Лекция №9, Процедуры системного анализа

« Назад

1. Анализ и синтез

Суть анализа состоит в разделении целого на части, или представлении сложного совокупностью более простых компонент. Значение аналитического метода состоит в том, что сложное целое расчленяется на все менее сложные и, в конечном итоге, простые части, а будучи соединенными надлежащим образом, они снова образуют единое целое.

При анализе нарушается целостность системы. При расчленении утрачиваются не только существенные свойства системы (разобранный автомобиль не поедет), но и исчезают существенные свойства её частей (оторванный руль – не рулит).

Чтобы познать целое и сложное, необходим и обратный процесс – синтез. С помощью синтеза мы обретаем понимание. Чтобы понять, как система функционирует и каковы ее свойства, существует только один путь: наблюдать ее в действии. И это относится как к естественным, так и к искусственным системам.

Результатом анализа является лишь вскрытие структуры; знание о том, как система работает, почему она это делает так, дает синтез.

2. Декомпозиция и агрегирование

Практической (прикладной) стороной единства анализа и синтеза являются декомпозиция и агрегирование.

Операцию декомпозиции обычно выполняет эксперт. Разные эксперты построят разные древовидные списки при анализе одного и того же объекта. Качество декомпозиции зависит от компетентности эксперта в данной предметной области и от совершенства применяемой методики.

Декомпозиция исследуемого объекта, процесса или явления имеет результатом некую древовидную структуру. К этой структуре предъявляются два противоречивых требования – полноты и простоты. Компромисс между ними следует искать исходя из главной цели анализа системы – свести сложный объект к конечной совокупности простых подобъектов обозримых для эксперта, «обнажающих» существующую проблему и «указывающих» возможные пути её решения.

Таким образом, декомпозиция не дает новых знаний. Она лишь структурирует их, обнажая имеющиеся «дыры» (незнания) в этой структуре.

Операцией противоположной декомпозиции является операция агрегирования, заключающаяся в объединении нескольких элементов в единое целое. Результат такого объединения – это не что иное, как система, обладающая внешней и внутренней целостностью. Внешняя целостность заключается в обособленности системы в пространстве и хорошо отображается моделью «черного ящика». Внутренняя целостность связана со структурой системы и наиболее ярко проявляется в том, что свойства системы не являются простой суммой свойств её составных частей, а представляют собой нечто большее – система обладает такими свойствами, которых нет ни у одной из её частей, взятых в отдельности. Т.е. при агрегировании возникает нечто качественно новое, такое чего не было и не могло быть до этого. Как уже отмечалось, такое свойство – появление новых качеств назвали эмерджентостью системы. Новые свойства возникают благодаря конкретным связям между конкретными элементами.

В настоящее время агрегирование данных в экономических системах часто связывают с построением так называемой системы сбалансированных показателей. Она содержит четыре группы показателей, описывающих исследуемую систему в финансово-экономическом, клиентско- контрагентском, бизнес- процессном и образовательно-квалификационном разрезах. Все группы показателей связаны между собой и направлены на реализацию единой стратегии компании.

Если агрегируемые данные фиксируются в числовых шкалах, то появляется возможность задать отношение на множестве данных в виде числовой функции многих переменных.

Однако сложность поиска наилучшей альтернативы многократно возрастает, когда ее оценивают не по одному, а по нескольким критериям, качественно различающимся между собой. Например, при поиске сфер вложения капитала для получения прибыли необходимо учитывать множество критериев:

- прибыльность сферы (стремимся максимизировать);

- рискованность вложений (стремимся минимизировать);

- ликвидность вложений (стремимся максимизировать);

- время реализации ликвидности (стремимся минимизировать).

3. Система анализа и синтеза. Анализ и синтез на примере

В эпоху систем анализ и синтез необходимо сочетать по-новому, что подразумевает диалектическое единство системного анализа и системного синтеза.

