Системный анализ и управление предприятием.

Конспект лекций.

Введение.

Системный анализ и системный подход применяются к объектам, для изучения и развития которых недостаточно знания одной дисциплины. Например, возьмём простейшие орудия труда – лопату и топор. Изменяя конфигурацию лопаты и черенка, мы меняем их свойства и назначения.

Как оказалось, для производства лопат необходимо знать направление использования, особенности грунтов и эргономику человека, металлургию и пр.

Ещё один вид сложной системы – человек.

Организация тоже является достаточно сложной системой.

В настоящее время существует множество определений системного подхода.

Системный подход¹ – это эксплицитное (разъяснительное) выражение процедур, представление объектов как систем и способов их описания, объяснения, разработки и предвидения.

Часто используется другое определение системного подхода.

Системный подход² – это направление методологии научного познания и социальной практики, в основе которого лежит рассмотрение объектов как систем.

Т.о., СП ориентирует исследователей на раскрытие целостности объекта, состоящего из отдельных элементов подсистем, выявления разнообразных связей между подсистемами и сведения всего этого в единую картину.

История развития системного анализа.

Первый вопрос о научном подходе к управлению сложными системами поставил Ампер, который впервые выделил кибернетику как специальную науку об управлении государством, обозначил её место в ряде других наук и сформулировал её системные особенности.

Идея системности после Ампера развивал польский учёный Б. Трентовский, который указывал, что действительно эффективное управление должно учитывать все важнейшие внутренние и внешние факторы, влияющие на объект управления.

К числу основоположников теории систем можно отнести российского учёного Е.С. Фёдорова, который сначала установил, что всего лишь 230 типов кристаллических решёток образуют почти все минералы и кристаллы. Затем им были отмечены аналогичные особенности в архитектуре, музыкальных и языковых построениях, строении веществ и в некоторых других системах.

Следующим этапом развития системы представления стали работы Богданова, который в начале XX века начал создавать теорию организации (тектологию). Основная идея и результат теории состоит в том, что все существующие объекты и процессы имеют определённый уровень организованности, который тем выше, чем сильнее свойства целого отличаются от простой суммы свойств комплектующих элементов.

В дальнейшем теория организации, теория систем развивалась российскими учёными, например, Шмальхаузеном, Беклемищевым, однако, массовое распространение систем представлений, осознание системности мира, общества, человеческой деятельности связано с именем Виннера, который в 1948 году издал знаменитую книгу «Кибернетика», развивая в своих трудах теорию управления в животном мире, машинах, обществе.

В 1950х годах австрийский учёный Берталафни организовал в Канаде Центр системных исследований, который занимался изучением взаимодействия систем с окружающей средой.

Фундаментальный вклад в развитие кибернетики, системного подхода внёс российский учёный Колмагоров, который рассматривал математику как сложную систему.

Последними достижениями в области исследования систем стали работы австрийской школы во главе с И. Пригожиным. Учёные этой школы, исследуя механизм самоорганизации систем, определили, что в результате взаимодействия с окружающей средой, система может перейти в неравновесное состояние и в результате изменится организованность системы.

В целом базисом развития системных идей и системного подхода явились следующие факторы:

1. Современные научные (фундаментальные, прикладные) исследования, занимающиеся изучением целостности, организованности различных объектов исследований (исследования больших программных комплексов, их работоспособности, эффективности, исследования лингвистических структур, исследования биологических систем, их устойчивости и развития, психологические системы);

2. Современная сложная техника и ПО;

3. Организация управления и организация производства, когда к анализу процессов привлекаются экономические, экологические, социологические, организационные, правовые и др. аспекты.

Понятие системы и её основные особенности.

Объект системного анализа: сложные системы.

Понятие систем начало широко использоваться, начиная с XIX века, но длительное время это понятие применялось в общем смысле. Однако, по мере развития кибернетики и с внедрением её результата в различные сферы человеческой деятельности, необходимость формализации понятия «система» становилось всё острее и острее.

В повседневной обыденной жизни термин «система» используется в тех случаях, когда хотят охарактеризовать объект как нечто целое и одновременно сложное, то, о чём невозможно сразу получить представление. Обычно полагается, что для изучения характеристик системы необходимо рассматривать различные аспекты её функционирования, проанализировать свойства и установить взаимосвязи.

