2.1. Характеристика задач системного анализа

Системный анализ в настоящее время вынесен на самое острие научных исследований. Он призван дать научный аппарат для анализа и изучения сложных систем. Лидирующая роль системного анализа обусловлена тем, что развитие науки привело к постановке тех задач, которые призван решать системный анализ. Особенность текущего этапа состоит в том, что системный анализ, еще не успев сформироваться в полноценную научную дисциплину, вынужден существовать и развиваться в условиях, когда общество начинает ощущать потребность в применении еще недостаточно разработанных и апробированных методов и результатов и не в состоянии отложить решение связанных с ними задач на завтра. В этом источник как силы, так и слабости системного анализа: силы - потому, что он постоянно ощущает воздействие потребности практики, вынужден непрерывно расширять круг объектов исследования и не имеет возможности абстрагироваться от реальных потребностей общества; слабости - потому, что нередко применение «сырых», недостаточно проработанных методов системных исследований ведет к принятию скороспелых решений, пренебрежению реальными трудностями.

Рассмотрим основные задачи, на решение которых направлены усилия специалистов и которые нуждаются в дальнейшей разработке. Во-первых, следует отметить задачи исследования системы взаимодействий анализируемых объектов с окружающей средой. Решение данной задачи предполагает:

• проведение границы между исследуемой системой и окружающей средой, предопределяющей предельную глубину влияния рассматриваемых взаимодействий, которыми ограничивается рассмотрение;

• определение реальных ресурсов такого взаимодействия;

• рассмотрение взаимодействий исследуемой системы с системой более высокого уровня.

Задачи следующего типа связаны с конструированием альтернатив этого взаимодействия, альтернатив развития системы во времени и в пространстве. Важное направление развития методов системного анализа связано с попытками создания новых возможностей конструирования оригинальных альтернатив решения, неожиданных стратегий, непривычных представлений и скрытых структур. Другими словами, речь здесь идет о разработке методов и средств усиления индуктивных возможностей человеческого мышления в отличие от его дедуктивных возможностей, на усиление которых, по сути дела, направлена разработка формальных логических средств. Исследования в этом направлении начаты лишь совсем недавно, и единый концептуальный аппарат в них пока отсутствует. Тем не менее, и здесь можно выделить несколько важных направлений - таких, как разработка формального аппарата индуктивной логики, методов морфологического анализа и других структурно-синтаксических методов конструирования новых альтернатив, методов синтектики и организации группового взаимодействия при решении творческих задач, а также изучение основных парадигм поискового мышления.

Задачи третьего типа заключаются в конструировании множества имитационных моделей, описывающих влияние того или иного взаимодействия на поведение объекта исследования. Отметим, что в системных исследованиях не преследуется цель создания некоей супермодели. Речь идет о разработке частных моделей, каждая из которых решает свои специфические вопросы.

Даже после того как подобные имитационные модели созданы и исследованы, вопрос о сведении различных аспектов поведения системы в некую единую схему остается открытым. Однако решить его можно и нужно не посредством построения супермодели, а анализируя реакции на наблюдаемое поведение других взаимодействующих объектов, т. е. путем исследования поведения объектов-аналогов и перенесения результатов этих исследований на объект системного анализа. Такое исследование дает основание для содержательного понимания ситуаций взаимодействия и структуры взаимосвязей, определяющих место исследуемой системы в структуре суперсистемы, компонентом которой она является.

Задачи четвертого типа связаны с конструированием моделей принятия решений. Всякое системное исследование связано с исследованием различных альтернатив развития системы. Задача системных аналитиков выбрать и обосновать наилучшую альтернативу развития. На этапе выработки и принятия решений необходимо учитывать взаимодействие системы с ее подсистемами, сочетать цели системы с целями подсистем, выделять глобальные и второстепенные цели.

Наиболее развитая и в то же время наиболее специфическая область научного творчества связана с развитием теории принятия решений и формированием целевых структур, программ и планов. Здесь не ощущается недостатка и в работах, и в активно работающих исследователях. Однако и в данном случае слишком многие результаты находятся на уровне неподтвержденного изобретательства и разночтений в понимании как существа стоящих задач, так и средств их решения. Исследования в этой области включают:

1)      построение теории оценки эффективности принятых решений или сформированных планов и программ;

2)      решение проблемы многокритериальности в оценках альтернатив решения или планирования;

3)      исследования проблемы неопределенности, особенно связанной не с факторами статистического характера, а с неопределенностью экспертных суждений и преднамеренно создаваемой неопределенностью, связанной с упрощением представлений о поведении системы;

4)      разработка проблемы агрегирования индивидуальных предпочтений на решениях, затрагивающих интересы нескольких сторон, которые влияют на поведение системы;

5)      изучение специфических особенностей социально-экономических критериев эффективности;

6)      создание методов проверки логической согласованности целевых структур и планов и установления необходимого баланса между предопределенностью программы действий и ее подготовленностью к перестройке при поступлении новой информации как о внешних событиях, так и изменении представлений о выполнении этой программы.

