Этапы ликвидации проблем

По С.Л. Оптнеру	По С. Янгу	По. Н.П. Федоренко	По С.П. Никанорову	По. Ю.И. Черняку
1.Идентификация симп­томов	1.Определение цели организации	1.Формулирова­ние проблемы	1. Обнаружение пробле­мы	1.Анализ проблемы
2. Определение актуаль­ности проблемы	2.Выявление проблемы	2. Определение целей	2. Оценка актуальности проблемы	2. Определение системы
3. Определение целей	3.Диагноз	3.Сбор инфор­мации	3. Анализ ограничений проблемы	3.Анализ структуры системы
4. Определение структуры системы и ее дефектов	4.Поиск решения	4. Разработка максимально­го количества альтернатив	4. Определение критериев	4. Формулирование общей цели и критерия
5. Определение возмож­ностей	5.Оценка и вы­бор альтернативы	5.Отбор альтернатив	5. Анализ существующей системы	5.Декомпозиция цели, выявление потребности в ресурсах, композиция целей
6. Нахождение альтернатив	6. Согласование решения	6. Построение модели в виде уравнений, про- грамм или сценария	6.Поиск возможностей (альтернатив).	6. Выявление ресурсов, композиция целей
7.Оценка альтернатив	7. Утверждение решения	7. Оценка затрат	7. Выбор альтернативы	7. Прогноз и анализ будущих условий
8.Выработка решения	8.Подготовка к вводу в действие	8. Испытание чув­ствительности решения (пара­метрическое исследование)	8.Обеспечение признания	8. Оценка целей и средств
9.Признание решения	9. Управление применением решения		9.Принятиерешения (принятие формальной ответственности)	9. Отбор вариантов
10. Запуск процесса решения	10.Проверка эф­фективности		10.Реализация решения	10. Диагноз существующей системы
11. Управление процессом реализации решения			11.Определение результатов решения	11.Построение комплексной программы развития
12.Оценка реализации и ее последствий				12. Проектирование организа­ции для достижения целей

Однако чаще всего в практике системного анализа в качестве гло­бального объекта декомпозиции берется нечто, относящееся к проблемосодержащей системе и к исследуемой проблеме, а в качестве основа­ний декомпозиции берутся модели проблеморазрешающей системы.

Перейдем теперь к рассмотрению вопроса о том, какие модели брать за основания декомпозиции. Прежде всего напомним, что при всем прак­тически необозримом многообразии моделей формальных типов моде­лей немного: это модели "черного ящика", состава, структуры, конст­рукции (структурной схемы) — каждая в статическом или динамичес­ком варианте. Это позволяет организовать нужный перебор типов моделей, полный или сокращенный, в зависимости от необходи­мости.

Связь между формальной и содержательной моделями:

Основанием для декомпозиции может служить только конкретная, содержательная модель рассматриваемой системы. Выбор формальной модели лишь подсказывает, какого типа должна быть мо­дель-основание; формальную модель следует наполнить содержанием, чтобы она стала основанием для декомпозиции. Это позволяет несколь­ко прояснить вопрос о полноте анализа, который всегда возникает в явной или неявной форме.

Полнота декомпозиции обеспечивается полнотой модели-основания, а это означает, что прежде всего следует позаботиться о полноте фор­мальной модели. Благодаря формальности, абстрактности такой модели часто удается добиться ее абсолютной полноты.

Рис.8. Общая схема деятельности

Пример А. Схема входов организационной системы на рис.7 яв­ляется полной: к ней нечего добавить (перечислено все, что воздействует на систему), а изъятие любого элемента лишит ее полноты.

Пример В. Формальный перечень типов ресурсов состоит из энергии. материи, времени, информации (для социальных систем добавляются кадры и финансы). При анализе ресурсного обеспечения любой кон­кретной системы этот перечень не дает пропустить что-то важное.

Пример С. К числу полных формальных моделей относится марксо-ва схема любой деятельности человека, которая в "Капитале" применя­лась для анализа процесса труда (рис.8.) В схеме выделены: субъект деятельности; объект, на который направлена деятельность; средства. используемые в процессе деятельности; окружающая среда; все воз­можные связи между ними.

