К каким системам применимы методы системного анализа. «Теория систем и системный анализ. Применение системного анализа

В силу того, что системный анализ направлен на решение любых проблем понятие системы должно быть очень общим, применимым к любым ситуациям. Выход видится в том, чтобы обозначить, перечислить, описать такие черты, свойства, особенности систем, которые, во-первых, присущи всем системам без исключения, независимо от их искусственного или естественного происхождения, материального или идеального воплощения; а во-вторых, из множества свойств были бы отобраны и включены в список по признаку их необходимости для построения и использования технологии системного анализа. Полученный список свойств можно назвать дескриптивным (описательным) определением системы.

Необходимы нам свойства системы естественно распадаются на три группы, по четыре свойства в каждой.

Статические свойства системы

Статическими свойствами назовем особенности конкретного состояния системы. Это как бы то, что можно разглядеть на мгновенной фотографии системы, то, чем обладает система в любой, но фиксированный момент времени.

Динамические свойства системы

Если рассмотреть состояние системы в другой, отличный от первого, момент времени, то мы вновь обнаружим все четыре статических свойства. Но если наложить эти две "фотографии" друг на друга, то обнаружится, что они отличаются в деталях: за время между двумя моментами наблюдения произошли какие-то изменения в системе и ее окружении. Такие изменения могут быть важными при работе с системой и, следовательно, должны быть отображены в описаниях системы и учтены в работе с нею. Особенности изменений со временем внутри системы и вне ее и именуются динамическими свойствами систем. Если статические свойства - это то, что можно увидеть на фотографии системы, то динамические-то, что обнаружится при просмотре кинофильма про систему. О любых изменениях мы имеем возможность говорить в терминах перемен в статических моделях системы. В этой связи различаются четыре динамических свойства.

Синтетические свойства системы

Этот термин обозначает обобщающие, собирательные, интегральные свойства, учитывающие сказанное раньше, но делающие упор на взаимодействия системы со средой, на целостность в самом общем понимании.

Из бесконечного числа свойств систем выделено двенадцать присущих всем системам. Они выделены по признаку их необходимости и достаточности для обоснования, построения и доступного изложения технологии прикладного системного анализа.

Но очень важно помнить, что каждая система отличается от всех других. Это проявляется, прежде всего, в том, что каждое из двенадцати общесистемных свойств в данной системе воплощается в индивидуальной форме, специфической для этой системы. Кроме того, помимо указанных общесистемных закономерностей, каждая система обладает и другими, присущими только ей свойствами.

Прикладной системный анализ нацелен на решение конкретной проблемы. Это выражается в том, что с помощью общесистемной методологии он технологически направлен на обнаружение и использование индивидуальных, часто уникальных особенностей данной проблемной ситуации.

Для облегчения такой работы можно употребить некоторые классификации систем , фиксирующие тот факт, что для разных систем следует использовать разные модели, разную технику, разные теории. Например, Р. Акофф и Д. Гарайедаги предложили различать системы по соотношению объективных и субъективных целей у частей целого: системы технические, человеко-машинные, социальные, экологические. Другая полезная классификация, по степени познанности систем и формализованности моделей, предложена У. Чеклендом: "жесткие" и "мягкие" системы и, соответственно, "жесткая" и "мягкая" методологии, обсужденные в гл. 1.

Итак, можно сказать, что системное видение мира состоит в том, чтобы, понимая его всеобщую системность, приступить к рассмотрению конкретной системы, уделяя основное внимание ее индивидуальным особенностям. Классики системного анализа сформулировали этот принцип афористически: "Думай глобально, действуй локально".

Тарасенко Ф. П. Прикладной системный анализ (наука и искусство решения проблем): Учебник. - Томск; Издательство Томского университета, 2004. ISBN 5-7511-1838-3. Фрагмент

ОСНОВЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Тема 6. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ

Базовые понятия и определения. Основы системного анализа

Естественную науку можно представить состоящей из трех частей: эмпирической, теоретической и математической.

Эмпирическая часть содержит фактические сведения, добытые в экспериментах и наблюдениях, а также из их первичной систематизации.