Системный подход позволяет рассматривать объект исследования с двух сторон:

1) с помощью анализа объясняемый предмет трактуется как целое, которое предстоит разложить на части;

2) с помощью синтеза исследуемый объект трактуется как часть более общего целого, для которого определены конечные цели. Покажем различие между анализом и синтезом на примере.

Аналитик века машин, столкнувшийся с необходимостью понять организацию как систему и на этой основе спроектировать эффективное управление ею, начал бы делить организацию на части. В сложившейся практике корпоративного анализа поступили бы следующим образом: в первую очередь выделили бы отдельные бизнес-единицы корпорации, затем их структурные подразделения, участки и, наконец, отдельные рабочие места. После этого аналитик дал бы малоэффективные рекомендации по управлению предприятием, игнорируя синтез системы конечных целей (коммерческих, социальных и экологических) и их согласование между собой в пространстве и во времени.

Мыслитель, опирающийся на синтез, при решении этой задачи, в частности для хлебокомбината, начал бы с идентификации надсистемы, например системы питания в регионе, включающей данную корпорацию в качестве подсистемы. Затем он определил бы цели и функции системы питания и сделал бы это с точки зрения более крупной (социальной) системы, связанной с обеспечением здоровья человека. Стратегической целью системы питания является повышение предстоящей продолжительности жизни населения, которое, в свою очередь, представляет собой результат действия множества факторов (усилий системы здравоохранения, уровня культуры, менталитета населения, экономической системы региона и страны и т.д.). В эту социальную систему должны входить: система здравоохранения, система производства и реализации продуктов питания, духовная сфера, система обеспечения благоприятной экологической среды. Синтез всех перечисленных систем в соответствии с чётким определением их целей и приоритетов обеспечит подлинное здоровье и рост благосостояния граждан страны.

Наконец, используя системный подход, современный мыслитель имеет возможность правильно определить цели корпорации. Таким образом, осуществляя синтез систем при их исследовании, Р. Акофф определяет систему как целое, которое нельзя разделить на независимые части. Такой синтез объекта позволяет осуществить идентификацию надсистемы, частью которой является интересующий нас объект и объяснить поведение, отношения и свойства интересующего нас объекта с точки зрения его роли(ей) или функции(ий) в целом, частью которого он является.

Для исследования сложных систем необходимо особое единство процедур синтеза и анализа. Существуют разные подходы к их сочетанию. Мы предлагаем следующий, на наш взгляд, довольно широкий перечень процедур системного анализа, который может быть эффективно применен к исследованию таких систем, как предприятие:

1. Определить границы исследуемой системы.

Эти границы условны. Несмотря на кажущуюся объективность, они диктуются конкретной задачей исследования. Например, границы системы “корпорация” в одном случае могут быть определены списочным составом постоянного персонала, в другой задаче – постоянным персоналом плюс всеми акционерами компании, в третьем случае эти пределы расширяются за счет всех временно привлекаемых специалистов, экспертов, консультантов и т.д. Затем можно расширить эти границы за счет всех поставщиков компании, ее потребителей и любых иных субъектов каким-либо образом с ней связанных.

2. Определить все надсистемы, в которые входит исследуемая система в качестве части.

Исходя из взаимосвязанности всех сфер жизни современного общества, любой объект, в частности, предприятие, следует изучать в качестве составной части многих систем – экономических, политических, государственных, региональных, социальных, экологических, международных. Каждая из этих надсистем, например, экономическая, в свою очередь, имеет немало компонентов, с которыми связано предприятие – поставщики, потребители, конкуренты, партнеры, банки и т. д. Эти же компоненты входят одновременно и в другие надсистемы – социокультурную, экологическую и т.п. А если еще учесть, что каждая из этих систем, а также каждый из их компонентов имеют свои специфические цели, противоречащие друг другу, то становится ясной необходимость сознательного изучения среды, окружающей предприятие.

