Лекции и учебные пособия по системному анализу

Системный анализ

«Основы теории систем и 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»