Определения системного анализа

По степени  сложности системы подразделяются на простые, сложные и очень сложные. Простые системы характеризуются небольшим количеством возможных состояний, их поведение легко описывается в рамках той или иной математической модели. Сложные системы отличаются разнообразием внутренних связей, но допускают их описание. Причем набор методов, привлекаемых для описания сложных систем, как правило, многообразен, т. е. для построения математической модели сложной системы применяются различные подходы и разные разделы математики. Очень сложные системы характеризуются большой разветвленностью связей и своеобразностью отношений между элементами.

Под хорошо организованной системой понимается система, у которой определены все элементы, их взаимосвязь, правила объединения в более крупные компоненты, связи между всеми компонентами и целями системы, ради достижения которых создается или функционирует система. При формулировании задачи принятия решения для хорошо организованной системы проблемная ситуация описывается в виде математического выражения, критерия эффективности, критерия функционирования системы, который может быть представлен сложным уравнением, системой уравнений, сложными математическими моделями, включающими в себя и уравнения, и неравенства, и т.п

  При представлении объекта в виде плохо организованной системы не ставится задача определить все учитываемые компоненты, их свойства и связи между собой, а также с целями системы.

   Самоорганизующиеся системы - это системы, обладающие свойством адаптации к изменению условий внешней среды, способные изменять структуру при взаимодействии системы со средой, сохраняя при этом свойства целостности, системы, способные формировать возможные варианты поведения и выбирать из них наилучшие. Эти особенности обусловлены наличием в структуре системы активных элементов, которые, с одной стороны, обеспечивают возможность адаптации, приспособления системы к новым условиям существования, с другой стороны, вносят элемент неопределенности в поведение системы, чем затрудняют проведение анализа системы, построение ее модели, формальное ее описание и, в конечном счете, затрудняют управление такими системами. Примерами самоорганизующихся систем могут служить биологические системы, предприятия и их система управления, городские структуры управления и т.д.

  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 и 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 цепями подсистем, выделять глобальные и второстепенные цели.

  Исследования в этой области включают:

а) построение теории оценки эффективности принятых решений или I формированных планов и программ;

б) решение проблемы многокритериальное™ в оценках альтернатив решения или планирования;

в) 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;

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

д) изучение специфических особенностей социально-экономических критериев эффективности;

е) 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 информаций как о внешних событиях, так и изменении представлений о выполнении этой программы.

1.6. Особенности задач  системного анализа

Конечной целью  системного анализа является разрешение проблемной ситуации, возникшей перед объектом проводимого системного исследования (обычно это конкретная организация, коллектив, предприятие, отдельный регион, социальная структура и т. п.). Системный анализ занимается изучением проблемной ситуации, выяснением ее причин, выработкой вариантов ее устранения, принятием решения и организацией дальнейшего функционирования системы, разрешающего проблемную ситуацию. Начальным этапом любого системного исследования является изучение объекта проводимого системного анализа с последующей его формализацией. На этом этапе возникают задачи, в корне отличающие методологию системных исследований от методологии других дисциплин, а именно, в системном анализе решается двуединая задача. С одной стороны, необходимо формализовать объект системного исследования, с другой стороны, формализации подлежит процесс исследования системы, процесс постановки и решения проблемы. Приведем пример из теории проектирования систем. Современная теория автоматизированного проектирования сложных систем может рассматриваться как одна из частей системных исследований. Согласно ей проблема проектирования сложных систем имеет два аспекта. Во-первых, требуется осуществить формализованное описание объекта проектирования. Причем на этом этапе решаются задачи формализованного описания как статической составляющей системы (в основном формализации подлежит ее структурная организация), так и ее поведение во времени (динамические аспекты, которые отражают ее функционирование). Во-вторых, требуется формализовать процесс проектирования. Составными частями процесса проектирования являются методы формирования различных проектных решений, методы их инженерного анализа и методы принятия решений по выбору наилучших вариантов реализации системы.