Для последнего направления требуется новое осознание реальных функций целевых структур, планов, программ и определение тех, которые они должны выполнять, а также связей между ними.

Рассмотренные задачи системного анализа не охватывают полного перечня задач. Здесь перечислены те, которые представляют наибольшую сложность при их решении. Следует отметить, что все задачи системных исследований тесно взаимосвязаны друг с другом, не могут быть изолированы и решаться отдельно как по времени, так и по составу исполнителей. Более того, чтобы решать все эти задачи, исследователь должен обладать широким кругозором и владеть богатым арсеналом методов и средств научного исследования.

Специалисты по системному анализу приводят различные схемы выполнения системного анализа, которые представляются в виде алгоритмов. То обстоятельство, что системный анализ оперирует не только формализованными, но и неформализованными процедурами, не означает, что нельзя говорить о его алгоритмах. Неоднократно имели место попытки создать достаточно общий, универсальный алгоритм системного анализа. Тщательное рассмотрение имеющихся в литературе алгоритмов показывает, что у них большая степень общности в целом и различия в частностях, деталях. Постараемся изложить основные процедуры алгоритма проведения системного анализа, которые являются обобщением последовательности этапов проведения такого анализа, сформулированных рядом авторов [1,2,3], и отражают его общие закономерности. При этом нельзя утверждать, что предлагаемая схема работ по проведению системного анализа является универсальной. Алгоритм является прагматической моделью деятельности. Следует заметить, что различные алгоритмы системного анализа могут быть взаимозависимыми, например, ряд этапов может совпадать. Однако при этом в них может уделяться большее внимание различным вопросам, каждое исследование имеет свои особенности и требует от исполнителей интуиции, инициативы и воображения, чтобы правильно определить цели проекта и добиться успеха в их достижении.

Укрупненный системный анализ состоит из этапов постановки задачи, структуризации системы, построения и исследования модели. Так как не все перечисленные этапы имеют формальный аппарат, то, следовательно, на современном уровне системный анализ не является строгим научным методом, некоторые этапы и задачи выполняются на содержательном уровне, на основе логики, здравого смысла, инженерного опыта и интуиции.

Перечислим основные процедуры системного анализа:

1)      постановка задачи системного анализа;

2)      изучение структуры системы, анализ ее компонентов, выявление взаимосвязей между отдельными элементами;

3)      сбор данных о функционировании системы, исследование информационных потоков, наблюдения и эксперименты над анализируемой системой;

4)      построение моделей;

5)      проверка адекватности моделей, анализ неопределенности и чувствительности;

6)      исследование ресурсных возможностей;

7)      определение целей системного анализа;

8)      формирование критериев;

9)      генерирование альтернатив;

10)  реализация выбора и принятие решений;

11)  внедрение результатов анализа.

Такая последовательность определенным образом выделенных и упорядоченных этапов и подэтапов с рекомендованными методами и приемами их выполнения представляет собой структуру методологии.

Сложность проблемы управления созданием и развитием систем с активным элементами и большой начальной неопределенностью (например, системами управления предприятиями, организациями) обусловлена необходимостью поиска компромисса между целостностью представления объекта и детализацией описания его компонентов в процессе разработки и реализации проекта. Эта проблема объединения и упорядочения совокупности моделей и решается с помощью методологии системного анализа.

Для таких систем разработать методологию, объединяющую модели, в виде четкой последовательности этапов или в форме сетевой структуры, включающей и последовательно и параллельно выполняемые этапы, крайне сложно. Поэтому объединить модели можно с помощью многоуровневой методики, базирующейся на стратифицированном представлении процесса проектирования.

При разработке такой методики структурировать проблему можно разными способами. Например, при структуризации предприятия (организации) вначале полезно использовать методику, базирующуюся на концепции деятельности. В соответствии с этой методикой следует выделить сферы деятельности организации. Прежде всего выделяют следующие сферы: сфера основной деятельности предприятия (производство, организация научных исследований, проектирование, оказание услуг и т. п.); сфера организационного управления.