Российские учёные проанализировали различные концепции теории систем и обобщили различные определения понятия «система». По их представлению:

Система¹ – это совокупность элементов, находящаяся в отношениях и связях между собой и образующая определённую целостность, единство.

Система² – это совокупность элементов, соединяющиеся вполне определёнными отношениями, порождающими интегративное или системное свойство, отличающее данную совокупность от окружающей среды и приобщающее к этому качеству каждый из компонентов.

Однако, работа наших учёных показала, что на сегодняшний день существует более 40 определений системы, которые можно разбить на 4 группы:

1. Определения системы как совокупности элементов, выбираемых исследователями.

2. Определения системы, связывающие её с целенаправленной активностью. Включаются также и те, которые отражают процессы деградации и разрушения систем, происходящие не только в результате взаимодействия с окружающей средой, но и в результате взаимодействия внутренних факторов системы.

3. Определения, рассматривающие систему как множество элементов, связанных между собой.

4. Определения, рассматривающие системы как комплекс элементов, взаимодействующих между собой.

Результаты этих исследований показали, что любая система обладает следующими особенностями:

• система обладает новыми свойствами по сравнению с элементами, из которых она состоит, т.е. система – это не просто механический набор элементов, а целенаправленное их соединение в виде взаимодействий, связей и т.д.

Система³ – это определённо организованное единство, нарушение взаимодействий которого приведёт к разрешению системы.

• системы обладают свойством оптимальности, т.е. создаются, проектируются, функционируют с учётом критериев оптимальности или согласно заранее построены оптимальным планам.

• системы имеют какое-либо предназначение, т.е. создаются для достижения какой-либо цели либо решения определённых задач; не существует систем, не предназначенных не для чего и не решающих никаких задач.

Классификация и основные свойства систем.

Основные подходы к классификации систем.

В зависимости от решаемых задач – классификация соответствует выбору приёмов, методов анализа, методов формализованного представление систем, наиболее подходящих для решения поставленных исследователем задачи.

Подходов к классификации систем достаточно много. Чаще всего системы делятся на материальные и абстрактные.

Материальные системы – это объекты реального мира, реального времени.

Абстрактные системы – это умозрительное представление образов или модели материальных систем. Абстрактные системы классифицируются на описательные (логические, вербальные) и символические (математические).

Кроме этой общей классификации очень часто используется классификации Ю.И. Черняка, российского учёного, который разделил все системы на 5 больших групп:

1. Большие системы – системы, не наблюдаемые единовременно с позиции одного наблюдателя либо во времени, либо в пространстве, что вынуждает рассматривать систему по частям, как правило, перемещаясь с более низких уровней системы к более высоким. Примером такой системы могут служить космические системы (галактики и пр.)

2. Сложные системы – системы, которые нельзя скомпоновать из нескольких подсистем, задачи исследований системы в этом случае сводятся к её рассмотрению на разных языках с разных позиций. Примером такой системы может служить лобовое стекло автомобиля, для описания которого необходимы языки физики, сопромата, механики и технологический язык.

3. Динамические системы – постоянно меняющиеся системы, всякое изменение в которых называется процессом; если у системы может быть только одно поведение, то её называют детерминированной. Также используется понятие вероятностных систем, поведение которых может быть предсказано с определённой степенью вероятности. Динамические системы могут обладать свойством равновесия, которое отражает способность системы возвращаться в первоначальное состояние. Для ДС свойственна самоорганизованность, т.е. способность восстанавливать свою структуру, поведение для компенсации возмущающего воздействия.

4. Кибернетические системы – системы, с помощью которых исследуются процессы в технических, биологических, социальных системах; центральным понятием КС является информация, других необходимым понятием является понятие обратной связи.

5. Целенаправленные системы – системы, обладающие целенаправленностью причём эта направленность может иметь вероятностный характер.

Английский исследователь-кибернетик Бир подразделил все системы на 3 группы: простые, сложные и очень сложные, внутри которых он подразделяет системы на детерминированные и вероятностные. Примером простой детерминированной системы может быть звонок, сложной детерминированной – ЭВМ, очень сложной вероятностной – экономика и мозг человека.

Российский математик Г.Н. Поваров делит все системы на 4 группы в зависимости от числа элементов, входящих в них: малые (от 10 до 1 000 элементов), сложные (от 1 000 до 10 млн элементов), ультрасложные (от 10⁷ до 10³⁰ элементов) и суперсистемы (от 10³⁰ до 10²⁰⁰ элементов).

