Реферат: Методологические процедуры системного анализа
План
Введение……………………………………………………………………....…...3
1. Методологические принципысистемного анализа….……………….…….5
2. Этапы (процедуры) системногоанализа………………………….………...7
Заключение…………………………………………………………………..….16
Список литературы……………………………………………………….…….18
Введение
Дисциплина, именуемая«системный анализ», родилась в силу возникшей необходимости вести исследованиямеждисциплинарного характера. Создание сложных технических систем,проектирование сложных народнохозяйственных комплексов и управление ими, анализэкологических ситуаций и многие другие направления инженерной, научной ихозяйственной деятельности требовали организации исследований, которые носилибы нетрадиционный характер. Они требовали объединение усилий специалистовразных научных профилей, унификации и согласования информации, получаемой врезультате исследований конкретного характера. Успешное развитие подобныхсистемных исследований во многом обязано тем возможностям обработки информации,использованию математических методов, которые появились вместе с электроннойвычислительной техникой и дали одновременно не только инструмент, но и языквысокой степени универсальности. Сам термин «системный анализ» подразумеваетсовокупность методов, основанных на использовании СВТ и ориентированных наисследование сложных систем — технических, экономических, экологических и т. д.В результате этих исследований должно возникать не просто новое знание.Результатом системных исследований является, как правило, выбор вполнеопределенной альтернативы: плана развития региона, параметров конструкции и т.д. [1]Иногда говорят, что системный анализ – это методика улучшающего вмешательства впроблемную ситуацию.[2] Таким образом, системныйанализ — это дисциплина, занимающаяся проблемами принятия решений в условиях,когда выбор альтернативы требует анализа сложной информации различнойфизической природы. Поэтому истоки системного анализа, его методическихконцепций лежат в тех дисциплинах, которые занимаются проблемами принятиярешений, теории исследования операций и общей теории управления.
Становление новойдисциплины следует датировать концом XIX и началом XX века, когда появилисьпервые работы по теории регулирования, когда в экономике начали впервыеговорить об оптимальных решениях, то есть когда появились первые представленияо функции цели (полезности). Развитие теории определялось, с одной стороны,развитием математического аппарата, появлением приемов формализации, а с другой- новыми задачами, возникавшими в промышленности, военном деле, экономике.Особенно бурное развитие теория системного анализа получила после пятидесятыхгодов, когда на основе теории эффективности, теории игр, теории массовогообслуживания появилась синтетическая дисциплина — «исследование операций». Оназатем постепенно переросла в системный анализ, который явился синтезомисследования операций и теории управления.
Современный системныйанализ имеет обширный инструментарий, включающий в себя развитый математическийаппарат и современные вычислительные системы.[3]
В общем виде подсистемным анализом понимают всестороннее, систематизированное, т.е. построенноена основе определенного набора правил, исследование сложного объекта в целом,вместе со всей совокупностью его сложных внешних и внутренних связей,проводимое для выяснения возможностей повышения эффективности функционированияэтого объекта путем выбора определенной альтернативы.[4]
На современном уровнеразвития системный анализ не является научным методом в строгом смысле,поскольку для ряда его этапов формальный аппарат пока не существует и эти этапывыполняются на содержательном уровне на основе логики, здравого смысла, опыта иинтуиции. Однако научная мысль интенсивно работает в данном направлении.
Большинство авторовпредлагают свое видение методологии системного анализа, как правило, несущее насебе заметный отпечаток той предметной сферы, в которой они работают. Восновном в состав этой общей теории включают принципы системного анализа иобщую последовательность этапов системного анализа; методология и методырассматриваются обособленно. Так, например, Н.Д. Дроздов полагает, чтометодология системного анализа включает определение используемых понятий, общуюхарактеристику проблемы системных исследований, системный подход, этапысистемного анализа.[5] Представляется, что вкачестве основного процедурного элемента можно рассматривать этапы (процедуры)системного анализа, базирующиеся на целях и принципах системного анализа.