Часто для того, чтобы подчеркнуть, что назначением организации является осуществление им основной деятельности, эту сферу называют объектом управления (ОУ). А сферу, предназначенную для обеспечения этой деятельности, называют системой организационного управления (СОУ). СОУ обеспечивает контроль и регулирование основного вида деятельности предприятия. В то же время эти сферы имеют обособленные «входы» и «выходы», которые для объекта управления определяются материальными потоками, для СОУ - информационными потоками, в том числе требованиями, диктуемые нормативно-правовыми документами, правилами и формами отчетности, определяемыми надсистемой.

В настоящее время иногда выделяют в качестве самостоятельной информационную сферу, которая должна обеспечивать информацией и объект управления и СОУ.

Далее каждую из сфер можно, в свою очередь, разделить на страты. Например, страты можно выделять в соответствии с предложенным Ю.И. Черняком [1] принципом абстрагирования отображения системы - от замысла (концепции) до материального воплощения, т. е. рассматривая систему как последовательное преобразование представлений о ней в процессе проектирования, выделить следующие уровни ее отображения (табл. 3.1):

•    теоретико-методологический или концептуальный (для организационных систем этот уровень обычно завершается разработкой устава предприятия, концепции его перспективного развития);

•    научно-исследовательский (в результате НИР выбираются и предлагаются теоретические и прикладные модели, позволяющие провести необходимый анализ для выполнения последующих проектных работ);

•    проектный (завершающийся определением комплекса методов и средств решения проблемы);

•    инженерно-конструкторский (для организационных систем этот уровень заверша­ется разработкой структур, программных средств);

•    технологический (разработка организационно-технологических процедур подготовки и реализации проектных и управленческих решений, разработка информационной технологии реализации программных продуктов);

•    материальное воплощение, реализация системы (для организаций - это комплекс нормативно-технических   и   нормативно-методических  документов,   обеспечивающих реализацию принятых проектных или управленческих решений, т.е. положения, методи­ки, инструкции, стандарты и т. п. нормативные документы).

В варианте методики для конкретной организации некоторые страты могут быть объединены (например, в табл. 3.1 объединены проектный и инженерно-конструкторский уровни).

После выделения страт на каждой из них определяется последовательность этапов и выбираются методы, модели, методики их реализации. При определении этапов могут использоваться методики, базирующиеся на различных концепциях системы [1,2,3]. Выбор методики зависит от исследуемого объекта. В табл. 3.1 приведен вариант структуры методики для сферы организационного управления.

Таблица 2.1. Структура методики системного анализа для организационного управления

Рис.1.2

Примечание: АДПАЦФ - автоматизированная диалоговая процедура анализа целей и функций; АСНМОУ - автоматизированная система нормативно-методического обеспечения управления; СТП - стандарт предприятия; НПД, НМД и НТД - нормативно-правовые, нормативно-методические и нормативно-технические документы соответственно.

Этот вариант получен с использованием следующего признака методики, основанной на концепции деятельности, - признака «Структура деятельности», в соответствии с которым выделяются: «цели», «содержание и формы», «методы», «средства», «входы». При этом составляющая «входы», интерпретированная как «Анализ факторов, влияющих на создание и функционирование предприятия», вынесена на первое место, поскольку при создании нового предприятия или при его реструктуризации часто целесообразно начинагь исследование с анализа факторов, что помогает сформировать структуру целей и функций системы управления предприятием.

Возможны и иные способы структуризации с использованием других методик.

Для того чтобы выбрать методику, целесообразно попытаться применить разные методики, провести сравнительный анализ полученных структур и выбрать наиболее подходящую или разработать обобщенную методику, объединив возможности разных исходных методик.

В приведенном в табл. 3.1 варианте этапы повторены на всех стратах, что удобно  при организации проектных работ. Однако в общем случае выделение этапов и подэтапов на разных стратах может быть неодинаковым. Это связано с тем, что путь от замысла до реализации, который проходит в процессе проектирования любая система или ее часть, может быть весьма длительным. При этом разные составляющие проекта, порядок разработки которых может быть представлен последовательно и параллельно выполняемыми этапами и подэтапами, могут проходить этот путь неодновременно. В этой сложной ситуации разрабатываемая методика позволит сохранять целостнре представление о системе и процессе ее проектирования.

При развитии предприятия любое нововведение или комплекс нововведений в управлении проходит подобный путь, и такое представление помогает разработать методику организации сложной экспертизы при внедрении нововведений.

Включать большое число этапов и подэтапов в единую методику, реализуемую в течение нескольких лет, не всегда удобно. Такая методика становится труднообозримой и мало пригодной для практического применения. Поэтому часто весь процесс принятия решения делят на подпроцессы (или подзадачи), и отдельно разрабатывают методику анализа целей, методику формирования и исследования альтернативных вариантов принятия решения, методику реализации принятых решений.

