Этапы системного исследования. Характеристика основных этапов системного анализа Исходным этапом системного анализа является
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.
Под этапами понимается логическая последовательность использования всех средств системного анализа, приводящая к решению проблемы. Проведение системного анализа включает ряд этапов, реализация которых практически всегда приводит к системному решению проблемы, т.е. созданию повой системы, удовлетворяющей выдвигаемым требованиям.
Процесс реализации системного анализа при решении любой проблемы можно охарактеризовать в качестве последовательности основных этапов (рис. 6.2).
Умение правильно реализовать логические этапы системного анализа при решении тех или иных проблем во многих случаях предопределяет возможность получения требуемого результата. Исследования и критический анализ результатов проведения системного анализа при решении тех или иных социально-экономических проблем показывает, что неудачи обусловлены:
- на 26% - отсутствием четко сформулированной цели;
- 35% - неудовлетворительным составлением и слабым контролем проведения программных работ;
- 26% - отсутствием обоснованного распределения ресурсов и неудовлетворительными результатами экономического анализа;
- 13% - частными специфическими трудностями индивидуального порядка.
Рис. 6.2.
На этапе декомпозиции осуществляются следующие действия:
- 1) определение и декомпозиция общих целей решения проблемы, состояния системы или области допустимых условий существования (определяется дерево целей и дерево функций);
- 2) выделение элементов системы из среды по критерию необходимости каждого в процессе системообразования с учетом анализа системы в качестве составной части надсистемы;
- 3) определение и описание факторов внешней среды, воздействующих на систему;
- 4) описание тенденций функционирования и развития системы с учетом факторов неопределенностей и рисков;
- 5) описание системы как кибернетической модели «черного ящика»;
- 6) декомпозиция системы но функциональному признаку, виду входящих в нее элементов и структурным особенностям (виду отношений между элементами).
Обратите внимание!
Уровень декомпозиции определяется исходя из цели исследования. Декомпозиция осуществляется в виде разделения целой системы на подсистемы, которые могут представлять собой соединение элементов - последовательное (каскадное) и параллельное, а также соединение элементов с обратной связью. * 1
- 4) параметрический (частных и обобщенных показателей системы, образующих иерархическую структуру);
- 5) информационный (определение объема и форм представления информации, методов и средств ее передачи, обработки, хранения, ввода и вывода для известной структуры и алгоритма функционирования систем управления);
- 6) морфологический (взаимосвязей компонентов системы);
- 7) генетический (предыстории, причин развития проблемной ситуации, имеющихся тенденций, построения прогнозов);
- 8) факторный (выявление внешних и внутренних факторов воздействия и их сочетания с результатами функционирования системы и ее эффективности);
- 9) комплексный (определение положительных и отрицательных результатов взаимодействия всех подсистем и их влияние на функционирование целой системы, математический анализ функции комплексного аргумента);
- 10) аналогов при решении конкретных задач;
- 11) эффективности по результатам, ресурсоемкое™, оперативности и другим критериям.
Основной целью анализа системы управления является:
- детальное изучение структуры системы управления и принятия решения о ее дальнейшем совершенствовании или создании новой системы, отвечающей критериям оптимальности и эффективности;
- анализ вариантов создаваемой системы с целью выбора наилучшего варианта (альтернативы).
При анализе систем управления осуществляется:
- определение объекта анализа;
- определение функциональных особенностей системы управления;
- определение количественных и качественных показателей системы управления;
- оценка эффективности систем управления;
- обобщение и оформление результатов анализа.
Выбор методов анализа для решения любой проблемы во многом зависит от компетентности системного аналитика (или группы профессионалов в области системного анализа), поставленных целей исследования совместно с руководителем организации (предприятия) и требований внешнего окружения.
