«Содержание и технология системного анализа» →

Глава 11, Основы системного анализа

11.1. Основные разновидности системного анализа

Виды системного анализа

Системный анализ представляет собой важный объект методологических исследований и одно из наиболее бурно развивающихся научных направлений. Ему посвящено множество монографий и статей. Наиболее известные его исследовател: В. Г. Афанасьев, Л. Бер-таланфи, И. В. Блауберг, А. А. Богданов, В. М. Глушков, Т. Гоббс, О. Конт, В. А. Карташов, С. А. Кузьмин, Ю. Г. Марков, Р. Мертон, М. Месарович, Т. Парсонс, Л. А. Петрушенко, В. Н. Садовский, М. И. Сетров, Г. Спенсер, В. Н. Спицнадель, Я. Такахара, В. С. Тюх-тин, А. И. Уемов, У. Черчмен, Э. Г., Юдин и др.

Популярность системного анализа ныне столь велика, что можно перефразировать известный афоризм выдающихся физиков Уильяма Томсона и Эрнеста Резерфорда относительно науки, которую можно разделить на физику и собирание марок. Действительно, среди всех методов анализа системный - настоящий король, а все другие методы можно с уверенностью отнести к его невыразительной прислуге.

Вместе с тем всякий раз, когда ставится вопрос о технологиях системного анализа, сразу же возникают непреодолимые трудности, связанные с тем, что устоявшихся интеллектуальных технологий системного анализа в практике нет. Имеется только некоторый опыт применения системного подхода в различных странах. Таким образом, налицо проблемная ситуация, характеризующаяся постоянно нарастающей потребностью технологического освоения системного анализа, которое разработано весьма недостаточно.

Ситуация усугубляется не только тем, что не разработаны интеллектуальные технологии системного анализа, но и тем, что нет однозначности в понимании самого системного анализа. Это несмотря на то что уже 90 лет прошло со времени выхода в свет основополагающего труда в области теории систем - «Тектологии» А. А. Богданова, и почти полстолетия насчитывает история развития системных идей.

Достаточно рельефно выделяются несколько вариантов понимания сущности системного анализа:

• Отождествление технологии системного анализа с технологией научного исследования. При этом для самого системного анализа в этой технологии практически не находится места.
• Сведение системного анализа к системному конструированию. По сути системно-аналитическая деятельность отождествляется с системотехнической деятельностью.
• Очень узкое понимание системного анализа, сведение его к одной из его составляющих, например к структурно-функциональному анализу.
• Отождествление системного анализа системным подходом в аналитической деятельности.
• Понимание системного анализа как исследования системных закономерностей.
• В узком смысле под системным анализом довольно часто понимают совокупность математических методов исследования систем.
• Сведение системного анализа к совокупности методологических средств, которые используются для подготовки, обоснования и осуществления решений по сложным проблемам.

В этом случае то, что называют системным анализом, представляет собой недостаточно интегрированный массив методов и приемов системной деятельности. В табл. 31 дана характеристика основных видов системной деятельности, среди которых фактически теряется системный анализ.

Виды деятельности	Цель деятельности	Средства деятельности	Содержание деятельности
Системное познание	Получение знания	Знания, методы познания	Изучение объекта и его предмета
Системный анализ	Понимание проблемы	Информация, методы ее анализа	Рассмотрение проблемы посредством методов анализа
Системное моделирование	Создание модели системы	Методы моделирования	Построение формальной или натурной модели системы
Системное конструирование	Создание системы	Методы конструирования	Проектирование и опредмечивание системы
Системная диагностика	Диагноз системы	Методы диагностики	Выяснение отклонений от нормы в структуре и функциях системы
Системная оценка	Оценка системы	Теория и методы оценки	Получение оценки системы, ее значимости

Таблица 31 — Виды системной деятельности и их характеристика

Следует подчеркнуть, что ныне практически не встречаются научные и педагогические разработки в различных областях управления, в которых не уделялось бы внимание системному анализу. При этом его вполне справедливо рассматривают как эффективный метод изучения объектов и процессов управления. Однако практически отсутствует анализ «точек» приложения системной аналитики к решению конкретных управленческих задач и ощущается дефицит технологических схем такого анализа. Системный анализ в управлении представляет ныне не развитую практику, а нарастающие ментальные декларации, не имеющие какого-либо серьезного технологического обеспечения.

Методология системного анализа

Методология системного анализа представляет собой довольно сложную и пеструю совокупность принципов, подходов, концепций и конкретных методов. Рассмотрим ее основные составляющие.

Под принципами понимаются основные, исходные положения, некоторые общие правила познавательной деятельности, которые указывают направление научного познания, но не дают указания на конкретную истину.Это выработанные и исторически обобщенные требования к познавательному процессу, выполняющие важнейшие регулятивные роли в познании . Обоснование принципов - первоначальный этап построения методологической концепции.

К важнейшим принципам системного анализа следует отнести принципы элементаризма, всеобщей связи, развития, целостности, системности, оптимальности, иерархии, формализации, нормативности и целеполагания. Системный анализ представляется интегралом данных принципов. В табл. 32 представлена их характеристика в аспекте системного анализа.

Принципы системного анализа	Характеристика
Элементаризма	Система представляет собой совокупность взаимосвязных элементарных составляющих
Всеобщей связи	Система выступает как проявление универсального взаимодействия предметов и явлений
Развития	Системы находятся в развитии, проходят этапы возникновения, становления, зрелости и нисходящего развития
Целостности	Рассмотрение любого объекта, системы с точки зрения внутреннего единства, отделенности от окружающей среды
Системности	Рассмотрение объектов как системы, т.е. как целостности, которая не сводится к совокупности элементов и связей
Оптимальности	Любая система может быть приведена в состояние наилучшего ее функционирования с точки зрения некоторого критерия
Иерархии	Система представляет собой соподчиненное образование
Формализации	Любая система с большей или меньшей корректностью может быть представлена формальными моделями, в том числе формально-логическими, математическими, кибернетическими и др.
Нормативности	Любая система может быть понята только в том случае, если она будет сравниваться с некоторой нормативной системой
Целеполагания	Любая система стремится к определенному предпочтительному для него состоянию, выступающему в качестве цели системы

Таблица 32 — Принципы системного анализа и их характеристика

Методологические подходы в системном анализе объединяют совокупность сложившихся в практике аналитической деятельности приемов и способов реализации системной деятельности. Наиболее важными среди них выступают системный, структурно-функциональный, конструктивный, комплексный, ситуационный, инновационный, целевой, деятельностный, морфологический и программно-целевой подходы. Их характеристика представлена в табл. 33.