Наиболее распространённой можно считать классификацию, предложенную Могилевским, в которой системы классифицируются по следующим признакам:

• По положению системы в иерархии: надсистема; система; подсистема.

• По связям с окружающей средой: открытые; замкнутые.

• По изменению состояния: динамические (состояния изменяются во времени); статические (состояние во времени неизменно).

• По характеру функционирования: детерминированные (состояние и деятельность систем определяется однозначно); стохастические (состояние и будущее можно определить только с определённой степенью вероятности).

• По типу элементов: состоящие из конкретных, реальных объектов; состоящие из абстрактных объектов.

• По происхождению: естественные; искусственные.

• По степени сложности: предельно сложные; очень сложные; сложные; простые.

• По назначению: технические; социальные (общественные); биологические; социально-технические; социально-технико-экономические (предприятие).

• По виду элементов: типа конструкции (дом, машина, мост); типа процессы (части – технологические процессы).

• По отношению к функциям системы (по виду функций): альтернативные (выполняют функции, что и другие системы, но иным способом, имеющим другие устройства); антисистемы (системы, выполняющие противоположные функции); инверсные (системы, получающиеся путём объединения системы и антисистемы).

• По степени полноты частей системы: полные (автомобиль); неполные (самолёт-беспилотник).

Основные свойства систем.

1. Целостность – это исходное свойство/момент всех систем, сущность системы, т.к. системы существуют как обособленное целое, элементы существуют только в силу существования целого; не компоненты составляют целое, а целое порождает присущее ему свойство. Пример: любое предприятие, фирма.

2. Неаддитивность – это свойство принципиальной несводимости свойств системы к сумме свойств составляющих её компонентов, иначе говоря, функционирование системы не сводится к функционированию отдельных компонентов, а совокупное функционирование разнородных компонентов даёт качественно новые свойства.

3. Синергичность – это свойство однонаправленности действий компонентов системы, усиливающих эффективность функционирования всей системы. Синергичность возникает не всегда, а лишь при взаимодействии системы с внешней средой. Синергичность эквивалентна правилу сложения векторов, а не чисел.

4. Эмерджентность – это свойство, отражающее возможность несовпадения целей компонентов (подсистем) с целями системы.

5. Мультипликативность – это свойство, отражающее, что как позитивные, так и негативные эффекты функционирования обладают свойством умножения, а не сложения. Пример: вероятность безотказной работы технической системы равна не сумме вероятности безотказной работы её элементов, а произведению вероятности безотказной работы системы.

6. Совместимость компонентов системы друг с другом и с миссией системы – это свойство, при котором все элементы системы должны обладать свойствами сродства, взаимоприспособляемости, взаимоадаптивности.

7. Взаимозависимость и взаимодействие системы и внешней среды – это свойство, при котором система формирует и проявляет свои свойства только в процессе взаимодействия с внешней средой, она реагирует под действием, изменяется, развивается, сохраняя свою качественную определённость и свойства.

8. Иерархичность – это свойство системы, при котором каждый компонент системы может рассматриваться как надсистема или подсистема.

9. Структурность – это совокупность компонентов системы, которые находятся в определённых взаимосвязях, определяющих внутреннее строение объекта как целой системы.

10. Множественность описания системы – в силу своей сложности систему невозможно описать каким-либо одним способом; для описания системы используются, например, бизнес-моделирование, экономико-математическое моделирование, представление системы в виде графа.

11. Непрерывность функционирования – свойство, означающее, что система существует, пока функционирует.

12. Целенаправленность – это свойство, означающее обязательность построения дерева целей, дерева показателей эффективности функционирования.

13. Адаптивность – это свойство, предполагающее постоянную адаптацию параметров системы к изменяющимся параметрам внешней среды, конкретным ситуациям путём обеспечения более высокого уровня организованности.

14. Альтернативность – это свойство, при котором в зависимости от конкретных параметров и возникающих ситуаций, система может найти несколько различных путей достижения цели.

15. Наследственность – это свойство, характеризующее закономерность передачи различных признаков от старого поколения к новому.

16. Приоритет качества – это свойство, которое характеризуется таким образом, что выживают лишь те биологические, технические, социально-экономические системы, которые из всех факторов функционирования отдают приоритету качества.

17. Приоритет интересов системы более высокого уровня перед интересами её компонентов.

