Лекции и учебные пособия по системному анализу

Системный анализ

«Основы теории систем и системного анализа»

В. Н. Спицнадель

Оглавление    
Глава 2.3, «Интегральный тип познания» Глава 3.2, «Цикл как фундамент мироздания»

Глава 3, Теория и практика реализации системного анализа

Этот Космос, один и тот же для всего сущего, не создал никто из богов и никто из людей, но он всегда был, есть и будет вечно живым огнем, мерно воспламеняющимся и мерно угасающим.

Гераклит

Глава 3.1, Рабочие этапы реализации системного анализа

Практика выше (теоретического) познания, ибо она имеет не только достоинство всеобщности, но и непосредственной действительности.

В. И. Ленин

Первоначально целесообразно установить принципиальную последовательность этапов СА. Каждый автор предлагает свою классификацию, отражающую сферы его деятельности. При рассмотрении авторских классификаций выявляются большая общность воззрений и принципиальное единство подходов к разделению СА на этапы. В табл. 3.1 представлены классификации советско-российских и американских исследователей, представляющих различные школы СА.

Универсальным средством методологии СИ является четкое выделение пяти логических элементов в процессе исследования любых систем, подсистем и других элементов. Как указывает Ч. Хитч, бывший помощник министра обороны США, возглавлявший внедрение СА в военных ведомствах, к ним относятся:

  1. цель или ряд целей;
  2. альтернативные средства (или системы), с помощью которых может быть достигнута цель;
  3. затраты ресурсов, требуемых для каждой системы;
  4. математическая и логическая модели, каждая из которых есть система связей между целями, альтернативными средствами их достижения, окружающей средой и требованиями на ресурсы;
  5. критерий выбора предпочтительной альтернативы; с его помощью сопоставляют некоторым способом цели и затраты, например путем максимального достижения цели при некотором запрашиваемом или заранее заданном бюджете.

Однако это абстрактный подход. Поэтому в табл. 3.2 предлагается >более углубленная и принципиальная последовательность работ системного анализа [Черняк Ю.И. Системный анализ в управлении экономикой. М.: Экономика, 1975].

По С.Л. Оптнеру По С. Янгу По Н.П. Федоренко По С. П. Никанорову
Школа и объекты ее изучения
Классическая американская школа СА, занимающаяся оценкой и выбором систем вооружения, промышленных систем и капиталовложений (Б. Радвиг, 3. Квейд) Школа системного проектирования и управления организациями Советско-российская экономико-математическая школа, представители которой работают на высших уровнях планирования народного хозяйства Советско-российская школа, представители которой работают на отраслевом уровне и связаны с разработкой АСУ и пр.
Основные этапы СА
  • Определение актуальности проблемы;
  • определение целей;
  • определение структуры ТС и ее дефектов;
  • определение возможностей;
  • нахождение альтернатив;
  • оценка альтернатив;
  • выработка решения;
  • признание решения;
  • запуск решения;
  • управление реализацией решения;
  • оценка реализации и ее последствий
  • Определение целей организации;
  • выявление проблемы;
  • диагностика (определение, распознавание);
  • поиск решения;
  • оценка и выбор альтернатив;
  • согласование решения;
  • утверждение решения;
  • подготовка к вводу в действие; управление применением решения;
  • проверка эффективности
  • Формулирование проблемы; определение целей;
  • сбор информации;
  • разработка максимального количества альтернатив;
  • отбор альтернатив;
  • построение модели в виде уравнений, программ или сценария;
  • оценка затрат;
  • испытание чувствительности решения (параметрическое исследование)
  • Обнаружение проблемы;
  • оценка актуальности
  • проблемы; анализ ограничений проблемы;
  • определение критериев;
  • анализ существующей системы;
  • поиск возможностей
  • (альтернатив);
  • выбор альтернативы;
  • обеспечение признания;
  • принятие решения
  • (принятие формальной ответственности);
  • реализация решения;
  • определение результатов решения
Библиография
  1. 1960: СА для руководителей (не переведена на рус. яз.).
  2. Написана в 1965, издана в1968, переведена у нас в 1969 г.: СА для решения деловых и промышленных проблем. М.: Сов. радио, 1969. С. 216
Системное управление организацией. М.: Сов. радио, 1972. С. 456
  1. СП к изучению эконом. явлений // Математика и кибернетика в экономике, 1975.
  2. О разработке системы оптимального функционирования экономики. М.: Наука. С. 968;
  3. Оптимизация экономики. М.: Наука, 1977.
  4. Комплексное народнохозяйственное планирование / Под ред. Н.П. Федоренко. М.: Экономика, 1974
  1. СА: этап развития методологии решения проблем в США.
  2. Вступ. ст. в кн. С. Оптнера.
  3. Конструирование организаций — состояние, значение, проблемы. Вступ. статья в кн. С. Янга

Таблица 3.1 — Сравнительная классификация этапов СА

Дадим комментарий ко всем 12 этапам СА.

