5.4. Система методів аналізу

Системний аналіз застосовується для рішення таких проблем, які не можуть бути сформульовані й вирішені за допомогою окремих формальних методів. У системному аналізі використовуються як формальні методи, так і методи якісного аналізу, спрямовані на активізацію творчого мислення експертів.

Системний аналіз можна розглядати не тільки як один з напрямків розвитку загальної теорії систем, але й ідей кібернетики: він досліджує загальні закономірності, що ставляться до складних систем, які вивчаються будь-якою наукою.

Системний аналіз сформувався в 60-х рр. XX в., коли на основі теорії ефективності, теорії ігор, теорії масового обслуговування з'явилася синтетична дисципліна – «Дослідження операцій». Потім вона поступово переросла в системний аналіз, що з'явився синтезом дослідження операцій і теорії керування. Він застосовується головним чином у дослідженні штучних социотехнических систем.

Виникаюча гостра проблема відповідно до системного підходу повинна бути розглянута як щось ціле, як система у взаємодії всіх її компонентів між собою й у взаємодії цілого із зовнішнім середовищем. Однак матеріальні системи настільки складні, що для цілей їхнього аналізу використовуються, як правило, моделі систем.

У цьому змісті системний аналіз являє собою сукупність методів і коштів дослідження й конструювання складних об'єктів, методів обґрунтування рішень при створенні й керуванні технічними, економічними й соціальними системами.

Стосовно до соціальних систем системний аналіз використовується як один з найважливіших методів системного керування організацією. Побудова даних моделей починається зі збору інформації й аналізу розрізнених фактів, що дозволяють зробити узагальнення й виявити емпіричні закономірності. Далі переходять до визначення механізмів, що реалізують ці закономірності, оскільки якщо існує якась підтверджена фактами закономірність, то існують і механізми, що забезпечують прояв цієї закономірності.

Суперечки про те, чи можна вважати системний аналіз наукою, тривають дотепер. Найбільші складності виникають із дослідженням систем, у яких присутні люди. Подібні системи слабко формалізуються в чинність многофакторности зв'язків між елементами. Проте загальний алгоритм проведення системного аналізу укладається в наступному: формулювання проблеми, виявлення цілей, формування критеріїв, генерування альтернатив і вибір варіанта рішення для наступної реалізації.

Можна зробити висновок про те, що системний аналіз - «це дисципліна, що займається проблемами прийняття рішень в умовах, коли вибір альтернативи вимагає аналізу складної інформації різної фізичної природи» [8]. Звідси треба висновок, що джерела системного аналізу і його методичні концепції лежать у дисциплінах, орієнтованих на проблеми прийняття рішень, у теорії дослідження операцій і загальної теорії керування.

Але, незважаючи на значну складову системного аналізу, орієнтовану на формальний інструментарій і точні методи, традиційні прийоми аналізу, засновані на інтуїції людини і його схильності до асоціацій (і ще багато чого іншого, що лежить поза математикою й поки ще не властиво штучному інтелекту), продовжують активно використовуватися в системному аналізі.

Головне досягнення системного аналізу складається в розробці методів переходу від неформальних завдань до формальних, від моделей типу «чорного ящика» до моделей типу «білого ящика». Більша частина цих методів має неформальний характер, але вони досить конкретні й придатні для використання як технологія рішення проблем.

У системному аналізі використовуються наступні методи:

строго формалізовані (експериментальні дослідження, побудови моделей);

слабко формалізовані (експертні оцінки, колективний вибір);

у принципі неформалізовані операції (формулювання проблем, виявлення цілей, визначення критеріїв, генерування альтернатив).

Якщо розглядати питання алгоритмізації системного аналізу, то необхідно відзначити, що будь-який процес дослідження зі своєї природи алгоритмичен. Алгоритм є планом цього процесу. У той же час очевидно, що для кожної проблеми може знадобитися особливий алгоритм аналізу.

Класифікація, розроблена у свій час Ю. И. Черняком, розділяє методи аналізу на чотири основні групи за принципом їхнього застосування в системних дослідженнях: неформального, графічного, кількісні й моделювання. Крім того, єдина система методів системного аналізу представлена в підручнику В. Н. Волковій і А. А. Денисова «Основи теорії систем і системного аналізу» [4].