На этапе синтеза определяется структура в соответствии с ее свойствами. Целью синтеза является совершенствование исследуемой системы на основе выявленных недостатков или создание новой системы на основе известных свойств. Достижение целей синтеза осуществляется на основе:
- 1) синтеза информации, который позволяет обосновать необходимый объем и формы представления информации, методов и средств ее передачи, обработки, хранения, ввода и вывода для разрабатываемой структуры, и алгоритма функционирования систем управления;
- 2) выбора средств моделирования системы, включая оценку создаваемой модели по критериям адекватности, простоты, соответствия между точностью и сложностью, баланса погрешностей, многовариантности реализаций, блочности построения;
- 3) разработки новой модели требуемой системы;
- 4) создания альтернативных структур системы, позволяющих решить задачу;
- 5) синтеза параметров системы, позволяющих разрешать задачу;
- 6) комплексной оценки вариантов синтезированной системы (обоснование схемы оценки);
- 7) реализации новой модели, проведения эксперимента для оценки, обработки результатов оценки, анализа результатов;
- 8) выбора наилучшего варианта из альтернативных решений;
- 9) оценки степени решения проблемы осуществляется при завершении системного анализа.
Например, основными задачами синтеза при создании новой системы являются:
- формирование цели создания новой системы;
- формирование вариантов организационной структуры новой системы;
- описание вариантов организационных структур системы с учетом взаимного соответствия ее элементом в целом образовании;
- оценка эффективности вариантов и принятие решения о выборе структуры новой системы;
- разработка требований к системе управления;
- реализация разработанных требований.
Синтез - логический прием, с помощью которого отдельные элементы соединяются в целое. Синтез осуществляется на основе результатов анализа, т.е. определяется, насколько решение частных задач приводит к разрешению сложной проблемы. Если анализ можно рассматривать как исследование от следствий к причинам, то синтез - от причины к следствию. В результате синтеза создаются проектные решения, обладающие новым качеством относительно своих элементов. Следовательно, процедура синтеза связана с решением задачи проектирования системы решений, обеспечивающих снятие проблемных ситуаций.
Для проектирования технических систем существуют специальные математические средства теории автоматизированного проектирования, в рамках которых применяются методы параметрического и структурного синтеза, а также синтеза конструкций. Однако для проектирования социально-экономических систем задачи синтеза являются достаточно сложными, так как связаны с большим числом ограничений. Поэтому здесь чаще всего применяются методы формальной и математической логики.
- На этапе анализа осуществляется детальное исследование системы.Задача анализа предполагает определение свойств системы по известнойструктуре. На этапе анализа используются все виды анализа, которыерешают задачи исследования (системного анализа). Например:
- целей (целеполагаиие, целеосуществление);
- структурный (определение статических характеристик системыпо известной структуре путем выделения подсистем и элементов);
- функциональный (определение динамических характеристиксистемы путем исследования процессов изменения ее состояния с течением времени на основе принятых принципов и методов управления);
Рассмотрим основные этапы системного анализа.
- 1. Диагностика проблемы. Установление проблемы. Точное формулирование проблемы. Анализ логической структуры проблемы. Развитие проблемы в прошлом и будущем. Внешние связи проблемы с другими проблемами. Принципиальная разрешимость проблемы.
- 2. Определение системы. Описание системы. Определение позиции наблюдателя. Определение объекта. Выделение элементов (определение границ разбиения системы). Определение подсистем. Определение среды.
- 3. Анализ структуры системы. Определение уровней иерархии. Определение языка. Определение процессов управления и каналов информации. Описание подсистем и их функциональной структуры.
- 4. Формулирование общей цели и критерия системы. Определение целей - требований надсистемы. Определение целей и ограничений среды. Формулирование общей цели. Определение критерия. Декомпозиция целей и критериев по подсистемам. Композиция общего критерия из критериев подсистем.
- 5. Декомпозиция цели, выявление потребности в ресурсах и процессах. Формулирование целей верхнего ранга. Формулирование целей текущих процессов. Формулирование целей эффективности. Формулирование целей развития.
- 6. Выявление ресурсов и процессов, композиция целей. Оценка существующей технологии и мощностей. Оценка современного состояния ресурсов. Оценка реализуемых и запланированных проектов. Оценка возможностей взаимодействия с другими системами. Оценка социальных факторов. Композиция целей.
- 7. Прогноз и анализ будущих условий. Анализ устойчивых тенденций развития системы. Прогноз развития изменения среды. Предсказание появления новых факторов, оказывающих сильное влияние на развитие системы. Анализ ресурсов будущего. Комплексный анализ взаимодействия факторов будущего развития, анализ возможных сдвигов целей и критериев
- 8. Оценка целей и средств. Вычисление оценок по критерию. Оценка взаимозависимости целей. Оценка относительной важности целей. Оценка дефицитности и стоимости ресурсов.