18. Надёжность – это свойство, отражающее то, что системы функционируют бесперебойно, сохраняют практически неизменными значения некоторых важнейших параметров. Функционирование устойчиво, для фирм социальная и экономическая политика обоснованы миссией и философией фирмы.

19. Оптимальность сочетания централизованного и децентрализованного управления – свойство нахождения гармоничных пропорций в распределении функций управления.

Понятийный аппарат системного анализа.

1. Элемент – это простейшая часть системы или предел членения системы с точки зрения решения конкретных задач и достижения поставленной цели

2. Подсистема – это часть системы, способная выполнять относительно независимые функции, решать относительно независимые задачи, направленные на достижение общей цели.

Подсистема должна обладать свойствами систем и в принципе может рассматриваться как самостоятельная система, но низшего уровня иерархии по сравнению с изучаемой системой.

3. Внешняя среда. На первых этапах исследования важно отделить изучаемую систему от среды, с которой взаимодействует или будет взаимодействовать система. Внешняя среда определяется совокупностью факторов, влияющих на анализируемую систему, но находится вне сфер влияния управляющей подсистемы. С позиции системного анализа при рассмотрении сложных объектов необходимо учитывать всю совокупность внешних факторов. Обычно внешнее окружение системы можно разделить на 3 части: физическое, техническое; экономическое; социальное.

Физическое и техническое окружение – это совокупность ограничений, связанных с физической или технической реализацией какого-либо проекта. Технические характеристики машин, механизмов, определённая область их функционирования, а также ограничения определяют физическую реализованность проекта.

Например, существующие системы проектирования, производства, монтажа, эксплуатации, а также прогнозы их развития; технические стандарты, технические условия (запасы сырья, материалов и т.д.); состояние окружающей атмосферы (температура, давление и пр.).

Экономическое окружение составляет всю экономическую сторону проекта (доступность кредитных ресурсов и пр.)

Социальное окружение – это совокупность ограничений, которые определяются социальной системой (ограничения по технике безопасности, охране окружающей среды, патентно-правовые отношения, структура населения и т.д.)

4. Структура – это строение, взаимное расположение, порядок. Обычно при исследовании систем (сложных объектов) чаще всего ставится задача выяснить, что представляет собой объект/процесс, что в нём обеспечит выполнение задачи, достижение целей.

При исследовании систем выделяется комплекс подсистем, комплекс элементов, составляющих систему и совокупность устойчивых связей, объединяющих элементы системы. Структурная модель объекта может быть выражена графически в виде схем, графов или с помощью специальных языков. В случае многоцелевых систем строится несколько структур, соответствующих разным целям, при этом в разных структурах могут использоваться одни и те же компоненты. Разные структуры одной и той же системы могут получиться у различных исследователей, т.к. глубина/точность отображения определяется опытом и квалификацией исследователя.

5. Связь характеризует как строение системы (статическое состояние), так и функционирование системы (динамику). Существует много видов классификации связей. Так связь можно охарактеризовать направлением, силой и характером (видом). Связи можно разделить на направленные/ненаправленные; сильные/слабые; по характеру связи управления, подчинения, равноправия (безразличные); по мечту приложения – внутренние/внешние; по направленности – прямые/обратные.

6. Состояние – это мгновенный «срез» системы, определённый этап её развития, обычно характеризуется конкретным значением признаков системы в данный момент времени (момент «среза»).

Если некоторый параметр, характеризующий систему, обозначить как Е, систему внешних воздействий обозначить У, систему внутренних воздействий обозначить Х, а внутренние параметры системы – Q, тогда состояние есть некоторая совокупность {E, У, Х, Q}. Множество состояний системы может быть конечным, бесконечным, прерывным и непрерывным.

7. Поведение – это изменение состояния системы во времени или развёрнутая во времени последовательность реакций системы на внешнее воздействие.

8. Равновесие – это способность системы сохранять своё состояние сколь угодно долго при отсутствии внешних возмущающих или постоянных воздействий.

9. Устойчивость – это способность системы возвращаться к прежнему состоянию после воздействия на неё внешних возмущающих сил.

10. Развитие. Системы постепенно изменяют своё состояние, при этом развитием называется тенденция к повышению сложности, эффективности системы в отличие от деградации, при которой имеет место тенденция к постепенному снижению степени организованности и эффективности. Считается, что развитие свойственно лишь открытым системам, закрытые системы, как правило, деградируют.

