Системный анализ

Системный анализ

Курс лекций

поставщиков-металлургов. Это проблема. Но решать ее можн с помощью:

а) строительства собственного металлургического завод (реализации некоего проекта № 1);

б) поиска новых поставщиков;

в) нахождения способов влияния на нынешних поставщи­ ков, которые будут способствовать более удовлетвори тельному их взаимодействию с данной машиностроитель­ ной фирмой;

г) разработки и внедрения менее металлоемких технологий, для чего, возможно, потребуется создание новой опытнопроизводственной базы (проект № 2);

д) строительства новых складов с целью иметь запасы ме­ талла, демпфирующие неритмичность его поставок (про­ ект № 3).

Таким образом, в данном случае проблема должна быть сформулирована не в виде: «как построить металлургический завод», а в виде: «как обеспечить ритмичность поставки метал­ ла». Именно подобные факты стали основанием формулиров­ ки одного из группы известных «афоризмов фирмы Локхид», гласящего: «Если вы можете обойтись без реализации данного проекта — откажитесь от него сразу».

Разумеется, не всегда проблема сразу может быть сформу­ лирована простым образом. Тем более, не сразу можно дать ответ о предпочтительных вариантах ее решения.

На первом этапе она только намечается, а для ее деталь­ ной формулировки и проработки необходимы усилия многих специалистов. Они и собираются на следующем этапе иссле­ дований, когда контуры проблемы намечены в самых общих чертах. Кстати, заметим, что правильная формулировка про­ блемы — половина успеха. Так что не следует удивляться, что

162

Системная инженерия

Лекция 8

даже для формулировки проблемы необходимы порой усилия многих специалистов.

1.2. Организация группы изучения проблемы. Разумеется, ис­

следование любой проблемы осуществляется с участием спе­ циалистов, которые, так или иначе, ориентируются в данной предметной области. Если это производственно-технические проблемы, то здесь не обойтись без инженеров соответствую­ щего профиля. Однако независимо от специфики стоящих за­ дач в любую исследовательскую системно-инженерную группу должны помимо собственно инженеров входить: а) предста­ вители заказчика, б) специалисты по математическому моде­ лированию и программисты, в) экономисты, г) специалисты по системному анализу проблем, которых иногда называют системными аналитиками, иногда инженерами-системолога- ми или инженерами-системотехниками.

Все определения специализации участников последней из перечисленных подгрупп можно считать синонимами. Од­ нако традиционно сложилось и, наверное, отчасти понятно из самих названий, что системные аналитики — это несколько более широкие специалисты-методологи, а системологи и си­ стемотехники в большей степени связаны с проектированием технических систем.

В классических КХМ, которые определяются не столь­ ко техническими и технологическими проблемами, системноинженерная группа должна включать еще: д) экологов, е) со­ циологов, ж) демографов и, возможно, з) политологов.

После формирования группы изучения проблемы начина­ ется следующий этап.

1.3. Системное исследование проблемы. Этот этап должен

предусмотреть обзорный анализ системы более высокого уровня, в функционировании которой возникли проблемы,

163

Системный анализ

Курс лекций

приведшие к рассмотрению возможности реализации пре полагаемого проекта. В упоминаемом нами случае некой м шиностроительной фирмы она и должна быть рассмотрена в качестве такой системы.

Но это рассмотрение обязательно должно включать в себя все связи этой фирмы с поставщиками, исследовательскими центрами, лоббирующими организациями в органах власти различных уровней и т.п., потому что априорно неизвестно, каким путем будет решена проблема стабилизации поставок металла. А все вышеперечисленные связи при том или ином варианте решения данной проблемы могут оказаться задей­ ствованными.

Подобное определение системы высшего уровня, в ко­ торую в качестве подсистемы войдет проектируемый объект, назовем вмещающей системой. Для нее необходимо сфор­ мулировать совокупность целей и задач, которые могут быть предположительно решены с помощью того или иного из рас­ сматриваемых мероприятий (проектов).

Отчасти эти исследования были проведены в пункте 1.1. Но это кажущееся противоречие. В пункте 1.1. проблема была только намечена заказчиком, возможно, без участия специ­ алистов и системных инженеров. Зачастую заказчик сам за­ трудняется сформулировать, к какой системе или подсистеме относятся его затруднения.

Это в нашем упрощенном примере мы сразу сформулиро­ вали проблему и перечислили возможные варианты ее реше­ ния. На самом деле в реальных ситуациях, только правильно определив вмещающую систему, можно адекватно сформули­ ровать проблему с точки зрения задач функционирования вмещающей системы. И вот почему.

Как правило, чтобы верно определить проблему, необхо­ димо спрогнозировать развитие вмещающей системы. Может,

164

Системная инженерия

Л е к ц ия 8

проблема при наиболее вероятном развитии событий отпадет сама собой?

Для прогнозирования развития вмещающей системы, воз­ можно, понадобится построение ее модели, что тоже пред­ ставляет достаточно сложную задачу, не решаемую «с ходу» при предварительном рассмотрении проблемы.