Например, при разработке системы методик для совершенствования управления предприятиями можно отдельно разрабатывать методику совершенствования (преобразования) организационной структуры предприятия (как одного из важнейших средств достижения целей). Можно также разработать отдельную методику обследования существующей системы.

При разработке методики, ориентированной на решение любой задачи всего цикла принятия решения, можно рекомендовать вначале выделить два крупных этапа, которые отделяют процесс собственно формирования модели от процедуры ее оценки и анализа, так как эти этапы обычно выполняются с использованием разных методов.

В обобщенном виде эти этапы можно назвать следующим образом:

1.  Формирование первоначального варианта (вариантов) модели принятия решения (структуры целей, оргструктуры, сетевой или другого вида модели альтернативных вариантов решения и т. п.).

2.  Оценка, анализ первоначального варианта (вариантов) модели принятия решений (структуры целей, оргструктуры и т. п.) и выбор наилучшего варианта (или корректировка первоначального варианта, если он был единственным).

Возможные наименования этих этапов применительно к конкретным задачам - анализа це­лей, разработки оргструктуры и т. п. - приведены в табл. 3.2. Этапы затем детализируют, делят на подэтапы.

Если после выделения подэтапов их число окажется небольшим (например, 7-9), то их можно перенумеровать по порядку и при оформлении методики рассматривать как последовательность ее этапов.

При большом числе подэтапов целесообразно сохранить первоначально выделенные крупные этапы. Если в методике предусматривается возможность выбора методов реализации этапов и подэтапов, то подэтапы могут быть еще более детализированы.

После разработки структуры методики следует выбрать методы и разработать модели для реализации этапов. Первоначально выделенные этапы могут быть разделены на подэтапы. Разделение на подэтапы зависит от задачи и от выбранных методов реализации этапов.

Таблица 3.2

Примеры разделения этапов в методике анализа целей при выборе различных методов реализации этапов приведены в табл. 3.3.

Следует отметить, что выделенные два укрупненных этапа методики могут повторяться поочередно несколько раз, так как решение, принятое на втором этапе, может помочь уточнить модель, формируемую на первом, например, помогает уменьшить или расширить область допустимых решений.

Этапы могут повторяться до тех пор, пока решение будет получено. Для принятия решения о необходимости повторения этапов в методике также следует предусмотреть соответствующий подэтап.

Подводя итоги сказанному, можно рекомендовать при разработке методики системного анализа прежде всего определить тип решаемой задачи (проблемы). Затем, если проблема охватывает несколько областей - и выбор целей, и совершенствование оргструктуры, и организацию процесса принятия и реализации решений, - то выделить в ней эти задачи, а разработку методики для каждой из них начинать с выделения двух рассмотренных крупных этапов.

Таблица 3.3

Предварительный выбор подходов и методов выполнения этапов может быть отражен в методике сразу, в формулировках подэтапов (как, например, в табл. 3.2); но часто желательно предусмотреть в методике несколько методов выполнения этапов и возможность выбора путей реализации методики ЛПР в конкретных условиях ее применения.

Некоторые подэтапы в методике могут выполняться параллельно, и тогда методику следует стремиться представлять в виде сетевой модели, т. е. в виде графических схем с последовательными и параллельными этапами.

При таком представлении методики в ней легко отразить возможность возврата к предыдущим подзтапам и соответствующие подэтапы выбора дальнейшего пути.

Различные этапы и подэтапы методики системного анализа могут выполняться с использованием разных методов и подходов.

Методы могут выбираться как из числа формальных, так и из числа методов, направленных на активизацию интуиции и опыта ЛПР. При выполнении первого из рассмотренных основных этапов методики, т. е. при формировании первоначального варианта (вариантов) модели принятия решения или структуры (сетевой, типа «дерева»), наиболее часто используются методы активизации интуиции и опыта специалистов: «сценарии», «мозговая атака», методы структуризации, морфологический подход.

При представлении систем с большой начальной неопределенностью особую роль играет декомпозиция в пространстве, и в частности, древовидные иерархические представления, при формировании которых могут применяться два основных подхода (см. Подходы к анализу и проектированию систем) - «сверху» (путем расчленения системы или ее обобщенной иели) и «снизу» (путем объединения первоначально перечисляемых элементов системы в группы различной общности на каждом шаге формирования иерархической структуры).