1. Методологическиепринципы системного анализа
Целью анализа системыуправления является:
· детальноеизучение системы управления для более эффективного использования и принятиярешения по ее дальнейшему совершенствованию или замене;
· исследованиеальтернативных вариантов вновь создаваемой системы управления с целью выборанаилучшего варианта.[6]
Опыт исследованияобъектов различного состава, содержания и области применения (общественных,физических, технических, эрратических, биологических, мыслительных конструкцийи т.д.) позволяет сформулировать три основных принципа системного подхода,которые можно положить в основу исследования сложных систем управления:
принцип физичности;
принцип моделируемости;
принципцеленаправленности.[7]
Игнатьева А.В. иМаксимцов М.М. выделяют такие принципы системного анализа:
целостность;
иерархичность строения;
структуризация;
множественность.[8]
Н.Д. Дроздовполагает, что принципами системного анализа являются:
1) Принципединства: совместное рассмотрение системы как единого целого и как совокупностичастей (элементов).
2) Принципсвязности: рассмотрение любой части системы совместно с её связями с другимичастями и с окружающей средой.
3) Принципразвития: учёт изменяемости системы, её способности к развитию, замене частей,накапливанию информации, при этом учитывается и динамика внешней среды,изменение взаимодействия системы с внешней средой.
Следующиепринципы системного подхода определяют рациональный, целенаправленный подход крассмотрению структуры и функционирования системы.
4) Принципфункциональности: совместное рассмотрение структуры системы и функций сприоритетом функций над структурой — изменение функций влечет изменениеструктуры.
5) Принципдецентрализации: сочетание децентрализации и централизации.
6) Принципмодульного построения: выделение модулей и рассмотрение системы каксовокупности модулей.
7) Принципиерархии. Иерархия свойственна всем сложным системам.
8) Принципсвертки информации: информация свертывается, укрупняется при движении поступеням иерархии снизу вверх.
9) Принципнеопределенности.
10) Принципорганизованности: решения, выводы, действия должны соответствовать степенидетализации системы, ее определенности, организованности.[9]
Указанный список мненийисследователей по поводу принципов системного анализа можно было бы продолжить,поскольку в литературе эти принципы разнятся практически у всех исследователей.
2. Этапысистемного анализа
Укрупнено системныйанализ состоит из следующих этапов: постановки задачи; структуризации системы иее проблем; построения и исследования модели с последующей выработкойрекомендаций по совершенствованию системы.
Разные исследователипо-разному подходят к определению основных этапов системного исследования. Кпримеру, Мыльник В.В., Волочиенко В.А., Титаренко Б.П выделяют такие процедуры:определение конфигуратора; определение проблемы и проблематики; выявлениецелей; формирование критериев; генерирование альтернатив; построение ииспользование моделей; оптимизация; декомпозиция; агрегирование.[10]
В.И. Мухин выделяет такиеэтапы:
определение объектаанализа;
структурирование системы;
определениефункциональных особенностей системы управления;
исследованиеинформационных характеристик системы;
определениеколичественных и качественных показателей системы управления;
оценивание и оценкаэффективности системы управления;
обобщение и оформлениерезультатов анализа.[11]
Как видно, самые главныеэтапы у всех исследователей повторяются (постановка задачи – определениепроблемы плюс выявление целей; моделирование – построение моделей;структуризация – структурирование системы и т.д.).
1.Постановка задачи. Этотэтап работы является наиболее важным, т.к. от него зависит весь ход проведенияисследований.[12] Как первоначальный этапсистемного анализа, постановка задачи отличается от постановки задачи вматематическом смысле как формального способа записи ее существа. В этомотносительно узком смысле постановка задачи рассматривается позднее дляконкретных задач, решаемых системой или ее элементами в процессефункционирования. На начальном этапе системного анализа постановку задачирассматривают в широком смысле.
Применительно к системамуправления прежде всего следует выяснить само назначение проводимогоисследования, ибо от этого существенно зависит направление и содержаниепоследующих этапов. Важно определить, что послужило причиной, вызвавшей решениео начале данного исследования.
Вызвано ли это решениенедовольством, неудовлетворенностью деятельностью существующей системы или ееподсистем, чем вызвана эта неудовлетворенность, кто ее выражает и как онасформулирована?
Предполагаются лирадикальные решения, связанные с коренной реконструкцией, принципиальнымвидоизменением действующей системы, или хотелось бы улучшить ее работу на базесуществующих возможностей?
Почему измененияпредставляются необходимыми?
Что хотелось бы получитьв результате этих изменений?
Что мешает изменитьсистему в нужном направлении без проведения специальных исследований?