- 9. Отбор вариантов. Анализ целей на совместимость. Проверка целей на полноту. Отсечение избыточных целей. Планирование вариантов достижения отдельных целей. Оценка и сравнение вариантов. Совмещение комплекса взаимосвязанных вариантов.
- 10. Диагноз существующей системы. Моделирование социально-экономического процесса. Выявление недостатков организации производства и управления. Выявление и анализ мероприятий по совершенствованию структуры и управления организации.
- 11. Построение комплексной программы развития. Формулирование мероприятий, проектов и программ. Определение очередности целей и мероприятий по их достижению. Распределение сфер деятельности. Распределение сфер компетенции. Разработка комплексного плана мероприятий в рамках ограничений по ресурсам времени. Распределение по ответственным организациям, руководителям и исполнителям.
- 12. Проектирование организации для достижения целей. Назначение целей организации. Формулирование функций организации. Проектирование организационной структуры. Проектирование информационных технологий. Проектирование режимов работы. Проектирование механизмов материального и морального стимулирования .
Рассмотрим реализацию первого этапа системного анализа - диагностику проблемы.
Проблемой называется критическое рассогласование межу существующим и желаемым (необходимым) значениями эффекта, формируемого системой.
После установления факта существования проблемы наступает этап ее диагностики.
Диагностикой проблемы называется анализ величин и соотношений параметров организационно-производственной системы и внешней среды, с целью установления причин возникновения проблемы. При этом этап диагностики предполагает знания исследователем функциональной агрегатной структуры и значений параметров объекта управления при нормальном его функционировании.
Диагностика проблемы подразумевает ответ на вопросы:
Что действительно происходит в системе управления?
Каковы причины происходящего?
Что за всем этим стоит?
Первая этап в диагностировании сложной проблемы - это осознание и установление признаков нештатного поведения системы управления. Пример: низкие прибыль, сбыт, производство и качество, чрезмерные издержки, многочисленные конфликты в организации, большая текучесть кадров.
На втором этапе диагностирования проблемы оцениваются эффекты взаимодействии внутренних факторов системы и внешних факторов среды. При этом под внутренними факторами понимается величина собственного капитала, изношенность основных фондов, структура организации, квалификация персонала и т. п. Внешними факторами среды являются уровень налогов, структура спроса, цены и т. д.
Третий этап диагностирования - связан с принятием решения по устранению проблемы. При этом необходимо четко определить в каких направлениях следует двигаться, так как решение проблемы может существовать в области либо изменения функций, либо структуры, либо параметров работы организационно-производственной системы.
Проблема носит функциональный характер, если она проявляется и, соответственно, может быть решена на уровне функций организационно-производственной системы.
Например, решение проблемы возможно при переходе на выпуск нового товара или услуги; при изменении рыночного сектора; при изменении положения и характера взаимоотношений с поставщиками; при изменении форм собственности; при изменении отраслевой принадлежности и других изменений, затрагивающих основы работы организационно-производственной системы.
Проблема имеет структурный характер и может быть решена при изменении структуры организационно-производственной системы, если ее решение еще не требует изменения функций, но уже не может быть достигнуто путем изменения числовых значений отдельных параметров. Необходимость в структурных изменениях может возникать при изменении маркетинговой стратегии, разработке схожего с производимым в настоящее время нового товара, перехода на новый тип договорных отношений с существующими партнерами.
Проблема носит параметрический характер, если она может быть устранена изменением только параметров организационно-производственной системы.
Структурная схема контроля и диагностики проблемы приведена в Приложении 1.
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.
Любое системное исследование имеет определенную структуру и проводится по определенному алгоритму. Так, для целей экологии Дж. Джефферс рекомендует алгоритм, показанный на рис. 4.6 и включающий следующие этапы системного анализа: выбор проблемы, постановку задачи и ограничение степени ее сложности, установление иерархии целей и задач, выбор путей решения, моделирование, оценку возможных стратегий и, наконец, внедрение результатов . Ф.И. Перегудов и Ф.П. Тарасенко предлагают другой алгоритм постановки задач системного исследования, изображенный на рис. 4.7, где помимо опорной последовательности действий (утолщенные сплошные линии) предусматривается возможность возврата к уже выполненным действиям в случае необходимости (штриховые линии) .
