Основные этапы проведения системного анализа. Научная электронная библиотека. Построение структуры объекта

Методологические принципы системного анализа

Целью анализа системы управления является:

· детальное изучение системы управления для более эффективного использования и принятия решения по ее дальнейшему совершенствованию или замене;

· исследование альтернативных вариантов вновь создаваемой системы управления с целью выбора наилучшего варианта.

Опыт исследования объектов различного состава, содержания и области применения (общественных, физических, технических, биологических, мыслительных конструкций и т.д.) позволяет сформулировать три основных принципа системного подхода, которые можно положить в основу исследования сложных систем управления:

принцип физичности;

принцип моделируемости;

принцип целенаправленности.

В работе (7) выделяют такие принципы системного анализа:

целостность;

иерархичность строения;

структуризация;

множественность.

принципами системного анализа являются:

1) Принцип единства: совместное рассмотрение системы как единого целого и как совокупности частей (элементов).

2) Принцип связности: рассмотрение любой части системы совместно с её связями с другими частями и с окружающей средой.

3) Принцип развития: учёт изменяемости системы, её способности к развитию, замене частей, накапливанию информации, при этом учитывается и динамика внешней среды, изменение взаимодействия системы с внешней средой.

Следующие принципы системного подхода определяют рациональный, целенаправленный подход к рассмотрению структуры и функционирования системы.

4) Принцип функциональности: совместное рассмотрение структуры системы и функций с приоритетом функций над структурой - изменение функций влечет изменение структуры.

5) Принцип децентрализации: сочетание децентрализации и централизации.

6) Принцип модульного построения: выделение модулей и рассмотрение системы как совокупности модулей.

7) Принцип иерархии. Иерархия свойственна всем сложным системам.

8) Принцип свертки информации: информация свертывается, укрупняется при движении по ступеням иерархии снизу вверх.

9) Принцип неопределенности.

10) Принцип организованности: решения, выводы, действия должны соответствовать степени детализации системы, ее определенности, организованности.

Указанный список мнений исследователей по поводу принципов системного анализа можно было бы продолжить, поскольку в литературе эти принципы разнятся практически у всех исследователей.

Укрупнено системный анализ состоит из следующих этапов: постановки задачи; структуризации системы и ее проблем; построения и исследования модели с последующей выработкой рекомендаций по совершенствованию системы.

Разные исследователи по-разному подходят к определению основных этапов системного исследования. Выделяют такие процедуры: определение конфигуратора; определение проблемы и проблематики; выявление целей; формирование критериев; генерирование альтернатив; построение и использование моделей; оптимизация; декомпозиция; агрегирование.

Выделяют такие этапы:

определение объекта анализа;

структурирование системы;

определение функциональных особенностей системы управления;

исследование информационных характеристик системы;

определение количественных и качественных показателей системы управления;

оценивание и оценка эффективности системы управления;

обобщение и оформление результатов анализа.

Как видно, самые главные этапы у всех исследователей повторяются (постановка задачи – определение проблемы плюс выявление целей; моделирование – построение моделей; структуризация – структурирование системы и т.д.).

1.Постановка задачи . Этот этап работы является наиболее важным, т.к. от него зависит весь ход проведения исследований. Как первоначальный этап системного анализа, постановка задачи отличается от постановки задачи в математическом смысле как формального способа записи ее существа. В этом относительно узком смысле постановка задачи рассматривается позднее для конкретных задач, решаемых системой или ее элементами в процессе функционирования. На начальном этапе системного анализа постановку задачи рассматривают в широком смысле.

Применительно к системам управления прежде всего следует выяснить само назначение проводимого исследования, ибо от этого существенно зависит направление и содержание последующих этапов. Важно определить, что послужило причиной, вызвавшей решение о начале данного исследования.

Рис. Общая схема системы управления

Для системы управления характерно единство субъекта и объекта управления – ее управляющей и управляемой частей, которое обеспечивается наличием между ними прямых и обратных связей, образующих в своей совокупности контур управления

Под влиянием управляющего воздействия (), вырабатываемого субъектом управления, в объекте управления происходят изменения, результаты которых отражаются на численных значениях его измеряемых параметров. Среди всего множества параметров, по значениям которых можно судить о состоянии объекта управления, выделяют входные () и выходные (), управляемые и неуправляемые ("возмущения" – ).

Управляющее воздействие является функцией величины- величиина рассогласования , равной разности между задающим воздействием (входным сигналом) и реакцией системы .

Период времени от момента получения новой информации, имеющей отношение к объекту управления, до исполнения управленческого решения называется циклом операции управления :

где – время, уходящее на первичную обработку и обобщение поступившей информации;

– длительность процесса принятия решения;

– время, уходящее на передачу и исполнение решения.

Продолжительность цикла операции управления определяет минимально необходимый период упреждения в управлении.

По принципу управления различают системы замкнутые и разомкнутые :

система управления замкнутая – система с отрицательной обратной связью (в системах с отрицательной обратной связью реализуется принцип управления по отклонению – устранение или уменьшение отклонения регулируемой величины от заданного значения путем измерения этого отклонения и использования его для выработки управляющего воздействия, возвращающего систему в первоначальное состояние);

система управления разомкнутая – система без обратной связи (в системах без обратной связи используется принцип управления по возмущению – устранение или уменьшение вызванного возмущением отклонения регулируемой величины от требуемого значения путем измерения этого возмущения, его функционального преобразования и выработки соответствующего управляющего воздействия).

Система управления, состояние которой определяется функциями нескольких переменных, зависящими не только от времени, но и от пространственных координат, называется системой управления с распределенными параметрами .

Системы управления, на каждое внеш­нее воздействие откликающиеся вполне определенным образом, называются рефлексивными (рефлексными, рефлекторными ). Для нерефлексивных систем характерна неоднозначность, многовариантность реакции на одно и то же воздействие.

В теории игр под рефлексивным управлением понимается процесс передачи оснований для принятия решений одной из сторон другой. При этом происходит отражение игроками в их мышлении рассуждений друг друга. Из-за возможности применения противной стороной различных уловок (распространение дезинформации, блеф и т.д.) любые оптимальные, но слишком жесткие программы действий оказываются, как правило, не такими выигрышными, как программы, основанные на методах не оптимальных, но более гибких. Наиболее характерно рефлексивное управление для социальных систем.

Система управления, закон изменения состояния которой описывается системой обыкновенных дифференциальных уравнений:

(в векторном виде ), называется динамической системой .

Предполагаются ли радикальные решения, связанные с коренной реконструкцией, принципиальным видоизменением действующей системы, или хотелось бы улучшить ее работу на базе существующих возможностей?

Почему изменения представляются необходимыми?

Что хотелось бы получить в результате этих изменений?

Что мешает изменить систему в нужном направлении без проведения специальных исследований?

Как оценить эффективность изменений, если они будут сделаны? Ответы на подобные вопросы легко могут быть получены у специалистов рассматриваемой и вышестоящей систем. Их многолетний опыт, детальное знание той системы, в которой они работают, позволяют считать, что никто лучше их не знает, какие они испытывают трудности, какие ограничения им мешают, чего они хотят добиться.

Однако почти всегда оказывается, что задачи формулируются этими специалистами либо в весьма общих, трудно поддающихся конкретизации выражениях, либо, наоборот, ставятся узкие конкретные задачи, не охватывающие проблему в целом. Это объясняется не тем, что они недостаточно глубоко знают свою систему или у них отсутствуют специальные знания и навыки в области системного анализа. Психологически человек всегда убежден в правильности своих решений, даже когда другим очевидна их ошибочность, - иначе он бы такое решение просто не принимал. Ему кажется, что он учел все влияющие на решение факторы, предусмотрел последствия, взвесил все обстоятельства.

Принимаемые в сложных ситуациях решения, как правило, весьма далеки от оптимальных. Именно поэтому формулировки задач специалистами, работающими в исследуемой системе, в большинстве случаев односторонни, выхватывают какой-либо один аспект деятельности системы, не учитывая многообразия и взаимосвязи различных факторов в системе и ее внешней среде. Именно поэтому иногда бывает, что сформулированные этими специалистами задачи в результате уже первого этапа системного анализа меняются коренным образом.

Первый этап - этап постановки задачи - весьма важен для последующей работы, от него существенно зависит, какие будут получены результаты. В то же время этот этап практически не поддается формализации. Успех определяется искусством и опытом специалиста по системному анализу, глубиной понимания им исследуемой системы, умением установить тесный контакт со специалистами, работающими в исследуемой системе, проведением всех исследований совместно. Наибольший эффект дает создание единой группы, в которую входят эти специалисты.

2. Структуризация - второй этап системного анализа. Прежде всего надо локализовать границы проблемы и системы и определить их внешнюю среду, для чего необходимо определить набор всех элементов, в той или иной степени связанных с поставленной на предыдущем этапе задачей, и разделить их на два класса - 1) исследуемую систему и 2) ее внешнюю среду. Такое деление существенно зависит от поставленной задачи -при ее изменении меняются границы проблемы и системы, внешняя среда, а иногда первоначальный набор элементов.