I. Вопрос о том, существует ли проблема, имеет первостепенное значение, поскольку приложение огромных усилий к решению несуществующих проблем отнюдь не исключение, а весьма типичный случай. Надуманные проблемы маскируют актуальные проблемы. Правильное и точное формулирование проблемы является первым и необходимым этапом системного исследования и, как известно, может быть равносильно половине решения проблемы.

Этапы Научные инструменты
I. Анализ проблемы
  1. Обнаружение проблемы
  2. Точное формулирование проблемы.
  3. Анализ развития проблемы (в прошлом и в будущем).
  4. Определение внешних связей проблемы (с другими проблемами).
  5. Выявление принципиальной разрешимости проблемы
  • Методы: сценариев, диагностический, деревьев целей, экономического анализа
  • кибернетические модели
II. Определение системы
  1. Специфика задачи.
  2. Определение позиции наблюдателя.
  3. Определение объекта.
  4. Выделение элементов (определение границ разбиения системы).
  5. Определение подсистем.
  6. Определение среды
Методы: матричные, кибернетические модели
III. Анализ структуры системы
  1. Определение уровней иерархии (в ВС).
  2. Определение аспектов и языков (в СС).
  3. Определение процессов функций (в ДС).
  4. Определение и спецификация процессов управления и каналов информации (в УС).
  5. Спецификация подсистем.
  6. Спецификация процессов, функций текущей деятельности (рутинных) и развития (целевых)
Методы: диагностические, матричные, сетевые, морфологические, кибернетические модели
IV. Формулирование общей цели и критерия системы
  1. Определение целей, требований надсистемы.
  2. Определение целей и ограничений среды.
  3. Формулирование общей цели.
  4. Определение критерия.
  5. Декомпозиция целей и критериев по подсистемам.
  6. Композиция общего критерия из критериев подсистем
Методы: экспертных оценок («Дельфи»), деревьев целей, экономического анализа, морфологический, кибернетические модели, нормативные операционные модели (оптимизационные, игровые, имитационные).
V. Декомпозиция цели, выявление потребностей в ресурсах и процессах
  1. Формулирование целей — верхнего ранга.
  2. Формулирование целей — текущих процессов.
  3. Формулирование целей — эффективности.
  4. Формулирование целей — развития.
  5. Формулирование внешних целей и ограничений.
  6. Выявление потребностей в ресурсах и процессах
Методы: деревьев целей, сетевые, описательные модели, моделирования
VI. Выявление ресурсов и процессов, композиция целей
  1. Оценка существующих технологии и мощностей.
  2. Оценка современного состояния ресурсов.
  3. Оценка реализуемых и запланированных проектов.
  4. Оценка возможностей взаимодействия с другими системами.
  5. Оценка социальных факторов.
  6. Композиция целей
Методы: экспертных оценок («Дельфи»), деревьев целей, экономического анализа
VII. Прогноз и анализ будущих условий
  1. Анализ устойчивых тенденций развития системы.
  2. Прогноз развития и изменения среды.
  3. Предсказание появления новых факторов, оказывающих сильное влияние на развитие системы.
  4. Анализ ресурсов будущего.
  5. Комплексный анализ взаимодействия факторов будущего развития.
  6. Анализ возможных сдвигов целей и критериев
Методы; сценариев, экспертных оценок («Дельфи»), деревьев целей, сетевые, экономического анализа, статистический, описательные модели
VIII. Оценка целей и средств
  1. Вычисление оценок по критерию.
  2. Оценка взаимозависимости целей.
  3. Оценка относительной важности целей.
  4. Оценка дефицитности и стоимости ресурсов.
  5. Оценка влияния внешних факторов,
  6. Вычисление комплексных расчетных оценок
Методы: экспертных оценок («Дельфи»), экономического анализа, морфологический метод
IX. Отбор вариантов
  1. Анализ целей на совместимость и входимость.
  2. Проверка целей на полноту.
  3. Отсечение избыточных целей.
  4. Планирование вариантов достижения отдельных целей.
  5. Оценка и сравнение вариантов.
  6. Совмещение комплекса взаимосвязанных вариантов
Методы: деревьев целей, матричные, экономического анализа, морфологический
X. Диагноз существующей системы
  1. Моделирование технологического и экономического процессов.
  2. Расчет потенциальной и фактической мощностей.
  3. Анализ потерь мощности.
  4. Выявление недостатков организации производства и управления.
  5. Выявление и анализ мероприятий по совершенствованию организации
Методы: диагностические, матричные, экономического анализа, кибернетические модели
XI. Построение комплексной программы развития
  1. Формулирование мероприятий, проектов и программ.
  2. Определение очередности целей и мероприятий по их достижению.
  3. Распределение сфер деятельности.
  4. Распределение сфер компетенции.
  5. Разработка комплексного плана мероприятий в рамках ограничений по ресурсам во времени.
  6. Распределение по ответственным организациям, руководителям и исполнителям
Методы: матричные, сетевые, экономического анализа, описательные модели, нормативные операционные модели
XII. Проектирование организации для достижения целей
  1. Назначение целей организации.
  2. Формулирование функций организации.
  3. Проектирование организационной структуры.
  4. Проектирование информационных механизмов.
  5. Проектирование режимов работы.
  6. Проектирование  механизмов  материального  и морального стимулирования
Методы: диагностические, деревьев целей, матричные, сетевые методы, кибернетические модели

