Понятие системного анализа, его цели и задачи. Общая характеристика этапов становления направлений системных исследований.

Стр 1 из 6Следующая ⇒

Системный анализ впервые появился в работах корпорации RAND в связи с задачами военного управления в 1948 г. Системный анализ – это особое направление системных исследований, основным содержанием которого является изучение проблем управления сложными системами, принятие решения в условиях оценки большого количества информации различной природы.

Целью применения системного анализа являются повышение эффективности управления сложными системами на основе увеличения степени обоснованности принимаемого решения с учетом расширением множества альтернатив, среди которых производится обоснованный выбор.

Основными задачами системного анализа являются:

· вскрытие противоречий, выявление проблем, их изучение, формулирование целей, выбор лучшего для достижения цели решения;

· разработка и использование средств, облегчающих формирование и анализ целей и функции систем организационного управления;

· определение возможных вариантов поведения сложных систем и их качественная или количественная оценка;

· разработка методов выбора решения и обоснование критериев, определяющих качество принимаемых решений;

· комплексное использование методов качественного и количественного анализа, базирующихся на диалектическом обобщении законов функционирования и развития систем различной физической природы.

В системном анализе используется современный математический аппарат и вычислительные системы, а также неформальные процедуры – рациональные рассуждения различной природы.

Общая характеристика этапов становления направлений системных исследований

Процессный подход (зародился еще в период 20-х годов) - подразумевает управление сложными системами как непрерывный процесс, реализующий комплекс взаимосвязанных управленческих функций: прогнозирование, планирование, организация, мотивация и контроль. Эта концепция явилась крупным достижением управленческой мысли и имеет широкое применение в системном анализе и в настоящее время.

Ситуационный подход (используется с 60-х годов) - подход, использующий конкретный набор обстоятельств, которые существенно влияют на систему в данное конкретное время и могут возникать с той или иной вероятностью. Он указывает конкретные методы, модели и концепции с определенными конкретными ситуациями и позволяет определить, какие приемы будут в большей степени способствовать достижению целей организации в тех или иных конкретных обстоятельствах.

Эволюция направлений системных исследований. Отличительные особенности системного анализа, его этапы, предназначение, цели, задачи

Эволюция направлений системных исследований: теория систем – исследование операций – системотехника и системология – кибернетика – системный анализ. Содержание данных направлений отражает вопросы постановки и исследования сложных проблем проектирования и управления применительно к различным предметным областям. Так, например, термин “системотехника”, предложенный в 1962 г. доктором технических наук, профессором Ф.Е. Темниковым, стал использоваться в приложениях системных методов только к техническим направлениям, а для других направлений был предложен термин “системология”. Общая теория систем представляет собой систему знаний о состоянии и развитии сложных систем политического, социального, военного, экономического, научного и технического характера. Она предполагает их всестороннее изучение и тесно связана с такими научными дисциплинами, как – кибернетика, исследование операций, системотехника, системный анализ, информатика, менеджмент и т.д.

Системный анализ в исследовании социальных и экономических процессов

Социально-экономические системы и их модели относятся к так называемым “мягким” системам. Мягкие системы могут адаптироваться к условиям внешней среды, подвергаясь долговременным воздействиям, они способны сохранять свою сущность и стремление к эволюции.

При исследовании социально-экономических систем применяются модели, в которых используются формальные и неформальные подходы, а также и модели, базирующиеся на точных математических методах.

Декларируются следующие положения:

- Экономическая система подобна целостному организму. Поэтому выделение фрагмента системы для изучения требует особого внимания и должно осуществляться на основе модели системы в целом. Эта модель состоит из описания процессов производства, обменов и потребления, в совокупности представляющих единый процесс общественного воспроизводства, и описаний экономических механизмов регулирования, отображающих производственные отношения. Модель экономической системы замыкается при фиксации параметров государственного управления экономикой.

- Процессы общественного воспроизводства складываются из элементарных процессов в многочисленных взаимодействующих производственных ячейках. Совокупные результаты элементарных процессов выражаются в агрегированных показателях (макро показателях) экономического развития. Надо стремиться выводить макропоказатели и соотношения между ними (макромодели) из исходных микро описаний элементарных процессов, разрабатывая методы агрегирования.

