6.4.Этапы системного анализа

6.4.1.Выявление проблемы практики для системного исследования. Первым шагом в системном анализе является идентификация проблемы в предметной области (проблемы практики), которая определяет элемент предметной области – систему, которую следует исследовать. Далее система выделяется из окружающей среды, определяются цели и критерии её функционирования, перечень наиболее существенных ограничений, накладываемых на её функционирование. Система декомпозируется на наиболее значимые её компоненты, которые ранжируются на элементы и подсистемы. Затем намечаются наиболее важные аспекты, в которых на следующем этапе система будет анализироваться.

Структурно схема этапа постановки задачи представлена на рис.82:

Рис.82. Функциональная модель постановки задачи системного анализа

6.4.2.Модель предметной области

Предметная область – множество всех объектов, явлений и процессов, свойства и отношения между которыми рассматриваются в научной теории. Например, для системы планирования ресурсов учебного процесса предметной областью является образовательная деятельность вуза.

Модель предметной области – система, имитирующая структуру или функционирование исследуемой предметной области и отвечающая основному требованию – быть адекватной этой области.

К моделям предметных областей предъявляются следующие требования:

• формализация, обеспечивающая однозначное описание структуры предметной области;

• доступность для понимания заказчиками и разработчиками на основе применения графических средств отображения модели;

• осуществимость, подразумевающая наличие средств физической реализации модели предметной области в информационной системе;

• обеспечение возможности для оценки эффективности реализации модели предметной области на основе определенных методов и вычисляемых показателей.

6.4.3.Постановка задачи системного исследования. При постановке задачи системного анализа осуществляется выявление конечной цели, т.е. формализация пожеланий заказчика в виде конкретных требований (рис.83). Для постановки задачи системного анализа обязательно участие двух сторон: заказчика (лица принимающего решения) и исполнителя данного системного проекта. От заказчика требуется произвести анализ системы, которой он управляет, сформулировать цели и оговорить возможные варианты действий.

Рис.83. Взаимодействие при постановке задачи

На этом этапе должны быть установлены и зафиксированы понятия эффективности деятельности системы. В соответствии с принципами системного подхода необходимо учесть максимальное число связей, как между элементами системы, так и по отношению к внешней среде. Исполнитель-разработчик не должен иметь профессиональные знания процессов, которые являются главными. Но обязательно наличие таких знаний у заказчика – руководителя или администратора системы. Заказчик должен знать – что надо сделать, а исполнитель – специалист в области системного анализа – как это сделать. Единственно верный путь – налаживать диалог между ними.

При проектировании искусственных объектов часто возникает проблема несоответствия между желаемым и существующим состоянием, между целью и результатом (рис.84).

Рис.84. Схема создания искусственных систем

Причин, порождающих эту проблему, может быть несколько:

• нехватка ресурсов для достижения цели;

• непредвиденные воздействия окружающей среды;

• непредвиденное взаимодействие элементов внутри системы и т.д.

Из рисунка видно, что создание искусственной системы – итерационный процесс, т.е. достижение результата в виде искусственной системы нужного вида с первого раза маловероятно.

Проблемы, приводящие к возникновению дополнительных итераций при создании искусственных систем, появляются по следующим причинам:

• цели не могут быть выражены количественно и задаются семантически;

• неизвестен, не существует или не эффективен алгоритм достижения цели;

• информация, используемая при создании искусственной системы неполная, неоднозначная, противоречивая или ошибочная;

• могут существовать ограничения по ресурсам и т.д.

Рассмотрим другие проблемы этапа постановки задачи системного анализа:

Проблема согласования целей. В большинстве случаев, показателем полноты достижения цели системы служит показатель стоимости (рис. 85). Выбор критерия эффективности системы, является заключительным этапом формулировки целей и задач системы. От этого этапа будут зависеть наши представления о свойствах системы и результаты системного анализа.

Рис.85. Пример систем с согласованными и несогласованными целями

Проблема оценки связей в системе. В экономических системах принято выделять три типа связей с внешней средой: продукция, деньги, информация. При постановке задачи возникает проблема согласования этих несопоставимых по размерностям показателей, поскольку без такого согласования невозможно установить единый показатель эффективности системы в целом (рис.86).