Как оценить эффективностьизменений, если они будут сделаны? Ответы на подобные вопросы легко могут бытьполучены у специалистов рассматриваемой и вышестоящей систем. Их многолетнийопыт, детальное знание той системы, в которой они работают, позволяют считать,что никто лучше их не знает, какие они испытывают трудности, какие ограниченияим мешают, чего они хотят добиться.
Однако почти всегдаоказывается, что задачи формулируются этими специалистами либо в весьма общих,трудно поддающихся конкретизации выражениях, либо, наоборот, ставятся узкиеконкретные задачи, не охватывающие проблему в целом. Это объясняется не тем,что они недостаточно глубоко знают свою систему или у них отсутствуютспециальные знания и навыки в области системного анализа. Психологическичеловек всегда убежден в правильности своих решений, даже когда другим очевиднаих ошибочность, — иначе он бы такое решение просто не принимал. Ему кажется,что он учел все влияющие на решение факторы, предусмотрел последствия, взвесилвсе обстоятельства.
Принимаемые в сложныхситуациях решения, как правило, весьма далеки от оптимальных. Именно поэтомуформулировки задач специалистами, работающими в исследуемой системе, вбольшинстве случаев односторонни, выхватывают какой-либо один аспектдеятельности системы, не учитывая многообразия и взаимосвязи различных факторовв системе и ее внешней среде. Именно поэтому иногда бывает, чтосформулированные этими специалистами задачи в результате уже первого этапасистемного анализа меняются коренным образом.
Первый этап — этаппостановки задачи — весьма важен для последующей работы, от него существеннозависит, какие будут получены результаты. В то же время этот этап практически неподдается формализации. Успех определяется искусством и опытом специалиста посистемному анализу, глубиной понимания им исследуемой системы, умениемустановить тесный контакт со специалистами, работающими в исследуемой системе,проведением всех исследований совместно. Наибольший эффект дает создание единойгруппы, в которую входят эти специалисты.
2. Структуризация — второй этап системного анализа. Прежде всего надо локализовать границы проблемыи системы и определить их внешнюю среду, для чего необходимо определить наборвсех элементов, в той или иной степени связанных с поставленной на предыдущемэтапе задачей, и разделить их на два класса — 1) исследуемую систему и 2) еевнешнюю среду. Такое деление существенно зависит от поставленной задачи -при ееизменении меняются границы проблемы и системы, внешняя среда, а иногдапервоначальный набор элементов.
Критерием разделенияразличных проблем на классы, как правило, является степень возможной глубины ихпознания. Исходя из этого в наиболее общем виде все проблемы подразделяются натри класса: «хорошо структурированные» (well-structured), «неструктурированные»(unstructured) и «слабоструктурированные» (ill-structured):
к «хорошоструктурированным» относятся такие проблемы, в которых существенные зависимостиясно выражены и могут быть представлены в числах или символах. Этот класспроблем называют также «количественно выраженными», и для решения проблем этогокласса широко используется методология «исследований операций»;
«неструктурированными»являются проблемы, которые выражены главным образом в качественных признаках ихарактеристиках и не поддаются количественному описанию и числовым оценкам.Исследование этих «качественно выраженных» проблем поддается толькоэвристическим методам анализа. Здесь отсутствует возможность применениялогически упорядоченных процедур отыскания решений; > к классу«слабоструктурированных» относятся проблемы, которые содержат, каккачественные, так и количественные элементы. Причем неопределенные, неподдающиеся количественному анализу зависимости, признаки и характеристикиимеют тенденцию доминировать в этих «смешанных» проблемах. К этому классупроблем относится большинство наиболее сложных задач экономического,технического, политического, военно-стратегического характера. Решениепроблем, имеющих «слабоструктурированный характер», и является основной задачейсистемного анализа.
Для существующих системобычно определены их границы, и задача структуризации сводится к исследованиюсоответствия принятых границ поставленной задаче. Дальнейшая структуризацияпроводится раздельно для внешней среды и самой системы.
Во внешней сределокализуют 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 частьвнешней среды рассматривают либо в совокупности, либо проводят дальнейшуюструктуризацию в зависимости от характера поставленной задачи. В первом случаевыделяют во внешней среде ряд систем по принципу тесноты и независимости связейс исследуемой.
Структуризация самойсистемы заключается в разбиении ее на подсистемы в соответствии с поставленнойцелью исследования. Завершается этап структуризации определением всехсущественных связей между ней и системами, выделенными во внешней среде. Темсамым для каждой из выделенных в процессе структуризации систем определяют еевходы и выходы.