Критерием разделения различных проблем на классы, как правило, является степень возможной глубины их познания. Исходя из этого в наиболее общем виде все проблемы подразделяются на три класса: «хорошо структурированные» (well-structured), «неструктурированные» (unstructured) и «слабоструктурированные» (ill-structured):

к «хорошо структурированным» относятся такие проблемы, в которых существенные зависимости ясно выражены и могут быть представлены в числах или символах. Этот класс проблем называют также «количественно выраженными», и для решения проблем этого класса широко используется методология «исследований операций»;

«неструктурированными» являются проблемы, которые выражены главным образом в качественных признаках и характеристиках и не поддаются количественному описанию и числовым оценкам. Исследование этих «качественно выраженных» проблем поддается только эвристическим методам анализа. Здесь отсутствует возможность применения логически упорядоченных процедур отыскания решений; > к классу «слабоструктурированных» относятся проблемы, которые содержат, как качественные, так и количественные элементы. Причем неопределенные, не поддающиеся количественному анализу зависимости, признаки и характеристики имеют тенденцию доминировать в этих «смешанных» проблемах. К этому классу проблем относится большинство наиболее сложных задач экономического, технического, политического, военно-стратегического характера. Решение проблем, имеющих «слабоструктурированный характер», и является основной задачей системного анализа.

Для существующих систем обычно определены их границы, и задача структуризации сводится к исследованию соответствия принятых границ поставленной задаче. Дальнейшая структуризация проводится раздельно для внешней среды и самой системы.

Во внешней среде локализуют в виде подсистем элементы, образующие вертикаль исследуемой системы: вышестоящие, подчиненные ей подсистемы, а также те подсистемы одного с ней уровня, которые подчиняются той же подсистеме (n + 1)-го уровня, что и рассматриваемая. Оставшуюся часть внешней среды рассматривают либо в совокупности, либо проводят дальнейшую структуризацию в зависимости от характера поставленной задачи. В первом случае выделяют во внешней среде ряд систем по принципу тесноты и независимости связей с исследуемой.

Структуризация самой системы заключается в разбиении ее на подсистемы в соответствии с поставленной целью исследования. Завершается этап структуризации определением всех существенных связей между ней и системами, выделенными во внешней среде. Тем самым для каждой из выделенных в процессе структуризации систем определяют ее входы и выходы.

Процедура выбора метода исследования системы управления

В самом общем случае процедура выбора метода исследования системы управления заключается в следующем:

· формулируется проблема;

· формулируются цели и задачи исследования;

· формализуются требования к результатам исследования;

· оценивается полнота и качество имеющейся у исследователей информации о системе управления и ее внешней среде;

· изучается возможность получения дополнительной информации о системе и ее внешней среде в процессе исследования;

· определяется класс применимых в данной ситуации (возможных) методов исследования;

· формулируются критерии выбора оптимального метода исследования из числа возможных;

· вычисляются значения критериев оптимальности для каждого из возможных методов исследования;

· из всех возможных методов исследования выбирается оптимальный.

3. Построение модели , или моделирование, - третий этап системного анализа, который используют для изучения и анализа любых сложных систем, процессов и объектов. Модель - это приближенное, упрощенное представление процесса или объекта.

Процесс познания состоит в том, что мы создаем для себя некоторое представление об изучаемом объекте или явлении, помогающее лучше понять его функционирование и устройство, его характеристики. Такое представление, выраженное в той или иной форме, будем называть моделью. Чем детальнее и точнее познан объект, чем больше сведений о нем отражено в модели, тем она ближе к действительности, тем выше степень соответствия модели оригиналу, тем больше модель адекватна оригиналу (от лат. adaequatus - приравненный, тождественный).

Модели значительно облегчают понимание системы, позволяют проводить исследования в абстрактном плане, прогнозировать поведение системы в интересующих нас условиях, упрощать задачи, анализировать и синтезировать совершенно различные системы одними методами.

Основная задача и в то же время преимущество модели - выделение частных, но наиболее важных факторов реальной системы, которые подлежат изучению в данном конкретном исследовании. Эти факторы должны быть отражены в модели с наибольшей полнотой и детализацией, их характеристики в модели должны совпадать с реальными с точностью, определяемой требованиями данного исследования.

Остальные, несущественные факторы могут быть либо отражены с меньшей точностью, либо вовсе отсутствовать в модели. Следует подчеркнуть, что исключение несущественных факторов является немаловажным преимуществом модели. Их наличие в реальном объекте мешает исследователю, затрудняет понимание основных закономерностей, создает некоторый «шум», на фоне которого труднее выявить необходимые закономерности.

Разделение факторов на существенные и несущественные зависит от характера конкретного исследования. При изменении направленности исследования меняются требования к моделям и, следовательно, изменяется сама модель. Поэтому каждый реальный процесс или объект может быть представлен самыми различными моделями, зачастую совершенно непохожими одна на другую. Единственным общим свойством у них может быть лишь то, что они, каждая по-своему, отражают один и тот же объект.

С помощью моделей можно получить характеристики системы или отдельных ее частей значительно проще, быстрее и дешевле, чем при исследовании реальной системы. Естественно, это влечет за собой снижение точности, ибо мы получаем фактически не истинные значения характеристик, а лишь их оценки, приближенные значения. Степень точности определяется адекватностью модели и может быть повышена при необходимости за счет усложнения модели.

Преимущества модели: возможность сравнительно простыми средствами изменять ее параметры, вводить некоторые воздействия с целью изучения реакции системы, которые в реальных условиях получить значительно труднее (например, иногда невозможно изучить поведение системы в аварийных ситуациях или других особых условиях).

Чтобы изучить модель и экспериментировать с ней, она должна быть достаточно простой. Однако чем проще модель, тем меньше, как правило, она адекватна оригиналу. Само определение модели указывает на отсутствие полного совпадения всех характеристик модели и оригинала.

Таким образом, при моделировании системы мы всегда вынуждены идти на компромисс между простотой модели и обеспечиваемой ею точностью. Модель считают адекватной, если она обеспечивает точность, достаточную для данного исследования. Адекватность модели обычно проверяют экспериментом, сравнивая реакцию выходов на определенные значения входов у модели и у реального объекта. При этом следует помнить, что сама модель, с которой проводится эксперимент, должна соответствовать принятым условиям моделирования. Другими словами, модель, используемая в эксперименте, должна быть такой же, с которой проводятся дальнейшие исследования.

Эксперимент может быть пассивным и активным.

Пассивный эксперимент заключается в том, что исследователь наблюдает за реальным объектом, не вмешиваясь в его функционирование. На входы модели подают значения параметров, соответствующие значениям параметров реального объекта, затем сравнивают значения параметров соответствующих выходов модели и объекта.

Состояние реального объекта, его входов и выходов может отличаться от условий, которые хотел бы иметь исследователь. При пассивном наблюдении желаемые состояния объекта могут наступать редко или вовсе не встретиться за время наблюдения. Поэтому пассивный эксперимент осуществляют лишь в тех случаях, когда по каким-либо причинам вмешательство в функционирование реального объекта нежелательно, недопустимо или просто невозможно.

Одна из разновидностей пассивного эксперимента, имеющая самостоятельное значение для проверки адекватности модели, - ретроспективная проверка (ретроспекция - от лат. retro - назад и spectio - смотрю; обращение к прошлому, обзор прошедших событий). Она заключается в том, что из ряда наблюдений реального объекта за прошлые периоды выбирают интересующие исследователя состояния и для них выполняют процедуры, описанные выше. Это позволяет существенно сократить срок проведения экспериментальной проверки.

Активный эксперимент заключается в непосредственном воздействии исследователя на входы реального объекта и наблюдении за реакцией последнего. Соответствующие значения параметров задают на входы модели, что позволяет сравнивать реакцию ее выходов с реакцией реального объекта. Преимущество активного эксперимента состоит в том, что, проводя эксперимент, исследователь имеет возможность проверять адекватность модели в интересующих его режимах, варьируя их по своему усмотрению. В то же время затраты на активный эксперимент значительно больше, и он может привести к нежелательным потерям в реальной системе.

Естественно, что как активный, так и пассивный эксперименты проводятся не только для проверки адекватности моделей, но и для любых других целей исследования реальных объектов.

Из определения модели следует, что она является некоторым представлением объекта, его описанием. Поэтому различные модели отличаются друг от друга используемым для такого описания языком (начиная с естественного до высокоформализованного языка математических абстракций). Выбор языка определяет вид модели. При выборе языка учитывают требования к адекватности модели, обеспечиваемой ею точности результатов, а также удобство последующего ее анализа с помощью соответствующего аппарата.

4. Завершающим этапом системного анализа является исследование модели. Основное назначение этого этапа - выяснение поведения моделируемого объекта или процесса в различных условиях, при разных состояниях внешней среды и самого объекта. Для этого варьируют параметры модели, характеризующие состояние объекта, и задают на ее входах различные значения параметров, соответствующие воздействиям внешней среды.

Полученные результаты позволяют прогнозировать поведение исследуемого объекта в соответствующих условиях, а сами результаты анализируют на соответствие предполагаемой траектории функционирования системы управления принятым целям и критериям. На основе анализа видоизменяют либо параметры модели, либо управляющие воздействия, либо и то и другое и повторяют исследование, пока не будут получены удовлетворительные результаты.

Такой метод «проб и ошибок» применяют тогда, когда не найден способ оптимизации состояния системы и выбора управляющих воздействий.

