Лекция 16. (Системный анализ) Системный анализ и его основные этапы (продолжение.)

Темы: генерирование альтернатив, алгоритмы проведения системного анализа, претворение в жизнь результатов системных исследований.

Этап 4: генерирование альтернатив

Теория выбора исходит из того, что задано множество альтернатив, т.е. считается, что уже имеется то, из чего выбирать, и вопрос состоит в том, как выбирать.

Один из способов структурирования любой неформальной деятельности состоит в выявлении и формировании присущих ей эвристик, т.е. эмпирических правил, полезность которых обоснована лишь тем, что они во многих (хотя и не во всех) случаях приводят к успеху. Применительно к процессу генерирования альтернатив в литературе наиболее часто описываются следующие эвристики.

Способы увеличения числа альтернатив

Важно сознательно сгенерировать как можно большее число альтернатив. Для этого используют различные способы:

• поиск альтернатив в литературе;

• привлечение нескольких экспертов, имеющих соответствующий опыт;

• увеличение числа альтернатив за счет их комбинирования;

• модификация имеющейся альтернативы;

• включение альтернатив, противоположных предложенным, в том числе и «нулевой»;

• анкетные опросы;

• рассмотрение даже тех альтернатив, которые кажутся бессмысленными;

• генерирование альтернатив, рассчитанных на различные интервалы времени (долгосрочные, краткосрочные, экстренные); и т.д.

Создание благоприятных условий

При организации работы на этапе генерирования альтернатив следует помнить о существовании факторов, как тормозящих творческую работу, так и способствующих ей. Выделяют внутренние (психологические) и внешние факторы.

К внутренним факторам относят:

• последствия неправильного восприятия действительности;

• интеллектуальные преграды (инерционность мышления, довлеющие стереотипы и пр.);

• эмоциональные преграды: излишнее увлечение критикой других или, наоборот, боязнь критики со стороны других; опасение отрицательной реакции со стороны заказчика, субъективное отношение к «любимым» типам альтернатив и т.д.

К внешним факторам относят:

• физические (погодные и климатические) условия;

• географические условия жизни;

• посторонние шумы, различные неудобства;

• общественные условия, общий культурный фон, идейная атмосфера и т.п.

Способы сокращения числа альтернатив

Анализ большого количества альтернатив для решения некоторых проблем требует существенных временных и иных затрат. В таких случаях рекомендуется провести «грубое отсеивание», не сравнивая альтернативы количественно, а лишь проверяя их на присутствие некоторых качеств, желательных для любой приемлемой альтернативы. К признакам «хороших» альтернатив относят устойчивость при изменении некоторых внешних условий, надежность, многоцелевую пригодность, адаптивность, другие признаки «практичности». В отсеве могут помочь также обнаружение отрицательных побочных эффектов, недостижение контрольных уровней по некоторым важным показателям (например, слишком высокая стоимость) и пр. Предварительный отсев не рекомендуется проводить слишком жестко; для детального анализа необходимы хотя бы несколько альтернатив.

Рассмотрим теперь некоторые хорошо зарекомендовавшие себя на практике организационные формы генерирования альтернатив.

Мозговой штурм

Этот метод разработан для получения максимального количества предложений.

Техника мозгового штурма такова. Собирается группа лиц, отобранных для генерации альтернатив; обладающих разными профессиями, квалификацией и опытом. Каждую предложенную идею рекомендуется записать на отдельной карточке. Категорически запрещается любая критика. Каждый по очереди зачитывает свою идею, остальные слушают и записывают на карточки новые мысли, возникшие под влиянием услышанного. Затем все карточки собираются, сортируются и анализируются, обычно другой группой экспертов.

Число альтернатив можно впоследствии значительно увеличить, комбинируя сгенерированные идеи. Среди полученных в результате мозгового штурма идей может оказаться много глупых и неосуществимых, но в процессе обсуждения они легко отсеиваются.

Синектика

Синектика предназначена для генерирования альтернатив путем ассоциативного мышления, поиска аналогий поставленной задаче. В противоположность мозговому штурму здесь целью является не количество альтернатив, а генерирование небольшого числа альтернатив (даже единственной альтернативы), разрешающих данную проблему.

Суть синектики можно кратко изложить следующим образом. Формируется группа из 5—7 человек, отобранных по признакам гибкости мышления, практического опыта (предпочтение отдается людям, менявшим профессии и специальности), психологической совместимости, общительности, подвижности. Выработав определенные навыки совместной работы, группа ведет систематическое направленное обсуждение любых аналогий с подлежащей решению проблемой, спонтанно возникающих в ходе бесед. Перебираются не только известные виды, но и чисто фантастические аналогии. Особое значение синектика придает аналогиям, порождаемым двигательными ощущениями. Это вызвано тем, что наши природные двигательные рефлексы сами по себе высокоорганизованы и их осмысление может подсказать хорошую системную идею. Предлагается, например, поставить себя на место фантастического организма, выполняющего функцию проектируемой системы, и т.п. Интенсивный творческий труд создают атмосферу душевного подъема, характерную для синектики. Отмечаются и психологические затруднения, возникающие у новичков в случае применения этого метода: появление угрызений совести; зазнайство; истощение нервной системы и т.д.

