Методы системного анализа объектов исследования

Системный анализ – это методология решения инновационных проблем, основанная на концепции систем.

В центре методологии системного анализа находится операция количественного сравнения альтернатив для выбора одной, подлежащей реализации. Чтобы достичь конечного результата, необходимо дать количественную оценку качественности альтернатив. Достичь этого можно, если учтены все элементы – альтернативы и даны правильные оценки каждому элементу. Отсюда возникает необходимость объединения всех элементов, связанных с данной проблемой, в систему, которая решает проблему.

Система обладает наряду с перечисленными выше общими свойствами рядом характерных черт, включающих:

• единство системы, наличие у нее общей цели, общего назначения;

• интеграционный характер системы, характеризующийся большим числом выполняемых функций, входов и выходов;

• сложность поведения системы, т.е. при наличии переплетающихся и перекрывающихся взаимосвязей между переменными изменение одной переменной влечет изменение других;

• нерегулярное во времени поступление внешних воздействий;

• наличие в большинстве случаев состязательных, конкурирующих сторон.

Система определяется заданием системных объектов. Системные объекты – это вход, выход, процесс, обратная связь и ограничение.

Входом называется объект, который изменяется при протекании данного процесса. Вход может принимать такие формы, как: а) последовательно связанный с данными; б) результат предшествующего процесса, беспорядочно связанный с данными; в) результат процесса данной системы, который вновь вводится в нее.

Выходом называется объект (результат) или конечное состояние процесса. Иными словами, выход – это цель, для достижения которой системные объекты, свойства и связи соединены вместе.

Процессом называется преобразование входа в выход (свойство данного процесса). Между входом одного процесса и выходом другого существует связь. Выделить системы – значит выявить все процессы, образующие данный выход.

Обратная связь – это функция подсистемы, сравнивающей выход с критерием (с целью управления процессом).

Как было отмечено выше, любая система состоит из подсистем и, в свою очередь, является подсистемой некоторой системы. Граница системы определяется совокупностью входов от внешней среды. Внешняя (окружающая) среда – это совокупность естественных и искусственных систем, для которых данная система не является функциональной подсистемой.

Проблема[1] – это ситуация, требующая разрешения. Выявление проблемных ситуаций – это и есть проблема принятия решений. Принятие решения должно завершиться конкретными результатами и разбивается на ряд обязательных этапов: определение цели исследования и критерия ее достижения; формулировка конкретных задач; выбор способов, приемов, методов и средств для решения поставленных задач. Так, процесс рационального решения проблем можно представить в виде схемы (рис. 5.13).

Рис. 5.13. Этапы поиска рационального решения проблем

Вместе с тем показанные на схеме этапы проведения системного анализа носят абстрактный, общий характер. Более углубленная последовательность работ по поиску рационального решения проблем представлена в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Поиск рационального решения проблем

Этапы

Научные инструменты системного анализа

I. Анализ проблемы

1. Обнаружение проблемы.

2. Точное формулирование проблемы.

3. Анализ логической структуры проблемы.

4. Анализ развития проблемы (в прошлом и будущем).

5. Определение внешних связей проблемы (с другими проблемами).

6. Выявление принципиальной разрешимости и проблемы

Методы: "сценариев", диагностический, "дерева целей", экономического анализа

II. Определение системы

1. Спецификация 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 БС).

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 (метод Дельфи), "дерева целей", экономического анализа, морфологический, кибернетические модели, нормативные операционные

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: "дерева целей", сетевые, описательные модели, моделирования

VI. Выявление ресурсов и процессов, композиция целей

1. Оценка существующих технологий 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 (метод Дельфи)

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 (метод Дельфи), "дерева 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 (метод 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.

Методы: "дерева целей", матричные, экономического анализа, морфологический

5. Оценка и сравнение вариантов.

6. Совмещение комплекса взаимосвязанных вариантов

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 но 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, "дерева целей", матричные, сетевые методы, кибернетические модели

Примечание. Неформальные методы: метод "сценариев", метод экспертных оценок (метод Дельфи), диагностические методы. Графические методы: метод "дерева 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).

Отметим следующие аспекты.

1. Формулирование и описание проблемной ситуации – это исходный пункт исследования. Выявление проблемы, правильное и точное ее описание является первым этапом системного исследования.

Для начала необходимо определить внешние признаки проявления проблемы, ее временные параметры, источники возникновения проблемы, обусловливающие ее факторы, характер влияния проблемы на основные элементы объекта исследования, возможные исследования развития проблемной ситуации.

В качестве инструмента исследования можно использовать анализ логической структуры проблемы, изучить ее в ретроспективном аспекте, оценить возможные пути развития в будущем и во взаимосвязи с другими проблемами.

При анализе сложных проблем используют приемы декомпозиции, матрицы системных характеристик, модели типа "черного ящика" и др.

2. На этапе определения системы осуществляется постановка задач, которые необходимо решить для получения конечных результатов; устанавливается состав элементов, входящих в систему, определяя тем самым объект исследования.

Позиция наблюдателя определяет критерий решения проблемы. Результатом второго этапа решения проблемы является разработка научной модели исследования объекта-системы.

С этой целью могут быть использованы матричные, кибернетические, информационные, синергетические имитационные и другие модели.

3. На этапе анализа структуры системы определяются уровни иерархии объекта-системы, выделяются все элементы (подсистемы), устанавливаются их связи и отношения.

Затем проводится структурно-функциональный анализ объекта исследования, дается графическое описание процесса функционирования элементов системы, определяются их специфика и информационные связи с внешней средой на основе разработки структуры целей и др. В качестве инструмента для исследования используются методы логических построений, диагностики, синтеза. Анализ проводится на основе построения графических, матричных, сетевых, морфологических, кибернетических и синергетических моделей.

