3.Системный анализ и его использование в науке и практике

С развитием науки и техники, ростом производства различных видов продукции значительно усложнилась проблема принятия решений при выборе вариантов создания и направлений развития сложных технических комплексов (АСУ, САПР и т.п.), а также объектов техники и технологий. Возросла актуальность решаемых проблем, увеличились затраты на их реализацию.

Огромное число факторов конструктивного, технологического и организационно-экономического характера, влияющих на процесс создания объектов техники, предопределяет необходимость использования системного анализа при его рассмотрении.

Актуальность использования системного анализа в сфере создания и освоения отдельных узлов, устройств и других технических систем обусловлена научно-техническим прогрессом, появлением и внедрением все новых технических решений, материалов и технологий. Все это увеличивает число возможных вариантов реализации как отдельных узлов и устройств, так и технических систем в целом.

Системный анализ имеет важное значение при создании и освоении больших сложных человеко-машинных систем. Он рассматривает большую систему как интегрированное целое, целью которого является достижение максимальной эффективности всей системы при гармоничном сочетании противоречивых целей ее составных частей. Это требует большого внимания к проработке проектных решений и крупных затрат на выполнение проектных работ, необходимости применения для формирования и анализа возможных вариантов проектируемых устройств и систем, методов и моделей системного анализа.

Системный анализ - это совокупность научных методов и практических приемов решения проблем в условиях неопределенности, позволяющая принять оптимальное решение при условии учета всех основных факторов и явлений, влияющих на проблему в целом. Он учитывает принципиальную сложность исследуемого объекта, его разветвленные и прочные взаимосвязи с окружающим миром, ненаблюдаемость целого ряда его свойств. Главное в системном анализе - как достичь максимальной эффективности при решении не только трудноразрешимой, но и трудной для понимания проблемы, превращая ее в четкую серию задач с альтернативными вариантами решения. Системный анализ есть методология познания частей на основании целого и целостности, в отличие от классического подхода, ориентированного на познание целого через части.

Системный анализ является междисциплинарной методологией исследований при решении различного рода задач на уровне современных научно-технических требований, в том числе при выполнении комплекса работ по патентным исследованиям, определению технического уровня и научно-техническому прогнозированию, экспертизе объектов техники на патентную чистоту, а также по методологическим основам и организации технического творчества.

Системный анализ как средство исследования сложных проблем был впервые разработан в США в 1948 г. для оптимизации задач военного управления. В дальнейшем тематика исследований систем значительно расширилась. В 50-х годах системный анализ был применен при исследовании хозяйственных проблем американских городов, а с середины 60-х - в федеральных ведомствах США, в деловой, социальной и других сферах. Затем системный анализ начали использовать и в других странах: Англии, Франции, Японии и пр. [5].

Ведущие зарубежные ученые в области системного анализа: Р.Амара, Д.Герц, Э.Квейд, М.Д.Месарович, Ч.Д.Хич, Р.Акоф, Л.фон Берталанфи, К.Чен, Д.Медоуз и др. [6].

В СССР системный анализ получил распространение в 50-х годах. Сферой его применения стали радиоэлектроника, автоматика, средства вычислительной техники, информационные системы, автоматизированные системы управления, системы связи и др. Начиная с 60-х годов в стране издается ежегодник «Системные исследования», где рассматриваются основные методологические проблемы системного анализа. Большой вклад в развитие проблем системного анализа и практики его применения внесли отечественные ученые А.Г.Аганбегян, Л.В.Канторович, Д.М.Гвишиани, С.В.Емельянов, Н.Н.Моисеев, Г.С.Поспелов, Л.Н.Сумароков, Г.В.Шорин, В.М.Глушков, Е.П.Голубков, Ю.И.Черняк, В.Н.Садовский, В.В.Дружинин, А.А.Ляпунов, И.В.Блауберг, А.И.Уемов и многие другие.

В настоящее время системный анализ широко используется при принятии решений в теоретических и прикладных исследованиях и разработках, в различных областях человеческой деятельности: в науке, технике, экономике, биологии, медицине, истории, политике, военном деле и др.

Системный анализ формирует у специалистов навыки экономически грамотного подхода к делу, позволяет соединить технику и экономику, учитывать соотношение между целями и возможностями и направлен на получение оптимального технико-экономического решения.

Системный анализ - это совокупность методологических средств и процедур, используемых для подготовки , обоснования и осуществления решений по сложным проблемам самого различного характера. Процедуры и методы системного анализа направлены на выдвижение альтернативных вариантов решения проблем, выявление масштабов неопределенности по каждому из вариантов и сопоставление их по тем или иным критериям эффективности [7].