Только в итоге всех перечисленных исследований мож­ но окончательно уточнить проблему с учетом возможного развития ситуации. Затем уже указываются цели, реализация которых будет способствовать решению проблемы, и форму­ лируются ограничения (текущие и прогнозируемые) возмож­ ностей вмещающей системы по достижению поставленных целей.

1.4. Определение проектируемого объекта. На основе вы­

водов предыдущего этапа исследований происходит качест­ венный выбор метода решения проблемы. В нашем примере с машиностроительной фирмой это выбор одного из перечня вариантов а)-д). При этом могут использоваться рассмотрен­ ные нами выше процедуры уникального выбора. Однако, так или иначе, выбран тип решения исходной проблемы, част­ ным случаем этого решения может быть строительство того или иного производственного объекта. Таким образом, только на этом этапе можно сказать, что проблема будет ре­ шаться техническим средствами. При этом из предыдуШего этапа известны наиболее общие требования к проекту.

проектируемого объекта и ограничений его общих характеристик.

Задачи этого этапа непосредственно связаны с проблемати­ кой, рассмотренной нами в предыдущих лекциях. По существу необходимо построить функцию полезности альтернативы (варианта производственного проекта).

165

Системный анализ

Курс лекций

Напомним, что основными задачами здесь являются: а) выявление полного списка критериев оценки проекта, б) выбор вида функции полезности,

в) оценка параметров этой функции (в частном случае, оцен­ ка весов критериев),

г) разделение критериев по группам несравнимости, если имеются группы конфликтных целей.

Заметим, что вариантов собственно проекта на данном этапе пока еще нет. Есть решение строить некий объект, и сформулированы требования к будущим вариантам проекта этого объекта. Можно сказать, что сформулировано техниче­ ское задание к проекту.

2. Системное проектирование

2.1. Построение модели проектируемого объекта является пер­

вым этапом системного проектирования. Эта модель должна удовлетворять следующим базовым требованиям:

а) предусматривать модельное описание как можно больше­ го числа возможных объектов рассматриваемого типа, данное требование вытекает из того, проекта как таково­ го на данном этапе пока еще нет;

б) быть как можно более простой и понятной специалистам всех профилей, участвующим в проекте;

в) предусматривать возможность корректировки парамет­ ров модели, а по возможности и ее структуры, в диа­ логовом режиме;

г) обеспечивать в результате работы количественные оцен­ ки всех намеченных в пункте 1.5 критериев качества моделируемого варианта проектируемого объекта.

Можно предъявить и дополнительные требования к мо­ дели. Так, в уже упоминавшейся работе Г. М. Дженкинса [36]

166

Системная инженерия

Лекция 8

упор делается на объяснение путей достижения взаимопони­ мания специалистов разного профиля, участвующих в проекте и разработке модели.

Кроме того, особое внимание уделяется экономическим характеристикам компонентов будущего проекта (наверное, в противовес традиционно характерному чисто техническому подходу). Нам кажется, что дальнейшая детализация требова­ ний к модели в рамках нашего изложения излишня. Широкое толкование требований пунктов а)-г) позволяет в каждом конкретном случае конкретизировать их адекватно специфи­ ке рассматриваемой задачи.

2.2. Нахождение наилучшей структуры и оптимизация внутрен­ них характеристик проектируемого объекта происходит уже с по­

мощью построенной модели объекта. Варьируя в диалоговом режиме структуру предполагаемого объекта, конструируются такие контуры обратных связей между подсистемами, кото­ рые обеспечат необходимую устойчивость работы объекта в широком классе внешних воздействий.

Проводятся и иные исследования возможной структуры проектируемой системы в зависимости от специфики задачи. В итоге, так или иначе, формируется функциональная схема проектируемой системы.

Затем, иногда параллельно этому процессу идет поиск наилучших, с точки зрения общих целей проекта, характери­ стик подсистем проектируемого объекта. При этом все время идет коррекция требований к структуре и характеристикам объекта с точки зрения их соответствия техническим и эко­ номическим возможностям их выполнения.

Особым пунктом можно выделить требование к малой за­ висимости итоговых характеристик проектируемой системы от возможных отклонений характеристик отдельных компо­ нентов ОТ выбранных значений.

167

Системный анализ

Курс лекций

Подобная устойчивость системы необходима, ибо очевид но, что в процессе реализации отдельных компонентов они могут несколько отличаться от запланированного в эскизном проекте вида.

Разрабатываемые варианты в конечном итоге сравни­ ваются согласно критериям, выработанным в пункте 1.5, и из них выбирается наилучший.

2.3. Проверка на управляемость и надежность работы. В об­

щем случае проверка на управляемость и надежность работы проектируемого объекта проходит постоянно в процессе вы­ полнения предыдущего пункта.

Однако особая важность для любой производственно-тех­ нической системы именно управляемости и надежности ее работы позволяют выделить в отдельный пункт комплекс­ ную детальную проверку выбранного варианта проекта имен­ но по этим критериям. В случае положительных результа­ тов данной проверки данный вариант проекта принимается, в противном случае происходит возвращение к предыдущему пункту.

