2. Системний підхід і системний аналіз

Системний підхід полягає в комплексному дослідженні великих і складних об'єктів (систем), дослідження їх як єдиного цілого з погодже­ним функціонуванням усіх елементів і частин. Виходячи з цього принципу необхідно вивчити кожен елемент системи в його зв'язку й взаємодії з іншими елементами, визначити вплив властивостей окремих частин системи на її поводження в цілому, встановити емерджентності (породженими взаємозв'язками), властивості системи і визначити оптимальний режим функціонування.

Складові системного підходу:

- Системно-елементний відповідає на запитання: з чого (яких компонентів) створено систему

- Системно-структурний розкриває внутрішню організацію системи, спосіб взаємодії утворюючих її компонентів

- Системно-функціональний показує, які функції виконують система та компоненти, що її утворюють

- Системно-комунікаційний розкриває взаємозв'язок даної системи з іншими як за горизонталлю, так і за вертикаллю

- Системно-інтегративний показує механізми, фактори збереження, вдосконалення й розвитку системи

- Системно-історичний (еволюційний) відповідає на запитання: як, яким чином виникла система, які етапи проходила у своєму розвитку, які її історичні перспективи

Системний аналіз - процедура вирішення проблем, що взаємозалежні одна від іншої. Це сукупність методів, що дозволяють реалізувати системний підхід при вивченні й дослідженні будь-яких технічних об'єктів. До таких методів насамперед належать методи порівняння й виміру, індукції й дедукції, аналізу й синтезу, моделювання. Їх використання дозволяє мак­симально врахувати взаємозв'язки всіх елементів системи. Процедури й ме­тоди системного аналізу спрямовано на висування альтернативних варіантів вирішення проблем, виявлення масштабів невизначеності за кожним із варіантів і зіставлення їх за тими або іншими критеріями ефективності.

З ускладненням задач і об'єктів дослідження виникає необхідність роз­поділу (декомпозиції) системи на яку кількість підсистем більш низького рівня, що можуть досліджуватися автономно, а цілі розпадаються над підцілі, але з наступним узгодженням цілей кожної такої підсистеми із загальною метою системи. Таким чином, декомпозиція наперед визначає створення ієрархії системи до деревоподібних структур. Використання декомпозиції зумовлюється не тільки неможливістю обійняти неосяжне, але і різнорідністю елементів складної системи, і отже, необхідністю залу­чення фахівців різного профілю.

Основними етапами системного аналізу процесів та явищ є:

- визначення цілей системи та встановлення їх ієрархії до початку процесу ухвалення рішення;

- структуризація: виділення об'єкта дослідження й середовища його існування;

- розробка математичних моделей, які відображають зміст цілей;

- визначення обмежень і вимог, які накладаються на систему сере­довищем; розробка різних (альтернативних) способів досягнення цілей;

- оцінка варіантів рішень, яка базується на всьому прийнятому комплексі критеріїв; вибір найкращого варіанту.

Компроміс між вимогою простоти й повноти змістовної моделі дося­гається через суттєвість, елементарність, поступову деталізацію та ітеративність процесу декомпозиції.

Ітеративність процесу декомпозиції додає йому варіабельність, мож­ливість користатись моделями різної детальності в різних галузях, по­глиблювати деталізацію скільки завгодно (якщо це буде потрібно). Але, незважаючи на наявність ітеративності, може настати момент, коли експерт визнає, що його компетентності недостатньо для подальшого аналізу. Тоді треба залучити іншого експерта. У висновку можна сказати, що процес декомпозиції не дає нових знань, а лише «витягає» знання з експертів, структурує й організує їх.

Найважливіші принципи системного аналізу полягають у такому :

- процес прийняття рішень має починатися з виявлення і чіткого фор­мулювання кінцевих цілей, а також критеріїв, за якими може оціню­ватися їх досягнення;

- необхідно розглядати всю проблему як ціле, тобто як єдину систему, і виявляти всі наслідки й взаємозв'язки кожного окремого рішення;

- необхідне виявлення й аналіз можливих альтернативних шляхів до­сягнення мети;

- цілі окремих підсистем не повинні вступати в конфлікт із цілями всієї системи.

Метод системного аналізу охоплює як етап постановки задачі, розробки варіантів, так і етап оцінки і кількісного аналізу варіантів, наприклад, ситуаційного моделювання, імітаційного моделювання й ін.