Системный анализ это исследование, цель которого - помочь руководителю, принимающему решение, в выборе курса действий путем систематического изучения его действительных целей, количественного сравнения (там, где возможно) затрат, эффективности и риска, которые связаны с каждой из альтернатив политики или стратегии достижения целей, а также путем формулирования дополнительных альтернатив, если рассматриваемые недостаточны.

Заключение

Принцип системности можно воспринимать в качестве философского принципа, выполняющего как мировоззренческие, так и методологические функции.

Принцип системности предполагает представление об объекте любой природы как о совокупности элементов, находящихся в определенном взаимодействии между собой и с окружающим миром, а также понимание системной природы знаний.

Принцип системности - это и проявление имеющего исторические традиции системообразующего начала, стремления представить знания в виде некоторой непротиворечивой системы.

Непосредственно из принципа системности вытекает системный подход, являющейся общей методологией системных исследований, которая может быть, в свою очередь, представлена в виде набора методологических подходов (принципов) к исследованию системы.

Сущность системного подхода сводится к следующему:

формулированию целей и выяснению их иерархии до начала какой-либо деятельности, связанной с управлением и, в частности, с принятием решений;

получению максимального эффекта в смысле достижения поставленных целей при минимальных затратах путем сравнительного анализа альтернативных путей и методов достижения целей и осуществления соответствующего их выбора;

количественной оценке (квантификации) целей, методов и средств их достижения, основанной не на частных критериях, а на широкой и всесторонней оценке всех возможных и планируемых результатов деятельности.

Общие положения системного подхода представляются (конкретизируются) в виде перечня принципов (подходов), применяемых при исследовании систем.

По поводу принципов системного анализа мнения исследователей существенно разнятся. Однако как общеметодологический принцип в любом случае выступает принцип системности.

Этапы системного анализа укрупненно можно представить следующим образом: постановки задачи; структуризации системы и ее проблем; построения и исследования модели с последующей выработкой рекомендаций по совершенствованию системы.

Список литературы

1. Анфилатов В.С. и др. Системный анализ в управлении. М., 2002.

2. Архипова Н.И. и др. Исследование систем управления. М., 2002.

3. Дрогобыцкий И.Н. Системный анализ в экономике. М., 2007.

4. Дроздов Н.Д. Основы системного анализа. М., 2000.

5. Игнатьева А.В., Максимцов М.М. Исследование систем управления. М., 2002.

6. Мухин В.И. Исследование систем управления. М., 2002.

7. Мыльник В.В., Волочиенко В.А., Титаренко Б.П. Системы управления. М., 2002.

8. Попов В.Н. Системный анализ в менеджменте. М., 2007.

9. Тимченко Т.Н. Системный анализ в управлении. М., 2007.

Анфилатов В.С. и др. Системный анализ в управлении. М., 2002. С. 20.

Мыльник В.В., Волочиенко В.А., Титаренко Б.П. Системы управления. М., 2002. С. 151.

Архипова Н.И. и др. Исследование систем управления. М., 2002. С. 81.

Дроздов Н.Д. Основы системного анализа. М., 2000. С. 15.

Мухин В.И. Исследование систем управления. М., 2002.. С. 137.

Игнатьева А.В., Максимцов М.М. Исследование систем управления. М., 2002. С. 30.

Дроздов Н.Д. Основы системного анализа. М., 2000. С. 15-53.

Мыльник В.В., Волочиенко В.А., Титаренко Б.П. Системы управления. М., 2002. С. 157.

Мухин В.И. Исследование систем управления. М., 2002. С. 66.

Игнатьева А.В., Максимцов М.М. Исследование систем управления. М., 2002. С. 26.

Уравнениями в частных производных описываются системы с распределенными парамет­рами.

Архипова Н.И. и др. Исследование систем управления. М., 2002. С. 87.

1. Особенности методов системного анализа. Этапы системного анализа.

2. Основные принципы системного анализа. Системный подход.

3. Методы системного анализа.

1. Особенности системного анализа. Этапы системного анализа

Отличие системного анализа от других методов исследования:

Основные отличия системного анализа от других более или менее формализованных подходов при обосновании принятых решений по исследуемой проблеме сводятся к следующему:

Рассматриваются все теоретические возможные альтернативные методы и средства достижения поставленных целей (исследовательские, конструктивные, технологические, эксплуатационные и т.д.), правильная комбинация и сочетание этих различных методов и средств;

Альтернативы решению оцениваются обязательно с позиции длительной перспективы (особенно для систем, имеющих стратегическое назначение);

Отсутствуют стандартные решения;

Четко излагаются различные взгляды при решении одной и той же проблемы;

Применяется к проблемам, для которых не полностью определены требования стоимости или времени;

Признается принципиальное значение организационных и субъективных факторов в процессе принятии решений, и в соответствии с этим разрабатываются процедуры широкого использования качественных суждений в анализе и согласовании различных точек зрения;

Особое внимание уделяется факторам риска и неопределенности, их учету и оценке при выборе наиболее оптимальных решений среди возможных вариантов.

Системный анализ дает основу для сочетания знаний и опыта специалистов многих областей при нахождении решений, трудности которых не могут быть преодолены на основе суждений любого отдельного эксперта.

Понимая недостаточность и необходимость разработки средств сохранения целостности, в последнее время часто возвращаются к определению системного анализа как формализованного здравого смысла, к пониманию системного анализа как искусства, требующего математической поддержки, к более глубокому исследованию закономерности целостности и роли человека в ее формировании и сохранении.

Таким образом, основной особенностью методик системного анализа является сочетание в них формальных методов и неформализованного (экспертного) знания.

С учетом вышесказанного, давая определение системного анализа, нужно отражать в нем, что системный анализ:

Применяется для решения таких проблем, которые не могут быть поставлены и решены отдельными методами математики;

Использует не только формальные методы, но и методы качественного анализа («формализованный здравый смысл»), т.е. методы, направленные на активизацию использования интуиции и опыта специалистов (лиц, принимающих решения);

Объединяет разные методы с помощью единой методики;

Дает возможность объединить знания, суждения и интуицию специалистов различных областей знаний и обязывает их к определенной дисциплине мышления.

Основная особенность системного анализа заключается в том, что он ориентирует исследователя, проектировщика не на то, чтобы он стремился предложить сразу окончательную модель объекта или процесса принятия решений (как это имеет место при математическом моделировании или в и изобретательской деятельности), а на разработку методики, содержащей средства, позволяющие постепенно формировать модель, обосновывая ее адекватность на каждом шаге формирования с участием ЛПР: вначале при выборе элементной базы, затем - при формулировании целей и выборе критериев, далее - при выборе методов моделирования, при получении вариантов решения, из которых ЛПР выбирают лучший.

Системный анализ можно проводить на уровне логики или здравого смысла. Научным методом системный анализ является лишь тогда, когда на всех его этапах используется научный подход, в основе которого лежит количественный анализ.

В укрупненном виде системный анализ состоит из следующих этапов:

Постановка задачи;

Структуризации системы;

Построения и исследования модели.

Первый этап - это этап постановки задачи, который весьма важен для последующей работы. Принято считать, что грамотная постановка задачи обеспечивает 60-70 % успеха в получении результатов.

Второй этап системного анализа - структуризация. Прежде всего, надо локализовать границы системы и определить ее внешнюю среду. Для этого необходимо определить набор всех элементов и разделить их на два класса: исследуемую систему и ее внешнюю среду. Структуризация системы заключается в разбиении ее на подсистемы в соответствии с поставленной задачей. Завершается этап структуризации определением всех существенных связей между нею и системами, выделенными во внешней среде. Тем самым для каждой из выделенных систем (подсистем) определяют ее входы и выходы.

Следующий - третий этап системного анализа - построение и исследование математической модели. Модель - это отображение реальной системы (оригинала), позволяющее прогнозировать ее функциональные системы с внешней средой. Задача построения определения математической модели системы называется задачей идентификации. Задача идентификации может быть сформулирована следующим образом: по результатам наблюдений над входными и выходными переменными системы должна быть построена оптимальная в - некотором смысле математическая модель.

2. Основные принципы системного анализа. Системный подход

Системный анализ базируется на ряде общих принципов.

1. Принцип обобщение опытных данных, это закон явлений, найденный из наблюдений. Поэтому их истинность связана только с фактом, а не с какими-либо домыслами.

2. Принцип оптимальности. Известно, что характерной чертой современного развития является выбор наиболее подходящего варианта развития. В живой природе подобное совершается в виде естественного отбора, хотя имеет место и искусственный отбор, например в деятельности селекционеров. В развитии какого-либо объекта мы также должны иметь дело с отбором. В ходе практического освоения научных достижений важно выбирать такие творческие решения, которые являются лучшими по комплексу показателей для заданных условий.

3. Принцип системности. Чтобы действительно знать предмет, надо охватить, изучить все его стороны, все связи и опосредствования. Мы никогда не достигаем этого полностью, но требование всесторонности предостерегают нас от ошибок. Принцип системности предполагает подход к новому объекту как к комплексному объекту, представленному совокупностью взаимосвязанных частных элементов. Он предполагает исследование объекта, с одной стороны, как единого целого, а с другой стороны, как части более крупной системы, в которой анализируемый объект находится с остальными системами в определенных отношениях. Таким образом, принцип системности охватывает все стороны объекта и предмета в пространстве и во времени!