- Результаты анализа моделей необходимо постоянно сравнивать с качественными особенностями эволюции моделируемой системы. Хорошей можно считать модель, из анализа которой получаются или уточняются фундаментальные законы экономической теории.

Достаточно эффективные математические модели разработаны для некоторых частных социальных систем. Например, на основе теории разностных уравнений разработана модель мобилизации, теория дифференциальных уравнений положена в основу модели гонки вооружений Ричардсона. Большое значение имеет применение точных математических методов при обработке и анализе статистических материалов.

Кибернетика Винера

Можно сказать, что мир «созрел» для массового усвоения системных понятий и сознания системности мира к концу 40-х годов нашего века, когда американский математик Н.Винер опубликовал книгу под названием «Кибернетика». Вначале он определил кибернетику как « науку об управлении и связи в животных и машинах ». Однако уже в следующей своей книге «Кибернетика и общество» он расширяет это определение и анализирует с позиций кибернетики процессы, происходящие в обществе. В 1956 г. в париже состоялся Первый международный конгресс по кибернетике.

После того, как кибернетика в СССР перестала называться лженаукой, в ее становлении внесли вклад и наши ученые.

8. Общая теория систем Л. Берталанфи. Общая теория систем – это как бы параллельный, независимый по отношению к кибернетике, подход к науке о системах. Берталанфи пытался отыскивать структурное сходство законов, установленных в различных дисциплинах и, обобщая их, выводить общесистемные закономерности.

Если в кибернетике Винера изучались лишь внутрисистемные обратные связи, а функционирование систем рассматривалось как отклик на внешние воздействия, то Берталанфи, развивая идеи физика Шредингера, разработал концепцию организма как открытой системы и сформулировал программу построения общей теории систем.

Синергетика

Еще один подход к исследованию систем связан с так называемой бельгийской школой во главе с И. Пригожиным. Этот ученый занимался термодинамикой неравновесных физических систем (Нобелевская премия 1977 г.) и обнаружил, что выявленные им закономерности справедливы для систем любой природы. Он как бы заново открыл уже известные свойства систем, но, кроме этого, предложил новую теорию динамики систем.

Интегративность

Этот термин часто употребляется как синоним целостности. Однако некоторые исследователи выделяют эту закономерность как самостоятельную, стремясь подчеркнуть интерес не к внешним факторам проявления целостности, а к более глубоким причинам, обусловливающим возникновение этого свойства, к факторам, обеспечивающим сохранение целостности.

Интегративными называют системообразующие, системосохраняющие факторы, в числе которых важную роль играют неоднородность и противоречивость элементов (исследуемые большинством философов), с одной стороны, и стремление их вступать в коалиции — с другой.

Закономерности взаимодействия части и целого	Степень целостности α	Коэффициент использования элементов β
Целостность/эмерджентность
Прогрессирующая систематизация	α > β
Прогрессирующая факторизация	α < β
Аддитивность (суммативность)

Коммуникативность

Эта закономерность составляет основу определения системы, где система не изолирована от других систем, она связана множеством коммуникаций со средой, представляющей собой, в свою очередь, сложное и неоднородное образование, содержащее надсистему (метасистему — систему более высокого порядка, задающую требования и ограничения исследуемой системе), подсистемы (нижележащие, подведомственные системы), и системы одного уровня с рассматриваемой.

Такое сложное единство со средой названо закономерностью коммуникативности, которая, в свою очередь легко помогает перейти к иерархичности как закономерности построения всего мира и любой выделенной из него системы.

Иерархичность

Закономерности иерархичности или иерархической упорядоченности были в числе первых закономерностей теории систем, которые выделил и исследовал Л. фон. Берталанфи.

Необходимо учитывать не только внешнюю структурную сторону иерархии, но и функциональные взаимоотношения между уровнями. Например, в биологических организациях более высокий иерархический уровень оказывает направляющее воздействие на нижележащий уровень, подчиненный ему, и это воздействие проявляется в том, что подчиненные члены иерархии приобретают новые свойства, отсутствовавшие у них в изолированном состоянии (подтверждение положения о влиянии целого на элементы, приведенного выше), а в результате появления этих новых свойств формируется новый, другой «облик целого» (влияние свойств элементов на целое). Возникшее таким образом новое целое приобретает способность осуществлять новые функции, в чем и состоит цель образования иерархий.

