Лекции по системному анализу Павленко а.И.

Лекция №1

Часть I. Основы методологии системного анализа

1.1. Системный анализ

Если мы зададим в любой поисковой системе Интернета поиск словосочетания «Системный анализ», то получим список сотен статей и книг, использующих это понятие.

С одной стороны это хорошо и означает, что Системный анализ широко используется специалистами самых разнообразных направлений. С другой стороны большое разнообразие трактовок данного понятия, ведет к размыванию сути, интересующего нас вопроса: Что такое Системный анализ?

Отчасти широкий разброс в определении понятия обусловлен традиционным подходом к задачам научного познания мира. В чем заключаются эти особенности научного позна­ния?

Традиционный подход к научному исследованию предполагает использование основных научных методов: анализа и синтеза, индукции и дедукции.

Широкое распространение методов Теории систем, и появление системной точки зрения на объект исследования произвольной природы (реальной или абстрактной) привело к тому, что использование метода анализа к любому объекту исследования, рассматриваемого в качестве системы, стали называть Системный анализ.

Кроме того, определенную роль при этом сыграло неодназначность перевода system analysis на русский язык. Как отмечал Н.Н. Моисеев: «термин «system analysis» следовало бы перевести, как анализ систем, но однажды его перевели как системный анализ, так как на английский язык эти два термина переводятся одинаково «system analysis». В русском же языке термин системный анализ несет гораздо большую смысловую нагрузку: этим термином называют большую самостоятельную дисциплину».

Термин «системный анализ» впервые появился в работах корпорации RAND Corporation в связи с задачами управления системами оружия в 1948г. Вообще, каким-то странным образом в 1948 г. происходит всплеск публикаций целого ряда работ, давшим «путевку в жизнь» новым направлениям в науке:

Так в 1948 г.:

- Нейманом была разработана теория автоматов, которая заложила основы современной теории искусственного интеллекта,

- были опубликованы работы Шеннона по теории информации,

- была опубликована книга «Кибернетика» американского математика Н. Винера, сыгравшая важную роль в развитии теории управления и теории систем.

Еще нет вычислительных машин. Еще не установились подходы ко всем процессам и объектам исследования как к системам. Во многом методы исследования еще традиционные: анализ и синтез, интеграл и дифференциал. Основной вычислительный инструмент аналитика – логарифмическая линейка (если вы еще помните, что это такое). И вдруг целый каскад новых идей и взглядов на научное исследование.

Дайте попытаемся проанализировать, что явилось причиной этого явления.

Только что закончилась Вторая мировая война. Во время войны огромные людские, материальные и финансовые ресурсы были брошены на достижение главной цели воюющих сторон: одержание победы. Генеральные штабы разрабатывали планы военных операций, задействовавшие сотни тысяч и миллионы людей и тысячи единиц техники.

Ученые искали новые эффективные виды вооружения и их использования. Цена ошибки при принятии решений возросла неимоверно. Поэтому все более детально совершался анализ принимаемых решений и их последствий.

После окончания войны накопленный во время войны опыт принятия масштабных решений было решено перенести в мирные условия. Тем более, что мир то наступил, но конфронтация между странами осталась.

С этой целью в США, как в стране, у которой после войны оказалось меньше всего материальных потерь и больше всего свободных финансовых ресурсов, появилась возможность создать организации нового типа, которые бы разрабатывали научные подходы к выработке эффективных решений в различных сферах деятельности человека. Так появилась организация RAND Corporation.

Специалисты этой корпора­ции выполнили ряд основополагающих исследований и разработок по Системному анализу, ориентированных на решение актуальных на тот период проблем Министерства обороны США. В 1948 г. Министерством была орга­низована группа оценки систем оружия, а два года спус­ти — отдел анализа стоимости вооружения. Начавшееся в 1952г. создание сверхзвукового бомбардировщика В-58 было первой разработкой, организованной как система.

Получившаяся в результате развития и обобщения универсальная методология уяснения и упорядочивания или так называемой структуризации проблемы была названа ее авторами Системный анализ.

В предисловии к одной из основополагающих работ по Системному анализу С.П. Никаноров отмечает:

๏ Системный анализ – это методология решения крупных проблем, основанная на концепции систем.