4. Принцип иерархии. Иерархические отношения имеют место во многих системах, для которых характерна как структурная, так и функциональная дифференциация, т.е. способность к реализации определенного круга функций. В реальных системах иерархическая структура никогда не бывает абсолютно жесткой в силу того, что иерархия сочетается с большей или меньшей автономией нижележащих уровней по отношению к вышележащим, и в управлении используются присущие каждому уровню возможности самоорганизации.

5. Принцип интеграции. Интегративные свойства объекта появляются в результате совмещения элементов до целого, а также в ходе совмещения функций во времени и в пространстве.

6. Принцип формализации основан на использование формального метода описания системы (например, математическими методами) и получение количественных и комплексных характеристик.

Таким образом, согласно принципам системного анализа возникающая перед обществом та или иная сложная проблема должна быть рассмотрена в целостном контексте - как система во взаимодействии всех ее компонентов, чаще всего как организация компонентов, имеющая общую цель.

Системный подход - является теоретической и методологической основой системного анализа. Это подход к исследованию объекта (проблемы, явления, процесса) как к системе, в которой выделены элементы, внутренние и внешние связи, наиболее существенным образом влияющие на исследуемые результаты его функционирования, и цели каждого из элементов, исходя из общего предназначения объекта. Он ориентирует на раскрытие целостности объекта и обеспечивающих его механизмов, на выявление многообразных типов связей сложного объекта и сведение их в единую теоретическую картину.

Системный подход основан на общей теории систем (Людвиг фон Берталанфи) и кибернетике - теории управления (Норберт Винер, У. Росс Эшби, Стаффорд Бир). Он сформировался в 40-60-е годы ХХ в. Наиболее полное и захватывающее изложение системного подхода, его истории, принципов и существующих направлений представлено в замечательной книге американского физика Ф. Капра «Паутина жизни».

Цель системного подхода - опираясь на изучение объективных закономерностей развития систем, дать правила организации мышления по многоэкранной схеме.

Суть системного подхода при исследовании научной проблемы - представление этой проблемы как системы. Кроме этого системный подход представляет любую систему как подсистему, ибо над любой системой есть надсистема, которая находится на более высоком уровне иерархии систем.

Определим черты системного подхода. Системный подход - это форма методологического знания, связанная с исследованием и созданием объектов как систем, и относится только к системам.

Системный подход требует рассматривать проблему не изолированно, а в единстве связей с окружающей средой, постигать сущность каждой связи и отдельного элемента, проводить ассоциации между общими и частными целями.

Представляется обоснованным определенным образом осуществленные системные исследования расценивать как системный анализ, а их методологию называть системным подходом.

3. Методы системного анализа

Рассмотрим основные методы, направленные на использование интуиции и опыта специалистов, а также методы формализованного представления систем, которые используются в системном анализе.

Метод «мозговой атаки» («мозгового штурма»)

Методы данного типа преследуют основную цель - поиск новых идей, их широкое обсуждение и конструктивную критику. Основная гипотеза заключается в предположении, что среди большого числа идей имеются по меньшей мере несколько хороших. При проведении обсуждений по исследуемой проблеме применяются следующие правила:

1) сформулировать проблему в основных терминах, выделив единственный центральный пункт;

2) не объявлять идею ложной и не прекращать исследование ни одной идеи;

3) поддерживать идею любого рода, даже если ее уместность кажется вам в данное время сомнительной;

4) оказывать поддержку и поощрение, чтобы освободить участников обсуждения от скованности.

При всей кажущейся простоте данные обсуждения дают неплохие результаты.

Методы экспертных оценок

Основа этих методов - различные формы экспертного опроса с последующим оцениванием и выбором наиболее предпочтительного варианта. Возможность использования экспертных оценок, обоснование их объективности базируется на том, что неизвестная характеристика исследуемого явления трактуется как случайная величина, отражением закона распределения которой является индивидуальная оценка эксперта о достоверности и значимости того или иного события. При этом предполагается, что истинное значение исследуемой характеристики находится внутри диапазона оценок, полученных от группы экспертов и что обобщенное коллективное мнение является достоверным. Наиболее спорным моментом в данных методиках является установление весовых коэффициентов по высказываемым экспертами оценкам и приведение противоречивых оценок к некоторой средней величине.

Наиболее распространенными методами экспертных оценок при классификации по признаку оценки предпочтений в настоящее время являются следующие:

Метод рангов;

Метод непосредственного оценивания;

Метод сопоставлений.

Последний метод (метод сопоставлений) включает две его разновидности: парного сравнения и последовательного сопоставления.

В принципе каждый из них имеет много общего, а отличие, в основном, только в том, что оценивание (измерение) изучаемых объектов осуществляется различными способами. Причем каждый из методов обладает определенными достоинствами и недостатками.

Общность каждого из методов заключается в последовательности проведения процедур их использования. К ним следует отнести:

Организацию экспертного оценивания;

Проведение сбора мнений экспертов;

Обработку результатов мнений экспертов.

Практика показывает, что уменьшение субъективности и соответственно повышение объективности результатов использования экспертных методов существенно зависит от соблюдения правил организации, подготовки и проведения экспертных работ. Особенно это зависит, в первую очередь, от организации экспертного оценивания, назначения ответственного за организацию и проведение работ по экспертной оценке, а также от формирования экспертных комиссий.

Для общего руководства экспертными работами следует назначать руководителя экспертной комиссии. В составе комиссии организуют две группы: рабочую и экспертную.

Рабочую группу возглавляет ее руководитель (организатор). В его подчинение входят технические работники, осуществляющие технические работы по подготовке материалов к работе экспертов, отработку результатов работы экспертов и т.п.

В экспертную группу входят эксперты - специалисты по решаемым проблемам.

Формирование экспертной группы осуществляет руководитель (организатор) рабочей группы. При этом выполняется ряд последовательных мероприятий:

Постановку проблемы и определение области деятельности группы;

Составление предварительного списка экспертов - специалистов в рассматриваемой области деятельности;

Анализ качественного состава предварительного списка экспертов и уточнение списка;

Получение согласия эксперта для участия в работе;

Составление окончательного списка экспертной группы.

Метод «Делъфи»

Первоначально метод «Дельфи» был предложен как одна из процедур при проведении мозговой атаки и должен был помочь снизить влияние психологических факторов и повысить объективность оценок экспертов. Затем метод стал использоваться самостоятельно. Его основа - обратная связь, ознакомление экспертов с результатами предшествующего тура и учет этих результатов при оценке значимости экспертов.

Таким образом, метод Дельфи, представляет собой итеративную процедуру анкетного опроса. При этом соблюдается требование отсутствия личных контактов между экспертами и обеспечения их полной информацией по всем результатам оценок каждого тура опроса с сохранением анонимности оценок аргументации и критики.

Суть метода Дельфи - инструмент, позволяющий учесть независимое мнение всех участников группы экспертов по обсуждаемому вопросу путем последовательного объединения идей, выводов и предложений и прийти к согласию. Метод основан на многократных анонимных групповых интервью.

Процедура метода включает несколько последовательных этапов опроса. На первом этапе производится индивидуальный опрос экспертов, обычно в форме анкет. Эксперты дают ответы, не аргументируя их. Затем обрабатываются результаты опроса, формируется коллективное мнение группы экспертов, выявляется и обобщается аргументация в пользу различных суждений. На втором - вся информация сообщается экспертам и их просят пересмотреть оценки и объяснить причины своего несогласия с коллективным суждением. Новые оценки вновь обрабатываются и осуществляется переход к следующему этапу. Как показывает практика, после трех-четырех этапов ответы экспертов стабилизируются, и можно прекращать процедуру.

Рис. 2.1. Алгоритм организации и проведения экспертной оценки метода Дельфи

Алгоритм организации и проведения экспертной оценки метода Дельфи состоит из следующих этапов (рис. 2.1):

1. Сформировать рабочую группу для сбора и обобщения мнений экспертов.

2. Сформировать экспертную группу из специалистов, владеющих вопросами по обсуждаемой теме.

3. Подготовить анкету, указав в ней поставленную проблему, уточняющие вопросы. Формулировки должны быть четкими и однозначно трактуемыми, предполагать однозначные ответы.

4. Провести опрос экспертов в соответствии с методикой, предполагающей при необходимости повторение процедуры. Полученные ответы служат основой для формулирования вопросов для следующего этапа.

5. Обобщить экспертные заключения и выдать рекомендации по поставленной проблеме.

Достоинством метода Дельфи является использование обратной связи в ходе опроса, что значительно повышает объективность экспертных оценок. Однако данный метод требует значительного времени на реализацию всей многоэтапной процедуры. Для сокращение временим предлагается создание и применение компьютерной системы.

Таким образом, метод Дельфи - метод быстрого поиска решений, основанный на их генерации в процессе мозгового штурма, проводимого группой специалистов, и отбора лучшего решения, исходя из экспертных оценок.

Метод «дерева целей»

Термин «дерево» предполагает использование иерархической структуры, полученной путем разделения общей цели на подцели. Для случаев, когда древовидный порядок строго по всей структуре не выдерживается, В.И. Глушков ввел понятие «прогнозного графа». Метод «дерева целей» ориентирован на получение относительно устойчивой структуры целей проблем, направлений. Для достижения этого при построении первоначального варианта структуры следует учитывать закономерности целеобразования и использовать принципы формирования иерархических структур.