Подходы в системном анализе	Характеристика подходов в системном анализе
Системный	Несводимость свойств целого к сумме свойств элементов Поведение системы определяется как особенностями отдельных элементов, так и особенностями ее структуры Существует зависимость между внутренними и внешними функциями системы Система находится во взаимодействии с внешней средой, обладает соответствующей ей внутренней средой Система представляет собой развивающуюся целостность
Структурно-функциональный	Выявление структуры (или функций) системы Установление зависимости между структурой и функциями системы Построение соответственно функций (или структуры) системы
Конструктивный	Реалистический анализ проблемы Анализ всех возможных вариантов разрешения проблемы Конструирование системы, действие по разрешению проблемы
Комплексный	Рассмотрение всех сторон, свойств, многообразия структур, функций системы, ее связей со средой Рассмотрение их в единстве Выяснение степени значимости взятых в единстве характеристик системы в ее сущности
Проблемный	Выделение проблемы как противоречия между какими-либо сторонами объекта, определяющими его развитие Определение типа проблемы, ее оценка Выработка способов разрешения проблемы
Ситуационный	Выделение проблемного комплекса, лежащего в основе ситуации Выделение основных характеристик ситуации Установление причин возникновения ситуация и следствий их развертывания Оценка ситуации, её прогнозирование Разработка программы деятельности в данной ситуации
Инновационный	Констатация проблемы обновления Формирование модели нововведения, обеспечивающего разрешение проблемы Внедрение нововведения Управление нововведением, его освоение и реализация
Нормативный	Констатация проблемы системы Установление рациональных норм системы Преобразование системы в соответствии с нормами
Целевой	Определение цели системы Декомпозиция цели на простые составляющие Обоснование целей Построение «дерева целей» Оценка экспертами всех «ветвей» «дерева целей» относительно времени и ресурсов достижения
Деятельностный	Определение проблемы Определение объекта деятельности Формулировка целей и задач деятельности Определение субъекта деятельности Формирование модели деятельности Осуществление деятельности
Морфологический	Максимально точное определение проблемы Нахождение наибольшего числа в пределах всех возможных вариантов разрешения проблемы Реализация системы путем комбинирования основных структурных элементов или признаков Применение методов морфологического моделирования: систематического покрытия поля; отрицания и конструирования; морфологического ящика; сопоставления совершенного с дефектным, обобщения и др.
Программно-целевой	Определение проблемы Формулирование целей Построение программы достижения целей

Таблица 33 — Характеристика основных подходов в системном анализе

Важнейшей, если не главной составной частью методологии системного анализа выступают методы. Их арсенал довольно велик. Разнообразны и подходы авторов при их выделении. Ю. И. Черняк методы системного исследования делит на четыре группы: неформальные, графические, количественные и моделирование . А. В. Игнатьева и М. М. Максимцов дают классификацию методов исследования систем управления, разделяя их на три основные группы: 1) методы, основанные на использовании знаний и интуиции специалистов; 2) методы формализованного представления систем и 3) комплексированные методы.

По нашему мнению, методы системного анализа еще не получили достаточно убедительной классификации в науке. Поэтому прав В. Н. Спицнадель, который отмечает, что, к сожалению, в литературе отсутствует классификация этих методов, которая была бы принята единогласно всеми специалистами . Приведенная табл. 34 представляет разработанный автором возможный вариант такой классификации. В качестве оснований классификации предлагается использовать тип знания, обрабатываемый методом; способ реализации, в качестве которого могут выступать либо интуиция, либо знание; выполняемые функции, сводящиеся к получению, представлению и обработке информации; уровень знания - теоретический либо эмпирический; форма представления знания, которая может быть качественной либо количественной.

Основание классификации	Методы системного анализа
Тип знания	Философские методы (диалектический, метафизический и т.п.) Общенаучные методы (системный, структурно-функциональный, моделирование, формализация и т. п.) Частнонаучные методы (свойственны для конкретной науки: методы моделирования социальных, биологических систем и т. п.) Дисциплинарные методы (применяются в той или иной дисциплине, входящей в какую-нибудь отрасль науки, семиотические, лингвистические и т. п.)
Способ реализации	Интуитивные методы («мозговая атака», «сценарии», экспертные методы и т. п.) Научные методы (анализ, классификация, системного моделирования, методы логики и теории множеств и т. п.)
Выполняемые функции	Методы получения информации (системное наблюдение, описание, экспертные методы, игровые методы и т. п.) Методы представления информации (группировка, классификация и т. п.) Методы анализа информации (классификация, обобщение, методы анализа информационных систем и т. п.)
Уровень знания	Теоретические методы (анализ, синтез, теоретизация и т. п.) Эмпирические методы (игровые методы, морфологические методы, экспертные оценки и т. п.)
Форма представления знания	Качественные методы, опирающиеся на качественный подход к объекту (метод «сценариев», морфологические методы) Количественные методы, использующие аппарат математики (метод « Дельфи», статистические методы, методы теории графов, комбинаторики, кибернетики, логики, теории множеств, лингвистики, исследования операций, семиотики, топологии и т. п.)

Таблица 34 — Методы системного анализа

Методологический комплекс системного анализа был бы неполным, если в нем не выделить его теоретический ансамбль. Теория является не только отражением действительности, но и методом ее отражения, т.е. она выполняет методологическую функцию. На этом основании системные теории включаются в системный методологический комплекс. Наиболее важные системные теории, которые воздействуют на анализ, представлены в табл. 35.

Название	Авторы	Характеристика
Общая теория систем (несколько вариантов)	А. А. Богданов, Л. Берталанфи, М. Месарович, У. Росс Эшби, A. И. Уемов, B. С. Тюхтин, Ю. А. Урманцев и др.	Формирование понятийного аппарата систем Попытка создания строгой теории Выявление общих закономерностей функционирования и развития систем любой природы
Структурализм (несколько вариантов)	К. Леви-Стросс, М. П. Фуко, Ж. Лакан, Р. Барт, Л. Гольдман, А. Р. Радклифф-Браун и др.	Выявление структур, имеющихся в культуре Применение структурных методов в изучении различных продуктов человеческой деятельности в целях выявления логики порождения, строения и функционирования объектов духовной культуры. Выделение и анализ эпистем - способов фиксации связей между словами и вещами
Функционализм (несколько вариантов)	Г. Спенсер, Т. Парсонс, Б. Малиновский, Р. Мертон, Н. Луман, К. Гемпель, Ч. Миллс и др.	Выявление функций как наблюдаемых следствий, которое служит саморегуляции и адаптации системы Исследование функциональных потребностей и их обеспечения структурами Выделение явных и латентных функций, функций и дисфункций Исследование проблем адаптации и саморегуляции систем
Структурный функционализм (несколько вариантов)	Р. Бейлз, Р. Мак-Айвера, Р. Мертон, Т. Парсонс, Н. Смелсер, Э. Шилз и др.	Равновесие и спонтанная регуляция систем Наличие в обществе инструментальной и функциональной рациональности Общество как система имеет технико-экономическую, профессиональную и стратификационную структуры
Системно-кибернетические теории	Н. Винер, У. Росс Эшби, Р. Акофф, Ст. Бир, В. М. Глушков и др.	Выделение общих законов управления Гомеостатический, целевой, управленческий характер систем Наличие прямой и обратной отрицательной и положительной обратной связей Процессы управления рассматриваются как процессы переработки информации Теория автоматического регулирования Теория информации Теория оптимального управления Теория алгоритмов Становление химической, технической, экономической и т.п. кибернетики
Математические теории систем (несколько вариантов)	М. Месарович, Л. В. Кантарович, В. С. Немчинов и др.	Математические определения систем, основанные на теории множеств, логике, математическом программировании, теории вероятностей и статистике Математические описания структуры, функций и состояний систем
Синергетика	И. И. Пригожин, Г. Хаген	Исследование процессов самоорганизации в системах любой природы Объяснение поведения сложных нелинейных систем, находящихся в неравновесных состояниях спонтанным образованием структур Роль динамического хаоса и флуктуаций в развитии системы Наличие многообразия путей развития систем в условиях хаоса

Из табл. 35 следует, что системная теория развивается по нескольким направлениям. Практически исчерпывает себя такое направление, как общая теория систем, сформировался структурализм, функционализм и структурный функционализм в обществознании, биологии, получили развитие системно-кибернетические и математические теории. Наиболее перспективным направлением ныне является синергетика, которая дает объяснение нестационарным системам, с которыми человек сталкивается все чаще в условиях перехода к постиндустриальной динамике жизни.