Рис. 4.6.
Рис. 4.7.
Однако системный анализ, а тем более системный подход не предполагает строго определенного набора рецептов. Поэтому, говоря о некоторых этапах и направлении системной деятельности, следует рассматривать их только как руководство к действию. При решении конкретных задач часть этапов может быть исключена или изменен порядок их следования. Иногда приходится повторять эти этапы в различном порядке. Например, если необходимо уточнить роль исключенных на первых этапах из рассмотрения факторов, требуется пройти несколько раз этапы моделирования и оценки возможных стратегий; для проверки адекватности целевой структуры исследования придется время от времени возвращаться к одному из ранних этапов даже после выполнения значительной части работы на более поздних этапах анализа и т.д.
Рассмотрим специфику системного исследования в естествознании на примере алгоритма Джефферса (см. рис. 4.6) .
- 1. Выбор проблемы. Выбор некой проблемы, которую можно исследовать только с помощью системного анализа, не всегда оказывается тривиальным шагом, но всегда столь же важен, как и правильный выбор метода исследования. Ведь можно взяться за решение проблемы, не поддающейся системному анализу, либо выбрать проблему, которая не требует для своего решения всей мощи системного анализа и изучать которую данным методом неэкономично.
- 2. Постановка задачи и ограничение степени ее сложности. Этот этап связан с упрощением задачи в той мере, чтобы она могла иметь аналитическое решение и в то же время сохранить все те элементы, которые делают проблему интересной для изучения. Успех или неудача исследования во многом зависит от умения сохранить равновесие между упрощением и усложнением, при котором остаются все связи с исходной проблемой, достаточные для того, чтобы аналитическое решение поддавалось интерпретации. Может оказаться, что проект не осуществлен из-за того, что принятый уровень сложности затруднил последующее моделирование, не позволил получить решение или, напротив, в результате системного исследования получено тривиальное решение задачи, не требующее применения системного анализа.
- 3. Установление иерархии целей и задач. Обычно цели и задачи исследования образуют иерархию, причем основные задачи последовательно подразделяются на ряд второстепенных. В такой иерархии следует определить приоритеты различных этапов и соотнести их с теми усилиями, которые необходимо приложить для достижения поставленных целей. Так, в прикладном исследовании можно присвоить сравнительно малый приоритет тем целям и задачам, которые, хотя и важны с точки зрения получения научной информации, довольно слабо влияют на вид воздействий на систему и управление ею. Однако когда данная задача составляет часть программы какого-то фундаментального исследования, исследователь заведомо ограничен в выборе форм управления и концентрирует усилия на решении задач, которые непосредственно связаны с конкретными процессами. В любом случае условием успешного применения системного анализа является четкое определение приоритетов различных задач.
- 4. Выбор путей решения задачи. В общем случае следует искать наиболее общее аналитическое решение, что позволит максимально использовать результаты исследования аналогичных задач. Обычно любую задачу можно решать более чем одним способом и применять решение, подобное известному, следует при допущениях, справедливых для данного конкретного случая. Поэтому полезно разрабатывать несколько альтернативных решений и выбрать то из них, которое лучше подходит для данной задачи.
- 5. Моделирование. Приступая к этапу моделирования, необходимо помнить, что моделируемым процессам, а также механизмам обратной связи присуща внутренняя неопределенность, а это может значительно усложнить как понимание системы, так и ее управляемость. Кроме того, в самом процессе моделирования при выработке решения о подходящей стратегии нужно учитывать ряд правил.
Процесс моделирования структурирован, т.е. состоит из последовательности этапов. Этапы различаются качественно, конкретными целями и средствами и должны выполняться в определенной очередности. Например, при имитационном моделировании выделяют: формирование целей моделирования-построение абстрактной модели-создание имитационной реальной модели-ее исследование-обработку и интерпретацию результатов.