Выделим основные особенности иерархической упорядоченности с точки зрения полезности их использования в качестве моделей системного анализа:

1. В силу закономерности коммуникативности, которая проявляется не только между выделенной системой и ее окружением, но и между уровнями иерархии исследуемой системы, каждый уровень иерархической упорядоченности имеет сложные взаимоотношения с вышестоящим и нижележащим уровнями. По метафорической формулировке, каждый уровень иерархии обладает свойством «двуликого Януса»: «лик», направленный в сторону нижележащего уровня, имеет характер автономного целого (системы), а «лик», направленный к узлу (вершине) вышестоящего уровня, проявляет свойства зависимой части (элемента вышестоящей системы). Эта конкретизация закономерности иерархичности объясняет неоднозначность использования в сложных организационных системах понятий «система» и «подсистема», «цель» и «средство» (элемент каждого уровня иерархической структуры целей выступает как цель по отношению к нижележащим и как «подцель», а начиная с некоторого уровня, и как «средство» по отношению к вышестоящей цели), что часто наблюдается в реальных условиях и приводит к некорректным терминологическим спорам.

2. Важнейшая особенность иерархической упорядоченности как закономерности заключается в том, что закономерность целостности/эмерджентности (т.е. качественные изменения свойств компонентов более высокого уровня по сравнению с объединяемыми компонентами нижележащего) проявляется в ней на каждом уровне иерархии. При этом объединение элементов в каждом узле иерархической структуры приводит не только к появлению новых свойств у узла и утрате объединяемыми компонентами свободы проявления некоторых своих свойств, но и к тому, что каждый подчиненный член иерархии приобретает новые свойства, отсутствовавшие у него в изолированном состоянии.

Эквифинальность

Эта закономерность характеризует как бы предельные возможности системы. Л. фон Берталанфи, предложивший этот термин, определил эквифинальность как «способность в отличие от состояния равновесия в закрытых системах, полностью детерминированных начальными условиями,...достигать не зависящего от времени состояния, которое не зависит от ее начальных условий и определяется исключительно параметрами системы».

В соответствии с данной закономерностью 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.

Историчность

Хотя, казалось бы, очевидно, что любая система не может быть неизменной, что она не только возникает, функционирует, развивается, но и погибает, и каждый легко может привести примеры становления, расцвета, упадка (старения) и даже смерти (гибели) биологических и социальных систем, все же для конкретных случаев развития организационных систем и сложных технических комплексов трудно определить эти периоды. Не всегда руководители организаций и конструкторы технических систем учитывают, что время является непременной характеристикой системы, что каждая система подчиняется закономерности историчности, и что эта закономерность — такая же объективная, как целостность, иерархическая упорядоченность и др.

При этом закономерность историчности можно учитывать не только пассивно, фиксируя старение, но и использовать для предупреждения «смерти» системы, разрабатывая «механизмы» реконструкции, реорганизации системы для сохранения ее в новом качестве.

Сущность этапа декомпозиции

На этапе декомпозиции, обеспечивающем общее представление системы, осуществляются:

1. Определение и декомпозиция общей цели исследования и основной функции системы как ограничение траектории в пространстве состояний системы или в области допустимых ситуаций. Наиболее часто декомпозиция проводится путем построения дерева целей и дерева функций.

2. Выделение системы из среды (разделение на систему/«несистему») по критерию участия каждого рассматриваемого элемента в процессе, приводящем к результату на основе рассмотрения системы как составной части надсистемы.

3. Описание воздействующих факторов.

4. Описание тенденций развития, неопределенностей разного рода.

5. Описание системы как «черного ящика».

6. Функциональная (по функциям), компонентная (по виду элементов) и структурная (по виду отношений между элементами) декомпозиции системы.

Глубина декомпозиции ограничивается. Декомпозиция должна прекращаться, если необходимо изменить уровень абстракции — представить элемент как подсистему. Если при декомпозиции выясняется, что модель начинает описывать внутренний алгоритм функционирования элемента вместо закона его функционирования в виде «черного ящика», то в этом случае произошло изменение уровня абстракции. Это означает выход за пределы цели исследования системы и, следовательно, вызывает прекращение декомпозиции.

