estar envolvido no sistema, capaz de descrevê-lo. O quadro 2 destaca as propriedades dos sistemas concebidas sob 3 arquétipos distintos de processo.

A escolha do arquétipo para representar o sistema é feita em função de diferentes propósitos. O arquétipo mecânico ou fechado implica em formulações matemáticas relativamente simples, mas tem o pior prognóstico a longo prazo e não explica o mundo vivo. O arquétipo orgânico ou semi-fechado explica melhor as relações do mundo vivo mas tem uma formalização matemática mais elaborada. O arquétipo sócio-cultural ou semi-aberto é o que melhor poderia descrever a interação humana mas não encontra solução de representação formal na lógica clássica. Embora proposto nos anos 70 numa obra relevante até os dias de hoje,17 a formalização de sistemas semi-abertos exigia a revisão de pressupostos metateóricos, até então não apresentada. A partir de década de 80 tomou corpo aquilo que veio a ser conhecido como concepção complexa, trazendo como resposta novas abordagens formais, tais como teoria do caos, fractais, e conjuntos difusos (fuzzy). Estas, entretanto, continuam muito limitadas para aproximar a “condição complexa” do mundo empírico, devido principalmente à necessidade de se assumir outros princípios lógicos.18

4.2 Organização

Todas as coisas apresentam certo grau de sistematização. O que vai distinguir a formação de um sistema, ou não, é a organização. Portanto, um sistema não é apenas uma coleção de entidades. Graças à organização, aquele agregado assume propriedades que não podem ser encontradas nas entidades isoladas, ou mesmo na mera reunião destas. Num sistema sociocultural, por exemplo, um indivíduo dentro de uma sociedade não pode ser compreendido como um ente solitário em sua biologia. O indivíduo que age - a pessoa psicológica - é uma organização que se desenvolve mantendo continuamente intercâmbio simbólico com os demais pessoas.19

4.3 Relações

As entidades num sistema estabelecem relações entre si. Estas podem ser mútuas ou unidirecionais, lineares ou não, contínuas ou intermitentes, e variar em graus de eficácia e prioridade causal.20 Sistemas complexos, em particular, admitem funções escalares (step functions), precipitantes, além de mecanismos amortecedores e interações complexas de retroalimentação nas relações.21 A informação é uma tí-

16 CHURCHMAN, CN Introdução à teoria de sistemas. Rio de Janeiro, Ed. Vozes, 1971. 17 BUCKLEY, op.cit. 18 Uma alternativa promissora é a lógica paraconsistente. que vem sendo estudada entre nós por Da Costa. 19 BUCKLEY, p.70-2. 20 ibid. p.68. 21 ibid. p.21.

Teoria de Sistema - Renato Lieber.doc 5 pica relação entre conjunto de variáveis22, de forma que a natureza da relação poder ser tanto energia, predominante em sistemas mecânicos, como informação, predominante nos sistemas cibernéticos, ou ainda uma combinação de ambas, como nos sistemas orgânicos.

As relações tem sido objeto de teorias interpretativas, definindo algumas perspectivas teóricas. É possível ainda diferentes compreensões dos processos subjacentes na mesma perspectiva, de acordo com os diferentes referenciais metateóricos assumidos. Por exemplo, em ciências sociais são mais conhecidas a teoria da troca e a teoria dos jogos para explicar a condição dinâmica de um sistema. Admite-se, na primeira, que as relações sociais não decorrem de um consenso automático ou transcendental, como se todos os atores estivessem em convergência num determinismo normativo. Mas ao pressupor que os indivíduos são seres pensantes, com capacidade de escolha e de transformação das próprias estruturas normativas, a teoria da troca não exclui divergências em como aplicá-la. Essa teoria admite concepções sob modelos tanto estruturais como processuais, de consenso ou de conflito, de persistência ou de mudança, por um estrutura de categorização ou de dedução.23 A teoria do jogos, por sua vez, também tem sido usada, muito embora seus princípios de "soma nula", de exclusão da convergência de interesses e da preferência por resultados conforme uma dada escala de valor acabem por atribuir uma natureza por demais estática ao sistema.24

4.4 Estrutura, processo e informação

A disposição das relações estabelecendo uma estrutura não implica em revelação do processo pelo qual a elas se chega. Há processos decorrentes da natureza das entidades, dos fins do sistema e da forma de intercâmbio com o meio. Particularmente nos sistemas cibernéticos, onde as estruturas estão em plena transformação, referindo-se a um dado estado, o conhecimento do processo pode ser mais relevante que o da estrutura. Nesses casos, é comum que a estrutura se torne tão fluida que acabe se confundindo com o processo (de comunicação). As entidades estão frouxamente estruturadas, mas também permeadas por "informação", capaz de deflagrar a liberação de grandes aportes de energia no subsistemas ou entidades conectadas. Esse é o caso, por exemplo, em que um trabalhador (subsistema) percebe um perigo (pela informação) de uma máquina (subsistema) e reage de forma inesperada ou imprevista (libera energia). A informação, portanto, não é uma entidade, mas uma relação.25

Cada condição de processo, ou arquétipo, decorre de um entendimento guiado por pressupostos. Isto porque, como a realidade pode ser entendida como um sistema, sem o ser necessariamente, a atribuição deste ou daquele processo deriva de diferentes interpretações. A interpretação, obviamente, não decorre apenas daquilo que se apresenta, mas também daquilo que se busca, ou seja, daquilo que se pressupõe

2 ibid. p.7. 23 ibid. p.158. A "teoria da troca" inova as explicações em ciências sociais até então calcadas no determinismo normativo.