Примечание.

Неформальные методы:

  • метод сценариев,
  • метод экспертных оценок («Дельфи»),
  • диагностические методы.

Графические методы:

  • метод деревьев целей,
  • матричные методы,
  • сетевые методы.

Количественные методы:

  • методы экономического анализа,
  • морфологические методы,
  • статистические методы.

Методы моделирования:

  • кибернетические модели,
  • описательные модели,
  • нормативные операционные модели (оптимизационные, имитационные, игровые).

II. Чтобы построить систему, проблему надо разложить на комплекс четко сформулированных задач. При этом в случае БС задачи образуют иерархию, в случае СС — спектр, т.е. над одним объектом будут решаться совершено различные задачи на разных языках. Позиция наблюдателя определяет критерий решения проблемы. В некоторых случаях определение объекта составляет наибольшую трудность для исследователя (так же как и определение народнохозяйственной системы и среды).

III. Произвол в выделении подсистем и реализуемых в них процессов неизбежно обрекает СИ на неудачу. Выявление целей и процессов развития требует не только строгости логического мышления, но и умения найти контакт с работниками управления.

IV. Формировать общие цели организации и особенно конструировать критерий эффективности системы никоим образом нельзя, основываясь лишь на общественное мнение. Оно представляет собой сложную логическую процедуру в рамках понятий ОТС, требующую, однако, тонкого знания специфики экономики и технологии исследования объекта.

V. В БС и СС цель системы настолько отдалена от конкретных средств их достижения, что выбор решения требует большой трудоемкости по увязке цели со средствами ее реализации путем декомпозиции целей. Это важная работа является центральной в СА. Она породила метод дерева целей, который является главным, если не единственным достижением СА.

VI. В системах непроизводственных (образование, здравоохранение и пр.) выразить явным образом цель и критерий эффективности развития логически не удается. Здесь неприемлем анализ «от естественных потребностей человека» в связи с их непрерывным развитием и изменением. Надо идти традиционным путем от анализа существующего положения, достигнутого уровня и последовательного прогноза.

VII. СА, как правило, имеет дело с перспективой развития. Поэтому максимальный интерес представляет любая информация о будущем — ситуациях, ресурсах, открытиях и изобретениях. Поэтому прогнозирование есть важнейшая и сложнейшая часть СА.

VIII. Целый ряд социальных, политических, моральных, эстетических и других факторов, которые нельзя не принимать во внимание в СА (они иногда решающие) не исчисляются количественно. Единственный способ их учета — это получение субъективных оценок экспертов. Поскольку СА, как правило, имеет дело с неструктуризованными или слабо структуризованными, т.е. лишенными количественных оценок, то получение оценок специалистов и их обработка представляются необходимым этапом СА большинства проблем.

IX. Несоответствие потребностей и средств удовлетворения составляют закон и важнейший стимул социально-экономического развития. Поскольку понятия цели и средств их достижения неотделимы, то центральным моментом принятия решений в СА является усечение целей — отсечение тех целей, которые признаны малозначащими или не имеющими средств для достижения, и отбор конкретных... В СИ «инженерного» типа отбор альтернатив считается самой важной, если не единственной задачей СА!

X. Проблемы народнохозяйственного управления, решаемые методами СА, возникают в реально существующих органах управления. Задачей СА большей частью является не создание нового органа управления, а усовершенствование существующих. Поэтому возникает необходимость в диагностическом анализе органов управления, направленном на выявление их возможностей, недостатков и т.д. Новая система будет эффективно внедряться в том случае, если она облегчает работу органа управления.

XI. Результаты СА получаются в рамках системных понятий. Для практического планирования они должны быть переведены на язык социально-экономических категорий. В результате решения задач СА крупных народнохозяйственных проблем создаются комплексные программы развития.

XII. СА имеет ряд специфических методов и приемов проектирования эффективных органов управления, ориентированных на цель, т.е. создание и использование определенной системы в народном хозяйстве.