Морфологические методы

Основная идея морфологического подхода - систематически находить все возможные варианты решения проблемы путем комбинирования выделенных элементов или их признаков. В систематизированном виде метод морфологического анализа был впервые предложен Ф. Цвикки и часто так и называется «метод Цвики». Известны три основные схемы метода:

Метод систематического покрытия поля, основанный на выделении так называемых опорных пунктов знаний в исследуемой области и использование для заполнения поля некоторых сформулированных принципов мышления;

Метод отрицания и конструирования, который заключается в формулировке некоторых предположений и замене их на противоположные с последующим анализом возникающих несоответствий;

Метод морфологического ящика, который состоит в определении всех возможных параметров, от которых может зависеть решение проблемы. Выявленные параметры формируют матрицы, содержащие все возможные сочетания параметров по одному из каждой строки с последующим выбором наилучшего сочетания.

Одна из наиболее полных классификаций, базирующаяся на формализованном представлении систем, т.е. на математической основе, включает следующие методы:

Аналитические (методы как классической математики, так и математического программирования);

Статистические (математическая статистика, теория вероятностей, теория массового обслуживания);

Теоретико-множественные, логические, лингвистические, семиотические (рассматриваемые как разделы дискретной математики);

Графические (теория графов и пр.).

Классу плохо организованных систем соответствует в данной классификации статистические представления. Для класса самоорганизующихся систем наиболее подходящими являются модели дискретной математики и графические модели, а также их комбинации.

Прикладные классификации ориентированы на экономико-математические методы и модели и в основном определяются функциональным набором задач, решаемых системой.

Заключение. Рассмотрены отличия системного анализа от других методов исследования, особенности методов системного анализа. Описаны этапы системного анализа и основные принципы системного анализа. Рассмотрены системный подход и методы системного анализа: метод «мозговой атаки»; методы экспертных оценок; метод «Делъфи»; метод «дерева целей» и морфологические методы

Контрольные вопросы

1. Чем же отличается системный анализ от других методов исследования?

2. Особенности методов системного анализа.

3. Этапы системного анализа.

4. Основные принципы системного анализа.

5. Системный подход.

6. Методы системного анализа.

7. Метод «мозговой атаки».

8. Методы экспертных оценок.

9. Метод «Делъфи».

10. Метод «дерева целей».

11. Морфологические методы.

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

Лекция 9

Главное в методике СА - постановка задачи . В своей практической деятельности человек всегда принимает решения . Если решение задачи базируется на законах химии, физики, или когда задача может быть поставлена в терминах конкретного класса прикладных задач с хорошо разработанным математическим (формализованным) аппаратом, то проблемы принятия решений, как правило, нет.

Если проблема несложная , а ситуационные факторы ясны и управляемы, процесс принятия решений может быть достаточно прост и скор. В этом случае после уяс­нения проблемной ситуации принимается решение, ко­торое оказывает на нее прямое воздействие и приводит систему (управляемый объект) в состояние, соответст­вующее заданному . Например , если произошла поломка станка, на котором планировалось изготовление партии деталей, и известны факторы, приведшие к его выходу из строя (например, высокий износ оборудования), то при наличии в цехе аналогичного станка в исправном состоянии проблемную ситуацию (срыв выполнения плана производства партии деталей из-за неисправности станка) можно разрешить путем замены вышедшего из строя оборудования на имеющееся в резерве.

Но чаще всего на практике, в основном в экономике , задачи настолько сложны, что для их постановки и решения не может быть определен подходящий математический аппарат, и процесс постановки и решения задачи (проблемы) требует участия специалистов разных областей знаний . В этом случае постановка задачи становится проблемой и для ее решения надо прорабатывать спец. подходы , приемы и методы.

Ниже приведены укрупненные этапы СА , они присутствуют так или иначе во всех методиках СА. Эти этапы детализируются до разной степени детализации в зависимости от практической области деятельности человека, где возникла проблема.

1 ЭТАП - «Формулирование проблемной ситуации », т.е. проблемы.

Необходимость СА возникает тогда, когда проблема не только уже существует, но и требует решения. Заказчик, клиент, т.е. инициатор СА формулирует свою проблему, но, однако, системный аналитик должен знать, что первоначальное формулирование проблемы - это очень приблизительный намек на то, какой должна быть действительная рабочая формулировка проблемы. Пример : заказчик может обозначить проблему: как улучшить работу таксомоторного парка, как возобновить работу детских дворовых клубов или он может быть более конкретен: где в Северном жилом массиве можно разместить новые погреба.

Любую исходную формулировку проблемы всегда считают лишь ее нулевым приближением. Одна из главных причин этого состоит в том, что проблемосодержащая система (это такая система, в деятельности которой появилась какая-либо проблема как отрицательное явление) не является изолированной, монолитной, она связана с др. системами, она как часть входит в некоторую надсистему. И, кроме того, по теории систем, сама проблемосодержащая система состоит, в свою очередь, из подсистем, которые, в свою очередь, в разной степени причастны к проблеме. И при желании ее решить, или, хотя бы ослабить ее остроту, надо обязательно учитывать , как это скажется натех , кого неизбежно затронут какие-либо планируемые изменения при решении проблемы. Т.о., вместо одной проблемы получается клубок взаимосвязанных проблем , и это множество проблем называется проблематикой (или проблемным месивом).

Исходным отправным пунктом для СА является расширение проблемы до проблематики. Какие трудности есть на этом этапе, на что надо обратить внимание, кто должен попасть в список тех, кого могут неизбежно затронуть какие-либо планируемые изменения при решении проблемы? На эти вопросы есть ответы в книге Ф.П. Тарасенко «Прикладной системный анализ».

2_ЭТАП - «Выявление целей».

Цель - это образ желаемого будущего . На этом этапе определяется, что нужно сделать для снятия проблемы. А на последующих этапах СА определяется уже как это надо сделать.

Цель - это антипод проблемы. Когда формулируем проблему , то в явной форме говорим, что нам не нравится , а когда говорим о целях , то только пытаемся сформулировать то,что мы хотим. Т.о., при выявлении целей мы как бы указываем направление , в котором надо уходить от существующей, не устраивающей нас проблемы. Но вся трудность на этом этапе состоит в том, что возможных направлений очень много , а выбрать надо чаще всего одно действительно правильное.

На практике очень часто выбирают за правильное направление то, которое кажется таковым. Специалисты по системным исследованиям предостерегают, что существует ряд трудностей для выявления целей (далее они пронумерованы).

Трудность 1. Опасность подмены целей средствами . В практике СА встречаются случаи, когда первоначально сформулированные цели в ходе выполнения анализа часто изменяются или отменяются совсем. Происходит это потому, что заказчик, обычно, сам не может четко их осознать, хотя делает более - менее четкие формулировки.

Пример : Появилась проблема, где лучше разместить новую аптеку. Действительная цель для решения этой проблемы: это улучшить лекарственное обеспечение населения. Однако для достижения цели оказалось необязательно строить эту новую аптеку. При детальном изучении проблемы был предложен ряд альтернативных решений и были найдены более эффективные способы улучшения лекарственного обеспечения населения.

На этом этапе установить правильную цель важнее, чем даже найти наилучшую альтернативу. Правильность установки цели не приведет к появлению новых проблем. При исследовании, выявлении целей лица, которые заинтересованы решением проблемы, обязаны предусмотреть возможность уточнения, расширения или замены целей.

Трудность 2. Общая идеология заказчика, его система ценностей на выбор целей оказывает решающее влияние. Одним из направлений СА при выявлении целей является в необходимых случаях изучение системы ценностей , прежде всего тех , кто принимает решения. Т.к. на практике часто бывает необходимым принимать во внимание и систему ценностей всех заинтересованных лиц , то на эту проблему стоит особо обращать внимание.

В научной литературе обращают внимание на разные подходы к формированию целей и определению противоположности этих подходов (технократическое мышление и гуманистическое ). Различие между этими подходами образно выражают так:

а)для технократической системы ценностей: человек - это царь природы. Бери от нее все, что хочешь и как можешь, любыми средствами,

б) для гуманистической - человек - это часть природы. Природу нужно беречь.

И российские, и зарубежные ученые приводят противопоставления в научной литературе некоторых направлений этих двух систем ценностей.

Технократическая: а) Природа враждебна или нейтральна; б) Превосходство над природой; в) Природа как источник неограниченных ресурсов; г)Окружающая среда управляема.

Гуманистическая : а) Природа дружественна; б) Полная гармония с природой; в) Природные ресурсы ограничены; г) Окружающая среда находится в хрупком равновесии.

Это далеко не полный перечень противопоставлений двух подходов к формированию целей. Такое сравнение в научной литературе приводят лишь для того, чтобы подчеркнуть опасность действий только при технократическом мышлении. Однако такую систему ценностей нельзя сбрасывать со счетов, поскольку она все - таки играет в некоторых случаях положительную роль в развитии общества (например, НТР).