     В качестве следующей особенности системного анализа отметим роль моделей как средства изучения систем, являющихся объектом системных исследований. Любые методы системного анализа опираются на математическое описание тех или иных фактов, явлений, процессов. Употребляя слово «модель», всегда имеют в виду некоторое описание, отражающее именно те особенности изучаемого процесса, которые и интересуют исследователя. Точность, качество описания определяются, прежде всего, соответствием модели тем требованиям, которые предъявляются к исследованию, соответствием получаемых с помощью модели результатов наблюдаемому ходу процесса. Если при разработке модели используется язык математики, говорят о математических моделях. Построение математической модели является основой всего системного анализа. Это центральный этап исследования или проектирования любой системы. От качества модели зависит успешность всего последующего анализа.

Построение  моделей - процедура всегда неформальная, она очень сильно зависит от исследователя, его опыта, научной интуиции, всегда опирается на определенный экспериментальный материал. Модель должна достаточно адекватно отражать описываемое явление и, кроме того, быть удобной для использования. Поэтому определенные требования предъявляются к степени детализации модели. Форма представления модели должна определяться целями исследования.    

1.7. Развитие систем  или процессов.  Прогнозирование  и планирование

 В системном  анализе имеется большая группа  задач, в которых требуется спрогнозировать процессы развития системы и принять решение, в результате которого система в будущем должна попасть в некоторое оптимальное состояние. При решении задач такого типа на помощь приходит прогностика — наука о способах и методах разработки прогнозов.

      Прогнозом называется научно обоснованное суждение об ожидаемых состояниях системы, объекта или явления окружающей действительности.

    Прогнозирование - это разработка прогнозов, состоящая в организации и проведении специальных исследований перспектив развития исследуемых объектов, систем или явлений. Научное прогнозирование чаще всего применяется в социально-экономических и научно-технических областях человеческой деятельности. Процесс прогнозирования базируется на изучении объективных тенденций развития объекта исследования. Разработка общей проблемы предсказания должна основываться на изучении реальных закономерностей развития объекта исследования. Содержание и степень достоверности прогноза определяются информацией о поведении объекта исследования, накопленной до того времени, на который составляется прогноз, закономерностями, выявленными при функционировании объекта исследования, а также опытом, знаниями и научной интуицией специалистов, занимающихся данным видом деятельности.

     Итак, прогнозирование является необходимым этапом, процессом при проведении перспективного планирования развития систем. Прогнозирование и планирование являются двумя фазами общего процесса управления. Прогнозирование - это генерирование информации о представляющихся возможными будущих состояниях или траекториях развития системы. Планирование есть процесс принятия управленческих решений на сравнительно длительные сроки. Принятие планового решения отделено от его реализации достаточно продолжительным периодом.

    Прогнозирование и планирование - обращенные в будущее виды управленческой деятельности.

       Таким образом, первая фаза прогнозирования - выявление или формирование возможных вариантов развития прогнозируемого процесса или явления. На втором этапе производится оценка вероятности реализации отдельных вариантов развития с тем, чтобы на основании соответствующих вероятностных характеристик получить количественные оценки реализуемости возможных траекторий развития прогнозируемых процессов. Процедура вероятностной оценки реализуемости некоторой траектории развития характерна для технических систем.

     Известны три группы методов прогнозирования, предлагаемых для практического применения, - это методы экстраполяции, методы экспортных оценок и логического моделирования.

Рассмотрим, наконец, последнюю группу методов прогнозирования - методы логического моделирования. Данные методы предполагают построение моделей, в которых проводятся аналогии между различными по своей природе явлениями, анализируются взаимосвязи отдельных процессов, обобщаются данные о процессах различной физической природы, к которым применимы понятия теории подобия. Это ппозволяет предсказывать нестандартные ситуации в той или иной области деятельности, находить наилучшие решения, учитывать реальные перспективы совершенствования анализируемых систем на основе их подобия другим, более хорошо изученным, процессам.

1.8. Типовые постановки  задач системного  анализа

Задачи  распределения ресурсов

   Задачи распределения ресурсов возникают, когда существует определенный набор работ или операций, которые необходимо выполнить, а имеющихся в наличии ресурсов для выполнения каждой из них наилучшим образом не хватает. Способы распределения ограниченных ресурсов при выполнении различных операций в системе управления могут быть различными. Для того чтобы решить задачу распределения ресурсов, необходимо сформулировать некоторую систему предпочтений или решающее правило. Такое правило принятия решений по определению объема ресурсов, которые целесообразно выделить для каждого процесса, обычно разрабатывается с учетом оптимизации некоторой целевой функции при ограничениях на объем имеющихся ресурсов и временные характеристики.