3. Определить основные черты и направления развития всех надсистем, которым принадлежит данная система, в частности, сформулировать их цели и противоречия между ними.

Для более глубокого понимания взаимосвязи внешней и внутренней среды фирмы целесообразно ввести понятие “полисистемность”. Смысл его заключается в том, что любой предмет окружающего нас мира принадлежит одновременно многим системам. Например, работник фирмы принадлежит одному из ее подразделений, фирме в целом, профсоюзной организации, может быть, политической партии, семье, спортивному клубу, городу, стране и т.д. Важно подчеркнуть, что между всеми системами, которым принадлежит общий элемент, существуют противоречия: каждая из этих систем стремится к своей, особой цели, используя любой свой элемент в качестве средства (см. рис. 1).

Рис. 1 - Полисистемность системы

Ясно, что это порождает противоречивость поведения самого субъекта, входящего в разные системы, вызывает “расщепленность” его сознания. Так и фирма в целом принадлежит одновременно многим системам, которые пытаются господствовать над ней, навязывать ей свои интересы. Существенно различаются требования, которые предъявляют к предприятию, например, его потребители, правительство, профсоюзы или акционеры.

Понятно, что внутренняя структура фирмы должна быть построена таким образом, чтобы в какой-то мере удовлетворить интересы всех систем, в которые входит фирма, гармонизировать их противоречивые цели.

4. Определить роль исследуемой системы в каждой надсистеме, рассматривая эту роль как средство достижения целей надсистемы.

Следует рассмотреть при этом два аспекта:

1. идеализированную, ожидаемую роль системы с точки зрения надсистемы, т.е. те функции, которые следовало бы выполнять, чтобы реализовать цели надсистемы;

2. реальную роль системы в достижении целей надсистемы.

Примером подобного двустороннего подхода может быть, например, оценка потребностей покупателей в конкретном виде товаров, их качестве и количестве, а с другой стороны – оценка параметров товаров, реально выпускаемых конкретным предприятием. Определение ожидаемой роли предприятия в потребительской среде и его реальной роли, а также их сравнение, позволяют понять многие причины успеха или неудачи компании, особенности его работы, предвидеть реальные черты ее будущего развития.

5. Выявить состав системы, т.е. определить части, из которых она состоит.

Нередко исследовательская задача требует не только расчленения системы на составные части, но и расчленения компонентов, из которых состоят сами части. В принципе процесс такого членения, проникновения вглубь системы может быть бесконечным; он ограничен лишь потребностями конкретной задачи. Так, в зависимости от решаемой задачи, рассматривая состав такой системы как предприятие, можно ограничиться, например, перечнем цехов и отделов, а можно, при необходимости расчленить их на бригады, участки, отдельных работников, элементы деятельности каждого из них и т.д.

6. Определить структуру системы, представляющую собой совокупность связей между его компонентами.

Структура – это внутренняя форма системы, образно говоря ее “строение”. Ее нельзя, как это нередко делают, сводить лишь к составу системы, набору компонентов.

Следует подчеркнуть многоструктурность любой системы. Например, на предприятии существует организационная структура, т.е. совокупность так называемых отношений субординации и координации, иначе говоря, отношений подчиненности и согласованности.

На предприятии есть и информационная структура, выражающаяся в определенных формальных и неформальных потоках информации.

Существуют также потоки материалов, сырья, деталей, готовых изделий, составляющих свои структуры.

Особо следует подчеркнуть экономическую структуру на предприятии, представляющую собой совокупность отношений собственности.

Проект любого хозяйствующего субъекта, который принято относить к классу организационно-экономических систем, должен включать производственно-технологическую структуру, структуру финансовых потоков и структуру социально-культурных ценностей его трудового коллектива.

Большую роль играют и сугубо человеческие отношения - симпатии и антипатии между работниками, составляющие морально-психологическую структуру. Можно выделить и специфические отношения между различными группами работающих, часть из которых, носит политический характер, например, между членами профсоюзов, партий, общественных движений. Существует множество и других структур на предприятии.