В ряде случаев наряду с методами активизации интуиции и опыта специалистов (МАИС) могут использоваться и методы формализованного представления систем. При разработке языков моделирования для первоначального отображения модели, вариантов принятия решения все более широкое распространение получают теоретико-множественные, логические, лингвистические представления.

Для многих задач принятия решений первоначальные методики могут быть представлены в виде сетевых моделей и других видов графов. Может применяться и форма постановки задачи в виде модели математического программирования , т.е. определения целевой функции, ограничений.

Иногда эта форма применяется и в тех случаях, когда целевая функция и ограничения не могут быть сразу представлены в виде аналитических зависимостей, или получены противоречивые ограничения. На такой идее, в частности, базировались первые методики системного анализа С. Оптнера и Э. Квейда.

Можно предусмотреть использование нескольких методов формирования первоначального варианта модели (МФПС) принятия решения, нескольких методик структуризации целей.

Спектр подходов и методов, которые применяются для оценки и анализа вариантов модели, еще более широк. При этом практически ни одна методика не обходится без использования экспертных оценок, различных приемов их получения и методов обработки - от традиционного усреднения полученных от экспертов оценок до методов организации сложных экспертиз и оптимизационных моделей, использующих экспертные оценки в качестве исходной основы.

При затруднении в проведении экспертных процедур могут применяться косвенные количественные оценки , базирующихся на использовании в качестве источника оценок различного рода деловых документов (включая директивные) и источников научно-технической информации, отражающих опыт компетентных специалистов.

Для организации сложных экспертиз, особенно при анализе факторов на первом этапе методики, могут применяться метод решающих матриц  и подход, основанный на использовании различного рода оценок степени целесоответствия, в том числе с использованием информационных оценок.

При формировании и анализе вариантов структур разного рода может возникнуть необходимость их оценивания с точки зрения формы представления, от которой зависит целостность  системы, характеризующая степень централизации управления.

Выбор методов формирования и оценки моделей в методике системного анализа зависит от степени неопределенности проблемной ситуации, для исследования или управления которой разрабатывается методика. Поэтому при разработке методики целесообразно вначале обосновать, каким классом систем может быть отображена проблемная ситуация, и на этой основе решать вопрос о выборе методов моделирования.

Например, можно воспользоваться рекомендациями о соответствии с классами систем и методов формализованного представления систем .

При этом, если проблемную ситуацию удается отобразить с помощью класса хорошо организованных систем  и применить методы поиска экстремумов функций или методы математического программирования , то процесс исследования проблемы (решения задачи) будет описываться в терминах этих формализованных методов, и о методике системного анализа в этих случаях нет необходимости говорить, хотя целесообразно представлять алгоритм формирования и анализа таких моделей в графической форме, что будет способствовать итеративной корректировке моделей и интерпретации результатов моделирования. Аналогично, если удается применить для моделирования задачи один из специальных методов и подходов, объединяющих средства МАИС и МФПС, например, имитационное динамическое моделирование, ситуационное моделирование  и т. п., то обычно говорят о методике ИДМ, или о методике ситуационного моделирования и т. д., а не о методике системного анализа.

Методы должны быть охарактеризованы в приложениях к методике и предусмотрены подэтапы выбора методов с учетом конкретных условий и предпочтений ЛПР.

На практике иногда трудно разработать и полностью реализовать методику, в которой все этапы и подэтапы были бы проработаны равноценно, и поэтому после анализа матрицы.типа приведенной на рис. 1.2,для сокращения затрат времени и труда в методике могут быть выбраны и более подробно регламентированы те этапы и подэтапы, которые в конкретных условиях требуют к себе большего внимания.

Пример структуры методики для проектирования (корректировки) организационной структуры системы управления предприятием с использованием системно-целевого подхода  состоит из следующих этапов:

o     Этап I. Разработка концепции создания (развития) объекта управления и системы организационного управления

o        Этап 3. Формирование первоначального варианта (вариантов) структуры целей и функций системы управления

o         Этап 2. Обследование и анализ существующей организационной структуры и/или оргструктур аналогичных предприятий (организаций)

o    Этап 4. Оценка первоначального варианта (вариантов) структуры целей и функций и его корректировка  (выбор варианта)

o       Этап 5. Формирование существующей оргструктуры и вариантов ее корректировки

o         Этап 17. Распределение функций по подразделениям оргструктуры

Этапы 3 и 4 выполняются в соответствии с методикой структуризации целей и функций , которая может быть оформлена отдельно.

Важно, чтобы использовались адекватные средства анализа и соблюдались сроки исполнения работ, а внедрение результатов системного анализа осуществлялось квалифицированно и эффективно. В этом случае работы по системному анализу завершаются достижением цели.