2.1. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, КАК МЕТОД ПОЗНАНИЯ

 

2.1.1. Принципы системного анализа

 

Системный анализ – это есть не набор каких-то ру­ководств или принципов для управляющих, это способ мышления по отношению к организации и управлению. Системный анализ используется в тех случаях, когда стремятся исследовать объект с разных сторон, ком­плексно. Наиболее распространенным направлением системных исследований считается системный анализ, под которым понимают методологию решения сложных задач и проблем, основанную на концепциях, разрабо­танных в рамках теории систем. Системный анализ оп­ределяется и как "приложение системных концепций к функциям управления, связанным с планированием", или даже со стратегическим планированием и целевой стадией планирования.

Термин "системный анализ" впервые появился в 1948 г. в работах корпорации RAND в связи с задачами внешнего управления, а в отечественной литературе ши­рокое распространение получил после перевода книги С. Оптнера [220]. Дальнейшее развитие системный анализ получил в трудах зарубежных и отечественных ученых: Гэйна К., Сарсона Т., Клиланда Д., Кинга В. [108], Перегудова Ф.И., Тарасенко Ф.П. [334], Юдина Б. Г. [357], Валуева С.А. [37], Губанова В.А., Захарова В.В., Коваленко А.Н. [65], Кафарова В.В., Дорохова И.Н., Маркова Е.П. [100], Мисюра Я.С., Купрюхина А.И., Дубенчака Г.И., Джагарова Ю.А. Дубенчака В.Е. [234].

Во многих работах системный анализ развивается применительно к проблеме планирования и управления в период усиления внимания к программно-целевым прин­ципам. В планировании термин "системный анализ" был практически неотделим от терминов "целеобразование", "программно-целевое планирование". Для исследования этих вопросов пока еще почти нет формализованных средств: имеются методики, обеспечивающие полноту расчленения системы на части, но почти нет работ, в которых исследовалось бы, как при расчленении на час­ти не утратить целого.

Понимая недостаточность и необходимость разработки средств декомпозиции и сохранения целостности, в по­следнее время часто возвращаются к определению сис­темного анализа как формализованного здравого смысла, к пониманию системного анализа как искусства.

Системный анализ основывается на следующих принципах:

1) единства – совместное рассмотрение системы как единого целого и как совокупности частей;

2) развития – учет изменяемости системы, ее спо­собности к развитию, накапливанию информации с уче­том динамики окружающей среды;

3) глобальной цели – ответственность за выбор гло­бальной цели. Оптимум подсистем не является оптиму­мом всей системы;

4) функциональности – совместное рассмотрение структуры системы и функций с приоритетом функций над структурой;

5) децентрализации – сочетание децентрализации и централизации;

6) иерархии – учет соподчинения и ранжирования частей;

7) неопределенности – учет вероятностного наступле­ния события;

8) организованности – степень выполнения решений и выводов.

Сущность системного подхода формулировалась многими авторами. В развернутом виде она сформулиро­вана Афанасьевым В.Н., Колмановским В.Б. и Носовым В.Р., определившими ряд взаимосвя­занных аспектов, которые в совокупности и единстве составляют системный подход [12]:

– системно-элементный, отвечающий на вопрос, из чего (каких компонентов) образована система;

– системно-структурный, раскрывающий внутрен­нюю организацию системы, способ взаимодействия об­разующих ее компонентов;

– системно-функциональный, показывающий, какие функции выполняет система и образующие ее компо­ненты;

– системно-коммуникационный, раскрывающий взаи­мосвязь данной системы с другими как по горизонтали, так и по вертикали;

– системно-интегративный, показывающий меха­низмы, факторы сохранения, совершенствования и раз­вития системы;

– системно-исторический, отвечающий на вопрос, как, каким образом возникла система, какие этапы в своем развитии проходила, каковы ее исторические пер­спективы.

Быстрый рост современных организаций и уровня их сложности, разнообразие выполняемых операций приве­ли к тому, что рациональное осуществление функций руководства стало исключительно трудным делом, но в тоже время еще более важным для успешной работы предприятия. Чтобы справится с неизбежным ростом числа операций и их усложнением, крупная организация должна основывать свою деятельность на системном подходе. В рамках этого подхода руководитель может более эффективно интегрировать свои действия по управлению организацией.