Большинство перечисленных методов разработано задолго до появления GA и использовалось самостоятельно. Однако в ряде случаев системная методология позволяет более точно очертить круг задач, наиболее эффективно решаемых каждым методом. В отношении некоторых методов СА позволил несколько переоценить и переосмыслить их значение, границы применимости, найти типовые постановки задач, решаемых данным методом.

Вклад методологии СА в развитие таких точных методов, как численные и аналитические, экономико-математического моделирования относительно невелик. То новое, что вносит здесь системная методология,— это подход не от метода, а от задачи, требование комплексного использования целой серии методов или их системного использования для решения различных частей и этапов проблемы.

Но целый ряд слабо формализованных методов был порожден развитием именно системной методологии и потребностями СА проблем — проблем неструктуризованных или слабо структуризованных. К числу собственных инструментальных достижений системной методологии относятся методы сценариев, получения и анализа экспертных оценок («Дельфи») и методы построения и анализа деревьев целей. Тесно связаны с развитием СА также и диагностические методы. Рассмотрим их более подробно.

Сценарий (в прогнозировании) — преимущественно качественное описание возможных вариантов развития исследуемого объекта при различных сочетаниях определенных (заранее выделенных) условий. Он не предназначен для «предсказания» будущего, а лишь в развернутой форме показывает возможные варианты развития событий для их дальнейшего анализа и выбора наиболее реальных и благоприятных.

Метод сценариев является средством первичного упорядочения проблемы, получения и сбора информации о взаимосвязях решаемой проблемы с другими и о возможных и вероятных направлениях будущего развития. Группа квалифицированных профессионалов составляет план сценария, где стремится наметить области науки, техники, экономики и пр., которые не должны быть упущены из внимания при постановке и решении проблемы. Различные разделы сценария обычно пишутся разными группами людей, где развертывается вероятный ход событий во времени. Использование разных профессионалов позволяет проследить его ветвление, взаимосвязи с другими проблемами и т.д. Сценарии могут быть использованы на разных этапах СА, когда требуется собрать и упорядочить весьма разнородную информацию. Но главной областью применения являются этапы I (анализ проблемы) и VII (прогноз и анализ будущих условий).

Метод «Дельфи», в отличие от метода сценариев, предполагает предварительное ознакомление экспертов с ситуацией с помощью какой-либо модели.

В СА основной формой модели, которая подлежит усовершенствованию и насыщению информацией с помощью экспертных оценок, является дерево целей. Специалистам предлагается оценить структуру модели в целом и дать предложение о включении в нее неучтенных связей. При этом используется анкетный метод. Результаты каждого опроса доводятся вновь до сведения всех экспертов, что позволяет им далее корректировать свои суждения на основе вновь полученной информации. Метод Дельфи представляется самым надежным средством получения данных (особенно это относится к информации о будущем!).

Дерево целей (ДЦ) представляет собой связной граф, вершины которого интерпретируются как цели, а ребра или дуги — как связи между ними. Это главный инструмент увязки целей верхнего уровня с конкретными средствами их достижения на низшем уровне.

В программно-целевом планировании (когда цели плана связываются с ресурсами с помощью программ) ДЦ выступает как схема, показывающая членение общих (генеральных) целей народнохозяйственного плана или программы на подцели, последних — на подцели следующего уровня и т.д.).

Представление целей начинается с верхнего уровня, дальше они последовательно разукрупняются. Причем основным правилом разукрупнения целей является полнота: каждая цель верхнего уровня должна быть представлена в виде подцелей следующего уровня исчерпывающим образом, т.е. так, чтобы объединение понятий подцелей полностью определяло понятие исходной цели. На схеме 3.1 представлен фрагмент примерного ДЦ долгосрочного народнохозяйственного плана.

Диагностические методы представляют собой хорошо отработанные приемы массового обследования предприятий и органов управления в целях усовершенствования форм и методов их работы. В СССР (а сейчас и в РФ) имелся целый ряд методик и инструкций по осуществлению диагностического обследования [например: Экономические и математические методы. 1969. N 6]. О диагностических методах существуют разные мнения: одни рассматривают их как самостоятельные методы, другие — как методы СА. Однако эти разграничения не имеют особого значения.

Матричные формы представления и анализа информации не являются специфическим инструментом СА, однако широко применяются на различных этапах его в качестве вспомогательного средства. Матрица — не только чрезвычайно наглядная форма представления информации, но и форма, раскрывающая внутренние связи между элементами, помогающая выяснить и проанализировать ненаблюдаемые части структуры. Пример использования свойств матрицы — периодическая система Д.И. Менделеева.

Оглавление    
Глава 2.3, «Интегральный тип познания» Глава 3.2, «Цикл как фундамент мироздания»