A teoria da troca pressupõe que os sujeitos são indivíduos pensantes que tomam decisões capazes de influenciar não só o seu comportamento como os dos outros. E ainda, que tal comportamento, embora possa ser condicionado, também envolve expectativas, implicando em determinações. 24 BUCKLEY op.cit.p. 179-180. 25 ibid. 7.

Teoria de Sistema - Renato Lieber.doc 6 que a realidade deva ter. (veja anexo 1 para mais detalhes descritivos das diferentes possibilidades de processo).

4.5 Controle

A condição de ordem impõe ao sistema algum gênero de controle e, tradicionalmente, a teoria dos sistemas pressupõe que todo sistema viabiliza-se a partir de alguma interação controlada com o meio, caso contrário, ele fenece. O controle preserva o sistema por um processo retroalimentador (feedback). Seu propósito é garantir a "adaptação inteligente" do sistema às mudanças externas e internas que ocorrem. O controle depende do confronto da condição real com a condição desejada e dos meios necessários à percepção dessas condições e à atuação corretora.26

A condição estrutural do controle, como uma entidade à parte ou não, depende do modelo assumido. A condição de controle concebido como algo externo, como representado na fig. 1, é menos freqüente, pois a maior parte dos controles observados são auto-controles, presentes nas próprias entidades. O processo de retroalimentação ou realimentação pode ser tanto compreendido como um subsistema comparativo, como inerente ao próprio processo das relações. No que diz respeito ao controle, os sistemas adaptativos complexos, como é o sociocultural, caracterizam-se pela intencionalidade, corporizada nesse processo de retroalimentação. Nesses termos, o conceito de retroalimentação redefine a causa teleológica ou "final" em "causas eficientes", pois aquilo que traduz as metas, os acontecimentos futuros, fica explicado em termos de causas "eficientes" que operam no espaço e tempo presente. Isso deixa claro que a retroalimentação não é uma mera interação recíproca, mas é um instrumento de operacionalização de variáveis de critério. Num sistema mecânico, as contingências devem estar todas previamente antecipadas (o lubrificante antecipa o atrito que a máquina lubrificada ainda não apresenta), mas num sistema cibernético, as novas condições do ambiente ou das entidades prestam-se como informações para serem usadas contra elas mesmas, em conformidade com essas variáveis de critério. Ou seja, enquanto o equilíbrio restringe o sistema mecânico às condições constantes, a retroalimentação inclui as mudanças, ou diferentes estados, como um aspecto inerente e necessário aos sistemas complexos, capacitando-os à morfogênese.27

4.6 Interface

A comunicação entre um sistema e outro ou entre subsistemas pressupõe uma interface. Para que haja conexão, a interface deve ser uma interface operacional, pressupondo um padrão de conexão, (quadro 1). Assume-se que, quanto mais rígido for o padrão, mais conveniente será a interface. Como a rigidez absoluta é muito difícil, as interfaces submetem-se a "técnicas de adaptação", como "tradução" e "recursos de folga".28

26 METHERBE op.cit. 27BUCKLEY, op.cit.p 83-91. 28 METHERBE op.cit.. Exemplo típico de "recurso de folga" são os estoques intermediários (tidos como onerosos) que os sistemas produtivos são obrigados a manter para evitar a descontinuidade da produção. As propostas mais recentes de técnicas de gerência como "just in time" (JIT) buscam reduzir essa "adaptação" graças à maior rigidez dos padrões.

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Por outro lado, a flexibilidade da interface pode ser compreendida como necessária quando se tem em mente que a contingência é a natureza de todo sistema aberto e de toda organização. Nas palavras de Wiener:29

"...não se pode obter idéia significativa de organização num mundo em que tudo é necessário e nada é contigente." Wiener, 1956

Para o próprio Wiener, um dos percursores da concepção sistêmica aplicada a modelos cibernéticos, mesmo as interdependências internas não são completas, havendo um certo grau de variação entre uma e outra, ou seja, um certo nível maior ou menor de coerção. Coerção e contingência operam-se inversamente, tanto no sistema como nos subsistemas ou entidades. Pois, para que um sistema complexo possa controlar ou adaptar-se ao meio, ele precisa ter pelo menos tanta variedade quanto a existente no meio controlado. Entendendo-se variedade como "entropia" ou "liberdade" de escolha de alternativas.30

4.7 Modelo e estado

O sistema admite um estado, definido como uma coleção de variáveis que descrevem o sistema em dado instante do tempo. Nesse sentido, os sistemas podem ser classificados como discretos ou contínuos, dependendo do comportamento dessas variáveis no curso do tempo considerado.31 Para verificação desse estado presta-se o uso de um modelo. O modelo permite alguma compreensão do comportamento do sistema. Basicamente, o modelo consiste de entradas e saídas e do sistema ou subsistemas que o compõe, além das entidades e das suas respectivas inter-relações, figura 1.32

O modelo não se confunde com a realidade. O modelo é o resultado de pressupostos ou do conjunto de conjecturas assumidas para se compreender o funcionamento do sistema. Cabe ao modelo, portanto, não a representação do que ocorre de fato, mas sim prestar-se ao fim de fornecer alguma compreensão do comportamento pesquisado.3 Daí se deduz que há sempre simplificações, omissões e escolhas que o analista faz em conformidade com os seus propósitos. Quando estes são analíticos, há ainda outras considerações como as possibilidades computacionais.34 Em qualquer circunstância, entretanto, o modelo deve corresponder ao sistema concebido, cabendo ao analista perceber como o sistema em estudo aproxima-se ou afasta-se de algum arquétipo (mecânico, orgânico, cibernético), conforme quadro 2.

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