Виды системного анализа

Многообразие методологии системного анализа выступает питательной почвой для развития разновидностей системного анализа, под которыми понимаются некоторые сложившиеся методологические комплексы. Заметим, что вопрос о классификации разновидностей системного анализа еще не разработан в науке. Имеются отдельные подходы к этой проблеме, которые встречаются в некоторых работах . Довольно часто виды системного анализа сводят к методам системного анализа или к специфике системного подхода в системах различной природы. На самом деле бурное развитие системного анализа приводит к дифференциации его разновидностей по многим основаниям, в качестве которых выступают: назначение системного анализа; направленность вектора анализа; способ его осуществления; время и аспект системы; отрасль знания и характер отражения жизни системы. Классификация по этим основаниям приведена в табл. 36.

Основание классификации	Виды системного анализа	Характеристика
Назначение системного анализа	Исследовательский системный	Аналитическая деятельность строится как исследовательская деятельность, результаты используются в науке
	Прикладной системный	Аналитическая деятельность представляет собой специфическую разновидность практической деятельности, результаты используются в практике
Направленность вектора анализа	Дескриптивный или описательный	Анализ системы начинается со структуры и идет к функциям и цели
	Конструктивный	Анализ системы начинается с ее цели и идет через функции к структуре
Способ осуществления анализа	Качественный	Анализ системы с точки зрения качественных свойств, характеристик
	Количественный	Анализ системы с точки зрения формального подхода, количественного представления характеристик
Время системы	Ретроспективный	Анализ систем прошлого и их влияния на прошлое и историю
	Актуальный (ситуационный)	Анализ систем в ситуациях настоящего и проблем их стабилизации
	Прогностический	Анализ систем будущего и путей их достижения
Аспекты системы	Структурный	Анализ структуры
	Функциональный	Анализ функций системы, эффективности ее функционирования
	Структурно-функциональный	Анализ структуры и функций, а также их взаимозависимости
Масштаб системы	Макросистемный	Анализ места и роли системы в более крупных системах, которые ее включают
	Микросистемный	Анализ систем, которые включают в себя данную и воздействуют на свойства данной системы
Отрасль знания	Общий системный	Опирается на общую теорию систем, осуществляется с общих системных позиций
	Специальный системный	Опирается на специальные теории систем, учитывает специфику природы систем
Отражение жизни системы	Витальный	Предполагает анализ жизни системы, основных этапов ее жизненного пути
	Генетический	Анализ генетики системы, механизмов наследования

Таблица 36 — Характеристика разновидностей системного анализа

Данная классификация позволяет диагностировать каждую конкретную разновидность системного анализа. Для этого надо «пройти» по всем основаниям классификации, выбирая ту разновидность анализа, которая наилучшим образом отражает свойства применяемой разновидности анализа.

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

šКузбасский государственный технический университетŸ

ОСНОВЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

Текст лекций

Кемерово 2008

УДК 517 ББК 22.161

Р е ц е н з е н т ы:

Доктор технических наук, профессор В. Я. Карташов (Кемеровский государственный университет)

Кузбасское региональное отделение Российской академии естествознания

Основы системного анализа: текст лекций / сост. Ю. Е. Воронов; Кузбас. гос. техн. ун-т. – Кемерово, 2008. – 107 с.

ISBN 978-5-89070-604-1

Рассмотрены основные понятия прикладного системного анализа, а также основные методы, используемые в системном анализе: моделирование, строгие математические методы, алгоритмизация, слабоформализуемые и в принципе неформализуемые процедуры.

Владение основными понятиями, методами и процедурами системного анализа позволит студентам успешно осваивать учебный материал и решать возникающие проблемы.

Предназначено для студентов специальности 190701 – “Организация перевозок и управление на транспорте” и может быть использовано студентами других специальностей, а также аспирантами, научными работниками и преподавателями.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Кузбасского государственного технического университета.

ПРЕДИСЛОВИЕ

В настоящее время для большинства мыслящих людей совершенно ясно, что не существует отдельных, абсолютно обособленных, наук – физики, химии, биологии, математики и т.д. Все они тесно связаны друг с другом, постоянно контактируют, переходят друг в друга, образуя вместе некую единую систему знаний. Для обобщения всех этих знаний в некое неразделенное знание нужна наука, изучающая общие для всех конкретных наук закономерности. Такой типично меж- и наддисциплинарной наукой и стал системный анализ .

С другой стороны, системный анализ является прикладной дисциплиной, призванной вырабатывать практические рекомендации для решения возникающих проблем. К числу используемых для этого методов относятся и строгоформализованные (оптимизация, принятие решений), и лишь направленные на формализацию (моделирование, экспериментальные исследования), и слабоформализованные (экспертные оценки, коллективный выбор), и в принципе неформализуемые процедуры (формулирование проблем, выявление целей, формирование критериев, генерирование альтернатив).

Курс системного анализа направлен на преодоление недостатков узкой специализации дисциплин, изучаемых в вузе, усиление междисциплинарных связей, развитие у будущих специалистов системного мышления, приобретение навыков системного решения проблем. Это является одним из важнейших направлений перестройки высшего образования.

1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СИСТЕМНЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ

Системные представления на современном этапе достигли уже такого уровня, что в полезности системного подхода к решению возникающих в практике проблем сейчас никого не надо убеждать. Не только ученые, но и инженеры, педагоги, менеджеры, деятели культуры и др. осознали, что успехи и неудачи в их деятельности во многом зависят от того, насколько системной была эта деятельность. Если в процессе деятельности появилась проблема, то это является сигналом недостаточной системности действий; разрешение же возникшей проблемы свидетельствует о возросшем уровне системности.

Это вовсе не значит, что мышление стало системным только сейчас. Оно было таким всегда и другим быть не может. Разные уровни может иметь лишь осознание системности. Мало того, оказалось, что в природе вообще нет ничего несистемного. И хотя осознание всеобщей системности мира пришло не сразу, и приходило с трудом, не прийти оно не могло, т.к. системные представления возникли по объективным причинам и развиваются под воздействием объективных факторов.