Трудность 3. Множественность целей. Поскольку проблему нельзя отрывать от проблематики, то и цель никогда не будет единственной . И когда на втором этапе СА говорят о выявлении целей, то, как правило, выявляют цели так называемого самого верхнего уровня. А цели следующих уровней получают методом декомпозиции. На самом верхнем уровне могут быть несколько целей . Очень важно на этом этапе не упустить какую-нибудь существенную цель. Для этого надо обязательно учитывать цели всех сторон , заинтересованных в решении сложной проблемы. В литературе по СА рекомендуют придерживаться некоторых направлений для выявления существенных целей. Например, рекомендуется включать в рассмотрение цели, противоположные заявленным, выявлять не только желаемые, но и нежелательные по последствиям цели.

Трудность 4. Опасность смешения целей. Т.к. существует множественность целей, то и существует опасность неверного их ранжирования , т.е., как говорят в системном анализе, существует опасность смешения целей . Это происходит потому, что очень часто при решении сложной проблемы различия между целями не всегда очевидны и существует опасность одни цели принять за другие . Очень часто происходит смешение целей из-за того, что специалисты, участвующие в решении проблемы,навязывают свое мнение, свое видение мира, не считаясь с мнением заинтересованных сторон. И тогда они главные, существенные цели подменяют своими (например, строительство 12-ти этажки на Советской).

Трудность 5. Изменение целей со временем (их динамичность). Теоретики СА утверждают, что и к целям относятся принципы диалектического историзма . Выше отмечалось, что в ходе СА обычно происходит изменение целей во времени. Это естественно и происходит в силу того, что по истечении некоторого времени лучше понимаются действительные цели, изменяются объективные и субъективные установки, которые влияют на выбор целей. Сроки "старения целей" различны и зависят от множества различных причин . Цели более высоких уровней более долговечны , а цели низших уровней менее долговечны. При проведении СА системный аналитик обязан учитывать эту динамичность целей.

3-й ЭТАП – «Этап формирования критериев »

Рано или поздно во всей целенаправленной деятельности наступает такой момент, когда дальнейшие действия могут быть различными. Реализовать каждый раз можно только одно действие, и в этом случае очень важно сделать правильный выбор . Оценить результат этого действия, т.е. достигнута цель или нет, можно с помощью так называемых критериев .

Существует много определений критериев.

Критерий - это средство для вынесения суждения, это стандарт для сравнения, это правило для оценки, это мера степени близости к цели. Критерии являются количественными моделями качественных целей . Поэтому эти критерии лишь приближенно отображают цели . В СА процесс принятия решений как разрешить проблему - представлен как действие над множеством альтернатив . В результате этого действия получают подмножества выбранных альтернатив .

В литературе по СА указывают на существование нескольких языков описания выбора альтернатив. Самым потребляемым до настоящего времени является критериальный язык, т.е. предполагается, что каждую отдельно взятую альтернативу решаемой проблемы можно оценить конкретным числом - значением критерия . Реальные практические задачи - всегда многокритериальны , т.к. одну цель очень редко удается выразить одним критерием. Хотя на практике стремятся к тому, чтобы можно было использовать только один критерий. Но, как правило, его бывает недостаточно.

При решении сложных проблем, как правило, все таки стараются использовать несколько критериев, которые описывают одну цель по - разному и дополняют друг друга.

Пример : проблема - грязный город. Цель - сделать его чище. При анализе этой цели были предложены несколько критериев, но потом были отвергнуты, т.к. они ничего не говорили о качестве уборки города:

1. Расходы по уборке мусора в расчете на одну квартиру.

2. Число тонн мусора на один рабочий человеко-час.

3.Общий вес вывозимого мусора.

Были признаны другие критерии: снижение числа пожаров из-за возгорания мусора, уменьшение числа укусов крысами, уменьшение количества обоснованных жалоб жителей города из-за накопления мусора).

Для выбора наилучшего управляющего решения в экономических системах необходим набор критериев эффективности . Каждый критерий м.б. количественным или качественным. Критерии м.б. единичными или составными . В набор критериев для выбора управляющего решениячаще всего включают: прибыль, время, выполнимость, производительность труда, затраты, использование имеющегося оборудования и производственных фондов, экологическую и технологическую безопасность, качество продукции.

Каждый критерий характеризуется набором показателей и их значениями . Например, критерий «время» имеет несколько показателей: «время разработки», «время реализации», «время согласования» и т.п. Значения показателей: в месяцах, днях, часах… Показатели могут дробиться на более мелкие: например, «время согласования» на «время согласования с заказчиками» и на «время согласования с пожарными службами».

Показатели критериев могут иметь max, min, промежуточные численные или качественные значения.

Очень часто указывают не конкретное значение параметра, а лишь направление : max прибыль, min время, min финансовые затраты. Но это не всегда верно и правильно, т.к. max прибыль может привести к криминалу, min время - к низкому качеству продукции. В набор могут входить 1, 2 и несколько критериев. Разумность их количества, как правило, определяется на базе опыта ЛПР . Если критериев достаточно много , их надо сгруппировать вокруг основного критерия путем формирования набора коэффициентов приоритета.

4 ЭТАП – «Генерирование альтернатив»

Генерирование альтернатив это генерирование идей о возможных способах достижения целей . Формирование множества альтернатив - это наиболее трудный , но и наиболее творческий этап СА. На данном этапе все усилия и системного аналитика, и специалистов, принимающих участие в решении проблем, направлены на поиск самой лучшей альтернативы из множества возможных альтернатив.

Если в этом множестве альтернатив не будет действительно наилучшей (т.е. ее не включили), то тогда никакие методы выбора альтернатив ее не отыщут . В литературе по СА излагается коллективный опыт и теоретиков, и методистов по решению творческих задач, а именно: как самому генерировать новые альтернативы или как создавать условия, чтобы другие участники СА лучше генерировали различные идеи.

Генерирование идей - это неформальная деятельность человека. Чтобы ее как-то структурировать выявляют и формируют присущие ей, так называемые, эвристики . Эвристики - это эмпирические правила, которые во многих случаях приводят к успешному достижению целей. Применительно к процессу генерирования альтернатив в СА очень часто описываются следующие эвристики:

1)способы увеличения числа альтернатив;

2)создание благоприятных условий для генерирования альтернатив;

3)способы сокращения числа альтернатив;

4) организационные формы генерирования альтернатив.

Дадим интерпретацию этим эвристикам.

1. Способы увеличения числа альтернатив . Важно сознательно сгенерировать как можно большее число альтернатив, для этого осуществляют поиск альтернатив в журнальной, патентной литературе, привлекают несколько экспертов с разнообразной квалификацией, опытом, увеличивают число альтернатив за счет их комбинирования, включают противоположные и, так называемые, нулевые альтернативы, т.е. предлагается ничего не делать с возникшей проблемой, и рассматривать последствия развития события без какого-либо вмешательства.

Для генерирования множества альтернатив берут интервью у заинтересованных лиц, делают анкетные опросы, включают в рассмотрение даже те альтернативы, которые на первый взгляд кажутся даже абсурдными. Очень часто генерируют альтернативы, рассчитанные на разные интервалы времени (краткосрочные, долгосрочные, экстренные альтернативы).

2. Создание благоприятных условий для генерирования альтернатив. На этапе генерирования альтернатив желательно всегда помнить, что существуют факторы , которые тормозят творческую деятельность человека, а также существуют факторы, которые способствуют творчеству, при этом, как правило, выделяют внешние и внутренние факторы. Внутренние еще называют психологическими , к ним относятся: интеллектуальные преграды (давлеющие стереотипы и инерционность мышления); эмоциональные преграды (излишняя критика других людей, боязнь критики со стороны заказчика, начальства); неправильное восприятие действительности , т.е. мы можем воспринимать то, чего нет и не воспринимать то, что есть. К внешним факторам относят: различные посторонние отвлекающие шумы, климат, погодные условия, отсутствие комфорта и т.д.

Наиболее сильное влияние на творчество оказывает общеидейное настроение, культурный уровень тех, кто будет генерировать альтернативы и многое другое.

3. Способы сокращения числа альтернатив . Даже для несложных проблем можно получить очень много альтернатив, если к этому специально стремиться.

Но подробное изучение каждой из них приведет к очень большим затратам времени и средств , и в таких случаях теоретики СА рекомендуют проводить так называемое «грубое» отсеивание: количественно альтернативы не сравнивают, а проверяют эти альтернативы на присутствие в них некоторых качеств , которые желательны для любой приемлемой альтернативы. Как, правило, это такие качества: надежность, устойчивость при воздействии отрицательных факторов, адекватность. Надо всегда помнить, что предварительный грубый отсев не надо делать слишком жестко и для детального анализа по возможности оставлять некоторое множество альтернатив.

4. Организационные формы генерации альтернатив. Они подразумеваютреализацию методов группы МАИС - методы мозгового штурма, сценариев, Дельфи, «дерева целей», экспертных оценок, морфологические методы и другие из группы МАИС.

На практике применяются различные сочетания этих методов. Т.о. составление перечня возможных вариантов решения проблемы является самым напряженным и творческим этапом СА. Чтобы облегчить и ускорить генерирование альтернатив в настоящее время разработано много способов, и тот человек, который проводит СА (или группа специалистов - системных аналитиков), должен владеть всеми этими способами в совершенстве .

Суть этих методов, их достоинства и недостатки, области применения изложены в лекции «Методы моделирования систем.МАИС».