Пример D. Если в качестве модели жизненного цикла принять фор­мулировку "все имеет начало, середину и конец", то такая модель является формально полной. Конечно, эта модель настолько обща, что оказывается мало полезной во многих конкретных случаях. Tак, при рассмотрении жизненного цикла проблем (см. табл.1) приходится использовать более детальные модели.

Итак, полнота формальной модели должна быть предметом особого внимания. Поэтому одна из важных задач информационного обеспече­ния системного анализа и состоит в накоплении наборов полных фор­мальных моделей (в искусственном интеллекте такие модели носят название фреймов).

Полнота формальной модели является необходимым, но не доста­точным условием для полноты декомпозиции. В конечном счете все за­висит от полноты содержательной модели, которая строится "по обра­зу" формальной модели, но не тождественна ей. Фрейм лишь привлекает внимание эксперта к необходимости рассмотреть, что именно в реальной системе соответствует каждому из составляющих фрейм элементов, а также решить, какие из этих элементов должны быть включены в содер­жательную модель. Это очень ответственный момент (ведь то, что не попадет в модель-основание, не появится в дальнейшем анализе) и очень трудный (заранее не всегда "очевидно", что данная компонента должна войти в основание).

Для иллюстрации вернемся к примеру 1. Фреймовая модель входов оргсистемы (см. рис.7) рекомендует, в частности, определить кон­кретно, что именно понимается под "существенной средой", т.е. вза­имодействие с какими реальными системами не своего ведомства долж­но войти в основание. Судя по результату анализа, его авторы учитывали только взаимодействие морского флота с флотами других государств. Для каких-то целей этого достаточно, но ясно также, что в других слу­чаях может потребоваться учет взаимодействий с сухопутным транспор­том (железнодорожным и автомобильным в отдельности), речным и воздушным флотами. Если возникнет вопрос о ресурсах, то потребуется учет связей с ведомствами, производящими топливо и энергию, продук­ты питания, всевозможную технику, услуги и т.д. Таким образом, во­прос достаточной степени детализации содержательных моделей в отли­чие от фреймовых всегда остается открытым. Чтобы сохранить полноту и возможность расширения содержательной модели, можно рекомендо­вать осуществлять логическое замыкание перечня ее элементов компо­нентой "все остальное". Эта компонента, как правило, окажется "мол­чащей", поскольку к ней отнесено все, что кажется несущественным, но ее присутствие будет постоянно напоминать эксперту, что, возможно, он не учел что-то важное.

С проблемой степени детализации модели-основания связан и вопрос удобства — понятие трудно формализуемое, но вполне ощутимое. Пояс­ним это на конкретном примере. Для целей анализа проблем препода­вания необходима модель педагогического процесса. В качестве фрейма для нее можно взять модель деятельности вообще (рис.8), придав соответствующую интерпретацию входящим в нее элементам. С помощью такой модели педагогического процесса, в частности, можно упоря­дочить и сопоставить ряд современных направлений в методичес­кой работе вышей школы. Однако для анализа организационных аспектов учебного процесса в вузе более удобной оказалась модель, в которой из фреймового элемента "средства" выделены в отдельно учи­тываемый элемент не только информационное средство "изучаемый предмет", но и "технические средства обучения" (рис. 9).

Рис.9. Схема компонент учебного процесса

Например. можно усмотреть связь "граней пирамиды" на рис.9 с такими органи­зационными аспектами учебного процесса, как аудиторные практичес­кие занятия, самостоятельная работа студентов, методическая работа преподавателей, лекционное преподавание. Это лишний раз иллюстри­рует целевую предназначенность моделей, т.к. изменение цели моделирования требует изменения модели.

1.6.3. Алгоритмизация процесса декомпозиции

В предыдущем параграфе были рассмотрены некоторые аспекты того, каким образом эксперт осуществляет единичный акт разложения целого на части. Теперь можно дать дальнейшие рекомендации по осуществлению всего многоступенчатого процесса декомпозиции, от начальной декомпозиции первого уровня до последнего, завершающего данный этап анализа уровня.