Однако на практике чаще всего не удается строго выдержать рекомендуемую последовательность действий. Более того, очевидно, что нельзя выработать какой-то единый, пригодный для всех случаев алгоритм моделирования, поскольку в процессе создания моделей кроме осознанных формализованных, технических и научных приемов значительное место занимает творческое, интуитивное начало.
- 6. Оценка возможных стратегий. На этапе оценки потенциальных стратегий, полученных на модели, исследуется чувствительность результатов к допущениям, сделанным при построении модели, поскольку правомерность этих допущений можно проверить лишь в процессе использования модели. Если окажется, что основные допущения некорректны, возможно, придется вернуться к этапу моделирования, но часто удается улучшить модель, незначительно модифицировав исходный вариант. Обычно также исследуют чувствительность модели к тем аспектам проблемы, которые были исключены из формального анализа на этапе, когда ставилась задача и ограничивалась степень ее сложности.
- 7. Внедрение результатов. Если исследование проводилось по описанной выше схеме, то шаги, которые необходимо предпринять для внедрения результатов, достаточно очевидны. Заметим, что на последнем этапе может выявиться неполнота исследования на тех или иных этапах и необходимость их пересмотра, т.е. понадобится повторить какие-то этапы.
В заключение еще раз заметим, что возможности системного подхода огромны, но предлагаемые для исследования естественно-научные проблемы не всегда требуют использования арсенала системного подхода. Этот подход не отменяет и не заменяет классические исторически сложившиеся методы изучения природы - он его дополняет и обогащает, определяя специфику современного естествознания.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Воронежская государственная лесотехническая академия»
Кафедра экономики и финансов
Реферат
по дисциплине:
«Системный анализ»
«Этапы системного анализа»
Выполнил:
студент гр. ПМ2-113-ОБ
Васильева О.Ю.
Проверил: Шанин И.И.
Воронеж 2013
Введение
Глава 1.Основные этапы са
1.1 Формулировка проблемы
1.2 Формулировка цели. Основные трудности
Глава 2. Применение системного анализа
Заключение
Список использованной литературы
Введение
«Исследователь ощущает свое невежество тем больше, чем больше он знает...» - это парадоксальное замечание крупнейшего физика нашего времени Р. Оппенгеймера как нельзя более точно характеризует парадоксальную ситуацию в современной науке. Если еще недавно ученый буквально гонялся за фактами, то сегодня он не в силах справиться с их половодьем. Аналитические методы, столь эффективные при изучении частных процессов, уже не работают. Нужен новый, более действенный принцип, который помог бы разобраться в логических связях между отдельными фактами. Такой принцип был найден и получил название принцип системного движения или системного подхода (СП).
Этот принцип определяет не только новые задачи, но и характер всей управленческой деятельности, научное, техническое, технологическое и организационное совершенствование которой обусловлено самой природой крупного общественного и частного производства.
Многообразие и возрастающий объем стоящих перед нами задач хозяйственного строительства требует их взаимной увязки, обеспечения общей целенаправленности. Но этого трудно достичь, если не учитывать сложной зависимости между отдельными районами страны, между отраслями народного хозяйства, между всеми сферами общественной жизни страны. Более конкретно, 40% информации специалисту необходимо черпать из смежных областей, а подчас и отдаленных.
Уже сегодня системный подход используют во всех областях знания, хотя в ее различных областях он проявляется по-разному. Так, в технических науках речь идет о системотехнике, в кибернетике - о системах управления, в биологии - о биосистемах и их структурных уровнях, в социологии - о возможностях структурно-функционального подхода, в медицине - о системном лечении сложных болезней терапевтами широкого профиля (врачами-системщиками).
Ценность системного подхода состоит в том, что рассмотрение категорий системного анализа создаёт основу для логического и последовательного подхода к проблеме принятия решений. Эффективность решения проблем с помощью системного анализа определяется структурой решаемых проблем.
Системный анализ - это научный, всесторонний подход к принятию решений. Вся проблема изучается в целом, определяются цели развития объекта управления и различные пути их реализации в свете возможных последствий. При этом возникает необходимость согласования работы различных частей объекта управления, отдельных исполнителей, с тем, чтобы направить их на достижение общей цели.
