Системный анализ как методология решений сложных проблем.

Основы системного анализа.

 

Системный анализ возник исходя из объективной необходимости решения сложных проблем, необходимости изучения и проектирования сложных систем, управление этими системами в условиях неполноты информации, ограниченности ресурсов, дефицита времени. В энциклопедическом представлении системный анализ есть совокупность методологических средств, используемых для подготовки и обоснования решений по сложным проблемам различного характера. Идеологической основой системного анализа является диалектика, что позволяет представлять системный анализ в прикладной качестве диалектики, т.е. как реализацию диалектического метода в решении прикладных задач. Сила и эффективность прикладной диалектики наиболее ярко проявляется при анализе действительно сложных задач, что и наблюдается в практике системного анализа. Данный метод познания обеспечивает согласования системности знаний и системности мира на любом уровне абстрагирования. Исходя из этого общая теория систем выстраивает по отношению системному анализу как основная методологическая база. Интегрируя достижения различных научных направлений теория систем формирует основные категории и закономерности, посредством которых достигается эффективность системного анализа сложных проблем. Наиболее убедительно эффективность данного метода проявляется в процессе принятия решений в условиях неопределённости, обусловленной наличием факторов, не поддающихся строгой количественной оценке. Процедуры и методы системного анализа направлены на выдвижение альтернативных вариантов решения проблемы, выявлений масштабов неопределённости по которому из вариантов и сопоставление вариантов по тем или иным критериям эффективности.

Методологический статус системного анализа весьма необычен: с одной стороны, он располагает детализированными методами и процедурами, созданными специально для него, с другой - в рамках системного анализа применяются нестрогие основанные на интуиции качественные суждения, оценки и методы, необходимость использования которых в каждом случае специально обосновывается. В связи с этим в системном анализе тесно переплетены элементы науки и практики, математических методов и операции и эвристических.

Особенности системного анализа вытекают из самой природы сложных систем. Имея в качестве цели ликвидацию проблемы или, как минимум, выяснения её причин, системный анализ привлекает для этого широкий спектр средств, использует возможности различных наук и практических сфер деятельности. Эти обстоятельства определяют соответствующие требования, предъявляемые к системным аналитикам. Ф.Перегудов и Ф.Тарасенко так охарактеризовали эти требования: «В ходе исследования реальной системы обычно приходится сталкиваться с самыми разнообразными проблемами; быть профессионалом в каждой из них невозможно одному человеку. Выход видится в том, чтобы тот, кто берется осуществлять системный анализ, имел образование и опыт, необходимый для опознания и классификации конкретных проблем, для определения того, к каким специалистам следует обратиться для продолжения анализа. Это предъявляет особые требования к специалистам-системщикам: они должны обладать широкой эрудицией, раскованностью мышления, умением привлекать людей к работе, организовывать коллективную деятельность».

Определяя содержание системного анализа авторы популярного учебного пособия отмечают: «Самая сложная и интересная часть системного анализа – это «вытаскивание» проблем из реальной жизни, отделение важного от несущественного, правильной формулировки для каждой из возникающих задач». Здесь отчетливо прослеживается аналогия с таким системным свойством как обособленность. Обособление рассматриваемой проблемы является изначальным и во многом определяющим этапом системного анализа. От того, насколько тщательно осуществляется обособление проблемы, её формализованное представление (постановка задачи), во многом зависит эффективность всего анализа.

Другое системное свойство – структурированность определяет необходимость ключевой процедуры системного анализа – декомпозиции, суть которой заключается в таком разложении целого на части, которое позволяет, разрешив частные проблемы, обеспечить решение задачи в целом. В процессе декомпозиции определяется структура системы, которая формирует единство (целостность отдельных частей (подсистем, элементов) системы).

Значительное место в системном анализе отводится процессу целеполагания, утверждающему основные принципы данной методологии:

– процесс принятия решений должен начинаться с выявления и четкого формулирования конечных целей;

– необходимы выявление и анализ возможных альтернативных путей достижения цели;

– цели отдельных подразделений не должны вступать в конфликт с целями всей программы.

