Лекции и учебные пособия по системному анализу

Системный анализ

«Основы системного анализа» (В. Н. Спицнадель)
Презентации

«Основы системного анализа»

В. Н. Спицнадель

Оглавление    
Глава 3.7, «Некоторые практические результаты применения системного анализа»    

Заключение

Как-то академик С.Г. Струмилин вычислил, что полное отрезвление нашего общества позволило бы поднять производительность труда на 10%. Но столь же неотложно требуется нам отрезвление и от наивного представления о способах разработки новой техники без применения системного подхода. В пособии представлены логические и методологические основы системного анализа на базе обобщения многочисленной отечественной и зарубежной литературы и личных исследований автора в этом направлении.

Системная проблематика, по существу, сводится к ограничению аналитических процедур в науке, технике, технологии и образовании. Специализация сделала возможным быстрое увеличение знания, но ценой ослабления связей между учеными различных специальностей. Углубление исследований влечет за собой создание специальных приемов исследовательской техники и языков. Этот процесс привел к тому, что мы оказались перед лицом такого же краха, как и строители Вавилонской башни, ибо наука перестала быть благородным поприщем, участники которого объединены в общих поисках истины, и превратились в пчелиные соты с изолированными одна от другой ячейками, каждая из которых занята лишь небольшим числом жильцов, способных понимать лишь друг друга.

Применение аналитических процедур как массового явления в современной науке требует выполнения двух условий:

  1. необходимо, чтобы взаимодействие между частями данного явления отсутствовало или было бы пренебрежимо мало для некоторой исследовательской цели; только при этом условии части можно реально математически или логически извлекать из целого, а затем собирать;
  2. отношение, описывающее поведение частей, должно быть линейным; только в этом случае имеет место отношение суммативности, т.е. форма уравнения, описывающего поведение целого, такова же, как и форма уравнения, описывающего поведение частей; наложение друг на друга частных процессов позволяет получить процесс в целом.

Для образований, называемых системами, т.е. состоящих из взаимодействующих частей, это условие не выполняется. Прототипом описания систем являются системы дифференциальных уравнений, в общем случае нелинейных. Методологическая задача теории систем состоит, таким образом, в решении проблем, которые носят более общий характер, чем аналитическо-суммативные проблемы классической науки. Системный метод — это метод восхождения от абстрактного к конкретному, это один из важнейших методов современного теоретического исследования.

Важной специфической чертой системных исследований является стремление основывать их на принципе изоморфизма законов в различных областях действительности. Одна из главных задач — выявление и анализ законов и соотношений, общих для различных областей деятельности. Отсюда вытекает тезис о междисциплинарном характере системного подхода, т.е. о возможности переноса законов, понятий и даже методов исследований из одной сферы познания в другую.

Это, еще раз, о содержании и значении системной проблематики в общем контексте. Другая ее сторона — необходимость принятия решений. Ведь личность человека характеризуется не только тем, что она делает, но и тем, как она это делает. В связи с этим исключительно важным становится умение принимать оптимальные решения, особенно в нестандартных ситуациях. При этом самое интересное заключается в том, что невозможно принять оптимальное решение в предметном знании. И в то же время наша высшая школа продолжает готовить только специалистов-предметников. Поэтому мы всегда жили и живем в обстановке совершенно некомпетентных решений, принимаемых некомпетентными людьми... Решать труднее, чем не решать. Поэтому решают далеко не все. Но если ты инженер, то обязан совершать выбор — выбор технических решений. И не просто решений, а оптимальных, т.е. справедливых, умных, точных, смелых, системных... И для этой цели системный анализ незаменим.

И в завершении — о проблемах. Пособие посвящено системной разработке ТС. Вполне понятно, что в зависимости от конкретной отрасли ТС будут значительно отличаться друг от друга. Например, системы механические и радиоэлектронные, системы вооружения и производственные. Следовательно, одной из проблем ближайшего будущего является уточнение рассмотренных выше моделей и критериев разработки и оценки отраслевых ТС, обладающих определенной спецификой. Далее. Даже внутри отрасли ТС также отличаются друг от друга. Например, в радиоэлектронных системах можно выделить подсистемы информационные, измерительные, вычислительные. Поэтому следующей проблемой является уточнение (разработка на более низком уровне) моделей и критериев для этих альтернатив.

Продолжая подобную классификацию, можно и нужно рассмотреть довольно большое количество уровней и, следовательно, конкретных объектов и предметов исследования. Для каждого из них, соответствующего определенному конструкторско-технологическому ряду систем, подсистем и т.д., рекомендуется разрабатывать свои специфические системные (подсистемные) модели критерии и стремиться к их стандартизации, созданию предметных информационных баз. Только такое решение поставленных проблем позволит значительно повысить эффективность ПЖЦ ТС, а следовательно, и ускорить темпы НТП — глобальной задачи любой передовой в социально-экономическом развитии страны, отрасли, фирмы.

Некоторые авторские мысли о ключевых понятиях системного анализа

Что такое СА?