1.1. Системные представления в практической деятельности

Первой объективной причиной возникновения и фактором развития системных представлений является природная системность человеческой практики. Практическую деятельность человека можно определить как активное воздействие на окружающую среду для достижения определенной цели. Всякое действие представляет собой совокупность взаимосвязанных более мелких действий, причем все эти действия должны выполняться не произвольно, а в определенной последовательности.

Последовательность построения деятельности по-другому называется алгоритмом . Если раньше понятие алгоритма применялось только в математике и означало точно определенную последовательность операций над числами и другими математическими объектами, то сейчас говорят уже об алгоритмичности любой деятельности. При этом речь идет не только об алгоритмах действий, явно алгоритмичных (обучение, принятие управленческих решений), но даже об алгоритмах творчества (изобретательство, сочинение музыки и т.п.).

Оказывается, что:

− все действия подчиняются определенному алгоритму, хотя этот алгоритм в реальных условиях не всегда и осознается (например, композитор сочиняет музыку, шофер автоматически реагирует на изменение дорожной обстановки, вратарь šне думаяŸ ловит в броске мяч и т.п.);

− если результаты каких-то действий оказываются неудовлетворительными, то причину этого следует искать, прежде всего, в несовершенстве алгоритма.

Таким образом, в практической деятельности налицо основные признаки системности, а именно: подчиненность этой деятельности

определенной цели, структурированность, взаимосвязанность составляющих ее частей, алгоритмичность.

Из того, что говорилось, может сложиться впечатление, что человек лишь пассивно наблюдает за окружающим миром и постепенно осознает для себя объективную системность своей деятельности в этом мире. Однако это не так. Понимая полезность системного подхода, человек эту системность сознательно повышает.

Это можно продемонстрировать на примере одной из глобальных проблем человечества – проблемы повышения производительности труда. Никому не надо доказывать, что производительность труда необходимо повышать. Вопрос только в том, как это сделать. При всей сложности такого вопроса достигается это в основном за счёт совершенствования средств труда и улучшения его организации.

Простейшим способом повышения эффективности труда является механизация . Действительно, человечество на протяжении своего существования постоянно вооружается различными механизмами – начиная от простейших ручных орудий и приспособлений и кончая сложнейшими современными машинами. С помощью механизмов и машин один человек может выполнить такую работу, которую без них могло бы выполнить лишь большое количество людей.

Пример . Подсчитано, что если бы уровень механизации строительных работ сейчас оставался на этапе строительства ДнепроГЭСа, то для сооружения нынешних одних только гидроэлектростанций понадобилось бы всё трудоспособное население страны.

Механизация позволяет решить очень много проблем, её возможности и сейчас ещё далеко не исчерпаны. Тем не менее, механизация имеет свой естественный предел. Работой механизмов управляет человек, а его возможности ограничены. Ограничена скорость реакции человека, поэтому нет смысла механизировать очень быстрые процессы. Машина не должна иметь слишком много приборов и рычагов управления – у человека только два глаза и две руки. Короче говоря, ¡узким местом¢ механизации является сам человек .

А раз так, то для дальнейшего повышения производительности труда человека из производственного процесса надо исключить, т.е. возложить на машины не только функцию выполнения самой работы, но и функции управления. Технические устройства, которые позволяют это сделать, называются автоматами , а этот уровень решения

проблемы повышения производительности труда, а значит, и системности общественного производства, получил название, соответственно, автоматизации . По сравнению с системой под названием šмашинаŸ в систему под названием šавтоматŸ дополнительно включена подсистема управления.

Автоматы полностью освобождают человека от выполнения работы. Они могут иметь самые различные назначение и сложность (например: игровые автоматы, автоматическая телефонная связь, автоматические линии, цеха и заводы, промышленные роботы). Со временем автоматизации поддаются все более сложные процессы, в том числе и такие, которые раньше выполнялись только с использованием мыслительной деятельности. Особое место среди таких автоматов занимают компьютеры.

Подсчитано, например , что если бы сейчас плановые, экономические и финансовые органы обрабатывали информацию на счётах и арифмометрах, то всё трудоспособное население страны должно было бы работать в бухгалтериях. И если этого нет, то только благодаря компьютеризации.

Однако автоматизировать можно только те работы, для которых точно известно – что, как и в каком порядке нужно делать в каждом конкретном случае. Автоматы работают по определённому алгоритму, и если этот алгоритм хотя бы в одной какой-то своей части неправилен или неточен, или если при работе встречается операция, не предусмотренная алгоритмом, автомат будет либо делать не то, для чего он предназначен, либо не будет работать вообще.

Отсюда следует, что и у автоматизации есть свой естественный предел , и обусловлен он тем, что в реальной жизни весьма часто встречаются непредвиденные ситуации, и, кроме того, многие практические действия невозможно алгоритмизировать. Особенно часто такие проблемы возникают при управлении человеческими коллективами, крупными производственными комплексами, при вмешательстве в жизнедеятельность человеческого организма, при воздействии человека на природу, т.е. при управлении сложными системами .

Основная идея разрешения таких проблем состоит в том, чтобы использовать ту человеческую способность, которая называется интеллектом , который как раз и характеризуется способностью ориентироваться в незнакомых условиях и решать не описываемые математически задачи. На этом принципе строятся, например, автоматизи-

рованные системы управления, в которых формализованные операции выполняют автоматы и ЭВМ, а неформализованные – человек.

На этом уровне повышения производительности труда и системности общественного производства к системе šавтоматŸ подключена интеллектуальная составляющая, и он получил название кибернетизации . Причем на современном этапе кибернетика не ограничивается использованием только естественного человеческого интеллекта. Уже давно ведутся широкомасштабные работы по созданию т.н. šискусственного интеллектаŸ, на который возлагаются большие надежды.

1.2. Системность мышления и познания

Второй объективной причиной возникновения системных наук является системность человеческого мышления, а, следовательно, и познания.

Как известно, окружающий нас мир бесконечен в своих проявлениях и свойствах. Человек же существует ограниченное время и располагает конечными материальными, энергетическими и информационными ресурсами. И, тем не менее, ему удаётся познавать мир и, как показывает практика, познавать правильно. За счёт чего?

Дело здесь в особенностях человеческого мышления. Одна из таких особенностей состоит в том, что ему объективно присущи аналитический и синтетический образы мышления. Аналитический способ мышления позволяет человеку познавать мир постепенно, всё более углубляя знания о нём. Это проявляется в существовании различных наук, причем их дифференциация продолжается и сейчас.

Однако получение этих глубоких, но разрозненных знаний, является лишь промежуточным этапом познания, поскольку конечной целью является познание проблемы в целом. Поэтому эти знания человек должен как-то обобщать. Для этого у человека предусмотрен обратный аналитическому образ мышления – синтетический . Результатом этого является возникновение т.н. šпограничныхŸ наук, таких как, например, биохимия, физическая химия, биотехнология и т.п. Однако šпограничныеŸ науки это лишь одна из форм приобретения синтетических знаний. Другую, более высокую форму дают науки философского направления . К числу таких наук можно отнести собственно философию, изучающую, как известно, всеобщие свойства материи, математику, тоже отражающую некоторые общие отноше-

ния, а также такие системные науки как кибернетика, теория систем, теория организации и др.