Начнем с обсуждения требований к древовидной структуре, которая получится как итог работы по всему алгоритму. С количественной сторо­ны эти требования сводятся к двум противоречивым принципам: полноты (проблема должна быть рассмотрена максимально всесторонне и подробно) и простоты (все дерево должно быть максимально компактным — "вширь" и "вглубь"). Эти принципы относятся к количест­венным характеристикам (размерам) дерева. Компромиссы между ними вытекают из качественного требования — главной цели: свести сложный объект анализа к конечной совокупности простых подобъектов либо (если это не удается) выяснить конкретную причину неустранимой слож­ности.

Принцип простоты требует сокращать размеры дерева. Известно, что размеры "горизонтальные" определяются числом элементов модели, слу­жащей основанием декомпозиции. Поэтому принцип простоты вынуж­дает брать как можно более компактные модели-основания. Наоборот, принцип полноты заставляет брать как можно более развитые, подроб­ные модели. Компромисс достигается с помощью понятия существен­ности: в модель-основание включаются только компоненты, существен­ные по отношению к цели анализа (релевантные). Как видим, это поня­тие неформальное, поэтому решение вопроса о том, что же является в данной модели существенным, а что - нет, возлагается на эксперта. Чтобы облегчить работу эксперта, в алгоритме должны быть предусмот­рены возможности внесения (в случае необходимости) поправок и до­полнений в модель-основание. Одна из таких возможностей заключается в дополнении элементов, которые эксперт счел существенными, еще одним элементом "все остальное"; он может не использоваться экспер­том для декомпозиции, но будет постоянно пробуждать у эксперта сом­нение в полноте предложенной им модели. Другая возможность состоит в разукрупнении, разбиении отдельных элементов модели-основания в случае необходимости, которая может возникнуть на последующих стадиях анализа. Позже мы вернемся к этому моменту.

Перейдем теперь к вопросу о размерах дерева "по вертикали", т.е. о числе "этажей" дерева, числе уровней декомпозиции. Конечно, желательно. чтобы оно было небольшим (принцип простоты), но принцип полноты требует, чтобы в случае необходимости можно было продолжать деком­позицию как угодно долго до принятия решения о ее прекращении по данной ветви (разные ветви иногда могут иметь различную длину). Такое решение принимается в нескольких случаях. Первый, к которому мы обычно стремимся, наступает, когда композиция привела к получе­нию результата (подцели, подфункции, подзадачи и т.п.), не требующего дальнейшего разложения, т.е. результата простого, понятного, реализуе­мого, обеспеченного, заведомо выполнимого; будем называть его элементарным. Для некоторых задач (например, математических, техни­ческих и т.п.) понятие элементарности может быть конкретизировано до формального признака, в других задачах анализа оно неизбежно остается неформальным и проверка фрагментов декомпозиции на элементарность поручается экспертам.

Неэлементарный фрагмент подлежит дальнейшей декомпозиции по другой (не использовавшейся ранее) модели-основанию. Очевидно, что эффективность работы эксперта, размеры получающегося дерева и в конечном счете качество анализа в определенной мере зависят от последовательности, в которой эксперт использует имеющиеся модели. Напри­мер, алгоритм декомпозиции, встроенный в компьютерную диалоговую систему, должен, ради удобства эксперта, допускать предъявление моде­лей в том порядке, который определит сам эксперт. Вместе с тем должен быть предусмотрен и режим совета эксперту, рекомендующий опреде­ленный порядок взятия оснований, упрощающий дело.

