Практическое занятие №1 Этап 1 системного анализа: формулировка проблемы

Цель работы

Проведение первого этапа системного анализа (СА): выявление, формирование и анализ проблемы и проблемной ситуации.

Краткие теоретические сведения

Системный анализ – методология исследования сложных объектов и проблем, возникающих в них, для которой присуще следующие особенности:

1. В качестве объекта исследования в СА рассматриваются только сложные объекты.

Сложным объектом (системой) называется объект, имеющий следующие свойства:

• наличие большого количества элементов внутри объекта;

• наличие большого количества параметров, описывающих поведение элементов и подсистем; наличие иерархической структуры;

• гетерогенность, разнородность элементов и подсистем;

• ключевое свойство – неопределённость (непредсказуемость) поведения как элементов самой системы, так и элементов внешней среды (главный источник неопределённости – человек.

Методы борьбы - методы искусственного интеллекта).

2. СА рассматривает объекты любой физической природы

3. СА рассматривает объект исследования как систему

4. СА включает в себя не только процедуры анализа (как следует из названия), но и процедуры синтеза

5. СА объединяет в себе как формализованные процедуры анализа (математическая постановка и решение), так и неформализованные (вербально).

Этапы са

Этап 1. Формулировка проблемы.

Особенности. Во-первых, этап является самым трудоёмким и самым важным во всей процедуре СА. Он задаёт вектор исследования в многомерном пространстве поиска.

Определение. Проблема – нежелательное явление в системе. Это рассогласование между желаемым и действительным.

Этап формулировки проблемы включает в себя следующие подэтапы:

Этап 1.1. Предварительное определение объекта исследования и разработка его иерархической структуры (с избыточным количеством уровней)

Этап 1.2. Формулировка проблематики.

Определение. Проблематикой (комплексной проблемой) называют множество взаимосвязанных проблем, которое включает в себя:

а) проблему самой проблемосодержащей системы;

б) проблемы, которые существуют в подсистемах проблемосодержащей системы;

в) проблемы надсистемы по отношению к проблемосодержащей системе;

г) проблемы, которые могут возникнуть как следствие решения проблем.

Этап 1.3. Структурирование проблематики путем построения модели (когнитивной) проблемной ситуации (в виде орграфа)

Этап 1.4. Анализ модели проблемной ситуации и определение главной проблемы, которая является причиной всего клубка проблем. Это и есть первоначальная формулировка проблемы

Этап 1.5. Проверка адекватности формулировки проблемы. Адекватность – соответствие модели реальному объекту.

Этап 1.6. Корректировка формулировки проблемы по результатам анализа адекватности.

P.S. Процесс является циклическим, может повторяться многократно с возвратами на предыдущие этапы.

Этап 2. Выявление цели исследования и постановка задач исследования. Особенности:

1. Этап является более простым по сравнению с предыдущим, поскольку цель – является антиподом (противопоставлением) сформулированной проблемы

2. Этап является достаточно сложным, поскольку цель обладает свойствами: субъективности, динамичности, иерархичности, возможностью смешения цели и средств, имеющихся для достижения цели.

Предварительное определение границ объекта исследования

Этап 3. Описание объекта исследования как системы

3. Выявление границ системы

4. Определение целей системы

5. Построение структуры системы проблемосодержащей (существующей)

6. Выявление внешней среды. Уточнение границ системы.

7. Анализ соблюдения системных законов и принципов (в том числе построение структуры системы предлагаемой)

8. Формулировка целей управления

9. Построения структуры системы управления существующей

10. Построения структуры системы управления предлагаемой

Этап 4. Моделирование

11. Моделирования системы с существующей структурой

12. Моделирования системы с предлагаемой структурой

Этап 5. Принятие решений

Этап 6. Внедрение

Существует три класса проблем. Оперативные - решение направлено на обеспечение устойчивого равновесного состояния системы, на предотвращение чрезвычайных (критических) ситуаций, нарушающих деятельность системы, приносящих ущерб ее свойствам: качеству, быстродействию (время на решение проблем ограничено). Проблемы развития – решение направлено на повышение эффективности функционирования системы, на достижение новых показателей и их характеристик (слабоструктурированные проблемы). Инновационные – решение связано с разработкой новых идей, моделей, структур, методов.

Решение проблемы – процесс достижения желаемого целевого состояния. Возникают 3 ситуации: неопределенная ситуация – когда исчезает цель, т.е. отсутствует понимание желаемого состояния; критическая ситуация – когда отсутствует алгоритм действий, направленный на решение проблемы; проблемная ситуация – когда отсутствуют ресурсы, в том числе знания, для достижения цели.

Формирование проблематики позволяет понять, существует ли проблема; выполнить анализ логической структуры проблемы, оценить развитие проблемы (в прошлом и будущем); выявить внешние связи проблемы с другими проблемами.

Задание (выполняется по подгруппам 2-4 человека)

1. Выбрать проблемосодержащую систему (ПСС) в области будущей профессиональной деятельности (примерные темы см. в приложении А). Предварительно определить ее границы и сформировать иерархическую структуру – упрощенно. Определить надсистему предварительно.

2. Выполнить первый этап системного анализа – сформулировать проблему.

Для этого необходимо:

1. построить иерархическую структуру объекта исследования –предварительную (рисунок 1);

2. сформировать проблематику в виде перечня (неупорядоченного списка) проблем (проблемы ПСС, проблемы подсиситем ПСС, проблемы надсистемы для ПСС);

3. построить когнитивную модель проблематики (рисунок 2), отражающую причинно-следственные взаимосвязи между проблемами в проблематике;

4. выполнить анализ когнитивной модели проблематики и дать первоначальную формулировку проблемы.

5. оценить адекватность модели проблемы (в прошлом и будущем); выявить внешние связи проблемы с другими проблемами, не указанными в проблематике; уточнить проблематику;

6. дать окончательную формулировку проблемы;

7. обозначить принципиальную разрешимость проблемы, предположить возможные решения проблемы.

Результатом выполнения задания является отчет по практической работе № 1. В отчете должны присутствовать результаты в текстовом и графическом виде,

Результат совместной работы группы оформляется в виде отчета и представляется к защите спикером группы.