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Днепропетровский национальный университет имени Олеся Гончара

Факультет биологии, экологии и медицины

Кафедра зоологии и экологии

Аналитический обзор

по системному анализу в биологии

на тему: Этапы системного анализа

Подготовила Студентка группы БЗ-14м

Капитанская Наталья

Днепропетровск

Введение

Первые работы по системному анализу базировались па идеях теории оптимизации и исследования операций. Затем системный анализ начали определять как процесс последовательного разбиения изучаемого объекта (процесса) на части (подпроцессы) и основное внимание уделяли выбору приемов расчленения, для которых становится возможным подобрать методы исследования и исполнителей. При этом разные авторы выделяли различное число этапов.

Известно около 50 вариантов последовательности проведения системного анализа. Но в каждом из них можно обнаружить несколько общих элементов. Это позволяет дать рекомендации о типовой последовательности.

Этапу постановки задачи может предшествовать этап ретроспективного анализа, на котором анализируется прошлое, в частности проблемы, имеющие сходные черты с решаемой проблемой, практические результаты внедрения системного анализа этих проблем в прошлом. Другой этап, который может присутствовать или отсутствовать в схеме системного анализа, это этап анализа испытаний и практического применения

1. Определяется цель организации. Если цель известным арсеналом средств достичь нельзя, то констатируется наличие проблемной ситуации. Дается название проблемы.

2. Определяется взаимосвязанная совокупность вопросов, подлежащих последующему исследованию -- разработка дерева целей (целе-полагание).

3. Выявляются связи между объектами системы, создаются статистические или функциональные модели объекта управления.

4. Разрабатываются прогнозные оценки развития, результаты сравниваются с целевыми показателями.

5. Проводится диагностирование. Именно этот этап и является предметом исследования систем управления. Выявляются резервы и формулируются альтернативы достижения главной цели. Наименьшее число альтернатив -- 2 (бинарная ситуация) В практике решения сложных проблем число сформулированных альтернатив желательно иметь в пределах двух-- семи названий.

6. Разрабатываются критерии и выбирается одна (максимум две) наиболее выгодная альтернатива. Для любой рациональной альтернативы разрабатывается программа мероприятий. Обычно мероприятия программы делят на три группы: организационные, технические, информационные. Информационные мероприятия занимают особое место в решении проблем, так как обеспечивают создание информационных технологий для поддержки управленческого решения.

7. Процесс совершенствования системы функционирования.

В самом общем случае структурная схема системного анализа может содержать не семь этапов, а больше.

системный анализ корнилов модель

1. Обсуждение этапов сложного анализа по Муравью, Кривошеину и Роевой

1 . Выбор проблемы

Данный этап предусматривает выбор правильного метода исследования для решения актуальной экологической проблемы. Как показывает опыт, на практике часто не учитываются существенные практические аспекты экологии, с одной стороны; а с другой - ряд представлений об экологических процессах настолько широко распространен, что их можно использовать без дополнительных обоснований. Поэтому, с одной стороны, можно взяться за решение проблемы, не поддающейся системному анализу, а с другой - выбрать проблему, которую можно более экономно решить, не используя всю мощь методов системного анализа. Такая двойственность первого этапа делает его критическим для успеха (или неудачи) всего исследования.

2 . Постановка задачи и ограничение степени ее сложности

Как только существование проблемы осознано, требуется упростить задачу настолько, чтобы она имела по возможности аналитическое решение, сохраняя в то же время все те элементы, которые допускают содержательную практическую интерпретацию. Это тоже критический этап, характерный для любого системного исследования, на котором успех или неудача во многом зависят от тонкого равновесия между упрощением и усложнением - равновесия, при котором сохранены все существенные связи с исходной проблемой и при этом можно получить решение, поддающееся качественному анализу и имеющее наглядную интерпретацию.

3 . Установление иерархии целей и задач

После постановки задачи и ограничения степени ее сложности (как правило, разумного упрощения) можно приступать к установлению целей и задач исследования. Обычно цели и задачи выстраивают в некоторую цепочку (образуют иерархию) по степени их возможности; при этом производят подразделение (декомпозицию) основных задач на ряд более простых (второстепенных). Однако здесь следует иметь в виду, что задачи, важные с точки зрения получения научной информации, в ряде случаев довольно слабо влияют на вид решений, принимаемых относительно воздействия на экосистему и управления ею. Поэтому установление приоритетности тех или иных задач в иерархической цепочке - одна из центральных проблем системного анализа. Особенно это проявляется в ситуации, когда исследователь заведомо ограничен определенными формами управления и концентрирует максимум усилий на задачах, непосредственно связанных с самими экологическими процессами.

4 . Выбор путей решения задач

На данном этапе можно выбрать несколько путей решения проблемы. В общем случае естественно искать наиболее общее аналитическое решение, поскольку это позволит максимально использовать результаты исследования аналогичных задач и соответствующий математический аппарат. При этом выбор семейства, в рамках которого проводится поиск аналитического решения, во многом зависит от специалиста по системному анализу. Как правило, аналитик разрабатывает несколько альтернативных решений и выбирает из них то, которое лучше подходит для исследуемой задачи.

5 . Моделирование

После того как проанализированы подходящие альтернативы, приступают к важному этапу моделирования сложных динамических взаимосвязей между различными аспектами проблемы. Здесь следует отметить, что моделируемым процессам, а также механизмам обратной связи присуща внутренняя неопределенность, что значительно усложняет понимание как самой системы, так и возможностей ее управляемости.

6 . Оценка возможных стратегий

Как только моделирование доведено до стадии, на которой модель можно (по крайней мере, предварительно) использовать, начинается этап оценки потенциальных стратегий, полученных из модели. В ходе оценки исследуется чувствительность результатов к допущениям, сделанным при построении модели. Если окажется, что основные допущения некорректны, возможно, придется вернуться к этапу моделирования и скорректировать модель.

Обычно это связано с исследованием модели на «чувствительность» к тем аспектам проблемы, которые были исключены из формального анализа на втором этапе, когда ставилась задача и ограничивалась степень ее сложности.

7 . Внедрение результатов

Заключительный этап системного анализа представляет собой применение на практике результатов, полученных на предыдущих этапах. Если исследование проводилось по описанной выше схеме, то шаги, которые для этого необходимо предпринять, будут достаточно очевидны. В то же время как раз на последнем этапе может выявиться неполнота тех или иных стадий или необходимость их пересмотра, в результате чего придется скорректировать модель и снова пройти какие-то из уже завершенных этапов.

2. Этапы системного анализа по Матвееву

При исследовании любого объекта или явления необходим системный подход, который возможно представить в виде последовательности следующих этапов:

· выделение объекта исследования из общей массы явлений, объектов. Определение контура, пределов системы, его основных подсистем, элементов, связей с окружающей средой.

· установление цели исследования: определение функции системы, ее структуры, механиз-мов управления и функционирования;

· определение основных критериев, характеризующих целенаправленное действие системы, основные ограничения и условия существования (функционирования);

· определение альтернативных вариантов при выборе структур или элементов для достиже-ния заданной цели. По возможности необходимо учесть факторы, влияющие на систему и варианты решения проблемы;

· составление модели функционирования системы, с учетом всех существенных факторов. Значимость факторов определяется по их влиянию на определяющие критерии цели;

· оптимизация модели функционирования или работы системы. Выбор решений по критерию эффективности при достижении цели;

· проектирование оптимальных структур и функциональных действий системы. Определение оптимальной схемы их регулирования и управления;

· контроль за работой системы, определение ее надежности и работоспособности.

· Установление надежной обратной связи по результатам функционирования.

3 . Этапы системного анализа по Корнилову

3.1 Общие положения

В большинстве случаев практического применения системного анализа для исследования свойств и последующего оптимального управления системой можно выделить следующие основные этапы:

· Построение модели изучаемой системы

· Отыскание решения задачи с помощью модели

· Проверка решения с помощью модели

· Подстройка решения под внешние условия

· Осуществление решения

Остановимся вкратце на каждом из этих этапов. Будем выделять наиболее сложные в понимании этапы и пытаться усвоить методы их осуществления на конкретных примерах.

Но уже сейчас отметим, что в каждом конкретном случае этапы системного занимают различный «удельный вес» в общем объеме работ по временным, затратным и интеллектуальным показателям. Очень часто трудно провести четкие границы -- указать, где оканчивается данный этап и начинается очередной.

3.2 Содержательная постановка задачи

Уже упоминалось, что в постановке задачи системного анализа обязательно участие двух сторон: заказчика (ЛПР) и исполнителя данного системного проекта. При этом участие заказчика не ограничивается финансированием работы? от него требуется (для пользы дела) произвести анализ системы, которой он управляет, сформулированы цели и оговорены возможные варианты действий. Так, -- в упомянутом ранее примере системы управления учебным процессом одной из причин тихой кончины ее была та, что одна из подсистем руководство Вузом практически не обладала свободой действий по отношению к подсистеме обучаемых.

Конечно же, на этом этапе должны быть установлены и зафиксированы понятия эффективности деятельности системы. При этом в соответствии с принципами системного подхода необходимо учесть максимальное число связей как между элементами системы, так и по отношению к внешней среде. Ясно, что исполнитель?разработчик не всегда может, да и не должен иметь профессиональные знания именно тех процессов, которые имеют место в системе или, по крайней мере, являются главными. С другой стороны совершенно обязательно наличие таких знаний у заказчика -- руководителя или администратора системы. Заказчик должен знать что надо сделать, а исполнитель -- специалист в области системного анализа -- как это сделать.

