Принципы системного анализа

Универсальной методики - инструкции по проведению системного анализа — не существует. Такая методика разраба­тывается и применяется в тех случаях, когда у исследователя нет достаточных сведений о системе, которые позволили бы формализовать процесс ее исследования, включающий постановку и решение возникшей проблемы.

В принципе, за основу при разработке методики системного анализа можно взять этапы проведения любого научного исследования или этапы исследования и разработки, принятые в тео­рии автоматического управления. Однако специфической особен­ностью любой методики системного анализа является то, что она должна опираться на понятие системы и использовать зако­номерности построения, функционирования и развития систем. Здесь нужно подчеркнуть, что при практическом применении методик системного анализа рассматривается следующее: час­то после выполнения того или иного этапа возникает необходи­мость возвратиться к предыдущему или еще более раннему эта­пу, а иногда и повторить процедуру системного анализа полностью. Это проявление закономерности саморегулирова­ния, самоорганизации, которую при разработке методики мож­но учитывать сознательно, ввести правила, определяющие, в каких случаях необходим возврат к предыдущим этапам.

Общим для всех методик системного анализа является опре­деление закона функционирования системы, формирование вариантов структуры системы (нескольких альтернативных ал­горитмов, реализующих заданный закон функционирования) и выбор наилучшего варианта, осуществляемого путем реше­ния задач декомпозиции, анализа исследуемой системы и синтеза системы и снимающего проблему практики. Основой построе­ния методики анализа и синтеза систем в конкретных условиях является соблюдение принципов системного анализа.

Принципы системного анализа — это некоторые положе­ния общего характера, являющиеся обобщением опыта работы человека со сложными системами. Различные авторы излагают принципы с определенными отличиями, поскольку общепри­нятых формулировок на настоящее время нет. Однако так или иначе все формулировки описывают одни и те же понятия.

Наиболее часто к системным причисляют следующие прин­ципы: принцип конечной цели, принцип измерения, принцип эквифинальности, принцип единства, принцип связности, принцип модульного построения, принцип иерархии, принцип функциональности, принцип развития (историчности, откры­тости), принцип децентрализации, принцип неопределенности.

Принцип конечной цели. Это абсолютный приоритет конеч­ной (глобальной) цели. Принцип имеет несколько правил:

1) для проведения системного анализа необходимо в пер­вую очередь сформулировать цель исследования; расплывча­тые, не полностью определенные цели влекут за собой невер­ные выводы;

2) анализ следует вести на базе первоочередного уяснения основной цели (функции, основного назначения) исследуемой системы, что позволит определить ее основные существенные свойства, показатели качества и критерии оценки;

3) при синтезе систем любая попытка изменения или совершенствования должна оцениваться относительно того, помога­ет или мешает она достижению конечной цели;

4) цель функционирования искусственной Системы задает­ся, как правило, системой, в которой исследуемая система явля­ется составной частью.

Принцип измерения. О качестве функционирования какой-либо системы можно судить только применительно к системе более высокого порядка. Другими словами, для определения эффективности функционирования системы надо представить ее как часть более общей и проводить оценку внешних свойств исследуемой системы относительно целей и задач суперсистемы.

Принцип эквифинальности. Система может достигнуть требуемого конечного состояния, не зависящего от времени и определяемого исключительно собственными характеристиками системы при различных начальных условиях и различными путями. Это форма устойчивости по отношению к начальным и граничным условиям.

Принцип единства. Это совместное рассмотрение системы как целого и как совокупности частей (элементов). Принцип ориентирован на «взгляд внутрь» системы, на расчленение ее с сохранением целостных представлений о системе.

Принцип связности. Рассмотрение любой части совместно с ее окружением подразумевает проведение процедуры выявле­ния связей между элементами системы и выявление связей с внешней средой (учет внешней среды). В соответствии с этим принципом систему в первую очередь следует рассматривать как часть (элемент, подсистему) другой системы, называемой суперсистемой или старшей системой.