Важнейшие этапы системного анализа заключаются в следующем: 1) процесс принятия решений должен начинаться с выявления и четкого формулирования конечных целей, а также критериев, по которым может оцениваться их достижение; 2) необходимо рассматривать всю проблему как целое, т.е. как единую систему, и выявлять все последствия и взаимосвязи каждого частного решения; 3) необходимы выявление и анализ возможных альтернативных путей достижения цели; 4) цели отдельных подсистем не должны вступать в конфликт с целями всей системы.

Центральной процедурой в системном анализе является построение обобщенной модели (или моделей), отображающей все те же факторы и взаимосвязи реальной ситуации, которые могут проявиться в процессе осуществления решения. Полученная модель исследуется для выяснения того, насколько близок результат применения какого-либо альтернативного варианта к желаемому, каковы сравнительные затраты ресурсов и времени по каждому из вариантов, какова степень чувствительности модели к различным нежелательным внешним воздействиям.

Системный анализ опирается на ряд прикладных математических дисциплин и методов, широко используемых в современной практике управления, - исследование операций, теорию принятия решений, теорию графов и т.п. Техническими средствами системного анализа являются современные вычислительные машины и информационные системы.

Практическая ценность и эффективность системного анализа обусловливаются возможностью достаточно строго рассматривать слабо структурированные, имеющие большую долю неопределенности ситуации [7]. Системный анализ охватывает широкий круг исследований, большое разнообразие применяемых методов.

В научно-технической литературе определилось два направления в толковании сущности системного анализа, его отличительных особенностей и границ применения.

1. Делается упор на математический аппарат, и под системным анализом подразумевается исследование, задача которого состоит в том, что количественно определить наилучшую стратегию управления, исходя из математического критерия оптимальности. Основа такого исследования - в описании сложной системы с помощью формальных средств (диаграмм, сетей, математических уравнений).

2. Делается упор на логику системного анализа и подчеркивается неразрывная связь его с процессом принятия решений - выбором определенного образа или курса действия из нескольких возможных альтернативных вариантов [8]. Логический системный анализ рассматривается как методология уяснения и упорядочения - структуризации проблемы, которую предстоит решить с применением или без применения математики и ЭВМ.

При этом в понятие структуризации вкладывается, с одной стороны, выяснение реальных целей самой системы, альтернативных путей достижения этих целей и взаимосвязей между компонентами в процессе реализации каждого альтернативного варианта, с другой - углубленное понимание внешних условий, в которых возникла проблема, а отсюда - последствий и границ осуществления того или иного решения.

Логический системный анализ применяется для решения «слабо структурированных» проблем, в постановке которых много неясного и неопределенного и потому их невозможно представить в полностью математизированном виде.

Этот анализ дополняется математическим анализом систем и другими методами анализа, например статистическими, логическими. Однако область его применения и методология осуществления отличаются от предмета и методологии формально-математических системных исследований.

Понятие «системный» применяется потому, что исследование строится исходя из категории «система».

Термин «анализ» используется для характеристики процедуры исследования, которая состоит в разделении сложной проблемы на отдельные, более простые подпроблемы, в использовании наиболее подходящих специальных методов для их решения, которые позволяют затем построить, синтезировать общее решение проблемы.

Системный анализ содержит в себе элементы, присущие научным, в частности количественным, методам, а также интуитивно-эвристическому подходу, целиком зависящему от искусства и опыта исследователя.

По определению Аллэна Энтховена: «Системный анализ - это не что иное, как просвещенный здравый смысл, на службу которого поставлены аналитические методы. Мы применяем системный подход к проблеме, стремясь максимально широко исследовать стоящую перед нами задачу, определить ее рациональность и своевременность, а затем снабдить того, кто отвечает за принятие решения, той информацией, которая наилучшим образом поможет ему выбрать предпочтительный путь в решении задачи» [9].

Присутствие субъективных элементов (знания, опыт, интуиция, предпочтения) связано с объективными причинами, которые вытекают из ограниченной возможности применения точных количественных методов ко всем аспектам сложных проблем.

Эта сторона методологии системного анализа представляет существенный интерес.

Прежде всего, основным и наиболее ценным результатом системного анализа признается не количественно определенное решение проблемы, а увеличение степени ее понимания и сущности различных путей решения. Это понимание и различные альтернативы решения проблемы вырабатываются специалистами и экспертами и представляются ответственным лицам для ее конструктивного обсуждения. Системный анализ включает методологию проведения исследования, выделение этапов исследования и обоснованный выбор методики выполнения каждого из этапов в конкретных условиях. Особенное внимание в этих работах уделяется определению целей и модели системы и их формализованному представлению.

Задачи исследования систем можно разделить на задачи анализа и задачи синтеза.

Задачи анализа заключаются в исследовании свойств и поведения систем в зависимости от их структур, значений параметров и характеристик внешней среды.

Задачи синтеза заключаются в выборе структуры и таких значений внутренних параметров систем, чтобы при заданных характеристиках внешней среды и других ограничениях получить заданные свойства систем.