11. Цель – это заранее осмысленный результат деятельности системы, одна из основных категорий системного анализа. Цель зависит от объективных законов действительности, реальных возможностей и применяемых средств. В зависимости от в понятие «цель» может быть вложено различное толкование – от идеальных устремлений до конкретных результатов в определённом интервале времени.

Цели, как правило, вытекают из естественного развития систем и возникших проблем. Установление целей для определённой системы является сложным процессом и не поддаётся строгой формализации. В первую очередь, причиной этого является бесконечность окружающего мира, система из-за этого разбрасывается достижением многих целей.

12. Критерий – обычно мерило, точка зрения, норма, по которой определяется средство достижения целей, время и возможность достижения целей.

Дело в том, что цель, как правило, показывает общее направление; критерий же дополняет понятие цели, указывает эффективный способ достижения цели, время или возможность. Как правило, критерий имеет количественное значение и по нему можно судить, достигла ли система целей или нет. Иногда критерий имеет качественное значение и по нему не удаётся получить степень и время достижения целей, нет возможности использования аналитических методов изучения.

Методология системного анализа.

Метод – это путь, познание, опирающийся на некоторую совокупность ранее полученных знаний.

Методология любого научного познания изучает методы научных исследований:

1. Учение об исходных принципах познания (оцениваются и анализируются философские взгляды, на которые опирается исследователь в процессе познания. Эта часть связана с философией, мировоззрением);

2. Учение о способах и приёмах исследований (рассматривает общую методику исследований).

Методы системного анализа.

В настоящее время отсутствует классификация методов системного анализа, принимаемая всеми специалистами, поэтому при рассмотрении этого вопроса мы рассмотрим 2 классификации.

1. Ю.И. Черняк делит методы системного исследования на 4 группы:

• графические методы;

• количественные методы;

• методы моделирования;

• неформальные методы.

2. Классификация, предложенная Саркисяном, делит методы исследования систем на 4 группы:

• экономико-статистические методы;

• экономико-математические методы;

• методы экономической кибернетики;

• методы теории принятия решений.

Для изучения систем необходимо использовать обобщённый показатель системы. На сегодняшний день в качестве обобщённых показателей системы предлагается использовать понятия:

• полезность;

• целесообразность;

• прогрессивность;

• рациональность;

• высоко

• надёжность;

• ценность;

• производительность;

• оптимальность;

• совершенность;

• эффективность.

Практически все показатели не могут дать полноценную оценку системы. В теории ТРИЗ для оценки систем используется коэффициент идеальности.

, где Ф – функционал системы, S – затраты на разработку, производство, эксплуатацию, утилизацию системы.

Анализ этой зависимости показывает, что в случае развития системы увеличивается коэффициент идеальности, т.к. увеличивает совокупность полезных свойств, а сумма затрат снижается.

Принципы системного анализа.

Принципы – это обобщённые опытные данные, найденные из наблюдений, поэтому их истинность связана только с фактами, только с явлениями.

Из принципов путём логических, логико-математических рассуждений получают конкретные закономерности, затем для всей области строятся теории. Считается, что теории построены таким образом, что являются прочными и незыблемыми. Чёткую определённую связь между принципами, закономерностями, законами и теориями построить невозможно, но тем не менее принципы являются исходными отправными точками любых построений и рассуждений.

Изначально системный анализ базировался на использовании математики, но через некоторое время специалисты пришли к мнению, что математика неэффективна при исследовании очень сложных проблем, широких и со множеством неопределённостей. Это характерно для технических, социальных и экономиечских систем, поэтому в системном анализе стала разрабатываться концепция, где в основном делается упор на разработку диалектических принципов мышления и логического анализа с учётом взаимосвязей и противоречивых тенденций.

1. Принцип оптимальности рассматривается в первую очередь при рассмотрении систем, при их изучении и прогнозировании развития.

Характерной чертой современного развития является необходимость выбора наилучшего, наиболее подходящего варианта технической, экономической и социальной системы. В живой природе подобное совершается путём естественного отбора, т.е. остаётся существовать то, что лучше приспособлено, более устойчиво и т.п.

При развитии технических систем также важно найти такие решения, которые являлись бы лучшими. Однако задача заключается не в том, чтобы найти лучшее в отношении существующего, а в том, чтобы найти лучшее из всех возможных. Поэтому поиск оптимальности связан не только с анализом, но и с синтезом.

2. Принцип эмерджентности является развитием принципа оптимальности. Он выражает следующее свойство системы: чем больше система, чем больше различий между системой и её частями, тем выше вероятность того, что свойство цело/ всей системы будут отличаться от свойств системы.

