Методологические основы системного анализа

Цель действий – свести к минимуму между существующей и предлагаемой (желаемой) системой. Решение проблемы есть то, что заполняет промежуток между существующей и желаемой системами. Система, заполняющая промежуток, является объектом конструирования (проектирования) и называется решением проблемы.

В настоящее время единой классификации проблем не существуют. Однако общие признаки в каждом способе классификации имеются. Обобщая различные способы классификации проблем, можно их привести к трем видам.

1. Оперативные проблемы – это проблемы, решение которых направлено на предотвращение, устранение или компенсацию возмущений, нарушающих текущую деятельность системы. Это структурированные проблемы, их решение связано с количественной оценкой, наличием хорошо отработанных альтернативных наборов действий в той или другой ситуации.

2. Проблемы совершенствования и развития систем – это проблемы, решение которых направлено на повышение эффективности функционирования за счет изменения характеристик объекта управления или системы управления объектом, а также внедрения новых идей. Это слабоструктурированные проблемы, решение которых является объектом исследования системного анализа и синтеза.

3. Инновационные проблемы – это проблемы, решение которых связано с выработкой новых идей и внедрением нововведений. Это неструктурированные или очень слабоструктурированные проблемы, их решение связано с порождением новых идей и применением эвристических методов на основе опыта и интуиции.

Выбор этапов процесса решения проблем относится к неформализуемой части методологии системных исследований, к ее «логике», на которую существенное влияние оказывает характер проблем, идеология, а иногда и подход к проблеме исследователя.

Решение проблем совершенствования и развития систем включает следующие этапы.

■ Исходная постановка (формулирование) проблемы.

■ Формулирование целей и условий решения проблемы.

■ Структуризация проблемы и систематизация путей достижения целей.

■ Выявление и выбор альтернатив решения проблемы.

■ Принятие решения и его реализация.

Цель формулирования проблемы состоит в том, чтобы установить сущность проблемы в известных терминах.

Первоначальные операции по формулированию проблемы включают:

■ составление исходной формулировки проблемы;

■ осмысление этой формулировки по отношению к различным частям проблемы;

■ осмысление фактов, которые касаются проблемы;

■ общее уточнение исходной формулировки проблемы.

Зеркальное отражение формулирования проблемы есть выработка цели. Цель описывает результат, подлежащий достижению, т.е. является желаемым результатом деятельности.

Условия, которые ограничивают и описывают, как цель должна быть достигнута, являются принуждающими связями. Принуждающие связи ограничивают проблему или вводят проблему в границы.

Процесс формирования целей включает следующее.

● Построение и анализ целей осуществляется методом последовательного разделения (декомпозиции) более общих целей на их составляющие, обеспечивая полноту выявления подцелей и их взаимное соответствие.

● Результаты декомпозиции фиксируются в виде дерева целей, оформляются в виде графа иерархической структуры либо в виде таблицы, обозначение строки которой определяет место подцели в иерархии.

● Для проблем, которые решаются одной организацией, включаются только собственные цели.

 

 

Структуризация проблем

 

 

Структуризация проблемы включает декомпозицию проблемы на подпроблемы разных рангов, выявление связей между ними, определение границ и внешних связей проблемы в целом.

Цель структуризации проблемы – выявление и систематизация путей достижения целей как «подпроблем».

Для реализации системного подхода к решению проблем, направленных на совершенствование системы, необходимо уточнить структуру как объекта управления, так и системы управления этим объектом.

При уточнении структуры объекта управления следует:

– выявить элементы системы – подсистемы младших рангов;

– установить, исходя из постановки проблемы, какие связи элементов играют существенную роль в решении данной проблемы и подлежат учету как системообразующие;

– сгруппировать элементы в относительно автономные комплекты (подсистемы разных рангов) с учетом выделенных существенных связей.

Уточнение структуры системы управления должно полностью охватывать все те функции, которые прямо или косвенно связаны с решением поставленной проблемы. Рассмотрения только организационных структур недостаточно. Необходимо построить детальную функционально-информационную структуру на основе выполнения следующих процедур:

– детальной декомпозиции исследуемых функций управления на функции младших рангов;

– анализа распределения функций по конкретным службам, подразделениям, исполнителям;

– конкретизации информационных связей между подфункциями (и звеньями системы), анализа организационного и методического обеспечения этих связей и процессов переработки информации.

Чтобы расчленить проблему на ее составные части (подпроблемы), необходимо подвергнуть объект и систему управления критическому анализу, в результате которого следует:

– выявить основные трудности и недостатки в функционировании системы, ограничивающие достижение целей;

– установить причинно-следственные связи выявленных непосредственных трудностей и недостатков;

– определить пути устранения (ослабления) найденных причин и предотвращения их возникновения.

В ходе критического обследования системы управления требуется тщательный анализ «технологии» сбора, передачи, хранения и переработки информации, организационно-методического обеспечения этой «технологии», четко регламентированной системы контроля.