Таким образом, расчлененность мышления на анализ и синтез, и их взаимосвязанность являются очевидными признаками системности познания.

Эволюция взглядов на системность мышления . Следует отметить, что в ходе исторического развития взгляды на способы познания мира не были одинаковыми.

В древних цивилизациях (Египет, Греция, Рим) преобладало нерасчлененное знание. Мир тогдашними учеными изучался как нечто целостное. Недаром именно в то время были заложены основы философии, сформулированы основные всеобщие законы мироздания.

Однако после того как основные мировые законы были открыты и сформулированы, ученые и мыслители стали осознавать необходимость проникновения вглубь изучаемых явлений. На этом этапе на передний план вышел аналитический способ мышления. Аналитический подход позволил достигнуть на пути глубокого познания природы, можно без преувеличения сказать, гигантских успехов. Однако одновременно с этим появилась привычка рассматривать вещи и процессы природы обособленно, была утрачена способность понимать их во взаимосвязи.

По мере всё более глубокого проникновения в суть изучаемых различными науками явлений снова стало появляться понимание незавершенности аналитического знания, необходимости синтеза накопленных знаний в некоторое целое, неразделённое знание. Это происходит, естественно, уже на более высоком, нежели в древнем мире, уровне. Этот этап мы переживаем в настоящее время.

1.3. Системность как всеобщее свойство материи

Итак, мы убедились в том, что важнейшими причинами возникновения и факторами развития системных представлений являются природная системность практической деятельности человека и внутренняя системность человеческого мышления.

Поскольку и в первом, и во втором случае речь идет о человеке, закономерно возникает вопрос: а может быть системность является свойством самого человека? Может быть, он просто выработал её для удобства изучения мира и облегчения своей деятельности в нём, а сам

мир не только безразличен к тому, кто и как его познает, и познает ли вообще, но может и не иметь ничего общего с нашими представлениями о нём? На этот извечный вопрос о познаваемости мира философы, причем независимо от взглядов, давали три различных ответа.

Одни (Ф. Бэкон) говорили, что умственные построения совершенно произвольны и в природе ничему не соответствуют (соответствия между субъективным мышлением и объективным миром нет вообще).

Другие (Б. Спиноза, И. Кант, Е. Дюринг), наоборот, считали, что и субъективное мышление, и объективный мир подчинены одним и тем же законам, а значит, системность является свойством природы и все умственные построения не могут быть ничем иным, как отражением природных явлений (соответствие между субъективным мышлением и объективным миром однозначное).

Третьи (Ф. Энгельс) отмечают, что мышление обладает все-таки некоторой свободой и любой мысленной конструкции не обязательно соответствует какая-то реальная система (соответствие неоднозначное). А то, насколько наши представления о мире соответствуют реальности, может быть проверено практикой.

Эта последняя концепция представляется на сегодняшний день наиболее правильной, и ее придерживается современная наука.

Отсюда следует, что системность – это не свойство человеческой практики или мышления, а свойство самой материи. При этом системность настолько присуща материи, что специалисты-системщики называют её даже единственной формой существования материи. При этом известные формы существования материи – пространство, время, движение – представляют собой, по их мнению, лишь частные проявления всеобщей системности мира. Современные научные данные и системные представления позволяют говорить о мире как о бесконечной иерархической системе систем, находящихся в постоянном развитии.

1.4. Системность как объект исследования

Как уже говорилось, осознание системности мира не было пассивным. Человек сознательно повышал, а значит, и изучал системные отношения. История развития системных представлений шла по двум направлениям. С противоположных исходных позиций приближались

к современному пониманию системности философия и конкретные науки . Философия, как известно, изучает всеобщие свойства мироздания и проявление этих свойств в конкретных науках. Применение категорий философии к изучению конкретных систем означает выявление в общих закономерностях их функционирования особенностей этих систем. Такой метод движения от общего к частному в науке получил название ¡дедуктивного¢ . Конкретные науки в своем движении от частного к общему используют противоположный, ¡индуктивный¢ метод – от исследования реальных систем к установлению общих закономерностей и собственно системным закономерностям.

Надо отметить, что системность всегда, осознанно или неосознанно, была методом любой науки. Любой учёный прошлого, даже не помышлявший о системах, именно с ними и имел дело. Быстрее всего системность была осознана в сфере человеческого познания. Философия, логика, математика – это области познания, в которых споры по системным проблемам уходят, что называется šв глубь вековŸ. Однако для нас особый интерес представляет системность как объект исследования в области естественных и технических наук.

Первым в явной форме вопрос о научном подходе к управлению сложными системами поставил в 30-40-е годы ХIХ века известный французский физик Ж.-М. Ампер . При создании классификации всевозможных, в том числе и не существовавших тогда, наук он выделил специальную науку об управлении государством и назвал ее кибернетикой (от греческого слова šискусство управления кораблёмŸ). Под искусством управления он понимал общие правила поведения, которыми должно руководствоваться правительство, чтобы обеспечить бесконфликтное развитие общества.

Эти положения существенно развил польский философ Б. Трентовский . В своей книге šОтношение философии к кибернетике как искусству управления народомŸ (1848 г.) он изложил разработанные им научные основы практической деятельности руководителя (кибернета). Главная сложность в управлении народом, говорил Трентовский, заключается в нестандартности поведения людей. Как общественные группы, так и отдельные личности имеют разные, зачастую не совпадающие, а иногда и прямо противоположные интересы, в результате чего в обществе постоянно существуют противоречия. Так вот, кибернет должен уметь, исходя из общего блага, одни противо-

В отличие от теории систем системный анализ является прикладной наукой, его конечной целью является изменение существующей ситуации в соответствии с поставленными целями. Полезность системного анализа зависит не только от качества проведения самого анализа, но и от того, как использованы его результаты. В последнее время разработан даже специальный раздел системного анализа, получивший название «теории практики» . Как выразился один из известных системных аналитиков, Р. Акофф, плохо, когда теория систем недостаточно хороша, но также плохо и когда недостаточно хороша теория практики. Теория практики и теория систем, по его словам, подобны противоположным полам, необходимым для производства потомства.

Каковы же основные положения «теории практики» Р. Акоффа?

Прежде всего, совершенно необходимо обеспечить участие в системном исследовании всех заинтересованных сторон , причем это участие должно быть добровольным . При этом системный аналитик никогда не должен представлять ни одну из заинтересованных сторон, он должен быть нейтральным.

Заинтересованные лица будут участвовать в системном решении проблемы, если выполнены три условия:

Если их участие действительно повлияет на полученные результаты;

Если участие в анализе интересно;

Если результаты будут внедрены.

Первое условие может быть выполнено, если каждая из сторон в принятии реше-

ний равноправна .