И наконец, такое свойство как иерархичность фактически лежит в основе всего системного анализа. Благодаря закономерностям иерархического порядка удаётся наиболее корректно выполнять процедуры системного анализа, имеющие в значительной степени субъективный характер.

В целом, используя системные правила, задачи системного анализа, их содержание и порядок выполнения можно проиллюстрировать следующей схемой:

 

а) б) в) г)

Рис. 4.1. Схема декомпозиции проблемы (а), цели (б), функции (в),

средств реализации (г)

 

Данная схема даёт очевидное представление сути системного анализа в пространстве. Здесь обозначены основные атрибуты систем. Так в верхней части схемы отображена в соответствующем виде основная цепочка атрибутов системы, начиная с потребностей U, вызванных недостатком (дефицитом) ресурса R, и заканчивая продуктом P, направленным на ликвидацию возможного (или предполагаемого) дефицита ΔR. Данная цепочка позволяет обозначить порядок выполнения основных этапов системного анализа (во времени). Вертикаль схемы отражает основной метод системного анализа – декомпозицию, приводящую к разложению целого на составляющие части, к снятию неопределённости сложной проблемы (цели, функции системы как средства). Декомпозиция проблемы (цели, функции, система) приводит к её структуризации, к формированию структуры на соответствующем уровне иерархии j. Процесс декомпозиции осуществляется в соответствии с закономерностями иерархического порядка. В процессе декомпозиции сложная проблема (цели, функции, система) детализируется и конкретизируется, тем самым снимается неопределённость проблемы (цели, функции, системы). В силу энерджентости процесс декомпозиции, а, следовательно, структуризации не может иметь строгого алгоритма, строгой детерминации, что приводит к неоднозначности формирования структуры, вызванной субъективностью принимаемого решения на каждом шаге декомпозиции. Объективность процесса декомпозиции всецело зависит от опыта и интуиции аналитика.

В первоочередном и обобщенном плане в системном анализе выступает декомпозиция проблемы. Этой процедуре предшествует процедура выявления и обособления проблемы, имеющая различные подходы и методы реализации. Однако, для успешного выполнения этой процедуры необходимо в основе её содержания придерживаться следующих системных принципов:

1) любая проблема возникает в результате несоответствия Fj-1↔Fj;

2) любая проблема проявляется как следствие возникшего или предполагаемого дефицита ресурса ΔR (или потребности U);

3) любая проблема согласуется с другими существующими или предполагаемыми проблемами («Беда не ходит одна»), т.е. любая конкретная проблема находится в спектре проблематики (системе проблем);

4) любая проблема предполагает определение путей её решения (цепь Z), способа решения (функция F) и средства решения (система S);

5) любая проблема имеет своё качество, отражаемое в конечном счёте субъективно установленными признаками и/или параметрами;

6) любая проблема в своём решении предполагает наличие соответствующего ресурса;

7) любая проблема имеет временные координаты («проблемная ситуация»);

Исходя из принципа 1) проблема может быть внешняя и внутренняя. Внутренняя проблема первична, внешняя проблема может считаться проблемой тогда и только тогда, когда она согласуется с внутренней проблемой. В соответствии с принципом 2) решение любой проблемы связано с удовлетворением потребностей, устранением дефицита или причин, которые могут его создать. Принцип 3) можно определить иначе: проблематика есть проблема более высокого уровня. В связи с этим для более объективного отражения проблемы необходимо её представить как часть более глобальной проблемы, находящейся во взаимосвязи с другими проблемами данного уровня. Для определения наиболее рациональных путей, способов и средств решения проблемы (принцип 4)) необходимо определение различных альтернатив и выбор наиболее разумной в соответствии с установленным уровнем иерархии критериев. Принцип 5) определяет форму отображения проблемы, представляемой в виде совокупности качественных и количественных характеристик. Согласно принципу 6) характер проблемы зависит от существующего ресурса, формирование проблемы без учета данной зависимости может (исходя из принципа 2)) вызвать дополнительную проблему. Определение временных координат проблемы (принцип 7)) с учётом закономерностей иерархического порядка зависит от глобальности проблемы: более глобальная проблема имеет более значительные временные рамки. Кроме того более глобальная проблема имеет большее число уровней декомпозиции. Конечный уровень декомпозиции проблемы N характеризуется очевидным осмыслением путей, способов и средств решения проблемы. В этом заключается смысл понятия «элементарная проблема». В связи с этим процесс декомпозиции проблемы согласуется с процессами декомпозиции целей, функций и средств. В свою очередь задача формулирования, структуризации и анализа цели, как важнейшей и первоочередной задачи системного анализа, не может рассматриваться отдельно от способов и средств достижения цели. Определение цели как пути решения проблемы схематично представляется последовательностью Z→F→S→P, где Z – субъективная цель, а P – объективная цель. Альтернативность или неопределенность цели Z очевидно приводит к множеству путей, а следовательно, к множеству результатов. Процесс целеполагания, исходя из в методологии системного анализа сложных проблем занимает значительное место. В этом процессе наиболее существенно проявляется опыт, знания аналитика.