Рассмотрим основные виды декомпозиции.

1. Функциональная декомпозиция– базируется на анализе функций системы. При этом ставится вопрос, что делает система, независимо от того, как она работает.

2. Декомпозиция по жизненному циклу– выделение систем по изменению закона функционирования подсистем на разных этапах цикла существования системы от «рождения до гибели».

3. Декомпозиция по физическому процессу – шаги выполнения алгоритма функционирования подсистемы, стадии смены состояний. Стратегия полезна при описании существующих процессов. При реализации могут теряться (не учитываться в полной мере) ограничения, накладываемые функциями друг на друга.

Декомпозиция по подсистемам (структурная декомпозиция) – сильная связь между элементами по одному из типов отношений (связей), существующих в системе (информационных, логических, иерархических, энергетических и т.п.)

Принципы обратной связи

Связи — это элементы, осуществляющие непосредственное взаимодействие между элементами (или подсистемами) системы, а также с элементами и подсистемами окружения. Связь — одно из фундаментальных понятий в системном подходе. Система как единое целое существует именно благодаря наличию связей между ее элементами, т.е., иными словами, связи выражают законы функционирования системы. Связи различают по характеру взаимосвязи как прямые и обратные.

Обратные связи, в основном, выполняют осведомляющие функции, отражая изменение состояния системы в результате управляющего воздействия на нее. Открытие принципа обратной связи явилось выдающимся событием в развитии техники и имело исключительно важные последствия. Процессы управления, адаптации, саморегулирования, самоорганизации, развития невозможны без использования обратных связей.

Рис. Пример обратной связи

С помощью обратной связи сигнал (информация) с выхода системы (объекта управления) передается в орган управления. Здесь этот сигнал, содержащий информации о работе, выполненной объектом управления, сравнивается с сигналом, задающим содержание и объем работы (например, план). В случае возникновения рассогласования между фактическим и плановым состоянием работы принимаются меры по его устранению.

Основными функциями обратной связи являются:

1. противодействие тому, что делает сама система, когда она выходит за установленные пределы (например, реагирование на снижение качества);

2. компенсация возмущений и поддержание состояния устойчивого равновесия системы (например, неполадки в работе оборудования);

3. синтезирование внешних и внутренних возмущений, стремящихся вывести систему из состояния устойчивого равновесия, сведение этих возмущений к отклонениям одной или нескольких управляемых величин (например, выработка управляющих команд на одновременное появление нового конкурента и снижение качества выпускаемой продукции);

4. выработка управляющих воздействий на объект управления по плохо формализуемому закону. Например, установление более высокой цены на энергоносители вызывает в деятельности различных организаций сложные изменения, меняют конечные результаты их функционирования, требуют внесения изменений в производственно-хозяйственный процесс путем воздействий, которые невозможно описать с помощью аналитических выражений.

Модель «черного» ящика

Название черный ящик образно подчеркивает полное отсутствие сведений о внутреннем содержании системы. В этой модели задаются только входные и выходные связи системы со средой. Простота данной модели – перечисление лишь входов и выходов системы обманчива. Как только это потребуется для конкретной реальной системы, мы сталкиваемся с трудностями.

Пример: Опишем выходы системы наручные часы. Учитывая, что выходы соответствуют конкретизации цели, фиксируем в качестве выхода показание времени в произвольный момент. Затем принимаем во внимание, что сформулированная таким образом цель относится ко всем часам, а не только к нашим. Чтобы различить их, вносим следующее добавление (выход): удобство ношения часов на запястье; тогда появляется обязательность ремешка или браслета, а с ним и еще один выход: удовлетворение требований санитарии и гигиены, так как не любое крепление часов на руке допустимо с этой точки зрения.

Далее, представив себе условия эксплуатации часов, можно добавить достаточную в бытовых условиях прочность; пылевлагонепроницаемость.

Затем, расширив понятие условия эксплуатации часов, добавим еще два выхода: достаточную для бытовых нужд точность; ле2гкость прочтения показаний часов при беглом взгляде на циферблат.