Данный принцип подчёркивает возможность несовпадения локальных оптимумов (наилучших состояний) и целей частей с глобальными оптимумами и целями.

3. Принцип системности выступает как элемент диалектической философии, как конкретизация развития диалектического метода. Таким образом, для того, чтобы знать предмет, систему, надо «обхватить» его со всех сторон. Требования всестороннего изучения предостерегают исследователей от ошибок.

Принцип системности применим о всем объектам и системам. В случае технических систем обеспечивает возможность реализации всех свойств, достижение наивысшего эффекта и в минимальные сроки. В случае социальных систем – позволяет наиболее полно использовать человеческий потенциал.

4. Принцип иерархии отражает суть структурных отношений в сложных многоуровневых системах, характеризуется упорядоченностью, организованностью взаимодействий между отдельными уровнями системы. Иерархические отношения характерны для систем, имеющих структурную и функциональную дифференциацию, причём считается, что более высокие уровни иерархии выполняют функции интеграции и согласования.

Необходимость иерархии объясняется потребностью в переработке больших объёмов информации, причём чем выше уровень иерархии, тем информация более конкретна, чем ниже уровень, тем информация обобщённее. При использовании принципа иерархии необходимо помнить, что иерархическая система никогда не бывает абсолютно жёсткой, т.е. у нижестоящих элементов системы всегда есть некоторая самостоятельность и возможна самоорганизация.

5. Принцип интеграции.

Интеграция (от лат «целостность») отражает объединение каких-либо частей в единое целое. Следовательно, принцип интеграции направлен на изучение интегративных свойств и закономерностей, которые появляются в результате совмещения отдельных элементов, свойств, функций во времени и пространстве.

6. Принцип формализации.

Направлен на получение количественных результатов и комплексных характеристик.

Используя указанные принципы, в США была принята следующая последовательность принятия крупных решений в сфере экономики:

1. Процесс принятия решений должен начинаться с конечных целей, которые желательно достичь;

2. К каждой крупной задаче необходимо подходить как к сложной системе, т.е. выявлять все взаимосвязи и последствия того или иного решения. Взаимосвязи выделяются как во времени, так и по влиянию на различные сферы экономики и политику;

3. При подготовке решения обязательно выявление возможных альтернатив, т.е. путей достижения поставленных целей, использование различных методов решения каждой задачи, анализа достоинств и недостатков каждого из них для того, чтобы выбрать лучший, оптимальный вариант. Важно, чтобы набор альтернатив был наиболее полным;

4. Механизм управления должен быть подчинён определённой цели или задаче, следовательно, структура организации должна приспособиться к этой цели, а не наоборот;

5. Необходимо использовать принципы «скользящего» планирования и «скользящего» исполнения.

Интегральный тип познания.

Основой системного анализа является наличие у исследователей целостного представления об объекте. Целостное представление начинает закладываться ещё во время обучения в школе, когда у обучающихся формируется научная картина мира, которая несёт и выполняет различные функции: мировоззренческую (систематизирования знаний), формирование стиля мышления и системного усвоения науки.

1. Мировоззренческая функция – формирование представления об объективной реальности, движении, пространстве.

2. Формирование стиля мышления – основа формирования знаний, как в настоящем, так и в будущем.

Базисной фундаментальной основой картины мира является физическая картина, а именно совокупность взглядов и представлений о материи, связи её с движением, о формах существования материи в пространстве и времени. Так, начиная с XVII века, были такие физические картины как:

- механическая

- электромагнитная

- релятивистская

- кванторелятивистская.

В ходе изучения построения различных научных картин мира, учёные обнаружили различные типы мышления человека: идеалистический, прагматический, аналитический, синтетический и реалистический.

Синтетический тип мышления наиболее близок к системному подходу. В дальнейшем при получении высшего образования в головах студентов необходимо построить научную картину предприятия, т.е. создать в ней совокупность некоторых представлений о функционировании, развитии предприятия. Процесс формирования такой картины можно сравнить с постройкой здания.

Теория и практика системного анализа.

Этапы системного анализа.

Различные исследователи предлагают собственные классификации разделения системного анализа на этапы. Сопоставим основные этапы, предлагаемый Министерством обороны США и российским исследователем Никаноровым.