Успеху работы синектических групп способствует соблюдение определенных правил:

1) запрещено обсуждать достоинства и недостатки членов группы;

2) каждый имеет право прекратить работу без каких-либо объяснений при малейших признаках утомления;

3) роль ведущего периодически переходит к другим членам группы, и т.д.

Подчеркнем, что в отличие от мозгового штурма при использовании синектики требуется специальная и длительная подготовка:

Разработка сценариев

В некоторых проблемах (особенно в социотехнических) искомое решение должно определить реальное будущее течение событий. В таких случаях альтернативами являются различные (воображаемые, но правдоподобные) последовательности действий и вытекающих из них событий, которые могут произойти в будущем с исследуемой системой. Эти последовательности имеют общее начало (настоящее состояние), но затем возможные состояния различаются все сильнее, что и приводит к проблеме выбора. Такие гипотетические альтернативные описания того, что может произойти в будущем, называют сценариями, а рассматриваемый метод — разработкой сценариев. Сценарии-альтернативы представляют ценность только тогда, когда они — логически обоснованные модели будущего, которые после принятия решения можно рассматривать как прогноз. Создание сценариев относится к типичным неформализуемым процедурам, представляет собой творческую, научную работу. Тем не менее, и в этом имеются свои эвристики. Например, рекомендуется разрабатывать «верхний» и «нижний» сценарии — как бы крайние случаи, между которыми может находиться возможное будущее. Такой прием позволяет отчасти компенсировать или явно выразить неопределенности, связанные с прогнозом. Иногда полезно включать в сценарий воображаемый активно противодействующий элемент, моделируя тем самым «наихудший случай». Кроме того, рекомендуется не разрабатывать детально сценарии, слишком «чувствительные» к небольшим отклонениям на ранних стадиях. Важными этапами создания сценариев являются: составление перечня факторов, влияющих на ход событий, со специальным выделением лиц, которые контролируют эти факторы прямо или косвенно; выделение аспектов борьбы с такими факторами, как некомпетентность, халатность и недисциплинированность, бюрократизм и волокита; учет наличных ресурсов и т.д.

Морфологический анализ

Независимая переменная	Значения переменной
1. Цвет изображения	1. Черно—белое 2. Одноцветное (например, все оттенки красно—белого) 3. Двухцветное 4. Трехцветное … 8. Семицветное
2. Размерности изображения	1. Плоское изображение 2. Объемное изображение
3. Градация яркости	1. Непрерывные 2. Дискретные (оцифрованные)
4. Звуковое сопровождение	1. Без звука 2. Мензуральный звук 3. Стереофонический звук
5. Передача запахов	1. Без передачи запахов 2. С сопровождением запахов
6. Обратная связь	1. Без обратной связи 2. С обратной связью

Морфологический анализ — простой и эффективный способ генерирования альтернатив — предложен Ф. Цвикки. Он состоит в выделении всех независимых переменных проектируемой системы, перечислении возможных значений этих переменных и генерировании альтернатив перебором всех возможных сочетаний этих значений.

Проиллюстрируем суть морфологического анализа на упрощенном примере разработки системы телевизионной связи:

Эта таблица порождает 8x2x2x3x2x2= 384 различные возможные системы. Современному вещанию соответствует лишь одна модель (редко две). Отметим также, что количество вариантов можно увеличить, вводя новые независимые переменные. Одна из основных проблем морфологического анализа при увеличении числа переменных — это проблема сокращения перебора. Она решается наложением различных ограничений.

Деловые игры

Деловыми играми называется имитационное моделирование реальных ситуаций, в процессе которого участники игры ведут себя так, будто они в реальности выполняют порученную им роль. Причем сама реальность заменяется некоторой моделью. Например, работа на тренажерах различных операторов технических систем и т.п. Несмотря на то, что чаще всего деловые игры используются для обучения, их можно использовать и для экспериментального генерирования альтернатив, особенно в слабо формализованных ситуациях. Важную роль в деловых играх кроме участников играют контрольно-арбитражные группы, управляющие моделью, регистрирующие ход игры и обобщающие ее результаты.

Здесь были рассмотрены не все методы для генерирования альтернатив. Важным моментом является итеративность: на любой стадии системного анализа возможно порождение новых альтернатив. Это особенно важно при рассмотрении слабо структурированных проблем.