Если эксперт перебрал все фреймы, но не достиг элементарности на какой-то ветви дерева, то прежде всего выдвигается предположение, что дальнейшая декомпозиция может все-таки довести анализ до получения элементарных фрагментов и следует дать эксперту возможность продолжить декомпозицию. Такая возможность состоит во введении новых элементов в модель-основание и продолжении декомпозиции по ним. Поскольку новые существенные элементы могут быть получены только расщеплением уже имеющихся, в алгоритме декомпозиции должна быть заложена возможность возврата к использованным ранее основаниям. При этом нет необходимости рассматривать заново все элементы модели, так как обрабатываемый фрагмент находится на ветви, соответствующей только одному элементу каждого основания. Тогда следует рассмотреть возможность расщепления именно этого элемента (например, при рас­смотрении системы "вуз" вход "абитуриенты" можно разделить на абитуриентов со стажем и без него, выход "научная информация" - на выходы "монографии", "статьи", "отчеты по НИР", "заявки на изобре­тения" и т.п.). На этой же стадии можно рекомендовать эксперту решить, не настала ли пора выделить из "всего остального" и включить в число существенных еще один элемент. Пройдя таким образом всю предысто­рию не элементарного фрагмента, мы получаем новые основания для его декомпозиции, а значит, и возможность продолжить анализ, надеясь достичь элементарности по всем ветвям.

Итак, указанная итеративность алгоритма декомпозиции придает ему вариабельность, возможность пользоваться моделями различной детальности на разных ветвях, углублять детализацию сколько угодно (если это потребуется).

Несмотря на возможности, предоставляемые сменой моделей и ите­ративностью, может наступить момент, когда эксперт признает, что его компетентности недостаточно для дальнейшего анализа данного фрагмен­та и что следует обратиться к эксперту другой квалификации (например, построение новых содержательных моделей требует знаний по иной специальности). По существу, сложность такого типа есть сложность из-за неинформированно­сти ("невежества"), которую можно преодо­леть с помощью информации, рассредоточенной по разным экспертам и источникам. Однако случай, когда декомпозиция заканчивается элементарными фрагментами на всех ветвях дерева, является простейшим. Не имеет значе­ния, один или несколько экспертов довели анализ до конца, а важно, что это оказалось возможным, и, следовательно, первоначальная сложность была вызвана не столько недостат­ком информации, сколько большой размер­ностью проблемы. В действительно сложных случаях получение вполне завершенной деком­позиции должно не только радовать, но и настораживать: не связана ли реальная сложность с пропущенной ветвью дерева, сочтенной экс­пертами несущественной? Опасность неполно­ты анализа следует иметь в виду всегда (при­меры последних лет — проблема поворота северных рек, проблемы Байкала и Ладожско­го озера и т.д.). Один из приемов (не дающий полной гарантии, но иногда полезный) —предлагать экспертам выявлять не только доводы в пользу рассматриваемого проекта, но и со­провождать его обязательным указанием воз­можных отрицательных последствий. В частно­сти, в классификатор выходов (конечных про­дуктов) любой системы помимо полезных продуктов обязательно должны быть включе­ны отходы.

Невозможность доведения декомпозиции до получения элементарного фрагмента, ко­торая либо эвристически констатируется экс­пертом на ранних стадиях анализа, либо об­наруживается в виде "затягивания" анали­за по данной ветви, является не отрицатель­ным, а также положительным результатом. Хотя при этом сложность не ликвидирует­ся полностью, но ее сфера сужается, обна­руживается и локализуется истинная при­чина этой сложности. Знание о том, что именно мы не знаем, быть может, не менее важно, чем само позитивное знание.

Правда, вокруг таких результатов часто возникает атмосфера неприятия. Даже физики, говоря "отрицательный результат - тоже результат", чаще желают просто утешить коллегу-неудачника, а сам отрицательный результат стараются обходить стороной. Так было в начале века с "ультрафиолетовой катастрофой" до возникновения квантовой механи­ки, похожая ситуация сейчас сложилась с объяснением природы шаровой молнии. Однако если в науке сложность из-за непонимания расценивает­ся как временно неустранимое и терпимое явление, то в управлении (т.е. в деловых, административных, политических вопросах) она часто воспринимается как неприемлемый вариант, ведущий к недопустимой отсрочке решения. Не потому ли именно в управлении нередко прибе­гают к интуитивным и волевым решениям? И не из за отрицательного ли (в целом) опыта таких решений в последнее время наблюдается быстрое сближение образа мышления управленцев и ученых, повышение роли научных методов в управлении? [34]