Рис.86. Проблема согласования различных потоков различной размерности

Проблема оценки связей заключается в том, что количества продукции, суммы денег и показатели информационных потоков в каналах связи системы имеют стохастичную, вероятностную природу – их значения в данный момент времени нельзя предсказать абсолютно надежно. Поэтому при системном анализе часто приходится иметь дело не с конкретными значениями величин, не с заранее определенными событиями, а с их оценками по прошлым наблюдениям или по прогнозам на будущее. Отсюда возникает необходимость использования специальных, большей частью прикладных, методов математической статистики.

6.4.4.Анализ исследуемой системы. Следующим этапом системного анализа является изучение свойств объекта исследования с помощью методов моделирования (построения одной или комплекса моделей: от структурной до параметрической).

Как правило, для получения знаний о системе, на основании которых в дальнейшем формируется стратегия её улучшения (оптимизации), используются методы моделирования различных аспектов предметной области.

Структурно схему этапа анализа исследуемой системы и причин проблемы можно проиллюстрировать следующей схемой (рис.87):

Рис.87. Функциональная модель анализа исследуемой системы

В результате анализа формируется представление о следующих характеристиках системы:

• структура и наиболее важные элементы;

• принципы функционирования;

• принципы сохранения устойчивости системы;

• наиболее важные параметры составляющие гомеостаз;

• основные системные закономерности, которые следует учитывать при формировании комплексной модели;

• важнейшие ограничения, связанные с функционированием.

6.4.5.Синтез системной модели. После накопления достаточного знания о системе и её особенностях, методология системного анализа требует синтеза этих знаний в виде интегрального формализованного представления (системной модели) и формирования на её основе стратегии улучшения системы (рис.88). В данной связи особенно важно правильно интерпретировать полученные при анализе знания, поэтому при синтезе нередко возникает необходимость вернуться к стадии анализа и рассмотреть систему в каком-либо новом аспекте.

Рис. 88. Функциональная модель этапа синтеза стратегии улучшения (рационализации) системы

Для изучения накопленной информации о функционировании системы требуется формы представления и хранения этой информации. Современный системный анализ предлагает множество методик синтеза знаний в виде различных интегральных моделей. Для организованных систем, к числу которых относятся все виды организаций, коллективов, команд и групп наибольшие возможности для создания корректной системной модели предоставляет методология SADT.

Системная модель организованной системы включает множество составляющих: в структурном, информационном, семантическом, лингвистическом, математическом и других представлениях. При этом для управления организованной системой на основе системной модели она должна иметь следующие свойства:

• интегрировано описывать структуру процессов организованной системы;

• давать информацию об информационных потоках внутри и между процессами организованной системы;

• позволять прогнозировать реакцию организованной системы как системы управления на те или иные управляющие воздействия, выраженные в виде целей конкретных процессов;

• иметь механизмы самоадаптации, как к незначительным, так и структурным изменениям внутри системы.

Технология создания системной модели организованной системы представляет собой следующие действия:

• разделение всех видов деятельности в организованной системе на процессы или бизнес-процессы;

• формализация каждого из них и взаимодействия между ними;

• выделение внутри бизнес-процессов подпроцессов и формализация каждого из них и взаимодействия между ними

• продолжение декомпозиции до уровня, достаточного для проводимого исследования.

Эта технология – методология структурного анализа SADT, реализующая стандарт IDef0 [17].

6.4.6.Подходы к улучшению исследуемой системы. Системный анализ предполагает не только изучение проблемы практики, но и создание методики её преодоления. Таких методик существует множество. Рассмотрим методики улучшения, основанные на применении структурно-функциональных моделей.

Наиболее популярными на сегодняшний день являются реинжиниринг и метод анализа и преобразования потока ценности (метод потока ценности – МПЦ) [12].

Оба метода направлены на повышение эффективности организационной системы за счёт оптимизации её структуры. Но между ними существует различие.