Для успешного выполнения задачи формирования цели функционирующей системы полезными могут оказаться следующие системные правила.

Правило 1.Цель представляется как предполагаемый результат P функционирования системы S, способный удовлетворить существующую и/или предполагаемую потребность среды, которая способна в свою очередь компенсировать затраты системы S, связанные с получением P, путём предоставления необходимого дня удовлетворения потребностей системы S ресурса R.

Такая постановка цели позволяет более конкретно обозначить путь её достижения, где предполагается и функция F (необходимые действия) и средства её реализации S сходя из имеющихся или предполагаемых ресурсов R. Данное правило может быть дополнено правилом 2.

Правило 2. Цель возникает из сопоставления и согласования внешних и внутренних потребностей (принцип целесообразности), из анализа внешних и внутренних ресурсов.

Если цель системы S не согласуется с потребностями среды, то возникает необходимость создания дополнительной системы, целью которой является инициирование этой потребности. Принимая первичность внутренней потребности, следует отметить, что она может быть удовлетворена в полной мере только за счет более глобального ресурса среды Rс, выделение которого системе S для её функционирования и достижения результата P возможно лишь в случае «заинтересованности» среды. Ориентация системы на собственные ресурсы приводит к закрытости системы и доминированию в ней энтропийных процессов и неминуемой деградации. Естественно если цель системы S ориентировать на удовлетворение потребностей среды без учёта собственных интересов, то система рано или поздно исчерпает собственные ресурсы и также деградирует.

Правило 3. Цель не должна подменяться способом (F) и средством (S) её достижения; она должна их предусматривать исходя из существующих или предполагаемых ресурсов и потребностей.

Так, например, цель – «Необходимо разработать информационную систему» является образцом исключения из данного правила, так как «информационная система» - это довольно универсальное, но неопределенное, а «разработать» - одна из возможных альтернативных функций или способов достижения (альтернативы: купить, усовершенствовать и т. п.). Действительной целью является предоставление тому или иному потребителю необходимой, полезной информации, информационного ресурса. Подмена цели способами и средствами её достижения зачастую приводит к созданию систем, не достигающих должного эффекта и требующих чрезмерных издержек.

Правило 4.Цель должна быть направлена на повышение эффективности системы за счет увеличения эффекта и/или снижения затрат (ресурсов).

Выполнение этого правила позволяет обеспечивать прогрессивное развитие системы.

Правило 5. Глобальность (детальность) цели сопоставимо со сроками ее достижения и неопределенностью (конкретностью) ее формулировки.

В соответствии со сроками достижения цели бывают долгосрочными и краткосрочными, текущими, оперативными и стратегическими. Долгосрочные цели формулируются более неопределенно, краткосрочные – более конкретно. Глобальные цели требуют более глобальных, менее определенных способов и средств реализации (большая альтернативность), а также используемых ресурсов. Глобальные цели конкретизируются в процессе их декомпозиции и соответствующей структуризации.

 

Правило 6. Цель всегда должна быть измерима то есть оценена по той или иной измерительной шкале.