2.4. Выработка технических требований к компонентам проек­

тируемого объекта происходит уже на основе выбранного ва­ рианта проекта. Фактически все ранее разработанные общие требования ко всем подсистемам проектируемой системы кон­ кретизируются в виде технических заданий на разработку всех компонентов проектируемого объекта.

2.5. Оформление документации. Итоги проделанной работы оформляются в виде соответствующих документов. В рам­ ках существовавших в СССР и существующих в нынешней России традиций это так называемые технико-экономическое обоснование проекта, техническое задание, эскизный вариант

168

Системная инженерия

Лекция 8

проекта и технические задания на отдельные составляющие проекта.

Нельзя сказать, что имеющаяся у нас традиция полностью удовлетворяет требованиям системной инженерии, в против­ ном случае не имелось бы столько примеров неудачных про­ ектов.

Данным примером мы просто показали уровень детали­ зации при рассмотрении проекта, когда методы системной инженерии отступают на второй план перед конкретными инженерно-техническими исследованиями. До этого периода системная инженерия должна преобладать в процессе проек­ тирования.

Документация по результатам системно-инженерных ра­ бот должна отвечать их сущности. Так, итоговый отчет должен состоять из трех не равных по объему разделов:

1.Изложение существа проблемы и результаты системно­ го исследования проблемы. Обоснование необходимости проекта с точки зрения решения данной проблемы. Этот

раздел должен быть краток и понятен любому сколь угод­ но занятому руководителю высокого уровня. По существу в данном разделе должны быть изложены результаты ис­ следований по пунктам 1.1-1.4 и кратко, со ссылками на дальнейшие разделы, выводы пункта 2.2.

2.Более детальное обоснование критериев выбора наилуч­ шего варианта. Фактически это сокращенное, однако до­ статочно обоснованное и понятное изложение пункта 1.5 и очень краткое изложение пунктов 2.1 и 2.2 с повто­ рением выводов пункта 2.2. Этот раздел должен быть понятен любому руководителю без дополнительных пояс­ нений при наличии у руководителя времени и желания знакомиться с отчетом.

169

Системный анализ

Курс лекций

3.Развернутые приложения к отчету, содержащие изложе­ ние исследований пунктов 2.1-2.4. Этот раздел может быть затруднителен для ознакомления руководителю, од­ нако должен быть понятен любому из специалистов тех профилей, которые участвовали в системно-инженерном исследовании.

тации объекта. Во время разработки проектов отдельных компо­ нентов системы их техническая реализация может отличаться от проектируемого вида. Кроме того, условия строительства и эксплуатации объекта также могут потребовать внесения определенных корректив.

Все такие отступления от проекта необходимо согласовы­ вать исходя из общих целей проекта. При этом существуют два уровня рассмотрения:

1.Предварительный. В рамках этого уровня решается во­ прос, — выводит ли данная корректировка итоговые ха­ рактеристики проекта из заранее оговоренных рамок. Если нет, то она рассматривается и реализуется в опе­ ративном порядке. Если да, то такая корректировка рас­ сматривается на втором детальном этапе исследований.

2.Детальные исследования предполагают рассмотрение кор­ ректировок проекта как его новый вариант. Соответствен­ но проблема, которая способствовала возникновению не­

обходимости данной существенной корректировки, также рассматривается как крупная проблема. В данном слу­ чае необходимо для внесения крупных корректировок в проект проделать всю последовательность системноинженерных исследований соответствующей проблемы и соответствующей корректировки, рассматриваемой как отдельный проект.

170

Системная инженерия

Лекция 8

Практически любое КХМ не может обойтись без суще­ ственных корректировок первоначального плана, эти коррек­ тировки возникают зачастую уже в процессе частичной экс­ плуатации объекта. В данной ситуации процесс управления объектом и его'корректировки (модернизации, реконструк­ ции и т.п.) происходят параллельно.

Как правило, процесс корректировки проекта уже в про­ цессе эксплуатации соответствующего объекта связан с появ­ лением проблем, в не меньшей степени касающихся и теку­ щих задач управления. Поэтому в данной ситуации разделить процесс управления объектом и корректировку его проекта нельзя.

Подобный процесс одновременной корректировки целей управления и модернизации объекта в изменяющихся усло­ виях также обеспечивается методами системной инженерии и носит название адаптивного управления.

Заметим, что адаптивное управление наиболее эффектив­ но, когда оно распространяется на производственно-техниче­ ские комплексы, которые либо целенаправленно сложились как целостные системы, либо сформировались таковыми эволюционно, согласно внутренней логике развития производ­ ства. Реализации которой, в данном случае, по счастливому случаю, не мешали обстоятельства.

При управлении такими комплексами вполне можно при достижении поставленных целей опираться на общие свой­ ства сложных систем. Эти свойства с некоторой долей услов­ ности можно представить в следующем виде.

А. Структурные свойства:

1.Целостность — система всегда является целостным объек­ том и широкий спектр целей можно достигать, не каса­ ясь внутренних проблем системы, задавая лишь внешние воздействия. Вместе с тем надо помнить, что результа-

171