Итак, если рассматривать анализ как способ преодоления сложности, то полное сведение сложного к простому возможно лишь в случае сложности из-за неинформированности; в случае сложности из-за непонимания анализ не ликвидирует сложность, но локализует ее, позволяет определить, каких именно сведений нам не хватает. Поэтому (с некоторой натяжкой) можно сказать, что метод декомпозиции не дает новых знаний, а лишь "вытягивает" знания из экспертов, структурирует и организует их, обнажая возможную нехватку знаний в виде "дыр" в этой структуре. Дело в том, что в действительности не только обнаружение, нехватки конкретных знаний все-таки является новым знанием (раньше нам было неизвестно, что именно мы не знали), но и по-иному скомби­нированные фрагменты старых знаний также обладают новыми качествами.

Сам алгоритм декомпозиции, описанный в данном параграфе, пред­ставлен в виде блок-схемы (рис.10). К тому, что было уже сказано об изображаемых блоками операциях алгоритма, добавим следующее.

Блок 1. Объектом анализа может стать все. что угодно, - любое высказывание, раскрытие смысла которого требует его структурирова­ния. На определение объекта анализа иногда затрачиваются весьма зна­чительные усилия. Когда речь идет о действительно сложной проблеме. ее сложность проявляется и в том, что сразу трудно правильно сформу­лировать объект анализа. Даже в таком основательно регламентирован­ном документами случае, как работа министерства, формулировка глобальной цели возглавляемой им отрасли требует неоднократного уточ­нения и согласования, прежде чем она станет объектом анализа (более подробно о сложностях определения цели мы будем говорить в следую­щей главе). Это относится не только к формулировкам цели, но и к определению любого высказывания, подлежащего анализу. От правиль­ности выбора объекта анализа зависит, действительно ли мы будем де­лать то, что нужно.

Блок 2. Этот блок определяет, зачем нужно то, что мы будем де­лать. В качестве целевой системы выступает система, в интересах кото­рой осуществляется весь анализ. Снова подчеркнем, что более формаль­ного определения целевой системы дать нельзя, что многое зависит от конкретных условий. Например, опыт построения деревьев целей для Минморфлота и Минвуза показал, что, хотя результаты анализа будет использовать министерство, целевой системой для верхних уров­ней дерева должна быть отрасль в целом и лишь на нижних уровнях потребовались модели самого министерства.

Блок 3. Этот блок содержит набор фреймовых моделей и реко­мендуемые правила их перебора либо обращение к эксперту с просьбой самому определить очередной фрейм.

Блок 4. Содержательная модель, по которой будет произведена декомпозиция, строится экспертом на основании изучения целевой сис­темы. Хорошим подспорьем ему могут служить различные классифика­торы, построенные в различных областях знаний, а также собранные в справочниках и специальных энциклопедиях.

Блоки 5—10 были достаточно пояснены ранее.

Блок 11. Окончательный результат анализа оформляется в виде дерева, конечными фрагментами ветвей которого являются либо эле­ментарные фрагменты, либо фрагменты, признанные экспертом слож­ными, но не поддающимися дальнейшему разложению. Причины такой сложности могут состоять либо в ограниченности знаний данного экс­перта или данной группы экспертов (сложность из-за неинформирован­ности), либо в том, что нужные знания существуют, но еще не объедине­ны в объясняющие модели (сложность из-за непонимания), либо в принципиальном отсутствии нужных знаний (сложность из-за незнания).

Блок-схема, изображенная на рис. 10, является, конечно, слишком укрупненной; она предназначена для разъяснения лишь основных идей алгоритма декомпозиции.

Подведем итог

Один из способов упрощения сложно­го — метод декомпозиции — состоит в разложении сложного целого на все более мелкие (и простые) части. Ком­промиссы между требованием не упус­тить важного (принцип полноты) и требованием не включать в модель лиш­него (принцип простоты) достигаются с помощью понятий существенного (необ­ходимого), элементарного (достаточно­го), а также постепенной нарастающей детализации базовых моделей и итера­тивности алгоритма декомпозиции.

Рис. 10. Блок-схема алгоритма декомпозиции

1.7. Агрегирование, эмерджентность и

Дата добавления: 2014-01-07