3. Построение модели, илимоделирование, — третий этап системного анализа, который используют дляизучения и анализа любых сложных систем, процессов и объектов. Модель — этоприближенное, упрощенное представление процесса или объекта.
Процесс познания состоитв том, что мы создаем для себя некоторое представление об изучаемом объекте илиявлении, помогающее лучше понять его функционирование и устройство, егохарактеристики. Такое представление, выраженное в той или иной форме, будемназывать моделью. Чем детальнее и точнее познан объект, чем больше сведений онем отражено в модели, тем она ближе к действительности, тем выше степеньсоответствия модели оригиналу, тем больше модель адекватна оригиналу (от лат.adaequatus — приравненный, тождественный).
Модели значительнооблегчают понимание системы, позволяют проводить исследования в абстрактномплане, прогнозировать поведение системы в интересующих нас условиях, упрощатьзадачи, анализировать и синтезировать совершенно различные системы однимиметодами.
Основная задача и в то жевремя преимущество модели — выделение частных, но наиболее важных факторовреальной 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, определяемойтребованиями данного исследования.
Остальные, несущественныефакторы могут быть либо отражены с меньшей точностью, либо вовсе отсутствоватьв модели. Следует подчеркнуть, что исключение несущественных факторов являетсянемаловажным преимуществом модели. Их наличие в реальном объекте мешаетисследователю, затрудняет понимание основных закономерностей, создает некоторый«шум», на фоне которого труднее выявить необходимые закономерности.
Разделение факторов насущественные и несущественные зависит от характера конкретного исследования.При изменении направленности исследования меняются требования к моделям и,следовательно, изменяется сама модель. Поэтому каждый реальный процесс илиобъект может быть представлен самыми различными моделями, зачастую совершеннонепохожими одна на другую. Единственным общим свойством у них может быть лишьто, что они, каждая по-своему, отражают один и тот же объект.
С помощью моделей можнополучить характеристики системы или отдельных ее частей значительно проще,быстрее и дешевле, чем при исследовании реальной системы. Естественно, этовлечет за собой снижение точности, ибо мы получаем фактически не истинныезначения характеристик, а лишь их оценки, приближенные значения. Степеньточности определяется адекватностью модели и может быть повышена принеобходимости за счет усложнения модели.
Преимущества модели:возможность сравнительно простыми средствами изменять ее параметры, вводитьнекоторые воздействия с целью изучения реакции системы, которые в реальныхусловиях получить значительно труднее (например, иногда невозможно изучитьповедение системы в аварийных ситуациях или других особых условиях).
Чтобы изучить модель иэкспериментировать с ней, она должна быть достаточно простой. Однако чем прощемодель, тем меньше, как правило, она адекватна оригиналу. Само определениемодели указывает на отсутствие полного совпадения всех характеристик модели иоригинала.
Таким образом, примоделировании системы мы всегда вынуждены идти на компромисс между простотоймодели и обеспечиваемой ею точностью. Модель считают адекватной, если онаобеспечивает точность, достаточную для данного исследования. Адекватностьмодели обычно проверяют экспериментом, сравнивая реакцию выходов наопределенные значения входов у модели и у реального объекта. При этом следуетпомнить, что сама модель, с которой проводится эксперимент, должнасоответствовать принятым условиям моделирования. Другими словами, модель,используемая в эксперименте, должна быть такой же, с которой проводятсядальнейшие исследования.
Эксперимент может бытьпассивным и активным.
Пассивный экспериментзаключается в том, что исследователь наблюдает за реальным объектом, невмешиваясь в его функционирование. На входы модели подают значения параметров,соответствующие значениям параметров реального объекта, затем сравниваютзначения параметров соответствующих выходов модели и объекта.
Состояние реальногообъекта, его входов и выходов может отличаться от условий, которые хотел быиметь исследователь. При пассивном наблюдении желаемые состояния объекта могутнаступать редко или вовсе не встретиться за время наблюдения. Поэтому пассивныйэксперимент осуществляют лишь в тех случаях, когда по каким-либо причинамвмешательство в функционирование реального объекта нежелательно, недопустимоили просто невозможно.