Аналітичні методи дозволяють описати ряд властивостей багатомірної й многосвязной системи, відображуваної у вигляді однієї-єдиної крапки, що робить рух у л-мірному просторі. Це відображення здійснюється за допомогою функції f (s) або за допомогою оператора (функціонала) F(S). Також можливо відобразити крапками дві або більше системи або їхні частини й розглядати взаємодію цих крапок. Кожна з них робить рух і має своє поводження в л-мірному просторі. Це поводження крапок у просторі і їхня взаємодія описуються аналітичними закономірностями й можуть бути представлені у вигляді величин, функцій, рівнянь або системи рівнянь. Аналітичні методи є основою класичної математики й математичного програмування. Вони застосовуються лише в тому випадку, коли властивості системи можуть бути представлені в детермінованих параметрах або у вигляді залежностей між ними.

Статистичні методи відображають систему за допомогою випадкових (стохастических) подій, процесів, які описуються відповідними імовірнісними (статистичними) характеристиками й статистичними закономірностями. У цьому випадку система представляється у вигляді «розмитої» крапки (області) у л-мірному просторі, у якій переводиться система, з урахуванням її властивостей, за допомогою оператора Ф. Статистичні методи застосовуються для дослідження складних недетермінованих (саморазвивающихся, що самонавчаються) систем, а також у прикладній інформатиці для створення програм моделювання різних систем.

Теоретико-множинні методи подання систем є основою побудови загальної теорії систем по М. Месаровичу. Ці методи дозволяють описувати систему в універсальних загальних поняттях: безліч, елемент безлічі й відносини на безлічах. Безлічі можуть задаватися двома способами: перерахуванням елементів (а1, а2,...,an) і назв характеристичної властивості (ім'я, що відображає ця властивість), наприклад: А, В. При використанні таких методів допускається введення будь-яких відносин між елементами на основі математичної логіки, що є формальною мовою опису відносин між елементами, що ставляться до різних безлічей. Теоретико-множинні методи дозволяють описувати складні системи формальною мовою моделювання. Вони використовуються в тому випадку, коли більша й складна система не може бути представлена лише методами однієї предметної області, а вимагає взаєморозуміння між фахівцями різних наук. Теоретико-множинні методи системного аналізу стають основою розвитку нових мов програмування й автоматизації проектування систем, які застосовуються в прикладній інформатиці.

Логічні методи є мовою опису систем у поняттях алгебри логіки, що лежить в основі функціонування мікроелементів будь-якого комп'ютера. Найбільше поширення логічні методи одержали за назвою Булевой алгебри як бінарного подання про стан комп'ютерних схем. Кожний стан елемента розглядається в якості 1 або 0. Ці методи використовуються для створення моделей складних систем, адекватних законам математичної логіки побудови стійких структур.

Лінгвістичні, семиотические методи призначені для створення спеціальних мов опису систем у вигляді понять тезауруса (безлічі смысловыражающих елементів мови із заданими значеннєвими відносинами й зв'язками). Лінгвістичні методи використовуються в прикладній інформатиці для формального подання правил (граматики) з'єднання понять в утримування значеннєвих виражень. Семіотика базується на поняттях «символ» (знак), «знакова система», «знакова ситуація», тобто  для символічного опису втримування в обчислювальній техніці.

Лінгвістичні й семиотические методи стали широко застосовуватися в тому випадку, коли для першого етапу дослідження неможливо формалізувати прийняття рішень у погано формализуемых ситуаціях і не можна використовувати аналітичні й статистичні методи.

Графічні методи дозволяють наочно відображати об'єкт у вигляді образа системи, її структури й зв'язків в узагальненому виді. Графічні методи можуть бути лінійно-площинними й об'ємними. Найбільш уживані методи зображення системи - у вигляді графіка Ганта, діаграм, гистограмм, малюнків і структурних схем. Графічні подання найбільше наочно описують ситуацію або процес для ухвалення рішення в динамічно мінливих умовах. Такі методи застосовуються для структурно-функціонального аналізу складних систем і процесів, що відбуваються в них, особливо при моделюванні информационно керуючих систем. У них необхідно враховувати взаємодію людини й структурних організацій, технічних устроїв. Графічні методи широко застосовуються на практиці для одержання керуючих рішень на основі сіткового планування.

У системному дослідженні, як правило, використовуються всі типи методів. На кожному етапі дослідження вибирають ті з них, які при найкращому сполученні дозволяють створити аргументовану й доказову платформу дослідження.