США	Никаноров
Определение актуальности проблемы	Обнаружение проблемы
Определение цели	Оценка актуальности проблемы
Определение структур систем и их дефекты	Анализ ограничений проблемы
Определение возможностей	Определение критериев
Нахождение альтернатив	Анализ существующей системы
Оценка альтернатив	Поиск возможностей и альтернатив
Выработка решения	Выбор альтернативы
Запуск решения	Обеспечение признания выбранной альтернативы
Управление реализацией решения	Принятие решения
Оценка реализации решения и его последствия	Реализация решения
	Определение и оценка результатов решения

Анализ приведённой последовательности системного анализа показывает, что она слишком общая и поверхностная, поэтому на сегодня чаще всего используется метод системного анализа, предложенный Генрихом Альтшуллером. Последовательность работ системного анализа состоит из 12 этапов:

1. Анализ проблемы.

Включает обнаружение проблемы и точное её формулирование; анализ логической структуры проблемы; анализ развития проблемы; определение внешних связей проблемы (взаимосвязь с другими проблемами); выявление принципиальной разрешимости проблемы.

Инструментарием для анализа проблемы являются:

- метод сценариев

- диагностика

- построение деревьев цели

- экономический анализ.

2. Определение системы (выделение).

Включает спецификацию задач (что надо сделать?); определение позиции наблюдателя; определение объекта; выделение элементов (определение границ разделения системы на подсистемы); определение подсистемы; выделение среды.

3. Анализ структуры системы.

Включает определение уровней и иерархии; определение языков взаимодействия; определение процессов, происходящих в системе и подсистеме; вычисление процессов управления и каналов передачи информации; спецификацию подсистем; спецификацию процессов (текущей деятельности).

4. Формирование общей цели и критериев функционирования системы.

Включает определение целей и требований надсистем; определение целей среды и ограничений, накладываемых средой; формулирование общей цели; определение критериев развития; декомпозицию целей и критериев по подсистемам; композицию

5. Выявление потребностей в ресурсах, процессах.

Включает выявление всех необходимых процессов и их ограничений; выявление потребностей в ресурсах для каждого процесса; методы, которые могут быть использованы для 2-5 этапов (описательные, сетевые модели, моделирование процессов).

6. Композиция целей.

Включает оценку существующих технологий и мощностей; оценку состояния ресурсов; оценку реализованных и запланированных проектов; оценку возможностей взаимодействия с другими системами; композицию целей.

7. Прогноз и анализ будущих условий.

Включает анализ устойчивых тенденций развития системы; прогноз развития и изменения среды; предсказание появления новых факторов, оказывающих сильное влияние на развитие системы; анализ ресурсов будущего; комплексный анализ взаимодействия факторов будущего развития; анализ возможных изменений целей и критериев развития.

8. Оценка целей и средств.

Включает оценку взаимозависимости и взаимовлияния целей; оценку относительной важности цели; оценку дефицитности и стоимости ресурсов; оценку влияния внешних факторов; вычисление комплексных расчётных оценок развития системы.

При этом используются методы:

- экспертных оценок

- экономического анализа

- морфологический метод.

9. Отбор вариантов.

Включает анализ целей на совместимость и входимость; проверку целей на полноту; отсечение избыточных целей; планирование вариантов достижения целей; оценку и сравнение вариантов; выбор возможных совмещений комплекса взаимосвязанных вариантов.

Используемые методы:

- построение дерева целей

- экономического анализа

- морфологический метод

- матричный метод.

10. Диагностика существующей системы.

Включает моделирование процессов, происходящих в системе; расчёт фактической и потенциальной мощности системы; анализ потерь мощности, производительности, экономичности; выявление недостатков в организации системы; выявление и анализ мероприятий по совершенствованию системы.

11. Построение комплексной программы развития.

Включает формулирование мероприятий, проектов и программ; определение очерёдности достижения целей и выполнение мероприятий по их достижению; распределение сфер деятельности; распределение сфер компетенции; разработка комплексного плана мероприятий развития системы в условиях ограничения по ресурсам; распределение ответственности по организациям, руководителям, исполнителям.

12. Проектирование организации деятельности по достижению целей.

Включает назначение окончательных целей; формулирование функций системы; проектирование организационной структуры системы; проектирование информационных механизмов и каналов; проектирование режимов работы.

При выполнении системного анализа могут использоваться неформальные методы – методы разработки сценариев развития, экспертных оценок, диагностические методы, формализованные методы, методы экономического анализа, морфологические, статистические, методы моделирования (построение кибернетических моделей), описательные, вербальные, имитационные.

