Основы теории систем и системного анализа

Контрольные вопросы и задания

1.Что такое модель? В чем состоит принцип моделирования?

2.Каковы основные свойства моделей?

3.Охарактеризуйте классы моделей и языки описания моде-

лей.

4.Что отражается в модели «черного ящика»? Охарактеризуйте два подхода к построению моделей этого вида.

5.Что представляет собой модель состава системы? Почему необходимо сочетать анализ и синтез при ее построении?

6.Что отражается в модели структуры? Какие структуры получили наибольшее распространение?

7.Для каждой из основных типов шкал (наименований, порядка, интервалов, отношений, абсолютной) укажите, для чего она применяется, каковы ее основные свойства, какие операции допустимы над шкальными значениями.

8.Какие виды измерений вы знаете?

9.В чем состоит метод ранжирования? Как обрабатываются результаты группового ранжирования?

10.Опишите метод парных сравнений, а также процедуру построения обобщенной матрицы парных сравнений.

11.В чем состоит метод непосредственной оценки? Как обрабатываются данные групповой экспертизы?

12.В чем заключается метод последовательного сравнения (Черчмена – Акоффа)?

13.Какие способы нормирования показателей вы знаете?

14.Опишите методы аддитивной, мультипликативной свертки

иметод идеальной точки.

15.Какие виды неопределенности существуют?

16.В чем состоят методы оценки вариантов управления в условиях риска по различным критериям (среднего выигрыша, Лапласа, Вальда, максимакса, Гурвица, Сэвиджа)?

17.Что такое нечеткое множество, лингвистическая переменная? Как осуществляется нечеткий логический вывод?

18.Какие стандартные основания декомпозиции вы знаете? Каковы принципы их формирования и применения?

19.В чем состоит метод морфологического анализа?

20.Какова суть методов порождающих грамматик?

21.В чем отличия различных видов иерархических многоуровневых структур, таких как страты, слои, эшелоны, классы?

130

3.МЕТОДОЛОГИИ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

3.1.Базовая методология системного анализа

3.1.1. Предмет системного анализа

Системный анализ, как часть общей науки о системах и системности, в отличие от таких ее направлений, как «общая теория систем» или «системная философия», имеет четко выраженную прикладную направленность. Он «заостряет внимание на проблемах, возникающих в промышленности и обществе, которые можно исследовать посредством приложений теории систем» [27].

Системный анализ применяется для разрешения трудно формализуемых и слабо структурированных проблем. При-

мерами таких сложных проблем являются:

низкая эффективность деятельности организационнотехнологических объектов (предприятий, компаний, промышленных объединений);

недостаточный уровень развития региона (его социальной сферы, транспортной системы, энергетики и т. д.);

наличие угроз безопасности (энергетической, общественной);

недостаточная отдача от инновационной деятельности. Основная цель системного анализа — исследование «проб-

лемосодержащей» системы, т. е. системы, в которой возникла проблема, анализ причин ее возникновения и синтез системы мер для ликвидации проблемы. Методы и модели системного анализа в первую очередь используются на ранних этапах проектирования или развития сложных систем, к каковым относятся этапы концептуализации, которые называют также «анализ проблем», «предпроектное обследование», «эскизное проектирование», «этап научно-исследовательских работ» и т. д. К числу работ, выполняемых на этих этапах, относятся: выявление проблем (узких мест) в существующих системах,

131

выявление целей, направлений проектирования или совершенствования систем, определение перспективных вариантов на разных уровнях, формирование комплексов задач управления и т. д. Эти работы являются слабо формализуемыми, «творческими» и одновременно очень важными, поскольку они формируют основу, «каркас» создаваемой проблеморазрешающей системы, основные направления ее синтеза, которые в дальнейшем прорабатываются, уточняются, детализируются. Решения, принимаемые на ранних этапах, в первую очередь определяют качество конечного результата.

Таким образом, с практической стороны системный анализ определяется как «система методов исследования или проектирования сложных систем, поиска, планирования и реализации изменений, предназначенных для ликвидации проблем» [2].

Инструментарием системного анализа являются, прежде всего, системные представления, модели и методы, предлагаемые различными направлениями «науки о системах». Тем не менее, системный анализ не ограничивается только применением методического аппарата дисциплин, занимающихся системными исследованиями. Он привлекает широкий спектр средств различных наук, а также неформальные эвристические методы, здравый смысл и опыт практической деятельности. Как пишут Ф.И. Перегудов и Ф.П. Тарасенко в [2] «с методической стороны системный анализ отличается междисциплинарным и наддисциплинарным характером и вовлечением в работу как неформальных, эвристических, экспертных методов, так и эмпирических, экспериментальных методов, а также, при возможности и необходимости, — строгих формальных математических методов».

Использование неформальных знаний во многом объясняется самой природой объекта рассмотрения системного анализа — сложных, неформализованных, неструктурированных проблем. В процессе сведения неформальной задачи к формальной в условиях неполноты информации, ограниченности времени и ресурсов большую и очень важную роль играют этапы, на которых системный аналитик и привлекаемые им эксперты должны выполнить творческую работу.

132

Вышесказанное не означает, что системный анализ есть просто набор советов и рекомендаций, дополненный методами любых предметных наук, имеющих отношение к рассматриваемой проблеме. Все используемые знания объединены в систему, что и позволяет называть системный анализ мето-

дологией.

«Методология — учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности. Методологическое знание выступает в форме как предписаний и норм, в которых фиксируются содержание и последовательность определённых видов деятельности (нормативная методология), так и описаний фактически выполненной деятельности (дескриптивная методология). В обоих случаях основной функцией этого знания является внутренняя организация и регулирование процесса познания или практического преобразования какого-то объекта» [21].

