Методологія системного дослідження, орієнтована на дослідження існуючих систем та виявлення проблем

Методологія є абстрактною схемою, що визначає послідовність орієнтуючих дій, тобто дослідження конкретної системи буде більшою або меншою мірою відрізнятися від розглянутих схем.

Методологія системного дослідження, орієнтована насамперед на дослідження існуючих систем та виявлення проблем, включає до свого складу наступні кроки.

І. Формування загальних уявлень про систему

1. Виявлення призначення, мети, головних цілей, функцій, властивостей системи. Формування (вибір) основних предметних понять, що використовуються в системі.

Необхідно виявити основні результати діяльності (виходи) системи, визначити їх тип: інформаційні, матеріальні, енергетичні; поставити їм у відповідність певні поняття (вихід підприємства — продукція; яка?, вихід системи проектування — документація (що саме? які описання, креслення?), вихід системи управління — сигнали (для чого? в якому вигляді?).

2. Виявлення основних складових (модулів) системи та їх функцій; розуміння єдності цих складових в межах системи.

Попереднє ознайомлення з внутрішнім змістом системи, виявлення агрегованих (узагальнених) складових системи, їх значення в системі. Отримання первинної інформації про структуру та характер основних зв'язків та системотворчих відношень у системі. Таку інформацію зручно представляти у вигляді різноманітних структурних схем системи, на яких виявляється характер руху потоків у системі (паралельний, послідовний), взаємодія між складовими. Результатом цього етапу є структурна схема системи в тому чи іншому представленні залежно від мети дослідження та домовленостей, що вживаються в досліджуваній предметній області. Особливу увагу слід звернути на виявлення системотворчих відношень та факторів, тобто того, що в першу чергу робить систему системою.

3. Виявлення основних процесів у системі, їх значення, умов перебігу, етапності, стрибків, змін стану та інших особливостей в функціонуванні системи, виокремлення основних керуючих факторів.

Вивчається динаміка найважливіших змін в системі, перебіг подій, вводяться параметри стану, аналізуються фактори, що змінюють ці параметри та забезпечують перебіг процесів, умови початку та завершення процесів. Вивчається керованість процесів та їх вплив на здійснення системою своїх основних функцій, класифікуються основні керуючі дії, їх тип, джерела та ступінь впливу на систему.

4. Виявлення основних елементів оточення системи (не-системи), з якими пов'язана система, що вивчається, характеру зв'язків системи з елементами оточення.

Досліджуються зовнішні дії на систему (входи системи), їх тип (інформаційні, матеріальні, енергетичні), ступінь впливу на систему, основні характеристики. Фіксуються межі того, що вважається системою, виявляються елементи оточення, на які спрямовані вихідні дії системи («не-система»). Досліджується еволюція системи, шлях її формування, що в багатьох випадках полегшує розуміння структури та особливостей функціонування системи. У результаті отримується чіткіше уявлення про основні функції системи, її залежність, вразливість чи невразливість від зовнішнього середовища.

5. Виявлення невизначеностей та випадковостей у ситуаціях визначального
впливу їх на систему.

Цей крок виконується у випадку, коли дія невизначеностей та випадковостей у процесі функціонування є значною.

Після виконання п. 5 загальні уявлення про систему будуть сформованими. Зазвичай отриманої інформації достатньо, якщо досліджуються системи, з якими надалі не передбачається безпосередньої праці. Якщо ж систему необхідно глибоко вивчати, покращувати, керувати нею, то необхідним є поглиблене її вивчення.

II. Формування поглиблених уявлень про систему

6. Виявлення розгалуженої структури, ієрархії, формування уявлень про систему як про сукупність модулів, що пов'язані входами-виходами.

7. Виявлення всіх елементів та зв'язків, важливих для цілей розгляду, їх співвіднесення до ієрархії системи, ранжування елементів та зв'язків за важливістю.

Кроки 6 та 7 тісно пов'язані один з одним. Крок 6 — це межа пізнання «всередині» достатньо складної системи для особи, що оперує системою загалом. Глибші знання про систему будуть мати лише фахівці, що відповідають за окремі її частини. Для не дуже складних систем рівень кроку 7 може досягнути і одна людина. Пізнання системи — це не просто відділення суттєвого від несуттєвого, але й більша увага до суттєвішого. Деталізація стосується і зовнішніх зв'язків системи з «не-системою», оточуючим середовищем. Кроки 6-7 — це завершальні кроки цілісного вивчення системи. Подальші кроки розглядають вже окремі сторони, а тому важливо ще раз повернутися до розгляду системотворчих відношень та факторів, на роль кожного елементу та відношення для системи загалом, на розуміння того, чому вони повинні бути такими чи є такими з точки зору єдності системи.

8. Врахування змін та невизначеностей у системі.

Досліджується повільна, зазвичай небажана зміна властивостей системи, її «старіння», можливість заміни окремих складових, які не лише сповільнюють старіння, але й дозволяють покращити якість системи порівняно з початковим рівнем. Це можливості вдосконалення штучної системи, покращення характеристик її складових та додавання нових компонентів, накопичення інформації з метою кращого її використання, перебудова структури системи, її розвиток.

Основні невизначеності в системі досліджені на кроці 5. Однак не-детермінованість присутня і в системі, що не призначена до функціонування в умовах випадкового характеру входів та зв'язків. Врахування невизначеностей у системі реалізується декількома шляхами.

По-перше, можна оцінювати «найгірші», в певному сенсі «граничні» можливі ситуації і на цьому ґрунті робити висновки про поведінку системи взагалі — цей спосіб ґрунтується на використанні принципу гарантованого результату, тобто забезпечення потрібного рівня функціонування системи за найгірших умов.