Этап 5: алгоритмы проведения системного анализа

Отметим, что совершенствование любой деятельности состоит в ее алгоритмизации, т.е. в совершенствовании технологии. Это относится и самому системному анализу.

Трудности алгоритмизации системного анализа

Если понимать формализацию узко (в идеале как математическую постановку задачи и вполне однозначную программу ее решения), то системный анализ в принципе не может быть полностью формализован, поскольку в нем большую и очень важную роль играют этапы, на которых системный аналитик и привлекаемые им эксперты должны выполнить творческую работу. Такое положение не является особенностью только системного анализа, оно характерно для научной работы вообще.

Современный системный анализ — это просто одна из современных прикладных наук; и главное его отличие от других наук состоит в отсутствии (точнее, в расширении) субстратной специфики: системный анализ применим к системам любой природы.

При проведении системного анализа используются формальные процедуры, некоторые операции выполняются неформально. Иногда при анализе вообще не используют формализованные процедуры. Но это не означает, что нельзя говорить об алгоритмах системного анализа. Системный аналитик может в разной (хотя и не полностью произвольной) последовательности использовать различные операции исследования систем или спланировать свои действия заранее (для хорошо структурированных, например технических, задач), а может выбирать очередную операцию в зависимости от исхода предыдущей, либо использовать готовый алгоритм или «готовые» подпрограммы анализа.

Компоненты системных исследований

Перечислим основные средства исследования систем (этапы системного анализа), т.е. блоки, из которых может состоять процедура анализа конкретной системы (в скобках указаны те места данной книги, где данная операция описана подробно):

• определение языка описания;

• определение проблемы и проблематики;

• выявление целей;

• формирование критериев;

• генерирование альтернатив;

• построение и использование моделей;

• оптимизация (для простых систем);

• выбор;

• декомпозиция;

• агрегирование;

• исследование информационных потоков;

• исследование ресурсных возможностей;

• наблюдения и эксперименты над исследуемой системой;

• реализация, внедрение результатов анализа.

Приведенный перечень является укрупненным, может иметь другую последовательность операций, каждую указанную операцию можно разделить на более мелкие операции. Это и позволяет составлять алгоритмы системного анализа, имеющие различную степень подробности.

Итак, исследование каждой системы проводится с использованием необходимых методов и операций системного анализа (как формальных, в том числе с применением математических методов и ЭВМ, так и эвристических), а их конкретная последовательность определяется ведущим исследование системным аналитиком и во многом носит индивидуальный, приспособленный к данному случаю характер.

Этап 6: претворение в жизнь результатов системных исследований

В отличие от теории систем системный анализ является прикладной наукой, его конечная цель — изменение существующей ситуации в соответствии с поставленными целями. Поэтому окончательное суждение о правильности и полезности системного анализа можно сделать на основании результатов его практического применения. Это же зависит не только от того, насколько совершенны и теоретически обоснованы методы, использованные в ходе анализа, но и от того, насколько правильно реализованы полученные рекомендации.

Внедрение результатов системного анализа в практику

В связи с этим за последние годы в системном анализе усилилось внимание к проблемам внедрения его результатов в практику. Был выделен самостоятельный раздел системного анализа, получивший, по предложению Р. Акоффа, название «теории практики»; его задачей является исследование условий эффективности претворения в жизнь результатов системного анализа. При этом подчеркивается, что никакая даже самая лучшая «теория практики» не приведет к успеху, если сама теория систем, результаты которой подлежат внедрению, недостаточно хороша.

Следует подчеркнуть, что практика системных исследований и практика внедрения их результатов, хотя и имеют много общего, существенно различаются для систем разных типов. В этом отношении весьма продуктивной является классификация систем, введенная П. Чеклэндом. Он делит системы на три типа. К первому относятся естественные системы, в которых связи образованы и действуют «природным образом» (физические, химические, биологические, экологические системы и т.п.). Ко второму типу принадлежат реальные искусственные системы, в которых связи образованы в результате человеческой деятельности, хотя эти связи имеют естественную природу (машины, приборы, другие технические системы и т.д.). К третьему типу систем относятся социо-технические системы. Самым важным является то, что в результате участия людей наиболее существенные связи в таких системах принадлежат не природе, а культуре (они условны, имеют знаковый характер), что смысл любой ситуации определяется отношением к ней субъекта.

Системный анализ применяется для исследования систем всех трех типов. При этом содержательное, научное обоснование в первом случае дают естественные науки, во втором — естественные и технические, в третьем — связанные с данной проблематикой естественные, технические и гуманитарные науки, совокупность которых определяется природой исследуемой системы. Очевидно, что доля «рыхлых», слабо структурированных проблем наиболее велика в исследованиях систем третьего типа. Ясно также, что наиболее сложна и практика их внедрения.