Одна из разновидностейпассивного эксперимента, имеющая самостоятельное значение для проверкиадекватности модели, — ретроспективная проверка (ретроспекция — от лат. retro — назад и spectio — смотрю; обращение к прошлому, обзор прошедших событий). Оназаключается в том, что из ряда наблюдений реального объекта за прошлые периодывыбирают интересующие исследователя состояния и для них выполняют процедуры,описанные выше. Это позволяет существенно сократить срок проведенияэкспериментальной проверки.
Активный экспериментзаключается в непосредственном воздействии исследователя на входы реальногообъекта и наблюдении за реакцией последнего. Соответствующие значенияпараметров задают на входы модели, что позволяет сравнивать реакцию ее выходовс реакцией реального объекта. Преимущество активного эксперимента состоит втом, что, проводя эксперимент, исследователь имеет возможность проверятьадекватность модели в интересующих его режимах, варьируя их по своемуусмотрению. В то же время затраты на активный эксперимент значительно больше, ион может привести к нежелательным потерям в реальной системе.
Естественно, что какактивный, так и пассивный эксперименты проводятся не только для проверкиадекватности моделей, но и для любых других целей исследования реальныхобъектов.
Из определения моделиследует, что она является некоторым представлением объекта, его описанием.Поэтому различные модели отличаются друг от друга используемым для такогоописания языком (начиная с естественного до высокоформализованного языкаматематических абстракций). Выбор языка определяет вид модели. При выборе языкаучитывают требования к адекватности модели, обеспечиваемой ею точностирезультатов, а также удобство последующего ее анализа с помощьюсоответствующего аппарата.
4. Завершающим этапомсистемного анализа является исследование модели. Основное назначение этогоэтапа — выяснение поведения моделируемого объекта или процесса в различныхусловиях, при разных состояниях внешней среды и самого объекта. Для этоговарьируют параметры модели, характеризующие состояние объекта, и задают на еевходах различные значения параметров, соответствующие воздействиям внешнейсреды.
Полученные результатыпозволяют прогнозировать поведение исследуемого объекта в соответствующихусловиях, а сами результаты анализируют на соответствие предполагаемойтраектории функционирования системы управления принятым целям и критериям. Наоснове анализа видоизменяют либо параметры модели, либо управляющиевоздействия, либо и то и другое и повторяют исследование, пока не будутполучены удовлетворительные результаты.
Такой метод «проб иошибок» применяют тогда, когда не найден способ оптимизации состояния системы ивыбора управляющих воздействий.
Системный анализ этоисследование, цель которого — помочь руководителю, принимающему решение, ввыборе 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 рассматриваемыенедостаточны.[13]
Заключение
Принципсистемности можно воспринимать в качестве философского принципа, выполняющегокак мировоззренческие, так и методологические функции.
Принципсистемности предполагает представление об объекте любой природы как осовокупности элементов, находящихся в определенном взаимодействии между собой ис окружающим миром, а также понимание системной природы знаний.
Принципсистемности — это и проявление имеющего исторические традициисистемообразующего начала, стремления представить знания в виде некоторойнепротиворечивой системы.
Непосредственно изпринципа системности вытекает системный подход, являющейся общей методологиейсистемных исследований, которая может быть, в свою очередь, представлена в виденабора методологических подходов (принципов) к исследованию системы.
Сущность системногоподхода сводится к следующему:
формулированию целей ивыяснению их иерархии до начала какой-либо деятельности, связанной суправлением и, в частности, с принятием решений;
получению максимальногоэффекта в смысле достижения поставленных целей при минимальных затратах путемсравнительного анализа альтернативных путей и методов достижения целей иосуществления соответствующего их выбора;
количественной оценке(квантификации) целей, методов и средств их достижения, основанной не начастных критериях, а на широкой и всесторонней оценке всех возможных ипланируемых результатов деятельности.
Общие положениясистемного подхода представляются (конкретизируются) в виде перечня принципов(подходов), применяемых при исследовании систем.
По поводу принциповсистемного анализа мнения исследователей существенно разнятся. Однако какобщеметодологический принцип в любом случае выступает принцип системности.
Этапы системного анализаукрупненно можно представить следующим образом: постановки задачи;структуризации системы и ее проблем; построения и исследования модели споследующей выработкой рекомендаций по совершенствованию системы.
Списоклитературы
1. Анфилатов В.С. идр. Системный анализ в управлении. М., 2002.
2. Архипова Н.И. идр. 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.