Системный подход способствует, как уже говорилось, главным образом выработке правильного метода мышле­ния о процессе управления. Руководитель должен мыс­лить в соответствии с системным подходом. При изуче­нии системного подхода прививается такой образ мыш­ления, который, с одной стороны, способствует устране­нию излишней усложненности, а с другой – помогает руководителю уяснять сущность сложных проблем и принимать решения на основе четкого представления об окружающей обстановке. Важно структурировать задачу, очертить границы системы. Но столь же важно учесть, что системы, с которыми руководителю приходится сталкиваться в процессе своей деятельности, являются частью более крупных систем, возможно, включающих всю отрасль или несколько, порой много, компаний и отраслей промышленности, или даже все общество в це­лом. Далее следует сказать, что эти системы постоянно изменяются: они создаются, действуют, реорганизуются и, бывает, ликвидируются.

Принципиальной особенностью системного анализа является использование методов двух типов – формаль­ных и неформальных (качественных, содержательных).

Методика системного анализа разрабатывается и применяется в тех случаях, когда у лиц, принимающих решения, на начальном этапе нет достаточных сведений о проблемной ситуации, позволяющих выбрать метод ее формализованного представления, сформировать мате­матическую модель или применить один из новых под­ходов к моделированию, сочетающих качественные и количественные приемы. В таких условиях может по­мочь представление объектов в виде систем, организация процесса принятия решения с использованием разных методов моделирования.

Для того чтобы организовать такой процесс, нужно определить последовательность этапов, рекомендовать методы для выполнения этих этапов, предусмотреть при необходимости возврат к предыдущим этапам. Такая по­следовательность определенным образом выделенных и упорядоченных этапов с рекомендованными методами или приемами их выполнения представляет собой мето­дику системного анализа.

Таким образом, методика системного анализа разра­батывается для того, чтобы организовать процесс приня­тия решения в сложных проблемных ситуациях. Она должна ориентироваться на необходимость обоснования полноты анализа, формирование модели принятия ре­шения, адекватно отображать рассматриваемый процесс или объект.

Одной из принципиальных особенностей системного анализа, отличающей его от других направлений систем­ных исследований, является разработка и использование средств, облегчающих формирование и сравнительный анализ целей и функций систем управления. Вначале методики формирования и исследования структур целей базировались на сборе и обобщении опыта специали­стов, накапливающих этот опыт на конкретных примерах. Однако в этом случае невозможно учесть полноту получаемых данных.

Таким образом, основной особенностью методик системного анализа является сочетание в них формаль­ных методов и неформализованного (экспертного) зна­ния. Последнее помогает найти новые пути решения проблемы, не содержащиеся в формальной модели, и таким образом непрерывно развивать модель и процесс принятия решения, но одновременно быть источником противоречий, парадоксов, которые иногда трудно раз­решить. Поэтому исследования по системному анализу начинают все больше опираться на методологию при­кладной диалектики.

С учетом вышесказанного в определении системного анализа нужно подчеркнуть, что системный анализ:

– применяется для решения таких проблем, которые не могут быть поставлены и решены отдельными мето­дами математики, т.е. проблем с неопределенностью си­туации принятия решения, когда используют не только формальные методы, но и методы качественного анализа ("формализованный здравый смысл"), интуицию и опыт лиц, принимающих решения;.

– объединяет разные методы с помощью единой ме­тодики; опирается на научное мировоззрение;

– объединяет знания, суждения и интуицию специа­листов различных областей знаний и обязывает их к оп­ределенной дисциплине мышления;

– уделяет основное внимание целям и целеобразованию.

Приведенная характеристика научных направлений, возникших между философией и узкоспециальными дисциплинами, позволяет расположить их примерно в следующем порядке: философско-методологичекие дис­циплины, теория систем, системный подход, системология, системный анализ, системотехника, кибернетика, исследование операций, специальные дисциплины.

Системный анализ расположен в середине этого пе­речня, так как он использует примерно в одинаковых пропорциях философско-методологические представления (характерные для философии, теории систем) и формализованные методы и модели (что характерно для специальных дисциплин).