Метод сценариев.

Сценарий – это преимущественно качественное описание возможных вариантов развития исследуемой системы при различных условиях окружающей среды.

Необходимо помнить, что метод сценариев не предназначен для предсказывания будущего, он лишь в развёрнутой форме показывает возможные варианты развития событий.

Метод Делфи (экспертных оценок).

Предполагает предварительное ознакомление экспертов с какой-либо ситуацией, системой, сложным объектом. Эксперты дают своё заключение, которое обрабатывается специальными статистическими методами, позволяющими оценить, насколько полно совпадают заключения экспертов и можем ли мы использовать эти заключения для понимания функционирования системы, динамики и т.д.

Построение дерева целей.

Представляет собой связанный граф, вершиной которого интерпретируются как цели, а дуги и рёбра – как связи между ними. В программе целевого планирования дерево целей выступает как схема, показывающая членение общих, генеральных целей на подцели, а затем последних на подцели следующего уровня.

Матричные методы.

Матричные методы анализа, матричные методы не являются специальными инструментами системного анализа, но они широко применяются на различных этапах в качестве вспомогательных средств.

Матрица – это не только наглядная форма представления системы, но и форма, раскрывающая внутренние формы между подсистемами. Например, они могут использоваться для анализа ответственности выполнения функций на предприятии, анализа документооборота и пр.

Моделирование как важнейшая процедура познания системы.

Практически все исследователи отмечают, что все исследования систем, особенно открытых, сильно затруднены и в большой размерности. В исходном состоянии система как часть среды объединена с ней, находится в ней, поэтому на первом этапе система вычленяется из среды, между ней и окружающей средой устанавливаются границы. После этого для замыкания системы двусторонние связи заменяются односторонними, однонаправленными и систему можно попробовать заменить некоторой моделью.

Модель – это специально синтезированный для удобства исследования объект, который обладает необходимой степенью подобия исходному объекту, адекватен целям исследования, сформулирован лицом, проводящим исследования исходного объекта.

Между изучаемой системой и её моделью должно быть некоторое соответствие или некоторое подобие. Например, изучаемая система и её модель могут быть изоморфными, если существует взаимооднозначное соответствие между методом и связями изучаемой системы и её моделью. Модели должны быть гомоморфными, если соответствия однозначны лишь в одном направлении или для одной группы свойств. Для модели обычно справедливо отношение гомоморфизма.

Основными классами моделей, используемых для изучения систем, являются вербальные, концептуальные и математические модели.

Вербальные модели – это модели, описывающие объект исследования (систему) с качественной стороны и дающие наиболее общее, содержательное описание системы. Вербальными они называются потому, что даются с помощью слов.

Вербальные модели используются на первом шаге процесса познания системы и при изучении сугубо неформализованных систем (политических, социальных и т.д.).

Могилевский отмечает, что вербальное (словесное) описание, по всей видимости, наиболее сильно сопряжено с логико-мыслительными процессами человека, и поэтому в первую очередь создаёт вербальную модель, однако изображения, звуки также можно рассмотреть как языки и поэтому с их помощью тоже создаются вербальные модели. Эти языки наименее канонизированы и поэтому дают возможность человеку широкое поле для экспериментов.

В настоящее время к классу вербальных моделей стали относить так называемые «мягкие» математические модели (системы интегрированных и дифференцированных уравнений, решения которых иллюстрируют особенности динамики развития систем).

Концептуальные модели (концепция – «система взглядов», «основная мысль») – это модели, описывающие в общем виде процессы преобразования информации и процессы циркуляции информации в системе. Формальные преобразования характеризуются некоторыми абстрактными функциями. Чаще всего при построении концептуальных моделей используется геометрический подход, т.е. возможность отобразить графически смысл исследуемого. Реализация такого подхода находит своё отображение в изображении структур системы, сетей, графов и т.д.

Динамические (математические) модели – это модели, содержащие конкретное описание законов преобразования информации, энергии в виде логических, дифференциальных, интегральных, разностных соотношений.

Динамические модели обладают рядом очень важных достоинств:

1. Чёткость построения;

2. Строгая дедукция;

3. Проверяемость.

Однако не следует отказываться от вербальных моделей, поскольку динамические модели насильно фальсифицируют реальность.

Законы функционирования, организации и развития систем.