7. Определить функции компонентов системы, т.е. целенаправленные действия компонентов, их “вклад” в реализацию роли системы в целом.

Эта процедура имеет особую значимость, поскольку в реальных процессах каждый компонент обладает не только полезными свойствами, обеспечивающими достижение целей системы в целом, но и негативными, мешающими чертами. Поэтому необходимо при исследовании и создании систем вычленять полезные, целесообразные действия компонентов (т.е. их функции) среди множества иных действий. Для этого так же, как и в пункте 4 данного перечня системных процедур, следует отделить провозглашаемые или предписанные функции компонентов от реально выполняемых.

Принципиально важным является гармоническое, непротиворечивое сочетание функций разных компонентов. Именно непротиворечивость, согласованность функций отличает гармоническую систему от хаотического набора предметов и процессов. При этом сами функции должны быть качественно разными, что позволит им, дополняя друг друга обеспечивать реализацию достаточно широкого спектра действий, который и представляет собой роль системы в целом. Вместе с тем, в любой реальной системе функции компонентов согласованы не полностью, между ними есть противоречия, которые нередко снижают эффективность роли системы в целом. Поэтому познание функций компонентов должно осуществляться не по отдельности, а в единстве, во взаимодействии, в выявлении противоречий между ними, степени их согласованности. Эта проблема особенно актуальна для подразделений, цехов крупных предприятий, чьи функции часто во многом “несостыкованы”, недостаточно подчинены общему замыслу.

8. Выявить причины, объединяющие отдельные части в систему, в целостность.

Они носят название интегрирующих факторов. В целом интегрирующим фактором, создающим системы, является человеческая деятельность. В ходе деятельности человек осознает свои интересы, определяет цели, осуществляет практические действия, формируя системы средств для достижения целей. Исходным, первичным интегрирующим фактором является цель.

Определение реальной цели, послужившей причиной создания той или иной системы, является непростой задачей, поскольку цель – всегда, в любой сфере деятельности – представляет собой сложное сочетание различных противоречивых интересов. Например, максимизация прибыли не является целью современного предприятия, это лишь один из интересов. Другой не менее важный интерес – стабильность получения прибыли. Третий существенный интерес – устойчивая репутация предприятия. И подобных интересов много, и лишь в их пересечении, в своеобразной комбинации заключается истинная цель. Всестороннее познание ее позволяет судить о степени устойчивости системы, о ее непротиворечивости, целостности, предвидеть характер ее дальнейшего развития.

9. Определить все возможные связи, коммуникации системы с внешней средой.

Для действительно глубокого, всестороннего изучения системы недостаточно выявить ее связи со всеми надсистемами, которым она принадлежит, т.е. выполнить процедуры 2, 3, 4 данного перечня. Необходимо еще познать такие системы во внешней среде, которым принадлежат компоненты исследуемой системы. Так, следует определить все системы, которым принадлежат работники предприятия – профсоюзы, политические партии, семьи, системы социокультурных ценностей и этических норм, этнические группы и т.д. Необходимо также хорошо знать связи структурных подразделений и работников предприятия с системами интересов и целей потребителей, конкурентов, поставщиков, зарубежных партнеров и пр. Нужно также видеть связь между используемыми на предприятии технологиями и “пространством” научно-технического процесса и т.п. Осознание органического, хотя и противоречивого единства всех систем, окружающих предприятие позволяет понимать причины его целостности, предотвращать процессы, ведущие к дезинтеграции.

10. Рассмотреть исследуемую систему в динамике, в развитии.

Это означает: сформулировать историю системы, источник ее возникновения, периоды становления, тенденции и перспективы развития, переходы к качественно новым состояниям.