Системология и теория систем по сравнению с сис­темным анализом больше пользуются философскими понятиями и качественными представлениями и ближе к философии. Исследование операций, системотехника, напротив, имеют более развитый формальный аппарат, но менее развитые средства качественного анализа и по­становки сложных задач с большой неопределенностью и с активными элементами.

Рассматриваемые научные направления имеют много общего. Необходимость в их применении возникает в тех случаях, когда проблема (задача) не может быть решена методами математики или узкоспециальных дисциплин. Несмотря на то, что первоначально направления исходили из разных основных понятий (исследование операций – из понятия "операция"; кибернетика – из понятий "управление", "обратная связь", "системный анализ", теория систем, системотехника; системология – из по­нятия "система"), в дальнейшем направления оперируют со многими одинаковыми понятиями – элементы, свя­зи, цели и средства, структура и др.

Разные направления пользуются также одинаковыми математическими методами. В то же время есть между ними и отличия, которые обусловливают их выбор в конкретных ситуациях принятия решений. В частности, основными специфическими особенностями системного анализа, отличающими его от других системных направ­лений, являются:

– наличие, средств для организации процессов целе-образования, структуризации и анализа целей (другие системные направления ставят задачу достижения целей, разработки вариантов пути их достижения и выбора наилучшего из этих вариантов, а системный анализ рас­сматривает объекты как системы с активными элемента­ми, способные и стремящиеся к целеобразованию, а за­тем уже и к достижению сформированных целей);

– разработка и использование методики, в которой определены этапы, подэтапы системного анализа и ме­тоды их выполнения, причем в методике сочетаются как формальные методы и модели, так и методы, основан­ные на интуиции специалистов, помогающие использо­вать их знания, что обусловливает особую привлекатель­ность системного анализа для решения экономических проблем.

 

2.1.2. Методы системного анализа

 

Рассмотрим основные методы, направленные на использование интуиции и опыта специалистов, а также методы формализованного представления систем [234].

Метод "мозговой атаки"

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.

Метод 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. Дан­ная группа методов находит широкое применение в со­циально-экономических исследованиях.

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.

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 Цвикки" [234]. 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.

 

2.1.3. Этапы системного анализа (по Перегудову и Тарасенко, Лийву, Спицнаделю, Симанкову, Казиеву) и вопросы его детализации

 

Ведущие зарубежные Акофф Р. [5], Бир С., Винер Р.[44], Месарович М., Мако Д., Такахара И. [190. 191], Оптнер С.Л. [220], Черчмен У., Эшби У.Р. [356], Янг С. [363], и отечественные ученые в области системного анализа Ф.И.Перегудов, Ф.П.Тарасенко [234], В.С.Симанков [271], Э.Х.Лийв [132], В.Н.Спицнадель [298], предлагают несколько отличающиеся друг от друга схемы основных этапов системного анализа.

Отечественные классики в области системного анализа Ф.И.Перегудов и Ф.П.Тарасенко считают [234], что системный анализ не может быть полностью форма­лизован. Ими предложена схема неформализованных этапов системного анализа, представленная на рисунке 2.1:

Рисунок 2. 1. Неформализуемые этапы системного анализа
по Ф.И.Перегудову и Ф.П.Тарасенко [234 ]

Однако, в утверждении этих авторов есть некоторый смысловой парадокс, состоящий в том, что предложенная ими схема, приведенная  на рисунке 2.1, сама может рассматриваться как первый шаг на пути формализации представленных на ней этапов системного анализа в форме алгоритма:

1. Определение конфигуратора.

2. Постановка проблемы – отправной момент иссле­дования. В исследовании сложной системы ему предше­ствует работа по структурированию проблемы.

3. Расширение проблемы до проблематики, т.е. нахож­дение системы проблем, существенно связанных с иссле­дуемой проблемой, без учета которых она не может быть решена.

4. Выявление целей: цели указывают направление, в котором надо двигаться, чтобы поэтапно решить про­блему.

5. Формирование критериев. Критерий – это количе­ственное отражение степени достижения системой по­ставленных перед ней целей. Критерий –это правило вы­бора предпочтительного варианта решения из ряда аль­тернативных. Критериев может быть несколько. Многокритериальность является способом повышения адекват­ности описания цели. Критерии должны описать по воз­можности все важные аспекты цели, но при этом необхо­димо минимизировать число необходимых критериев.