Пример . Если решения принимаются большинством, и это большинство имеет одна из заинтересованных сторон, то все другие вряд ли будут добровольно участвовать в работе. Поэтому решения в таких условиях целесообразнее принимать консенсусом, достичь которого часто трудно,

но редко невозможно.

Второе условие (интерес) можно обеспечить несколькими способами. Эффективным приемом, по мнению Р. Акоффа, является предложение участникам анализа спроектировать такую систему, на которую, будь их воля, они тут же заменили бы существующую. Конечно, такая система должна быть реализуемой, она удовлетворять всем внешним (правовым, социальным, экономическим) ограничениям, быть адаптивной к изменению внешних условий. Составление такого проекта вызывает, как правило, оживленный интерес, т.к. содержит элементы игры, но по мере его выполнения участникам становится ясно, что это не просто игра, а в системе, которая ими спроектирована, явно просматриваются контуры будущей реальной системы.

Третье условие (внедрение результатов) выполняется только тогда, когда лица, принимающие решения, проявляют готовность участвовать в системном исследовании и во внедрении его результатов. Это, в свою очередь, возможно, если:

Решение проблемы действительно назрело и жизненно необходимо;

В анализе заинтересовано окружение лица, принимающего решение;

Между ответственным лицом и системным аналитиком установились отношения взаимного доверия.

По исследованиям Р. Акоффа, установление таких доверительных отношений облегчается при следующих условиях:

Если обе стороны могут прекратить работу в любое время и по любой причине;

Если системный аналитик много работает по обучению персонала организации, для которой проводятся исследования, чтобы впоследствии организация могла выполнять работу и без него;

Если он не выставляет напоказ свои заслуги в получении положительных результатов, а наоборот, всячески подчеркивает заслуги других (это, кстати, в большей степени работает на его авторитет);

Если системный аналитик предъявляет одинаково жесткие требования не только к тем условиям, которые создаются ему для работы, но и к качеству своей собственной работы;

Если он искренне проявляет уважение к интеллекту ответственного лица (разумеется, без подхалимажа).

Говоря о внедрении результатов системного анализа, важно отметить, что в реальной жизни очень редко бывает так, что сначала проводится исследование, а затем его результаты внедряются в практику. При системном исследовании особенно социальных систем они изменяются с течением времени как сами по себе, так и под влиянием самого исследования. В процессе анализа изменяется состояние проблемы, цели, число и персональный состав участников, отношения между заинтересованными сторонами и т.д. Происходит фактически слияние этапов исследования и внедрения, что придает системному анализу специфический характер: проблемы должны не «решаться», а как бы «растворяться», «исчезать» в ходе исследования.

Р. Акофф называет четыре способа обращения с любой реальной проблемой:

Не решать проблему, надеясь, что она исчезнет сама собой (Р. Акофф называет его absolution );

Сделать что-нибудь, частично решающее проблему, смягчающую ее до приемлемого состояния (resolution );

Решить проблему наилучшим в данных условиях (оптимальным) образом (solution );

Ликвидировать, растворить проблему, изменив условия таким образом, чтобы не только исчезла сама проблема, но чтобы и будущие проблемы система могла бы преодолевать самостоятельно.

Последний способ чаще всего и используется в наиболее развитых формах си-

стемного анализа.

Пример . В автобусной компании крупного города возникла проблема: после введения надбавок за качество работы водители начали конфликтовать с кондукторами. Дело в том, что качество работы водителей оценивалось по точности соблюдения графика движения, а кондукторов – по тому, насколько они успевают обслужить пассажиров. В часы пик кондукторы задерживали сигнал отправления (им надо было проверить у выходящих не только наличие билета, но и правильность оплаты, зависящей от расстояния, а входящим – продать билеты); это отрицательно сказывалось на надбавке водителей.

Сначала руководство компании игнорировало возникающую проблему (первый подход), но она не исчезла: враждебность нарастала и в конфликт были вовлечены профсоюзы. Тогда руководство попыталось вернуться к старой системе оплаты (второй подход); однако и водители, и кондукторы запротестовали, т.к. это уменьшало их зарплату. Затем руководство предложило делить причитающиеся надбавки между водителями и кондукторами поровну (третий подход); те отвергли предложение из-за уравниловки.

Проблема была «растворена» консультантом – системным аналитиком, обнаружившим, что в часы пик число автобусов на линии превышало число остановок. На эти часы кондукторов стали снимать с автобусов и закреплять по остановкам. Они продавали билеты до прихода автобуса, успевали проверять билеты у выходящих и стали вовремя давать сигнал отправления. По окончании часов пик кондукторы возвращались в автобусы, а лишние автобусы снимались с линии. К тому

же компании потребовалось меньшее количество кондукторов

Важным в системном анализе является и этическая сторона. Например, одна из опасностей в системном анализе состоит в навязывании системным аналитиком лицу, принимающему решения, своего мнения. В этом плане этика поведения системного аналитика состоит в том, чтобы:

Не скрывать альтернатив, которые почему-то не нравятся ему самому;

Обращать внимание лица, принимающего решения, на устойчивость или чувствительность альтернатив к изменениям условий.

Системный аналитик должен идти на компромиссы. Чтобы завоевать доверие заказчика, например, он должен включать в список альтернатив те, которые тот считает существенными, хотя сам он по опыту уверен, что они не существенны. Но это еще не все. Надо предлагать ответственному лицу и такие альтернативы, которые заведомо встретят его негативную реакцию, а для этого нужна определенная смелость.

Системный аналитик всегда оказывается перед этическим выбором, когда его принципы противоречат принципам заказчика. В этой ситуации для системного аналитика рекомендуются следующие правила:

Не нужно работать с клиентом, который не дает доступа даже к отдельной информации и не позволяет публиковать даже отдельные результаты;

Надо отказываться выполнять анализ только для обоснования уже принятого решения;

Не нужно работать с клиентом, чьи цели и ценности противоречат гуманистиче-

ским целям и ценностям.

Пример . Известный кибернетик С.Бир выполнял системные исследования проблем Чили по заказу правительства С.Альенде, но отказался работать по приглашению А.Пиночета, хотя после это

го ему приходилось принимать меры личной безопасности.

Однако такая категоричность не всегда оправдана. Бывают случаи, когда есть надежда, что такая работа может изменить этику системы к лучшему. В этом случае отказываться от проведения системного анализа, скорее всего, не следует.

Системный анализ - научный метод познания, представляющий собой последовательность действий по установлению структурных связей между элементами исследуемых сложных систем - технических, экономических и т.д. Опирается на комплекс общенаучных, экспериментальных, естественнонаучных, статистических, математических методов. Проводится с использованием современных средств вычислительной техники. Результатом системных исследований является, как правило, выбор вполне определенной альтернативы: плана развития, технической системы, региона, коммерческой структуры и т.д. Поэтому истоки системного анализа, его методические концепции лежат в тех дисциплинах, которые занимаются проблемами принятия решений: теории операций и общей теории управления и системном подходе.

Целью системного анализа является упорядочение последовательности действий при решении крупных проблем, основываясь на системном подходе. В системном анализе решение проблемы определяется как деятельность, которая сохраняет или улучшает характеристики системы. Приемы и методы системного анализа направлены на выдвижение альтернативных вариантов решения проблемы, выявление масштабов неопределенности по каждому варианту и сопоставление вариантов по их эффективности.