Результатом выполнения данного этапа работ является построение структурно-функциональной модели объекта-системы.

4. Формулирование общей цели, определение критерия системы, целей и ограничений внешней среды, декомпозиция целей и критериев подсистем представляют собой сложную логическую процедуру в рамках понятий общей теории систем.

На данном этапе исследования используются методы: экспертных оценок, сетевых структур целей, оптимизационных, игровых, имитационных моделей и др.

Результатом анализа на этом этапе является описание условий исследования объекта исследования как системы, установление критерия целенаправленного развития и состава ресурсного обеспечения полного жизненного цикла, а также определение принципов декомпозиции целей системы и условий сохранения ее целостности.

5. Увязка цели со средствами ее реализации осуществляется путем декомпозиции целей и их формулирования, определения текущих процессов, эффективности функционирования подсистем каждого уровня, устойчивого динамического развития, внешних условий и ограничений.

Этот этап является центральным в системном анализе. В результате его выполнения необходимо увязать цели со средствами их достижения как внутри системы, так и вне ее.

Для этого используются методы "дерево целей", моделирования состояния системы, сетевые, описательные модели и др.

6. Выявление ресурсов и процессов, композиция целей осуществляются традиционным путем, начиная с анализа существующего положения, достигнутого уровня и последовательного прогноза. При этом используются методы экспертных оценок, "дерево целей", прогнозных расчетов и др.

7. Прогнозирование и анализ условий развития объекта- системы начинается с оценки влияния различных факторов как внутри системы, так и внешнего воздействия. Анализируются возможные варианты изменения целей и тенденций развития системы, состояние ресурсного обеспечения будущего развития, делаются прогноз и анализ будущих условий. Для этого используются методы "сценариев", экспертных оценок, "дерево целей", статистические, описательные модели и др.

8. Оценка целей и средств их достижения – один из наиболее трудоемких этапов системного анализа, на котором разрабатывается механизм соответствия целей и их достижения, определяются критерии оценок, выбираются методы оценки. После того как критерий сформирован, т.е. найден способ сравнения альтернатив, ставятся задачи выбора и оптимизации, создается система комплексной оценки соответствия целей и средств, определяются параметры оценочного механизма.

Учитывая, что системный анализ, как правило, имеет дело с объектами, лишенными количественных оценок, в качестве методического инструментария используются методы экспортных оценок, морфологический метод и др.

9. На этапе отбора вариантов проводятся сопоставление целей и средств, их оптимизация – отсечение тех целей, которые признаны малозначимыми или не имеющими средств для достижения конечного результата. Цели уточняются, корректируются, исходя из условия функционирования объекта-системы.

Для того чтобы имелась возможность сравнить альтернативы, необходимо выработать критерий предпочтения.

В процессе анализа применяются методы моделирования, "дерево целей", матричные и др.

10. Диагностический анализ существующего объекта-системы направлен на выявление адаптационных условий для новой системы.

Делается также расчет потенциальных возможностей ресурсного обеспечения, прогнозируется изменение проблемной ситуации.

На последующих этапах осуществляется построение комплексной программы (плана мероприятий) по реализации результатов исследования, проектируются условия их применения.

Таким образом, подход к решению проблем предполагает последовательное выполнение следующих работ.

1. Анализ проблемы (постановка проблемы): определение существа проблемы, точное ее формулирование, анализ логической структуры проблемы, анализ развития проблемы (оценка прошлого состояния и прогноз), выделение внешних связей, оценка принципиальной разрешимости проблемы.

2. Определение, конструирование системы: определение целей и задач, формулировка позиции наблюдателя, определение системных объектов, выделение подсистем, определение внешней среды.

3. Анализ структуры системы: определение уровней иерархии, аспектов рассмотрения, процессов, определение спецификации подсистем, процессов и функций.

4. Формулирование общей цели и критерия системы: определение целей систем высшего порядка, целей и ограничений внешней среды, формулирование общей цели, определение критерия, декомпозиция целей и критериев подсистем.

5. Декомпозиция цели, выявление потребности в ресурсах и процессах: формулирование целей верхнего уровня, целей текущих процессов и целей развития.

6. Оценка ресурсов: оценка существующих технологий и мощностей, существующего состояния ресурсов, взаимодействия с другими системами, социальных факторов.

7. Прогноз и анализ будущих условий: анализ устойчивых тенденций развития проблемы, прогноз развития и изменения среды, прогноз появления новых факторов, оказывающих влияние на систему; анализ ресурсов будущего, анализ возможных сдвигов целей и критериев.

8. Оценка целей и средств: вычисление оценок по критерию, оценка взаимозависимости целей, оценка относительности важности целей.

9. Формирование альтернатив решения проблемы и отбор вариантов: оценка альтернатив по критерию, сравнение и отбор вариантов.

10. Построение комплексной программы решения: формулировка мероприятий проектов и программ, определение очередности целей и мероприятий по их достижению, распределение сфер деятельности, распределение сфер компетентности, разработка плана мероприятий в условиях ограничений по ресурсам и времени, распределение ответственности но организациям, руководителям и исполнителям.

11. Проектирование организации для достижения цели: назначение цели организации, назначение функций организации, проектирование организационной структуры, информационных потоков, режимов работы, материальных и моральных стимулов.

Указанный перечень работ носит примерный характер. В каждом конкретном случае решения проблем разрабатывается план исследования исходя из содержания поставленной задачи.