Необходимость динамического подхода к исследованию систем легко проиллюстрировать сравнением двух предприятий, у которых в какой-то момент времени совпали значения одного из параметров, например, объем продаж. Из этого совпадения совсем не вытекает, что предприятия занимают на рынке одинаковое положение: одно из них может набирать силу, двигаться к расцвету, а другое, наоборот, переживать спад. Поэтому судить о любой системе, в частности, о предприятии нельзя лишь по “моментальной фотографии”, по одному значению какого-либо параметра; необходимо исследовать изменения параметров, рассмотрев их в динамике.

Для глубокого понимания любой системы нельзя ограничиваться рассмотрением коротких промежутков времени ее существования и развития. Целесообразно по возможности исследовать всю ее историю, выявить причины, побудившие создать эту систему, определить иные системы, из которых она вырастала и строилась. Также важно изучать не только историю системы или динамику ее нынешнего состояния, но и попытаться, используя специальные приемы, увидеть развитие системы в будущем, т.е. прогнозировать ее будущие состояния, проблемы, возможности.

Перечисленные здесь процедуры системного анализа не в полной мере исчерпывают арсенал приемов исследования систем. Тем более, что эти процедуры носят скорее формальный, нежели содержательный характер. Ведь только при исследовании конкретной системы возникают специальные приемы, формируется особая методология, которая позволяет знания, полученные при исследовании данной системы наилучшим образом использовать в дальнейшем познании. Иначе говоря, сама конкретная система в ходе ее исследования “помогает” сформулировать метод ее дальнейшего изучения.

Важно знать, что изложенная здесь последовательность процедур системного анализа не является обязательной и закономерной. Обязательным является скорее сам перечень процедур, чем их последовательность. За исключением нескольких первых процедур перечня, в реализации которых осуществляется синтез системы, остальные приходится выполнять исходя из логики, "диктуемой” содержанием конкретной системы. Единственное правило, в верности которого легко убедиться на собственном опыте, заключается в целесообразности многократного возвращения в ходе исследования к каждой из описанных процедур. Только это является залогом глубокого и всестороннего изучения любой системы.

4. Измерения

На модели «проигрываются» возможные варианты решения проблемы и выбирается наилучший. По существу с помощью модели проводятся опыты (эксперименты) для выбора и реализации необходимого воздействия на систему. Результаты опыта необходимо регистрировать и фиксировать с помощью измерений в некоторой знаковой системе с использованием цифр, символов и образов. Т.е. в основе измерений лежит процесс отображения существенных характеристик исследуемой системы в некоторую знаковую систему.

Формально под измерительной шкалой понимают кортеж <S,j,Z>, первый элемент которого Sобозначает реальную систему, последний Z– шкалу, а средний j – гомоморфное (взаимно-однозначное) отображение S на Z.

5. Выбор

Выбор представляет собой действие, придающее целенаправленность динамике исследуемой системы. Он определяется моментом времени, когда представляется возможность реализовать одно действие из множества допустимых. При осуществлении функции выбора необходимо помнить, что, как правило, вернуться к состоянию системы, предшествующему выбору, будет нельзя. Способность делать правильный выбор очень ценное качество, которое присуще людям в разной степени. Это одна из ключевых характеристик, которую учитывают работодатели при рассмотрении кандидатур на образовавшиеся вакансии.

Из определения выбора следует, что выбор представляет собой операцию над множеством альтернатив (множеством возможных действий), в результате которого выбирается одно действие или подмножество допустимых действий, подлежащих реализации.

Каждая составляющая выбора может существовать или реализовываться в различных вариантах. Отметим основные из них:

- множество альтернатив может быть конечным, счетным или несчетным;

- оценка альтернатив может осуществляться по одному или нескольким критериям, которые, в свою очередь, могут иметь как количественный, так и качественный характер;

- режим выбора может быть однократным или повторяющимся (допускающим обучение на опыте);

- последствия выбора могут быть точно известны (выбор в условиях определенности), иметь вероятностный характер (выбор в условиях риска) или иметь непрогнозируемый исход (выбор в условиях неопределенности);

- ответственность за выбор может быть односторонней или многосторонней (соответственно различают индивидуальный и групповой выбор);

- степень согласованности решений при многостороннем выборе может варьироваться от полного совпадения интересов сторон (кооперативный выбор), через промежуточные варианты частичного несовпадения интересов (компромиссный или коалиционный выбор), до полной противоположности интересов (конфликтный выбор).