Системный анализ базируется на ряде общих принципов, среди которых:

принцип дедуктивной последовательности - последовательного рассмотрения системы по этапам: от окружения и связей с целым до связей частей целого (см. этапы системного анализа подробнее ниже);

принцип интегрированного рассмотрения - каждая система должна быть неразъемна как целое даже при рассмотрении лишь отдельных подсистем системы;

принцип согласования ресурсов и целей рассмотрения, актуализации системы;

принцип бесконфликтности - отсутствия конфликтов между частями целого, приводящих к конфликту целей целого и части.

2. Применение системного анализа

Область применения методов системного анализа весьма широка. Существует классификация, согласно которой все проблемы, к решению которых можно применить методы системного анализа, подразделяются на три класса:

хорошо структурированные (well-structured), или количественно сформулированные проблемы, в которых существенные зависимости выяснены очень хорошо;

неструктурированные (unstructured), или качественно выраженные проблемы, содержащие лишь описание важнейших ресурсов, признаков и характеристик, количественные зависимости между которыми совершенно неизвестны;

слабо структурированные (ill-structured), или смешанные проблемы, которые содержат как качественные элементы, так и малоизвестные, неопределенные стороны, которые имеют тенденцию доминировать.

Для решения хорошо структурированных количественно выражаемых проблем используется известная методология исследования операций, которая состоит в построении адекватной математической модели (например, задачи линейного, нелинейного, динамического программирования, задачи теории массового обслуживания, теории игр и др.) и применении методов для отыскания оптимальной стратегии управления целенаправленными действиями.

Привлечение методов системного анализа для решения указанных проблем необходимо, прежде всего, потому, что в процессе принятия решений приходится осуществлять выбор в условиях неопределённости, которая обусловлена наличием факторов, не поддающихся строгой количественной оценке. В этом случае все процедуры и методы направлены именно на выдвижение альтернативных вариантов решения проблемы, выявление масштабов неопределённости по каждому из вариантов и сопоставление вариантов по тем или иным критериям эффективности. Специалисты только готовят или рекомендуют варианты решения, принятие же решения остаётся в компетенции соответствующего должностного лица (или органа).

Для решения слабо структурированных и неструктурированных проблем используются системы поддержки принятия решений.

Технология решения таких сложных задач может быть описана следующей процедурой:

формулировка проблемной ситуации;

определение целей;

определение критериев достижения целей;

построение моделей для обоснования решений;

поиск оптимального (допустимого) варианта решения;

согласование решения;

подготовка решения к реализации;

утверждение решения;

управление ходом реализации решения;

проверка эффективности решения.

Центральной процедурой в системном анализе является построение обобщённой модели (или моделей), отображающей все факторы и взаимосвязи реальной ситуации, которые могут проявиться в процессе осуществления решения. Полученная модель исследуется с целью выяснения близости результата применения того или иного из альтернативных вариантов действий к желаемому, сравнительных затрат ресурсов по каждому из вариантов, степени чувствительности модели к различным внешним воздействиям.

Исследования опираются на ряд прикладных математических дисциплин и методов, широко используемых в современной технической и экономической деятельности, связанной с управлением. К ним относятся:

методы анализа и синтеза систем теории управления,

метод экспертных оценок,

метод критического пути,

теория очередей и т. п.

Техническая основа системного анализа - современные вычислительные мощности и созданные на их основе информационные системы.

Методологические средства, применяемые при решении проблем с помощью системного анализа, определяются в зависимости от того, преследуется ли единственная цель или некоторая совокупность целей, принимает ли решение одно лицо или несколько и т. д. Когда имеется одна достаточно четко выраженная цель, степень достижения которой можно оценить на основе одного критерия, используются методы математического программирования. Если степень достижения цели должна оцениваться на основе нескольких критериев, применяют аппарат теории полезности, с помощью которого проводится упорядочение критериев и определение важности каждого из них. Когда развитие событий определяется взаимодействием нескольких лиц или систем, из которых каждая преследует свои цели и принимает свои решения, используются методы теории игр.

Несмотря на то, что диапазон применяемых в системном анализе методов моделирования и решения проблем непрерывно расширяется, он по своему характеру не тождествен научному исследованию: он не связан с задачами получения научного знания в собственном смысле, но представляет собой лишь применение методов науки к решению практических проблем управления и преследует цель рационализации процесса принятия решений, не исключая из этого процесса неизбежных в нём субъективных моментов.

Существуют различные точки зрения на содержание понятия «системный анализ» и область его применения. Изучение различных определений системного анализа позволяет выделить четыре его трактовки.

Первая трактовка рассматривает системный анализ как один из конкретных методов выбора лучшего решения возникшей проблемы, отождествляя его, например, с анализом по критерию стоимость - эффективность.

Такая трактовка системного анализа характеризует попытки обобщить наиболее разумные приемы любого анализа (например, военного или экономического), определить общие закономерности его проведения.

В первой трактовке системный анализ -- это, скорее, «анализ систем», так как акцент делается на объекте изучения (системе), а не на системности рассмотрения (учете всех важнейших факторов и взаимосвязей, влияющих на решение проблемы, использование определенной логики поиска лучшего решения и т.д.)

В ряде работ, освещающих те или иные проблемы системного анализа, слово «анализ» употребляется с такими прилагательными, как количественный, экономический, ресурсный, а термин «системный анализ» применяется значительно реже.

Согласно второй трактовке системный анализ -- это конкретный метод познания (противоположность синтезу).

Третья трактовка рассматривает системный анализ как любой анализ любых систем (иногда добавляется, что анализ на основе системной методологии) без каких-либо дополнительных ограничений на область его применения и используемые методы.

Согласно четвертой трактовке системный анализ - это вполне конкретное теоретико-прикладное направление исследований, основанное на системной методологии и характеризующееся определенными принципами, методами и областью применения. Он включает в свой состав, как методы анализа, так и методы синтеза.

Итак, системный анализ - это совокупность определенных научных методов и практических приемов решения разнообразных проблем, возникающих во всех сферах целенаправленной деятельности общества, на основе системного подхода и представления объекта исследования в виде системы. Характерным для системного анализа является то, что поиск лучшего решения проблемы начинается с определения и упорядочения целей деятельности системы, при функционировании которой возникла данная проблема. При этом устанавливается соответствие между этими целями, возможными путями решения возникшей проблемы и потребными для этого ресурсами.

Целью системного анализа является полная и всесторонняя проверка различных вариантов действий с точки зрения количественного и качественного сопоставления затраченных ресурсов с получаемым эффектом.

Системный анализ предназначен для решения в первую очередь слабоструктурированных проблем, т.е. проблем, состав элементов и взаимосвязей которых установлен только частично, задач, возникающих, как правило, в ситуациях, характеризуемых наличием фактора неопределенности и содержащих неформализуемые элементы, непереводимые на язык математики.