Принцип модульного построения. Полезно осуществлять выделение модулей в системе и рассмотрение ее как совокуп­ности модулей. Принцип указывает на возможность вместо части системы исследовать совокупность ее входных и выходных воздействий (абстрагирование от излишней детализации).

Принцип иерархии. Полезно введение иерархии частей и их ранжирование, что упрощает разработку системы и устанавливает порядок рассмотрения частей.

Принцип функциональности. Заключается в совместном рассмотрении структуры и функции с приоритетом функции над структурой. Принцип утверждает, что любая структура тесно связана с функцией системы и ее частей. В случае придания системе новых функций полезно пересматривать ее структуру, а не пытаться втиснуть новую функцию в старую схему. Поскольку выполняемые функции составляют процессы, то целесооб­разно рассматривать отдельно процессы, функции, структуры.

В свою очередь, процессы сводятся к анализу потоков различ­ных видов:

- материальный поток;

- поток энергии;

- поток информации;

- смена состояний.

С этой точки зрения структура есть множество ограничений на потоки в пространстве и во времени.

Принцип развития. Это учет изменяемости системы, ее спо­собности к развитию, адаптации, расширению, замене частей, накапливанию информации. В основу синтезируемой системы требуется закладывать возможность развития, наращивания, усовершенствования. Обычно расширение функций преду­сматривается за счет обеспечения возможности включения но­вых модулей, совместимых с уже имеющимися. С другой сторо­ны, при анализе принцип развития ориентирует на необходимость учета предыстории развития системы и тенденций, имеющихся в настоящее время, для вскрытия закономерностей ее функцио­нирования.

Одним из способов учета этого принципа разработчиками является рассмотрение системы относительно ее жизненного цикла. Условными фазами жизненного цикла ИС (информационной системы) являются проектирование, изготовление, ввод в эксплуатацию, эксплуа­тация, наращивание возможностей (модернизация), вывод из эксплуатации (замена), уничтожение.

Отдельные авторы этот принцип называют принципом изме­нения (историчности) или открытости. Для того чтобы система функционировала, она должна изменяться, взаимодействовать со средой.

Принцип децентрализации. Это сочетание в сложных систе­мах централизованного и децентрализованного управления, ко­торое, как правило, заключается в том, что степень централизации должна быть минимальной, обеспечивающей выполнение поставленной цели.

Недостаток децентрализованного управления — увели­чение времени адаптации системы. Он существенно влияет на функционирование системы в быстро меняющихся средах. То, что в централизованных системах можно сделать за короткое время, в децентрализованной системе будет осуществляться весьма медленно. Например, общее время синхронизации (перевода из состояния z₁ в z₂) цепи из N автоматов с n внутренними состояниями, зависящими от состояний соседних автома­тов, при централизованном управлении составляет 1 такт, а для взаимодействующих только с непосредственными соседями - 3N такта, в зависимости от сложности автоматов.

Недостатком централизованного управления является сложность управления из-за огромного потока информации, подле­жащей переработке в старшей системе управления. Поэтому в сложной системе обычно присутствуют два уровня управле­ния. В медленно меняющейся обстановке децентрализованная часть системы успешно справляется с адаптацией поведения системы к среде и с достижением глобальной цели системы за счет оперативного управления, а при резких изменениях сре­ды осуществляется централизованное управление по переводу системы в новое состояние.

Принцип неопределенности. Это учет неопределенностей и случайностей в системе. Принцип утверждает, что можно иметь дело с системой, в которой структура, функционирова­ние или внешние воздействия не полностью определены.

Сложные открытые системы не подчиняются вероятност­ным законам. В таких системах можно оценивать «наихудшие» ситуации и рассмотрение проводить для них. Этот способ обычно называют методом гарантируемого результата. Он применим, когда неопределенность не описывается аппаратом теории вероятностей. При наличии информации о вероятностных характеристиках случайностей (математическое ожидание, дисперсия и т. д.) можно определять вероятностные характеристики выходов в системе.