Центральною процедурою в системному аналізі є побудова узагальненої моделі (або моделей), що відображає всі ті фактори й взаємозв'язки реальної ситуації, що можуть проявитися у процесі здійснення рішення. Отримана модель досліджується для з'ясування того, наскільки близький результат застосування якого-небудь альтернативного варіанта до бажаного, які порівняльні витрати ресурсів і часу за кожним із варіантів, яка ступінь чутливості моделі до різних небажаних зовнішніх впливів.

Системний аналіз спирається на теорію кібернетики, низку прикладних математичних дисциплін і методів, широко використовуваних у сучасній практиці керування: теорію інформації, дослідження операцій, теорію прийняття рішень, теорію графів, теорію ігор, топологію, факторний аналіз, теорію множин, теорію автоматів, теорію масового обслуговування й т. п. Технічними засобами системного аналізу є сучасні обчислювальні машини й інформаційні системи.

Практична цінність і ефективність системного аналізу зумовлюються можливістю досить строго розглядати слабко структуровані, що мають велику частку невизначеності, ситуації.

Системний аналіз охоплює широке коло досліджень, велике розмаїття застосовуваних методів. У даний час визначилося два напрямки в тлумаченні сутності системного аналізу, його відмінних рис і меж застосування.

Робиться упір на математичний апарат, і під системним аналізом мається на увазі дослідження, задача якого полягає в тому, щоб кіль­існо визначити найкращу стратегію управління, виходячи з математичного критерію оптимальності. Основа такого дослідження - в описі складної системи за допомогою формальних засобів (діаграм, мереж, математичних рівнянь).

Робиться упір на логіку системного аналізу і підкреслюється не­розривний зв'язок його з процесом прийняття рішень - вибором визначеного образу або курсу дії з декількох можливих альтернатив­них варіантів.

Логічний системний аналіз розглядається як методологія з'ясування й упорядкування - структуризації проблеми, яку треба буде розв'язати із застосуванням або без застосування математики й ЕОМ. У поняття струк­туризації вкладається, з одного боку, з'ясування реальних цілей самої системи, альтернативних шляхів досягнення цих цілей і взаємозв'язків між компонентами у процесі реалізації кожного альтернативного варіанта, з іншого боку - заглиблене розуміння зовнішніх умов, у яких виникла про­блема, а звідси - наслідків і меж здійснення того або іншого рішення.

Логічний системний аналіз застосовується для вирішення слабко структурованих проблем, у постановці яких багато неясного й невизначеного і тому їх неможливо подати в цілком математизованому вигляді. Цей аналіз доповнюється математичним аналізом систем й інших методів аналізу, наприклад, статистичними, логічними. Однак галузь його застосування й методологія здійснення відрізняються від предмета й методології формально-математичних системних досліджень.

Термін «аналіз» використовується для характеристики процедури до­слідження, що полягає у поділі складної проблеми на окремі, більш прості підпроблеми, у використанні найбільш підходящих спеціальних методів для їх вирішення, що дозволяють потім побудувати, синтезувати загальне вирішення проблеми.

Системний аналіз містить у собі елементи, властиві науковим, зокрема кількісним, методам, а також інтуїтивно-евристичному підходу, що цілком залежить від мистецтва і досвіду дослідника.

Присутність суб'єктивних елементів (знання, досвід, інтуїція, переваги) пов'язано з об'єктивними причинами, що випливають з обмеженої можли­вості застосування точних кількісних методів до всіх аспектів складних про­блем. Основним і найбільш важливим результатом системного аналізу виз­нається не кількісно визначене вирішення проблеми, а збільшення ступеня її розуміння й сутності різних шляхів вирішення. Це розуміння і різні альтер­нативні рішення проблеми виробляються фахівцями й експертами і пред­ставляються відповідальним особам для її конструктивного обговорення.

Системний аналіз включає методологію проведення дослідження, виділення етапів дослідження й обґрунтований вибір методики виконан­ня кожного з етапів у конкретних умовах. Особлива увага в цих роботах приділяється визначенню цілей і моделі системи та їх формалізованому представленню.

Задачі дослідження систем можна розділити на задачі аналізу й задачі синтезу.

Задачі аналізу полягають у дослідженні властивостей і поводження систем у залежності від їх структур, значень параметрів і характеристик зовнішнього середовища.

Задачі синтезу полягають у виборі структури і таких значень внутріш­ніх параметрів систем, щоб при заданих характеристиках зовнішнього се­редовища й інших обмежень одержати задані властивості систем.