По-друге, на ґрунті інформації про стохастичні характеристики системи (математичне сподівання, дисперсія, моменти вищих порядків та ін.) визначаються ймовірнісні характеристики виходів системи. В цьому випадку отримуються певним чином «усереднені» або інтервальні характеристики системи.

По-третє, достатньо надійну систему можна побудувати й з ненадійних елементів шляхом дублювання та інших прийомів — математично оцінити таких підхід можливо шляхом застосування результатів теорії надійності.

Дослідження невизначеностей трансформується в дослідження чутливості найважливіших властивостей системи, тобто ступеня впливу зміни потоків на входах системи на зміну її виходів, структури системи та властивостей її елементів.

9. Дослідження функцій та процесів у системі з метою управління ними. Формування управлінь та процедур прийняття рішень. Формування системи управління на ґрунті окремих керуючих дій.

Для цілеспрямованих систем цей крок має важливе значення. Основні керуючі фактори вже розглянуті на кроці 3. Для ефективного управління та вивчення його впливу на функції та властивості системи необхідне глибоке знання системи. Тому аналіз управлінь реалізується лише на цьому кроці, після всебічного розгляду системи. Єдиний розгляд всіх цілеспрямованих втручань у поведінку системи є по суті аналізом системи керування, яка переплетена з основною системою, але чітко вирізняється з точки зору основ-ної функції — керування.

Виявляється, де, коли і як (в яких елементах системи, в яких час, в яких процесах, стрибках, виборах, логічних переходах) система керування діє на основну систему, наскільки це ефективно, прийнятне та якісно реалізоване. При розгляді управлінь у системі повинні бути досліджені можливості переведення входів та деяких параметрів в керовані, визначені припустимі межі значень управлінь та способи їх реалізації.

Шляхом виконання кроків 6-9 реалізується поглиблене дослідження системи. Далі згідно цієї методології надходить моделювання системи. Деякі з властивостей системи доцільно вивчати на моделях й на кроках 6-9, однак про створення моделі системи можна вести мову лише тоді, коли система повністю вивчена.

III. Моделювання системи як етап її дослідження

10. Побудова сукупності моделей для описання системи.

На цьому кроці система розглядається з точки зору зручного відображення її властивостей для створення описання системи, придатного для передбачення її поведінки та виведення неочевидних властивостей. Точність моделювання повинна бути мінімальною, яка ще забезпечує відображення всіх важливих особливостей системи. Відсутність надлишкової деталізації — це зменшення об'єму вхідних даних, вимог до ресурсів моделюючого комп'ютера, але з іншого боку занадто проста модель не описує суттєві якісні особливості системи (є неадекватною системі) і приведе до формування неправильних висновків про поведінку системи. Знаходження межі розумної складності моделі є далеко не тривіальним завданням, і практично вона остаточно визначається в процесі моделювання на конкретних прикладах.

Отже, ставиться мета — створити таке описання системи, яке б дозволяло передбачати її поведінку та виявляти неочевидні властивості. Якщо на попередніх етапах можливим був розгляд моделей та системи без відділення одного від іншого, то тут їх необхідно розрізняти, а також чітко уявляти ступінь огрублення та наближеності моделі.

IV. Супровід системи

11. Накопичення досвіду роботи з системою та її моделлю, уточнення інформації про систему, вдосконалення моделей.

Перевірка та дослідна експлуатація наших знань про систему, їх достатності та відповідності в процесі роботи з системою та її моделлю. При виявленні невідповідностей між передбачуваною та дійсною поведінкою системи можливо потрібен буде перегляд аналізу структури та ієрархії для знаходження неправильно визначених елементів та відношень і доповнення новими. Ще раз перевіряється ступінь адекватності моделі системі. Накопичення досвіду має ще й значний психологічний ефект для користувачів.

12. Оцінка граничних можливостей системи, дослідження відмов, виходів з ладу, відхилень від норми.

Працездатність системи перевіряється її періодичним або постійним тестуванням. Набір таких тестів може бути достатньо складним і сам утворювати систему, що включатиме опрацювання та розшифровування результатів тестування, їх комплексний аналіз. Відмови та інші незаплановані явища вивчаються з точки зору ймовірності їх виникнення, попереджуючих заходів, варіантів реагування на них.

13. Розширення функцій (властивостей) системи, зміна вимог до неї, нове коло задач, нові умови роботи, включення системи елементом в систему вищого рівня.

Реалізується часткова зміна призначення системи та пов'язана з цим перебудова її функціонування. Необхідно визначити всі відмінності нової ситуації, її вплив на наявну структуру та властивості елементів, систему керування, наскільки і яким чином можна їх модифікувати.

Включення системи в якості елемента до певної макросистеми вимагатиме перегляду основних зв'язків з «не-системою» (макросистемою та оточенням). Формулювання вимог з боку макросистеми може викликати необхідність перегляду всіх основних системних понять та зачепити всі етапи дослідження.

Особливості створення нової системи

Ця ж методологія може застосовуватися і у процесі створення нової системи. Послідовність етапів залишається такою ж, але змінюється їх спрямованість — по суті вони будуть етапами «попереднього проектування», після чого, власне, виконується етап створення нової системи.

Отже, оскільки системний аналіз застосовується для розв'язування найрізноманітніших задач із застосуванням найрізноманітнішого інструментарію, послідовність загальних етапів системного аналізу фіксується у вигляді методології. Однак, аналізуючи роботи різних авторів, виявляється, що й на рівні методології пропонуються різноманітні послідовності дій, хоча слід відзначити спільність поглядів та принципову єдність підходів до поділу процесу системного аналізу на етапи.

Дата добавления: 2014-11-06