С методологической стороны системный анализ опре-

деляется как прикладная диалектика [2]. Диалектический метод познания рассматривает действительность как изменчивую, развивающуюся, совмещающую в себе противоположности. Дуализм самого понятия системы, сочетающего «целостность» и «делимость», определяет необходимость применения редукционизма и холизма, аналитического и синтетического подходов. Динамизм систем, которые могут изменяться как в направлении нарастания энтропии, так и в сторону усложнения структуры, требует выявления и прогнозирования тенденций в их функционировании, а также корректировки принимаемых решений с учетом происходящих изменений.

Основными принципами системного анализа являются комплексность и системность. Принцип комплексности предполагает полноту и всесторонность рассмотрения объекта анализа. Необходимо исследовать все аспекты и все компоненты системы, причем с различных точек зрения, в различные моменты времени, в различных условиях. Однако даже всестороннее и подробное рассмотрение всех частей системы не дает полного понимания сложившейся ситуации, так как разложение системы нарушает ее свойство эмерджентности.

133

Поэтому принцип комплексности системного анализа дополняется принципом системности, который заключается в том, что необходимо рассматривать все элементы системы, а также различные состояния системы и ее элементов не изолированно, а во взаимосвязи и взаимообусловленности. Только так можно понять, как система работает, а также и почему и зачем она это делает [2].

3.1.2. Этапы системного анализа

Объектом рассмотрения системного анализа является процесс поиска средств ликвидации некоторой сложной многофакторной проблемы. Декомпозиция по жизненному циклу данного процесса позволяет выделить этапы, так называемой, системной последовательности принятия решений, составляющей основу регламента проведения системного анализа. Имеется множество различных вариантов системной последовательности, в частности регламенты, предложенные С.Л. Оптнером [20], С. Янгом [49], Э. Квейдом [50], Ю.И. Черняком [19], Л. Планкеттом и Г. Хейлом [51], Н.П. Федоренко [52], С.П. Никаноровым [53], коллективом томских ученых под руководством Ф.И. Перегудова [2, 16].

Анализ существующих регламентов показывает, что можно выделить пять укрупненных этапов, представленных практически во всех вариантах системной последовательности в том или ином виде (рис. 3.1):

1)анализ ситуации — выявление проблемы, определение актуальности проблемы, анализ проблемы, выявление изменений, выявление причин);

2)постановка целей — формулирование целей, формирование критериев и ограничений;

3)выработка решений — разработка альтернатив, оценка и выбор альтернатив, согласование решений;

4)реализация решений — утверждение решений, подготовка к внедрению, управление процессом реализации;

5)оценивание результатов — оценка реализации и ее последствий, проверка эффективности.

134

Последний этап замыкает цикл и возвращает процесс к первому этапу, но для следующей итерации.

Анализ ситуации

Проблемы, ограничения

Постановка целей

Система целей

Выработка решений

Решения

Реализация решений

Результат

Оценивание результатов

Оценка

Рис. 3.1. Основные этапы системного анализа

В табл. 3.1 приведены для примера три варианта системной последовательности — по С.Л. Оптнеру, С.П. Никанорову и С. Янгу — с распределением работ по укрупненным этапам.

Различные варианты регламента предлагают различную детализацию основных этапов. Некоторые авторы отделяют анализ собственно проблемы от анализа системы, в которой она возникла. Причем анализ системы иногда относят не к этапу анализа ситуации, а к этапу выработки решений. В системную последовательность добавляются также подэтапы, связанные с созданием проектирующей системы, которая занимается ликвидацией проблемы. Ряд авторов выделяют подэтапы для анализа (синтеза) отдельных составляющих сложной системы. Например, в регламенте, предложенном коллективом томских ученых, в этап выработки решения включены последовательно подэтапы анализа функций системы, ее структуры

135

и ресурсов (внешних условий), необходимых для разрешения проблемы, а в этап реализации – аналогичные подэтапы, но в обратном порядке [16] (рис. 3.2).

136

не будет линейным, будет содержать циклы, возвраты. По сути, это другое представление метода проб и ошибок: решение проблемы есть преодоление сложности» [54].

Несмотря на все различия в существующих регламентах системного анализа, назначение и сущность основных этапов, а также основные принципы их выполнения остаются неизменными. Рассмотрим подробнее содержание основных этапов системной последовательности принятия решений.

Анализ ситуации. Цель данного этапа — выявление, формулирование проблемы. Поскольку проблемой называется разрыв между желаемым и действительным состояниями, то для ее выявления необходимо описать существующую ситуацию и сравнить ее с «идеальной», т. е. с требованиями, стандартами, целями. Требования могут выдвигаться различными заинтересованными сторонами — участниками проблемы. Их называют также акторами, стейкхолдерами (от англ. stakeholders — «держатели ставок»). К ним могут относиться субъекты, входящие как в проблемосодержащую систему, так и во внешнюю среду. Так, при анализе положения дел в производственной системе необходимо проанализировать соответствие процессов требованиям со стороны клиентов, поставщиков, партнеров, вышестоящих организаций.

Для выявления проблем полезно оценить уровень развития исследуемой системы в сравнении с аналогичными системами. Например, при оценке уровня компании осуществляется сравнение показателей ее деятельности с показателями других фирм-лидеров, имеющих аналогичные процессы. Метод улучшения текущей деятельности организации посредством изучения того, как другие выполняют похожие операции, называется бенчмаркинг (benchmarking). В его основе лежит сравнение ключевых бизнес-процессов компании с лучшими эквивалентными процессами. Основываясь на сравнительном анализе, определяют несколько организаций, имеющих наилучшие показатели. После чего процессы выбранных организаций изучаются для того, чтобы определить, почему они функционируют лучше [55].

Важно проанализировать не только достигнутое текущее состояние исследуемой системы, но и динамику изменения ее

138