Системный анализ помогает ответственному за принятие решения лицу более строго подойти к оценке возможных вариантов действий и выбрать наилучший из них с учетом дополнительных, неформализуемых факторов и моментов, которые могут быть неизвестны специалистам, готовящим решение.

исследование системный анализ модель

Концепции СА

Основные концепции системного анализа состоят в следующем:

Процесс решения проблемы должен начинаться с выявления и обоснования конечной цели, которой хотят достичь в той или иной области и уже на этом основании определяются промежуточные цели и задачи;

К любой проблеме необходимо подходить, как к сложной системе, выявляя при этом все возможные проблемы и взаимосвязи, а также последствия тех или иных решений;

В процессе решения проблемы осуществляется формирование множества альтернатив достижения цели; оценка этих альтернатив с помощью соответствующих критериев и выбор предпочтительной альтернативы;

Организационная структура механизма решения проблемы должна подчиняться цели или ряду целей, а не наоборот.

Принципы СА

Выделяются следующие принципы системного анализа:

1. Принцип единства: совместное рассмотрение системы как единого целого и как совокупности частей (элементов).

2. Принцип связности: рассмотрение любой части системы совместно с её связями с другими частями и окружающей средой.

3. Принцип развития: учёт изменяемости системы, её способности к развитию, замене частей, накапливанию информации, при этом учитывается и динамика внешней среды, изменение взаимодействия системы с внешней средой.

Следующие принципы системного подхода определяют рациональный, целенаправленный подход к рассмотрению структуры и функционированию системы.

4. Принцип функциональности: совместное рассмотрение структуры системы и функций с приоритетом функций над структурой - изменение функций влечёт изменение структуры.

5. Принцип децентрализации: сочетание децентрализации и централизации.

6. Принцип модульного построения: выделение модулей и рассмотрение системы как совокупности модулей.

7. Принцип иерархии: иерархия свойственная всем сложным системам.

8. Принцип свертки информации: информация свёртывается, укрупняется при движении по ступеням иерархии снизу вверх.

9. Принцип неопределённости.

10. Принцип организованности: решения, выводы, действия должны соответствовать степени детализации системы, её определённости, организованности.

Методы СА

Современный системный анализ имеет обширный инструментарий, включающий в себя следующие методы:

метод сценариев (пытаются дать описание системы)

метод дерева целей (есть конечная цель, она разбивается на подцели, подцели на проблемы и т.д., т.е. декомпозиция до задач, которые можно решить)

метод морфологического анализа (для изобретений)

методы экспертных оценок

вероятностно-статистические методы (теория МО, игр и т.д.)

кибернетические методы (объект в виде чёрного/белого ящика)

методы ИО (скалярная opt)

методы векторной оптимизации

методы имитационного моделирования (например GPSS)

сетевые методы

матричные методы

методы экономического анализа и др.

Модель «Черный ящик».

Построение модели "черного ящика" может быть сложной задачей из-за множественности входов и выходов системы (это обусловлено тем, что всякая реальная система взаимодействует с окружающей средой неограниченным числом способов). При построении модели из них надо отобрать конечное число. Критерием отбора является целевое назначение модели, существенность той ли иной связи по отношению к этой цели. Здесь, конечно, возможны ошибки, как раз не включенные в модель связи (которые все равно действуют) могут оказаться важными. Особое значение это имеет при определении цели, т.е. выходов системы. Реальная система вступает во взаимодействие со всеми объектами окружающей Среды, поэтому важно учесть все наиболее существенное. В результате главная цель сопровождается заданием дополнительных целей.

Пример: автомобиль не только должен перевозить определенное количество пассажиров или иметь необходимую грузоподъемность, но и не создавать слишком сильного шума при движении, иметь не превышающую норму токсичность выхлопных газов, приемлемый расход топлива, ... Выполнение только одной цели недостаточно, невыполнение дополнительных целей может сделать даже вредным достижение основной цели.

Модель черного ящика иногда оказывается единственно применимой при изучении систем.

Пример: исследование психики человека или влияние лекарства на организм мы воздействуем только на входы и делаем выводы на основании наблюдений за выходами в сигнал времени для пользователя, т.к. каждые часы показывают состояние своего датчика, то их показания постепенно расходятся. Выход состоит в синхронизации всех часов по показаниям некоего эталона времени (сигналы "точного времени" по радио). Включать эталон в состав часов как системы или рассматривать каждые часы как подсистему в общей системе указания времени?

Глава 2. Основные этапы СА.

Этапы системного анализа

1. Определение конфигуратора.

2. Постановка проблемы - отправной момент исследования. В исследовании системы ему предшествует работа по структурированию проблемы.

3. Расширение проблемы до проблематики, т.е. нахождение системы проблем или задач, существенно связанных с исследуемой проблемой, без учета которых она не может быть решена.

4. Выявление целей: цели указывают направление, в котором надо двигаться, чтобы поэтапно решить проблему.

5. Формирование критериев. Критерий - это количественное отражение степени достижения системой поставленных перед ней целей. Критерий - это правило выбора предпочтительного варианта решения из ряда альтернативных. Критериев может быть несколько. Многокритериальность является способом повышения адекватности описания цели. Критерии должны описать по возможности все важные аспекты цели, но при этом необходимо минимизировать число необходимых критериев.

6. Агрегирование критериев. Выявленные критерии могут быть объединены либо в группы, либо заменены обобщающим критерием.

7. Генерирование альтернатив и выбор с использованием критериев наилучшей из них. Формирование множества альтернатив является творческим этапом системного анализа.

Генерирование альтернатив осуществляют с помощью метода мозговой атаки, получившим широкое распространение с начала 50-х годов как «метод систематической тренировки творческого мышления», направленный на «открытие новых идей и достижение согласия группы людей на основе интуитивного мышления». Методы этого типа известны также под названиями мозгового штурма, конференций идей, коллективной генерации идей (КГИ). Обычно при проведении мозговой атаки, или сессий КГИ, стараются выполнить определенные правила, суть которых сводится к тому, чтобы обеспечить как можно большую свободу мышления участников КГИ и высказывания ими новых идей; для этого рекомендуется приветствовать любые идеи, даже если они вначале кажутся сомнительными или абсурдными (обсуждение и оценка идей проводится позднее), не допускается критика, не объявляется ложной идея и не прекращается обсуждение ни одной идеи. Требуется высказывать как можно больше идей (желательно нетривиальных), стараться создавать как бы цепные реакции идей.

В зависимости от принятых правил и жесткости их выполнения различают прямую мозговую атаку, метод обмена мнениями, методы типа комиссий, судов (когда одна группа вносит как можно больше предложений, а вторая -- старается их максимально критиковать) и т.п. В последнее время иногда мозговую атаку проводят в форме деловой игры.

8. Исследование ресурсных возможностей, включая информационные потоки и ресурсы.

9. Выбор формализации (построение и использование моделей и ограничений) для решения проблемы.

10. Оптимизация (для простых систем).

12. Наблюдение и эксперименты над исследуемой системой.

13. Построение системы.

14. Использование результатов проведенного системного исследования.

Похожие статьи