Следует отметить, что к моменту появления системного анализа уже достаточно проявила себя Теория принятия решений, которая тоже может рассматриваться как научное направление, занимающееся решением проблем, и результатом развития которой явились методы Исследования операций. Кстати, до сих пор многие методы и подходы Исследования операций относят к Системному анализу. В дальнейшем мы постараемся показать, что разница между этими научными системными направлениями исследования существует и во многом определяется уровнем информированности аналитика. Различие в качестве информации о проблеме приводит к использованию различных методов исследования!

Что нового было привнесено Системным анализом в задачи научного исследования по сравнению с традиционными подходами?

Конечно, такие подходы к исследованию, как анализ и синтез, индукция и дедукция остались в инструментарии аналитика. Но появились и новые подходы, основанные на сложившихся на практике аналитической деятельности принципов и методов системных исследований: системный, структурный, целевой, ситуационный и ряд других подходов, которые более детально будут рассмотрены ниже. Другими словами, была выработана Системная парадигма, предполагающая широкое использование описательных методов и качественного сравнительного анализа.

๏ Парадигма – совокупность понятий, описывающих какую либо область знаний, точку зрения на явления.

Таким образом, Системная парадигма - относительно замкнутая система понятий, принципов и методов (приемов), с помощью которых отражается специфика исследования объекта как системы.

Для каких исследовательских задач следует применять системный анализ?

Его применение определяется видом проблем. Исходя из условий их появления, в общем виде все проблемы можно разбить на два класса: стандартные (standard) и нестандартные. Последние, в зависимости от уровня информированности о проблемной ситуации, подразделяются на: хорошо структурированные (well-structured), слабо структурированные (ill-structured) и неструктурированные (unstructured).

Хорошо структурированные или количественно сформулированные проблемы, в которых существенные зависимости выяснены настолько хорошо, что они могут быть выражены в числах и символах, получающих в конце концов численные оценки;

Неструктурированные или качественно выра­женные проблемы, содержащие лишь описание важ­нейших признаков и характеристик, количе­ственные зависимости между которыми совершенно не­известны;

Слабо структурированные или смешанные про­блемы, которые содержат как качественные, так и коли­чественные элементы.

Естественно, что данная классификация (как и любая классификация) достаточно условна. По мере анализа и накопления информации проблема переходит из класса неструктурированных в класс – слабо структурированных, а из него – в класс – хорошо структурированных. Но, тем не менее, для каждого класса используются свои научные подходы.

Для решения хорошо структурированных проблем ис­пользуется методология Исследования операций. При этом основные трудности применения методов исследования операций заключаются в подборе или разработке соответствующих математических моделей, сборе необходимых исходных данных и проверке адекватности выбранной модели существу решаемой проблемы.

В неструктурированных проблемах традиционным является эвристический метод, который состоит в том, что опытный специалист собирает максимум различных све­дений о решаемой проблеме, «вживается» в нее и на основе интуиции и суждений вносит предложения о целесообразных мероприятиях.

У нас неохваченными остались слабо структурированные проблемы, для которых характерно наличие большого количества неопределенных системных факторов и связей, высока неопределенность будущих состояний, существует множественность оценок и альтернатив. К слабо структурированным проблемам относится боль­шинство наиболее важных экономических, технических, политических и военно-стратегических задач крупного мас­штаба.

Именно, для решения проблем этого класса и предназначен Системный анализ. В отличие от применения методов Исследования операций, при использовании Системного анализа совсем не обязательна первоначальная четкая и исчерпывающая постановка проблемы, эта четкость должна достигаться в процессе самого анализа.

Сиcтeмный aнaлиз имeeт cлeдyющиe ocoбeннocти:

- в процессе системного анализа при оценке альтернативных вариантов проблема рассматривается с позиций длительной перспективы;

- особое внимание уделяется факторам неопределенности, их оценке и всестороннему учету;

- признается принципиальное значение организационных и субъективных факторов в процессе принятия решений;

- существенное внимaниe yдeляeтся целям и цeлeoбpaзoвaнию;

- используются не только формальные мeтoды, но и методы качественного анализа, т.e. мeтoды, нaпpaвлeнныe нa aктивизaцию иcпoльзoвaния интyиции и oпытa cпeциaлиcтoв;

- применяется для решения таких проблем, кoтopыe нe мoгyт быть сформулированы и peшeны в рамках одного математического мeтoдa, т.e. пpoблeм c нeoпpeдeлeннocтью cитyaции пpинятия решения;

Как видно, особенности применения системного анализа заключены не в формальном математическом аппарате, а в его концептуальном, т. е. поня­тийном, аппарате, в его идеях, подходе и установках .