6. Агрегирование критериев. Выявленные критерии могут быть объединены либо в группы, либо заменены обобщающим критерием.

7. Генерирование альтернатив и выбор с использова­нием критериев наилучшей из них. Формирование мно­жества альтернатив является творческим этапом систем­ного анализа.

8. Исследование ресурсных возможностей, включая информационные потоки и ресурсы.

9. Выбор формализации (построение и использование моделей и ограничений) для решения проблемы.

10. Оптимизация (для простых систем).

11. Декомпозиция.

12. Наблюдение и эксперименты над исследуемой системой.

13. Построение системы.

14. Использование результатов проведенного систем­ного исследования.

Чтобы облегчить выбор методов в реальных условиях принятия решения, необходимо разделить методы на группы, охарактеризовать особенности этих групп и дать рекомендации по их использованию при разработке мо­делей и методик системного анализа.

Как уже отмечалось, специфической особенностью системного анализа является сочетание качественных и формальных методов. Такое сочетание составляет основу любой используемой методики. Различные схемы системного анализа, предлагаемые ведущими учеными в этой области (Оптнер С.Л., Янг С., Федоренко Н.П., Никаноров С.П., Черняк Ю.И., Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П., Симанков В.С., Казиев В.М., Лийв Э.Х.) сведены в таблице 2.1:

Таблица 2. 1 – ЭТАПЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА СОГЛАСНО РАЗЛИЧНЫМ АВТОРАМ

Раскроем подробнее содержание основных этапов системного анализа по В.С.Симанкову [271], которым предложена, по-видимому, наиболее детализированная на данный момент иерархическая структуризация системного анализа в виде IDEF0-диаграмм (рисунок 2.2):

 

Рисунок 2. 2. Основные этапы системного анализа по В.С.Симанкову [271]

 

Важным достоинством IDEF0-диаграмм является возможность наглядно графически отобразить не только сами этапы системного анализа в их взаимосвязи, но и показать различные виды ресурсного обеспечения для реализации этих этапов (информационные, кадровые и др.), а также дать развернутую характеристику каждого этапа по его входу и выходу.

Этап исследования системы представляется в виде IDEF0 диаграммы, приведенной на рисунке 2.3.

Рисунок 2. 3. Этап СА "Исследование системы" по В.С.Симанкову [271]

 

Этап моделирования представляется в виде IDEF0 диаграммы, приведенной на рисунке 2.4:

 

Рисунок 2. 4. Этап СА "Моделирование систем" по В.С.Симанкову [271]

 

В соответствии с общим алгоритмом системного анализа (рисунок 2.2) этап синтеза системы управления представляется в виде следующей IDEF0 диаграммы (рисунке 2.5):

Рисунок 2. 5. Этап СА "Синтез системы управления" по В.С.Симанкову [271]

В соответствии с общим алгоритмом системного анализа (рисунок 2.2) этап синтеза системы, представляется в виде IDEF0-диаграмм, приведенных на рисунках 2.6 – 2.9:

Рисунок 2. 6. Этап СА "Синтез системы" по В.С.Симанкову [271]

 

Рисунок 2. 7. Этап СА "Синтез альтернативных вариантов"
по В.С.Симанкову [271]

 

Рисунок 2. 8. Этап СА "Определение ресурсов" по В.С.Симанкову [271]

 

Рисунок 2. 9. Этап СА "Выбор системы" по В.С.Симанкову [271]

 

В соответствии с общим алгоритмом системного анализа (рисунок 2.2) этап реализации и развития системы, является завершающим. Он представляется в виде IDEF-диаграммы, приведенной на рисунке 2.10.

Рисунок 2. 10. Этап СА "Реализация и развитие системы"
 по В.С.Симанкову [271]

 

Работы по детализации системного анализа вдохновлялись надеждой на то, что более мелкие этапы легче автоматизировать. Отчасти этой надежде суждено было осуществиться. Но парадокс этого пути автоматизации системного анализа, который оправданно было бы назвать путем "максимальной детализации" состоит в том, что на пути "максимальной детализации" сама автоматизация системного анализа велась не системно: т.е. различные мелкие этапы СА автоматизировались различными не связанными друг с другом группами ученых и разработчиков, которые исходили при этом из своих целей, научных интересов и возможностей.