Перечисленные принципы обладают очень высокой степенью общности. Для непосредственного применения исследователь должен наполнить их конкретным содержанием применитель­но к предмету исследования. Такая интерпретация может при­вести к обоснованному выводу о незначимости какого-либо прин­ципа. Однако знание и учет принципов позволяют лучше увидеть существенные стороны решаемой проблемы, учесть весь комп­лекс взаимосвязей, обеспечить системную интеграцию. [Шумский, с.32-37]

Метод Дельфи и другие

В отличие от традиционных методов экспертной оценки метод Дельфи предполагает полный отказ от коллективных обсуждений. Это делается для того, чтобы уменьшить влияние таких психологических факторов, как присоединение к мне­нию наиболее авторитетного специалиста, нежелание отказать­ся от публично выраженного мнения, следование за мнением большинства. В методе Дельфи прямые дебаты заменены про­граммой последовательных индивидуальных опросов, прово­димых в форме анкетирования. Ответы обобщаются и вместе с новой дополнительной информацией поступают в распоряже­ние экспертов, после чего они уточняют свои первоначальные ответы. Такая процедура повторяется несколько раз до достижения приемлемой сходимости совокупности высказанных мнений. Результаты эксперимента показали приемлемую сходимость оценок экспертов после пяти туров опроса. Метод Дельфи первоначально был предложен О. Хелмером как итеративная процедура «мозговой атаки», которая должна помочь снизить влияние психологических факторов и повысить объек­тивность результатов. Однако почти одновременно Дельфи-процедуры стали основным средством повышения объективно­сти экспертных опросов с использованием количественных оценок при оценке деревьев цели и при разработке сценариев за счет использования обратной связи, ознакомления экспертов с результатами предшествующего тура опроса и учета этих результатов при оценке значимости мнений экспертов. Процедура Дельфи-метода заключается в следующем:

1.1.организуется последовательность циклов «мозговой атаки»;

1.2.разрабатывается программа последовательных индивидуальных опросов с помощью вопросников, исключающая кон­такты между экспертами, но предусматривающая ознакомление их с мнениями друг друга между турами; вопросники от тура к туру могут уточняться;

1.3.в наиболее развитых методиках экспертам присваиваются
весовые коэффициенты значимости их мнений, вычисляемые на основе предшествующих опросов, уточняемые от тура к туру и учитываемые при получении обобщенных результатов оценок.

Первое практическое применение метода Дельфи к реше­нию некоторых задач министерства обороны США, осуществ­ленное RAND Corporation во второй половине 40-х гг., показа­ло его эффективность и целесообразность распространения на широкий класс задач, связанный с оценкой будущих событий.

Недостатки метода Дельфи:

1. значительный расход времени на проведение экспертизы, связанный с большим количеством последовательных повторе­ний оценок;

2. необходимость неоднократного пересмотра экспертом своих ответов, вызывающая у него отрицательную реакцию, что сказывается на результатах экспертизы.

В 60-е гг. область практического применения метода Дель­фи значительно расширилась, однако присущие ему ограниче­ния привели к возникновению других методов, использующих экспертные оценки. Среди них особого внимания заслуживают методы QUEST и SEER.

Метод QUEST (Qualitative Utility Estimates for Science and Technology — количественные оценки полезности науки и тех­ники) был разработан для целей повышения эффективности решений по распределению ресурсов, выделяемых на исследова­ния и разработки. В основу метода положена идея распределе­ния ресурсов на основе учета возможного вклада (определяемо­го метода экспертной оценки) различных отраслей и научных направлений в решение какого-либо круга задач.

Метод SEER (System for Event Evaluation and Review — сис­тема оценок и обзора событий) предусматривает всего два тура оценки. В каждом туре привлекается различный состав экспер­тов. Эксперты первого тура — специалисты промышленности, эксперты второго тура — наиболее квалифицированные специа­листы из органов, принимающих решения, и специалисты в области естественных и технических наук. Эксперт каждого тура не возвращается к рассмотрению своих ответов, за исключением тех случаев, когда его ответ выпадает из некоторого интервала, в котором находится большинство оценок (например, интерва­ла, в котором находится 90% всех оценок). [Шумский, с.56-58]

Дата добавления: 2015-06-28