Систематизация путей достижения целей осуществляется построением дерева путей достижения целей (подпроблем). Для систематизации путей достижения целей целесообразно использовать тот же метод ветвления (последовательной декомпозиции), что и для систематизации целей и функций управления.

Декомпозиция подпроблем проводится до уровня элементарных, т.е. таких, дальнейшая конкретизация которых приводит к выявлению определенных вариантов их решения.

Прежде чем переходить к определению вариантов решения элементарных подпроблем (младшего ранга), необходимо оценить значимость выявленных путей достижения целей и оставить лишь те, решение которых заметно скажется на результатах решения проблемы в целом.  
Как правило, значимость подпроблем оценивают на основе экспертных оценок, максимально используя при этом результаты статистических исследований объекта изучения.

При построении дерева путей достижения целей за основу целесообразно брать иерархическую структуру функций управления. Методологической базой построения дерева путей достижения целей является функциональный синтез. Терминологически содержание путей достижения целей (подпроблем) может быть сформулировано как совершенствование (улучшение, разработка, обновление и т.д.) соответствующей функции.

 

 

Альтернативы решения проблем

 

 

Основной вопрос при решении любых проблем независимо от их области содержания и характера – вопрос выявления и выбора наиболее подходящей альтернативы решения.

Альтернативы – это два (или несколько) взаимно исключающих варианта решений. При наличии информации, достаточной для определения численных значений целевой функции, из альтернативных вариантов выбирается тот, который обеспечивает максимальное достижение цели.

Если исходная информация не позволяет определить строго предсказуемого значения целевой функции, но достаточна для расчета математических ожиданий этой функции по каждому из сравниваемых вариантов решений, то осуществляется так называемый вероятностный выбор альтернативы, которая обеспечивает наибольшую средневероятную степень достижения цели.

В условиях неопределенности желательно оценить вероятность ситуации, а соответственно и вероятные степени достижения целей на основании экспертных методов.

В условиях полной неопределенности (т.е. в условиях, при которых не представляется возможным даже экспертно оценить вероятность возможных ситуаций) выбор альтернатив осуществляется эвристическими методами на основании тщательного анализа позитивных и негативных последствий каждого решения в каждой возможной ситуации.

В зависимости от полноты исходной информации выбор решений осуществляется:

– на основе формализованных методов исследования операций (при полной и определенной информации);

– с использованием формализованных методов и теории вероятностей (при описании процессов функционирования стохастическими моделями);

– с использованием эвристических методов и теории игр (в условиях неопределенности).

Для подпроблем, которые взаимосвязаны по своей сущности или по последовательному использованию информации, выбор решений должен осуществляться совместно для всей группы таких взаимосвязанных подпроблем.

Выбор решения проблемы в целом складывается из тех вариантов решений отдельных (независимых) подпроблем или групп взаимосвязанных подпроблем, совокупность которых обеспечивает наибольшую степень достижения целей в пределах ресурсов, выделенных на решение проблемы.

Для правильной постановки оптимизационной задачи необходимо четко сформулировать ее сущность, уточнить объект оптимизации и его границы, выбрать совокупность искомых варьируемых параметров (переменных) и целевую функцию, определить и конкретизировать систему ограничений.

Необходимо располагать математическим описанием (моделью) объекта, которое позволило бы исключить из выражений целевой функции и ограничений все неварьируемые переменные, выразив их через варьируемые параметры и известные (заданные) величины.

Метод решения оптимизационных задач выбирается с учетом их размерности и особенностей математической постановки (линейность и нелинейность зависимостей, непрерывный или дискретный характер варьируемых переменных и др.).

 

 

Семинар 6

 

Прикладные аспекты   оценки  эффективности

 

1. Оценка эффективности функционирования системы с учетом внешней среды. Понятие оценочного функционала. Оценочные матрицы. Задачи эффективности. Оценка  эффективности и качества систем. Анализ эффективности систем. Задача выбора эффективной системы. Синтез эффективности. Методы повышения эффективности. «Мягкий» и технологический пути повышения эффективности.  

 

 

Эффективность системы - это в общем случае совокупность свойств, характеризующих качество функционирования системы, оцениваемое как соответствие требуемого и достигаемого результата.

Требуемый и реально достигаемый системой результаты могут различаться. Это за-висит от условий функционирования системы и способов достижения требуемых результатов. Поэтому при оценке принято различать качество систем и эффективность реализуемых системами процессов. При этом эффективность относят не к самой системе, а к выполняемым ею функциям.

Для оценки эффективности системы разрабатывают совокупности критериев оценки. В зависимости от типа системы и внешних воздействий предлагают детерминированные, вероятностные, качественные критерии; вводят понятия технической (с точки зрения технических характеристик), экономической, социально-экономической эффективности.