Можно еще более расширить круг учитываемых требований к часам, что позволит добавить несколько выходов: соответствие моде и понятию красоты; соответствие цены часов покупательной способности потребителя. Очевидно, что список желаемых, то есть включаемых в модель выходов можно продолжить. Например, можно потребовать, чтобы имелась возможность прочтения показаний часов в полной темноте, и реализация этого выхода приведет к существенному изменению конструкции часов. А ведь еще не говорилось о габаритах, весе, многих других физических, химических, экономических и социальных аспектах использования наручных часов.

Рассмотренный пример свидетельствует, что построение модели черного ящика не является тривиальной задачей.

Главной причиной множественности входов и выходов в модели черного ящика является то, что всякая реальная система взаимодействует с объектами окружающей среды неограниченным числом способов. Всегда существует опасность неполноты составления перечня входов и выходов как вследствие того, что важные из них могут быть сочтены несущественными, так и в силу неизвестности некоторых из них на момент построения модели.

Модель Форрестера

В меняющихся условиях более адекватное описание поведения фирм дают динамические модели предприятия. В основе построения моделей потоковых процессов предприятия лежат основы промышленной динамики. С помощью динамического моделирования деятельности предприятия создается единая структурная схема, интегрирующая все области управления – производство, сбыт, бухгалтерский учет, капиталовложения и т.п.

Структура моделей Форрестера представляет собой ряд взаимодействующих элементов-уровней (показатели состояния динамической системы), связанных управляемыми потоками. Уровни характеризуют накопления в звеньях системы на определенный момент времени (запасы продукции, численность работников, наличность в кассе и т.п.). Изменения показателей состояния(уровней) происходит за счет входящих и исходящих потоков (материальных, денежных, информационных и т.п.). Характеристикой времени в системе выступают запаздывания, определяющие временной интервал, необходимый для достижения определенного количественного показателя потока на выходе.

Рассмотрим экономико-математическую динамическую однопродуктовую модель фирмы, построенную на основе подхода Форрестера *14, 15, 16]. Предприятие представлено как единая система взаимодействующих подразделений, осуществляющих производственно-сбытовую деятельность: выделяются производственное и сбытовое подразделения, связанные между собой через производственный склад и оптовую базу.

Модель оперирует пятью взаимосвязанными потоками, которые отражают основные аспекты деятельности производственного предприятия: денежные средства; заказы; материалы и товары; работники; информация.

Вообще говоря, математическая модель деятельности фирмы описывается системой нелинейных разностных уравнений для дискретных моментов времени вида:

Вектор возмущения wk описывает изменяющуюся ситуацию на рынке, в качестве его координат выступают такие рыночные факторы, как спрос на продукцию предприятия, цена на материалы, время поставок материалов на завод, время оплаты покупателем счетов за продукцию, возмущение в канале увольнения рабочих (увольнения по собственному желанию, независящее от требований предприятия в трудовых ресурсах).

В качестве управления в модели выбраны те величины, которые могут быть изменены по желанию руководителя, т.е. темп производства продукции по заказам сбытовой фирмы-1, темп розничной разгрузки товаров-2, темп закупки материалов в производство-3, темп реализации заказов-4, выполняемых за счет запасов производства, а так же темпы найма-5 и увольнения рабочих-6. В отличие от классической модели динамики предприятия Форрестера, в данной системе для удобства компьютерного моделирования вместо запаздываний третьего порядка используются запаздывания первого порядка, описываемые уравнениями вида (1), (2).

Понятие системного анализа, его цели и задачи. Общая характеристика этапов становления направлений системных исследований.

Системный анализ впервые появился в работах корпорации RAND в связи с задачами военного управления в 1948 г. Системный анализ – это особое направление системных исследований, основным содержанием которого является изучение проблем управления сложными системами, принятие решения в условиях оценки большого количества информации различной природы.

Основными задачами системного анализа являются:

· определение возможных вариантов поведения сложных систем и их качественная или количественная оценка;

· разработка методов выбора решения и обоснование критериев, определяющих качество принимаемых решений;

Общая характеристика этапов становления направлений системных исследований

12 3 4 5 6 Следующая ⇒