Наиболее изученными и наиболее часто применяемыми являются задачи критериального выбора. Их суть заключается в том, что каждая конкретная альтернатива оценивается некоторым числовым значением, и сравнение альтернатив сводится к сравнению соответствующих им критериальных значений. Т.е. считается, что для каждой альтернативы (X – множество допустимых действий) может быть задана функция q(x), называемая критерием, функцией предпочтения, или функцией полезности, которая позволяет сравнивать альтернативы (если q(x₁)>q(x₂), тоx₁>x₂и наоборот).

Очевидно, что такая постановка задачи предполагает решение двух подзадач:

- выбор метода поиска лучшей альтернативы;

- определение лучшей альтернативы по выбранному методу.

В первом случае многокритериальную задачу сводят к однокритериальной путем введения некоторого обобщенного критерия. Но здесь возможны неоднозначные решения (рис. 2):

Рис. 2 - Оптимизация по объединенному критерию

Недостатки свертывания нескольких критериев заставляют искать другие подходы к решению многокритериальных задач. В основу одного их них, названного методом условной оптимизации, положен тот факт, что частные критерии обычно неравнозначны. Тогда выделяется наиболее важный критерий в качестве головного, а остальные рассматриваются как дополнительные. Такое различие критериев позволяет сформулировать задачу поиска условного экстремума основного критерия (для простоты записи примем, что головным является первый критерий; если это и не так, то мы всегда головной критерий можем переместить на первую позицию).

Если разноважность критериев выражена слабо и пользователь готов допустить снижение значений более важных критериев, чтобы добиться повышения значений менее важных, то для решения многокритериальной задачи прибегают к методу уступок.

Идея метода заключается в следующем: пусть частные критерии пронумерованы в порядке убывания их важности, берут первый из них и находят наилучшую для него альтернативу, определяют уступку по этому критерию, и максимизируется следующий по важности критерий.

Следующий способ многокритериального выбора относится к случаю, когда заранее могут быть указаны значения или границы частных критериев и задача заключается в том, чтобы найти альтернативу, удовлетворяющую этим требованиям, либо, установив, что такая альтернатива на множестве X отсутствует, найти альтернативу, которая ближе всего к поставленным целям.

Еще один полностью формализуемый способ многокритериального выбора состоит в отказе от выделения единственной наилучшей альтернативы и соглашения о том, что предпочтение одной альтернативы перед другой можно отдавать, если первая по всем критериям лучше второй. Если же предпочтение хотя бы по одному критерию расходится с предпочтением по-другому, то такие альтернативы признаются несравнимыми.

В результате попарного сравнения альтернатив все худшие по всем критериям альтернативы отбрасываются, а все оставшиеся несравнимые между собой – принимаются. Если все максимально достижимые значения частных критериев не относятся к одной альтернативе, то принятые альтернативы образуют множество Парето и выбор на этом заканчивается. При необходимости же выбора единственной альтернативы привлекают дополнительные средства: вводят добавочные критерии и ограничения, прибегают к услугам экспертов, либо просто бросают жребий.

В реальной практике нередко приходится иметь дело с более сложной ситуацией, когда выбор альтернативы неоднозначно определяет последствия сделанного выбора.

Возможны выбор в условиях неопределенности с дискретным набором альтернатив и исходов (теория игр), выбор в условиях статистической неопределенности (математическая статистика).

Основная идея экспертных методов состоит в использовании опыта, интуиции и знания людей для поиска приемлемых альтернатив.