4.2. Проектирование систем

Проектирование рассматривается как система, порядковая структура которой состоит из трех этапов. В процессе проектирования используются основные идеи системного подхода и в полной мере проявляются его преимущества по сравнению с методом улучшения.

Этап 1. Формирование множества допустимых вариантов решений. На этом этапе определяются внешние системы, влияющие на решение, а также системы, учитываемые при формировании допустимых решений; определяются цели, требования, условия и ограничения со стороны внешних систем; осуществляется конкретизация задачи и ее осмысление; происходит согласование целей проектировщика с целями внешних систем; определяется множество допустимых решений (вариантов проекта), удовлетворяющих условиям и ограничениям внешних систем.

Этап 2. Выбор наилучшего варианта. На этом этапе определяются критерии оценки степени достижения целей и составляется дерево оценок; определяется измерительная шкала для каждого критерия; определяются модели принятия решений; проводится оценка вариантов и ожидаемых последствий; осуществляется выбор наилучшего (предпочтительного) варианта.

Этап 3. Выполнение проекта и оценка результатов. На этом этапе осуществляется выбранный вариант (проект) системы; оцениваются реальные последствия; проводится оценка степени достижения целей; сопоставляются полученные результаты с ожидаемыми.

Рассмотрим этапы проектирования более подробно.

Этап 1. Формирование множества допустимых вариантов решений.

Шаг 1. Определение системы в целом. Определяется круг систем, которые могут влиять на результат и на которые влияет проект. Определяются внешние системы, которые следует учитывать при формировании допустимых вариантов. Определяются цели участников (внешних систем), требования, условия и ограничения, предъявляемые к проекту. Составляется общий список условий и ограничений.

Шаг 2. Конкретизация задачи. Конкретизация задачи предусматривает, прежде всего, уяснение смысла задачи и конкретизацию целей, которые должны быть достигнуты. При этом следует принять во внимание различие в стиле мышления систем и характере их предпочтений. Это непосредственно влияет на функцию выбора каждой системы и общую функцию выбора, учитывающую интересы всех систем.

Шаг 3. Согласование целей. Происходит согласование целей проектировщика с целями внешних систем. Особенно важно учитывать нравственные проблемы, связанные с возможным изменением условий функционирования систем, вызываемых проектом (см. § 4.3). Внешними системами оцениваются ожидаемые полезность и эффективность работы проектировщика. Строится дерево целей, учитывающее взаимное соотношение и соподчиненность различных уровней. Определяются подсистемы и функциональная схема (облик системы). Определяются ожидаемые последствия на каждом уровне дерева целей (внешние системы – проектируемая система – подсистемы). В общем случае на уровне внешних систем должны учитываться политические, экономические, социальные, экологические последствия и т.п. Определяются составляющие прямых и косвенных издержек для каждой системы.

Шаг 4. Определение исходного множества допустимых вариантов решений. Определяется расширенное множество, состоящее из вариантов, которые удовлетворяют, по крайней мере, одному требованию хотя бы одной внешней системы. Определяется множество Парето, состоящее из вариантов, которые хотя бы по одному требованию имеют наилучшую оценку. Нужно учитывать, что требования противоречивы, поэтому следует использовать интервальные оценки или нечеткие градации, иначе множество вариантов может оказаться пустым. Проводится ранжирование вариантов в порядковой шкале с использованием балльных и словесных (нечетких) оценок. Определяется множество допустимых вариантов решений, включающее разнотипные решения, удовлетворяющие всем или большей части требований внешних систем.

Этап 2. Выбор наилучшего варианта.

Шаг 1. Проверка полноты и достоверности исходных данных. Оценивается надежность источников информации. Оценивается неопределенность (доверительная ошибка) используемых данных. Оценивается согласованность данных, полученных из разных источников. Следует иметь в виду, что информация является разнородной, может включать количественные и качественные данные, статистические и экспертные оценки. Кроме того, как правило, используются справочные данные, константы и т.п., которые часто считаются абсолютно надежными, хотя это может не соответствовать действительности.

Шаг 2. Определение измерительной шкалы. Определяются критерии, позволяющие оценить пригодность вариантов для достижения целей. Детализируется дерево оценок, нижний уровень которого должен состоять из измеряемых величин и параметров. Определяется измерительная шкала для критериев, позволяющая адекватно оценить каждый критерий. Например, для экономических критериев, основанных на экспертных данных, следует использовать порядковую шкалу, для физических величин – интервальную или отношений.

Шаг 3. Оценивание вариантов. Определяется значение критериев для каждого варианта из допустимого множества, как правило, на этом этапе используется порядковая шкала. Оцениваются прямые и косвенные затраты (издержки) для каждого варианта. Оцениваются ожидаемые последствия для каждого варианта, при этом учитываются масштаб, время и возможность наступления последствия.

Шаг 4. Определение наилучшего варианта. Определяется модель выбора (принятия решений), адекватная исходным данным. Таких моделей может быть несколько с учетом стратегии принятия решений. Следует иметь в виду зависимость модели от предпочтений ЛПР, поэтому вид модели должен обсуждаться всеми заинтересованными сторонами. Например, вряд ли оправдано использование для больших систем модели выбора по главному критерию или по наилучшему критерию. Проводится оценка каждого варианта по совокупности критериев, исходя из принятой модели (моделей). Определяется наилучший (предпочтительный) вариант решения. При разумном выборе моделей, обусловленном имеющимися данными, результат, как правило, не зависит от вида модели (см. § 5.3).

Этап 3. Выполнение проекта и оценка результатов.

Шаг 1. Составление сетевого графика. Определяется сетевой график выполнения проекта. Решается задача составления расписаний. Определяется продолжительность работ и затраты. Рассчитывается критический путь для наименьших затрат. Оценивается изменение расходов из-за сокращения времени выполнения проекта. Определяется оптимальная продолжительность выполнения проекта с учетом прямых и косвенных затрат (см. § 3.2). Выполняется проект по принятому графику с учетом имеющихся возможностей.

Шаг 2. Определение последствий и результатов. Оцениваются реальные последствия (положительные и отрицательные) для внешних систем. Оценивается степень достижения целей внешними системами. Оценивается полезность и эффективность работы проектировщика. Сопоставляются полученные результаты с ожидаемыми.

Шаг 3. Корректировка. Процедура корректировки имеет ограниченную применимость и предполагает использование метода улучшения (см. главу 1). При проектировании технических систем, в принципе, может быть создан опытный образец, проведены его испытания и внесены улучшения в исходный проект, так что процесс носит итеративный характер. При проектировании больших систем итеративная процедура корректировки может быть применена только перед выполнением проекта путем моделирования на ЭВМ или на начальных шагах выполнения проекта. После выполнения проекта корректировка не имеет смысла, может идти речь лишь о смягчении отрицательных последствий. Применение системного подхода к проектированию позволяет избежать непредвиденных результатов. Рецепт здесь простой – учет как можно большего числа систем и их требований, что и позволяет получить надежное решение на длительную перспективу.

Таким образом, проектирование системы охватывает различные аспекты: технологический, организационный, социальный, этический. Наиболее важный вклад системного подхода к проектированию состоит в учете общественной потребности наряду с технологической, а также в акцентировании внимания на этических критериях оценки проекта.