В истории существования любой системы можно рассмотреть периоды спада и подъема, стабильности и устойчивости. Процессы, происходящие в системе можно классифицировать по различным основаниям. Одна из классификаций различает следующие типы динамики систем: деградация — спад — функционирование — рост — развитие. Важно различать развитие и рост. Развитие связано не столько с наличием ресурсов, сколько с умением их использовать. Оно больше зависит от информационных ресурсов, чем от материальных. Недостаток ресурсов может ограничивать рост, но не развитие. Развитие связано с обучением. Поэтому развивать систему извне нельзя. Единственный способ развития — саморазвитие. Тем не менее, для системной практики развитие всех участников решения проблемы является важным. Но это может быть сделано только на добровольных началах.

Условие добровольности участия в системных исследованиях будет выполнено, если:

• участие действительно влияет на полученные результаты;

• участие возбуждает интерес;

• результаты действительно могут быть внедрены.

Первое условие может быть выполнено при наличии равноправия при принятии решения. Второе условие обеспечивается творческим подходом в процесс проведения системного анализа. Третье условие выполняется только тогда, когда имеются объективные условия для реального внедрения результатов анализа в практику.

Проблемы и способы их решения

Говоря о внедрении результатов системного анализа, важно подчеркнуть, что в реальной жизни очень редко, да и то лишь по отношению к простым системам, бывает так, что сначала проводят исследование, а затем его результаты внедряют в практику. При системном исследовании социальных и социотехнических систем они изменяются с течением времени как сами по себе, так и под влиянием самого исследования.

В процессе анализа изменяются состояние проблемы, цели, число и персональный состав участников, отношения между заинтересованными сторонами, а реализация принятых решений влияет на все факторы функционирования системы. Происходит фактическое слияние этапов исследования и внедрения, что придает системному анализу специфический характер: проблемы должны не «решаться», а как бы «исчезать» в ходе активного исследования.

Поясним эту мысль. Существует, по крайней мере, четыре способа обращения с любой проблемой реальной жизни:

• не решать проблему, надеясь, что она исчезнет сама собой;

• сделать что-нибудь, частично решающее проблему, смягчающее ее до приемлемого состояния;

• решить проблему наилучшим в данных условиях (оптимальным) образом

• ликвидировать, растворить проблему, изменив условия, произведя в системе и/или ее окружении такие изменения, чтобы не только исчезла сама проблема, но и будущие проблемы система могла бы преодолевать самостоятельно.

Этот способ и реализуется в наиболее развитых формах системного анализа.

Заключение.

Если попытаться охарактеризовать современный системный анализ, то можно сказать, что он включает такие виды деятельности, как:

• научное исследование (теоретическое и экспериментальное) вопросов, связанных с проблемой;

• проектирование новых систем и изменений в существующих системах;

• внедрение в практику результатов, полученных в ходе анализа.

Уже сам этот перечень показывает, что системное исследование включает в себя теорию и практику, науку и искусство, творчество и ремесло, эвристику и алгоритмичность. Конечно, в конкретном исследовании соотношения между этими компонентами могут быть самыми различными. Системный аналитик готов привлечь к решению проблемы любые необходимые для этого знания и методы — даже те, которыми он сам лично не владеет; в этом случае он не исполнитель, а организатор исследования, носитель цели и методологии всего исследования.

Жизнь разнообразна, и предлагаемые для исследования проблемы не всегда требуют использования всего арсенала системного анализа. Из трех типов систем (технических, природных и социотехнических) наибольшую трудность для анализа представляют последние из-за резкого преобладания в них субъективного над объективным, эвристического над формальным, знаковых отношений над физическими взаимодействиями. Однако еще более важным отличием социосистем является особое значение временного фактора: эти системы меняются в ходе исследования как сами по себе, так и под влиянием самого анализа. Только диалектический подход, лежащий в основе системного анализа, помогает создать динамическую модель текущих событий и с ее помощью спланировать и организовать действия всех участников анализа.

Подводя окончательный итог, еще раз попытаемся дать определение системного анализа в его современном понимании. Нельзя сказать, что прикладной системный анализ в сегодняшнем состоянии вполне отвечает этому определению. Скорее, данное определение отражает направление развития прикладного системного анализа, которое осознанно осуществляется в последние годы. Итак: с практической стороны системный анализ есть теория и практика улучшающего вмешательства в проблемные ситуации; с методологической стороны системный анализ есть прикладная диалектика.

Конспекты лекций разработаны «___»________2012г.

Доцент каф. ПР-3

______________(Иванова Е.Б.)

102