Обращаясь к будущей вашей профессии можно понять, что вам надо научиться и тому и другому. Если вы окажетесь в роли администратора, то к профессиональным знаниям по учету и аудиту весьма уместно иметь знания в области системного анализа -- грамотная постановка задачи, с учетом технологии решения на современном уровне будет гарантией успеха. Если же вы окажетесь в другой категории -- разработчиков, то вам не обойтись без «технологических" знаний в области учета и аудита. Работа по системному анализу в экономических системах вряд ли окажется эффективной без специальных знаний в области экономики. Разумеется, наш курс затронет только одну сторону -- как использовать системный подход в управлении экономикой.

3.3 Построение модели изучаемой системы в общем случае

Модель изучаемой системы в самом лаконичном виде можно представить в виде зависимости:

E = f(X,Y) {3.1}

· E -- некоторый количественный показатель эффективности системы в плане достижения цели ее существования T, будем называть его -- критерий эффективности.

· X -- управляемые переменные системы -- те, на которые мы можем воздействовать или управляющие воздействия;

· Y -- неуправляемые, внешние по отношению к системе воздействия; их иногда называют состояниями природы.

Заметим, прежде всего, что возможны ситуации, в которых нет никакой необходимости учитывать состояния природы. Так, например, решается стандартная задача размещения запасов нескольких видов продукции и при этом можем найти E вполне однозначно, если известны значения X i и, кроме того, некоторая информация о свойствах анализируемой системы.

В таком случае принято говорить о принятии управляющих решенийили о стратегии управления в условиях определенности.

Если же с воздействиями окружающей среды, с состояниями природы мы вынуждены считаться, то приходится управлять системой в условиях неопределенности или, еще хуже-- при наличии противодействия.

Системный подход к решению практических задач управления экономикой, особенно для задач со многими десятками сотен или даже тысячами переменных привел к появлению специализированных, типовых направлений как в области теории анализа, так и в практике.

Выводы

Последовательность этапов системного анализа проблем можно представить логически взаимосвязанными этапами. Эту последовательность можно кратко охарактеризовать следующим образом:

1. Выбор проблемы;

2. Постановка задания и ограничение степени её сожности;

3. Установка иерархии целей и заданий;

4. Выбор путей решения задания;

5. Моделирование на основе данных, их обработки и получение результата;

6. Оценка возможных стратегий;

7. Внедрение результатов.

Список использованной литературы

1. Управленческие решения: разработка и выбор. Вертакова Ю.В., Козьева И.А., Кузьбожев Э.Н. М.: 2005. -- 352 с.

2. Экология и безопасность жизнедеятельности: Учеб. пособие для вузов/ Д.А. Кривошеин, Л.А.Муравей, Н.Н. Роева и др.; Под ред. Л.А. Муравья. - М.: ЮНИТИ - ДАНА, 2000. - 447 с.

3. Матвеев, Ю. Н. Основы теории систем и системного анализа: учебное пособие / Ю. Н. Матвеев / Ч. 1. 1-е изд. Тверь: ТГТУ, 2007 -- 100 с.

4. Корнилов Г. И. Основы теории систем и системного анализа. Курс профессора кафедры информационных систем и высшей математики ИДА.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Понятие системного метода и этапы его исторического формирования. Строение и структура систем, порядок взаимодействия ее элементов, классификация и разновидности. Метод и перспективы системного исследования, назначение математического моделирования.

контрольная работа , добавлен 28.10.2009


Концепция системного подхода, анализ взаимодействия элементов данной системы между собой и с элементами надсистемы. Концепция самоорганизации объекта и ее структурные части, характерные четы и особенности. Концепция системного подхода к решению ситуации.

реферат , добавлен 24.07.2009


Поняття системного дослідження предметів і явищ навколишнього нас миру як частини або елементи певного цілісного утворення. Система як безліч об"єктів разом з відносинами між об"єктами й між їхніми атрибутами. Специфіка системного методу дослідження.

реферат , добавлен 21.06.2010


Рассмотрение понятия и этапов осуществления рефлексов. Общие свойства нервных центров. Организация реципрокного, возвратного, тонического и пессимального видов торможения в центральной нервной системе. Принципы координационной деятельности мозга.

реферат , добавлен 10.07.2011


Анализ классификации элементарных частиц по участию во взаимодействиях и по времени жизни. Изучение этапов становления химии, периодической системы элементов Менделеева. Характеристика процесса возникновения клеток, химического состава живых организмов.

презентация , добавлен 21.04.2012


Изучение истории и основных этапов эволюции человека: стадия предшественника, архантропов, палеоантропов, неоантропов. Ископаемые обезьянолюди – австралопитеки предшественники предков человеческого рода. Различие и сходство австралопитеков и человека.

презентация , добавлен 11.01.2012


Определение онтогенеза как индивидуального развития организма от зиготы (вегетативного зачатка) до естественной смерти. Морфологические и физиологические особенности этапов развития растений: эмбрионального, ювенального, репродуктивного и старости.

реферат , добавлен 17.04.2012


Суть учения В.И. Вернадского о биосфере. Представление об организованности биосферы. Метод анализа дерева ошибок. Методы оценки вероятности возникновения аварии. Модель анализа риска аварийной ситуации. Факторы опасности, обусловленные ошибками персонала.

контрольная работа , добавлен 09.10.2012


Основной предмет изучения гистологии. Главные этапы гистологического анализа, объекты его исследования. Процесс изготовления гистологического препарата для световой и электронной микроскопии. Флюоресцентная (люминесцентная) микроскопия, сущность метода.

курсовая работа , добавлен 12.01.2015


Основные теории происхождения человека: научная (африканского, мультирегионального и внетропического происхождения), религиозная, паранаучная. Последовательность этапов его эволюции. Характерные признаки ископаемых людей различных исторических периодов.

Обсудим кратко каждый из этих этапов.

1 . Выбор проблемы

Данный этап предусматривает выбор правильного метода исследования для решения актуальной экологической проблемы. Как показывает опыт, на практике часто не учитываются существенные практические аспекты экологии, с одной стороны; а с другой – ряд представлений об экологических процессах настолько широко распространен, что их можно использовать без дополнительных обоснований. Поэтому, с одной стороны, можно взяться за решение проблемы, не поддающейся системному анализу, а с другой – выбрать проблему, которую можно более экономно решить, не используя всю мощь методов системного анализа. Такая двойственность первого этапа делает его критическим для успеха (или неудачи) всего исследования.

2 . Постановка задачи и ограничение степени ее сложности

Как только существование проблемы осознано, требуется упростить задачу настолько, чтобы она имела по возможности аналитическое решение, сохраняя в то же время все те элементы, которые допускают содержательную практическую интерпретацию. Это тоже критический этап, характерный для любого системного исследования, на котором успех или неудача во многом зависят от тонкого равновесия между упрощением и усложнением – равновесия, при котором сохранены все существенные связи с исходной проблемой и при этом можно получить решение, поддающееся качественному анализу и имеющее наглядную интерпретацию.

3 . Установление иерархии целей и задач

После постановки задачи и ограничения степени ее сложности (как правило, разумного упрощения) можно приступать к установлению целей и задач исследования. Обычно цели и задачи выстраивают в некоторую цепочку (образуют иерархию) по степени их возможности; при этом производят подразделение (декомпозицию) основных задач на ряд более простых (второстепенных). Однако здесь следует иметь в виду, что задачи, важные с точки зрения получения научной информации, в ряде случаев довольно слабо влияют на вид решений, принимаемых относительно воздействия на экосистему и управления ею. Поэтому установление приоритетности тех или иных задач в иерархической цепочке – одна из центральных проблем системного анализа. Особенно это проявляется в ситуации, когда исследователь заведомо ограничен определенными формами управления и концентрирует максимум усилий на задачах, непосредственно связанных с самими экологическими процессами.

4 . Выбор путей решения задач

На данном этапе можно выбрать несколько путей решения проблемы. В общем случае естественно искать наиболее общее аналитическое решение, поскольку это позволит максимально использовать результаты исследования аналогичных задач и соответствующий математический аппарат. При этом выбор семейства, в рамках которого проводится поиск аналитического решения, во многом зависит от специалиста по системному анализу. Как правило, аналитик разрабатывает несколько альтернативных решений и выбирает из них то, которое лучше подходит для исследуемой задачи.

5 . Моделирование

После того как проанализированы подходящие альтернативы, приступают к важному этапу моделирования сложных динамических взаимосвязей между различными аспектами проблемы. Здесь следует отметить, что моделируемым процессам, а также механизмам обратной связи присуща внутренняя неопределенность, что значительно усложняет понимание как самой системы, так и возможностей ее управляемости.

6 . Оценка возможных стратегий

Как только моделирование доведено до стадии, на которой модель можно (по крайней мере, предварительно) использовать, начинается этап оценки потенциальных стратегий, полученных из модели. В ходе оценки исследуется чувствительность результатов к допущениям, сделанным при построении модели. Если окажется, что основные допущения некорректны, возможно, придется вернуться к этапу моделирования и скорректировать модель.