В широком смысле:

  • это область исследований, где нет общепринятой терминологии и единства мнений теоретиков и практиков по многим принципиальным вопросам;
  • это область исследований, где нет общепринятой терминологии и единства мнений теоретиков и практиков по многим принципиальным вопросам;
  • это очень широкая область с большим разнообразием постановок задач, а следовательно, методов их решения; она лежит на стыке ряда отраслей науки и сфер человеческой деятельности;
  • это методология уяснения (понимания) или упорядочения (структуризации) проблемы, которая может быть решена без ЭВМ и математики.
  • это ограничение применения аналитических процедур; синтез должен стать господствующим, а анализ — соподчиненным;
Суть упорядочения Упорядочение — расположение элементов в определенной последовательности в зависимости от некоторых их признаков
Суть структуризации

Структура — частичное упорядочение элементов и отношений между ними по какому-либо одному признаку. Структуризация направлена на:

  • выяснение реальных целей системы;
  • выяснение альтернативных путей достижения этих целей;
  • достижение взаимосвязей между элементами;
  • понимание внешних условий, в которых возникла проблема; отсюда ограничения и последствия того или иного курса действий.
Средство первичного упорядочивания Это метод сценариев. Сценарий — преимущественно качественное описание возможных вариантов развития ОИ при различных сочетаниях определенных условий.
Метод Дельфи В отличие от метода сценариев, он предполагает предварительное ознакомление экспертов с ситуацией с помощью какой-либо модели.
Дерево целей Это основная форма модели в СА. ДЦ — связной граф, вершины которого интерпретируются как цели, а ребра или дуги — как связи между целями.
Проблемы СА по степени структуризации

Проблемы различают по признакам:

  • ясность, осознанность постановки;
  • степень детализации элементов и их взаимосвязей;
  • соотношение количественных и качественных факторов, отмечаемых в постановке.

Таким образом, выделяют три класса проблем:

  • хорошо структуризованные, или количественно сформулированные;
  • неструктуризованные, или качественно выраженные;
  • слабо структуризованные, или смешанные, содержащие качественные и количественны элементы.
Структура системы В СА наблюдатель фиксирует только видимые структуры и путем преобразования системы выявляет скрытые структуры, за которым скрывается новое качество, которое нужно выявить для решения задач. Структура системы — это дальнейшая абстракция, это способ связи.
Структура коллектива Она будет различной в зависимости от того, по какому признаку «ранжируются» члены коллектива: по профессии, квалификации, стажу, заработку, должности и т.д.
Структура ТС ТС различают по составу, назначению (функциям), принципу действия, качеству (надежности), экономичности, габаритным размерам и массе, компоновке, степени дублирования, эффективности, сложности, связям, организации...
Основные задачи СА
  • Правильно и с возможно большей четкостью сформулировать проблему, перевести ее из неструктуризованного класса в слабо структуризованный;
  • собрать информацию по проблеме для разработки мероприятий ее исследования;
  • выявить назначение системы, решающей проблему, с тем чтобы определить ее состав, методы взаимодействия с другими системами;
  • разработать несколько вариантов развития ТС при различных условиях;
  • выбрать единственный наилучший курс развития системы;
  • выявить основные цели развития системы;
  • выявить критерии эффективности деятельности системы;
  • установить взаимосвязь целей данной ТС со средствами их достижения;
  • разработать программу развития системы;
  • проверить эффективность взаимодействия подсистем, выявить узкие места и устранить их;
  • выявить эффективность организации управления, функции и структуру органов управления;
  • разработать конкретные показатели управления (прогнозирования);
  • сформулировать цели создания системы и т. д. и т. п.
Особенность СА

Как уже отмечалось, использование математического аппарата и ЭВМ не обязательно может быть необходимым. Иногда может быть достаточно серьезного размышления над проблемой. Но в любом СА присутствуют пять обязательных элементов:

  • цель или ряд целей;
  • альтернативные средства, с помощью которых может быть достигнута цель;
  • затраты ресурсов, требуемых для каждой системы;
  • логическая и математическая модели, т. е. система связей между целями, альтернативными средствами их достижения, окружающей средой и требованиями на ресурсы;
  • критерий выбора предпочтительных альтернатив; с его помощью сопоставляются цели и затраты и пр.
Главное в СА Как сложное превратить в простое, как труднопонимаемую проблему превратить в серию задач, имеющих метод решения; поиск эффективных средств исследования и управления сложными объектами.
Самое ценное в СА Правильная постановка целей и составление программы их достижения — это важнейший ресурс государства, залог неуклонного повышения эффективности обществ и частного производства.
Область применения СА

Для решения крупных проблем, связанных с деятельностью многих людей, с большими материальными затратами. Человеческую деятельность можно условно разделить на две области:

  1. область рутинной деятельности, т. е. регулярных, повседневно решаемых задач;
  2. область решения новых, впервые возникающих задач.

В первой из них способы решения задач обычно хорошо отработаны и почвы для СА не представляется, хотя само наличие рутины в некоторых случаях составляют проблему (например, тенденция к постоянному увеличению работников аппарата управления). Во второй области (перспективном планировании, науке) методы СА применимы почти повсеместно.

В каких ситуациях возникает потребность в СА?
  • При решении новых проблем, когда с помощью СА формулируется проблема, определяется, что и о чем нужно знать и понимать, кто должен знать и понимать;
  • если решение проблемы предусматривает увязку цели со множеством средств ее достижения;
  • если проблема имеет разветвленные связи, вызывающие отдаленные последствия в разных отраслях народного хозяйства, и ПР по ним требует учета полных эффективности и затрат;
  • при решении проблем, где существуют трудно сравниваемые варианты решений или достижения комплекса целей;
  • во всех случаях, когда создаются совершенно новые системы;
  • в случаях, когда осуществляется улучшение производства или экономических отношений;
  • во всех проблемах, связанных с автоматизацией производства, созданием АСУ, АСТПП;
  • если принимаемые на будущее решения должны учитывать факторы неопределенности и риска;
  • когда выработка ответственных решений принимается на определенную перспективу (15-20 лет);
  • везде, где требуется выработка критериев оптимальности с учетом целей развития и функционирования системы.
Оглавление    
Глава 3.7, «Некоторые практические результаты применения системного анализа»    


Система Orphus

Яндекс.Метрика