В результате на данный момент сложилась следующая картина:

– не все этапы системного анализа автоматизированы;

– для автоматизации различных этапов системного анализа применяются различные математические модели и теории, с применением различных инструментальных средств и на различных платформах созданы различные программные системы, не связанные друг с другом и не образующие единого инструментального комплекса;

– как правило эти программные системы имеют специализированный характер, т.е. автоматизируют отдельные этапы системного анализа не в универсальной форме, а лишь в одной конкретной предметной области.

Поэтому автор считает, что "максимальная детализация системного анализа" – не самоцель, т.е. бессмысленна "детализация ради детализации". Безусловно данное направление представляет интерес в научном плане, однако, по-видимому, не перспективно как путь автоматизации системного анализа, т.к. будучи изначально предназначено для облегчения процесса его автоматизации на деле оно фактически лишь усложнило решение этой задачи.

Таким образом, из приведенных детализированных схем этапов и процедур системного анализа очевидно, что на всех этапах широко используются когнитивные операции, т.е. операции, связанные с познанием предметной области и объекта управления и с созданием их идеальной модели. Поэтому в данной работе предлагается иной путь автоматизации системного анализа состоящий не в его максимальной детализации, а в интеграции с когнитивными технологиями путем структурирования по когнитивным операциям.

 

2.1.4. Этапы когнитивного анализа (по Максимову и Корноушенко)

 

Рассмотрим этапы когнитивного анализа в варианте, предлагаемом ведущими отечественными учеными в этой области В.И.Максимов, Е.К.Корноушенко, Гребенюк Е.А., Григорян А.К. [62, 64] (рисунок 2.11):

 

Рисунок 2. 11. Этапы когнитивного анализа по В.И.Максимову и Е.К.Корноушенко [62, 64]

 

В этой связи необходимо также отметить работы Казиева В.М., С.В.Качаева , А.А.Кулинич, А.Н.Райкова, Д.И.Макаренко, С.В.Ковриги, Е.А.Гребенюка, А.К.Григоряна в области когнитивного анализа [62, 64, 94, 171, 172, 175–177, 255–258].

Если проанализировать перечисленные методы системного анализа, то можно сделать основополагающий для данного исследования вывод о том, что все они самым существенным образом так или иначе основаны на процессах познания предметной области.

Поэтому как одно из важных и перспективных направлений автоматизации системного анализа предлагается рассматривать автоматизацию когнитивных операций системного анализа. Чтобы выявить эти операции и определить их место и роль в процессах познания, рассмотрим базовую когнитивную концепцию.

 

2.1.5. Предлагаемая обобщенная схема системного анализа, ориентированного на интеграцию с когнитивными технологиями

 

Сопоставительный анализ приведенных в таблице 2.1 схем системного и когнитивного анализа, а также анализ иерархической схемы детализированного системного анализа, предложенной В.С.Симанковым [271], показывает, что они во многом взаимно дополняют друг друга. Это является основанием для их объединения в одной схеме. С учетом этого, а также модели реагирования открытых систем на вызовы среды, предложенной В.Н.Лаптевым [122] (рисунок 2.12), нами предложена схема системного анализа, ориентированного на интеграцию с когнитивными технологиями, представленная на рисунке 2.13.

Рисунок 2. 12. Схема реагирования открытой систем
на вызовы среды по В.Н.Лаптеву [122]

 

В данной схеме отражены следующие этапы реагирования:

– идентификация текущего состояния системы как детерминистского (типового) или бифуркационного (нетипичного, качественно-нового);

– если ситуация типовая, то выработка рекомендаций по управлению стандартным (формализованным) путем, за которым следует переход системы в предусмотренное состояние и уточнение правил принятия решения на основе информации обратной связи о степени успешности управления (адаптация модели);

– если ситуация качественно-новая, то осуществляется неформализованный поиск нового нестандартного решения;

– если нестандартное решение удачно, то, происходит переход системы в качественно-новое состояние, а само решение формализуется и становится типовым (синтез модели), т.е. передается в будущие состояния, в противном случае система гибнет.

Рисунок 2. 13. Схема системного анализа, ориентированного
на интеграцию с когнитивными технологиями