Реинжиниринг предполагает повышение производительности всех или нескольких процессов, определяющих функционирование организационной системы. Наибольшее внимание он уделяет решению вопроса интенсификации труда, вплоть до выведения человека из состава объекта управления. При этом широко применяется механизация и автоматизация процессов организованной системы. Ключевым параметром, по которому оптимизируется процесс, является производительность труда в единицу времени. Реинжиниринг использует высокотехнологичные средства и знания, которые могут устаревать в течение 2-3 лет, поэтому для его применения обычно используются внешние эксперты, сосредотачивающиеся на актуализации методов и средств, которые они используют. Обычному предприятию обычно экономически нецелесообразно иметь в штате таких экспертов. Из этого проистекает и главный недостаток реинжиниринга. Вопрос о ценности, производимой для потребителя, тем или иным процессом этим оптимизационным методом не рассматривается. В результате значительные инвестиции могут пойти на автоматизацию далеко не самых критичных для потребителя результатов деятельности системы (рис.89).

Рис.89. Сравнение реинжиниринга и метода потока ценности

В противоположность реинжинирингу МПЦ концентрируется на знаниях, присутствующих внутри организованной системы [12]. Задача МПЦ классифицировать все процессы на 3 категории: полезные для потребителя, полезные для функционирования организационной системы и бесполезные. Для этого также используется структурная модель. После классификации процессов, подпроцессов и функций организованной системы осуществляется оптимизация. При этом стратегия оптимизации следующая: бесполезные процессы стремятся исключить вовсе, а полезные только для функционирования самой организационной системы, а не потребителя – максимально уменьшить и удешевить. В результате формируется стратегия повышения производительности труда, но несколько иным путём.

Исследователи часто противопоставляют МПЦ реинжинирингу и наоборот, отмечая достоинства или недостатки каждого из методов. На наш взгляд, это не вполне правильно. МПЦ гораздо эффективнее на первых этапах оптимизации, когда в организационной системе достаточно много избыточных, зачастую бесполезных функций. Далее, по мере оптимизации, эти функции исключаются, и применение реинжиниринга становится более эффективным.

6.4.7.Проверка стратегии решения проблемы. В заключение системного исследования выполняется проверка полученного результата, т.е. обобщение результатов оптимизации и формирование выводов о степени достижения целей исследования. По результатам этой проверки принимается решение о возврате на одну из предыдущих стадий системного анализа или об окончании системного исследования.

Проверка обычно осуществляется на практике, хотя для ряда исследований применимы и математические методы. Мы будем рассматривать подход проверки практикой, поскольку именно он господствует при системных исследованиях организационных систем.

Для проверки любых оптимизационных стратегий на практике необходимо сначала реализовать их. Однако полномасштабная реализация даже самой привлекательной и продуманной стратегии обычно сопряжена с большими рисками, поэтому обычно проверку проводят на одном из процессов или даже подпроцессов, а затем принимают решение о реализации стратегии преобразования во всей организованной системе. Такой подход называют реализацией пилотного проекта.

Пилотный проект призван ответить на вопрос о правильности намеченной стратегии, поэтому в первую очередь ещё до начала его реализации выполняют:

• определение значений параметров интересующих исследователя параметров (например, затраты, процент дефектов, прибыль и т.д.);

• планирование изменений целевых параметров (например, рост прибыли на 15%);

• погрешность планирования параметров (например, рост прибыли не менее чем на 10%, на 15%±1,5% и т.д.).

Структурно схему этапа проверки на практике стратегии улучшения (оптимизации) системы можно проиллюстрировать следующей схемой:

Рис.90. Функциональная модель этапа проверки стратегии на практике

После реализации пилотного проекта и сбора информации о его результатах производится сравнение полученных значений параметров с установленными в планах. Если фактическое изменение параметров функционирования организационной системы соответствует плану, то принимают решение о правильности выбранной стратегии оптимизации и определяют возможности для её применения для других процессов организационной системы. В противном случае определяют причины неудачи.

Причинами могут служить:

• ошибки и просчёты при внедрении пилотного проекта;

• ошибки при формировании стратегии оптимизации;

• ошибки при выполнении системного исследования.

Для первого случая, возможно, следует провести ещё один пилотный проект и если он оправдает ожидания, то принять выбранную стратегию.

Во втором случае необходимо оценить саму стратегию и попробовать её изменить. После этого появляется возможность повторения пилотного проекта.

Для третьего случая требуется повторное, более детальное и глубокое системное исследование.