Теоретическая часть развивает теоретические концепции, позволяющие объединить и объяснить с единых позиций значительный комплекс явлений, и формулирует основные закономерности, которым подчиняется эмпирический материал.

Математическая часть конструирует математические модели, служащие для проверки основных теоретических концепций, дает методы для первичной обработки экспериментальных данных с тем, чтобы их можно было сопоставить с результатами моделей, и разрабатывает методы планирования эксперимента с таким расчетом, чтобы при небольшой затрате сил по возможности можно было из экспериментов получить достаточно надежные данные.

Такая схема отвечает строению многих естественных наук, однако развитие разных частей, особенно математических моделей в настоящее время в социально-экономической области совершенно несравнимо, скажем, с физикой, механикой и астрономией.

Это обстоятельство обусловлено, с одной стороны, тем, что разработка теоретических концепций и математических моделей в экологии началась намного позже, чем в названных науках, а с другой – тем, что характер изучаемых биологических явлений значительно сложнее, в силу чего приходится принимать во внимание гораздо больше факторов при построении моделей экологических процессов, чем физических. В обиходе это последнее обстоятельство обычно именуется специфической сложностью процессов жизнедеятельности.

Кроме того, построение математических моделей в экологии сильно затруднено тем, что большинство экологов, химиков, биологов и других специалистов не в достаточной мере владеют математикой, а среди математиков немногие обладают соответствующими интересами и достаточными знаниями в указанных выше областях.

Противоречия между неограниченностью желаний человека познать мир и ограниченностью существующих возможностей сделать это, между бесконечностью природы и конечностью ресурсов человечества имеют много важных последствий, в том числе и в самом процессе познания человеком окружающего мира. Одна из таких особенностей познания, которые позволяют постепенно, поэтапно разрешать эти противоречия,- наличие аналитического и синтетического образов мышления.

Суть анализа состоит в разделении целого на части, в представлении сложного в виде совокупности более простых компонент. Но чтобы познать целое, сложное, необходим и обратный процесс – синтез. Это относится не только к индивидуальному мышлению, но и к общечеловеческому знанию.

Аналитичность человеческого знания находит свое отражение в существовании различных наук, в продолжающейся дифференциации наук, во все более глубоком изучении все более узких вопросов, каждый из которых сам по себе тем не менее интересен, важен и необходим. Вместе с тем столь же необходим и обратный процесс синтеза знаний. Так возникают "пограничные" науки типа биохимии, физикохимии, геохимии, геофизики, биофизики или бионики и т.д. Однако это лишь одна из форм синтеза. Другая, более высокая форма синтетических знаний реализуется в виде наук о самых общих свойствах природы. Философия выявляет и отображает все общие свойства всех форм материи; математика изучает некоторые, но также всеобщие, отношения. К числу синтетических относятся и системные науки: кибернетика, теория систем, теория организации и др. В них необходимым образом соединяются технические, естественные и гуманитарные знания.

Итак, расчлененность мышления (на анализ и синтез) и взаимосвязанность этих частей являются очевидными признаками системности познания.

При анализе и синтезе больших систем, какими являются природные экологические комплексы, получил развитие системный подход, который отличается от классического (или индуктивного) подхода. Последний рассмативает систему путем перехода от частного к общему и синтезирует (конструирует) систему путем слияния ее компонент, разрабатываемых раздельно. В отличие от этого системный подход предполагает последовательный переход от общего к частному, когда в основе рассмотрения лежит цель, причем исследуемый объект выделяется из окружающей среды. Так что же такое системный подход?

Определение : Системный подход – это современная методология для изучения и решения проблем, носящих, как правило, междисциплинарный характер. Системный подход означает всего лишь стремление изучить то или другое явление или объект с учетом максимального числа внутренних связей и внешних факторов, определяющих функционирование объекта, т.е. стремление изучить его во всей диалектической сложности, вскрыв все внутренние противоречия. Надо различать понятия системный подход и системный анализ.

Определение : Системный анализ – это совокупность методов, приемов, процедур, основанных на использовании современных возможностей обработки информации и диалога "человек-машина". Любое системное исследование завершается оценкой качества функционирования системы, сравнением разных вариантов проектов.

Вопреки представлениям многих экологов, системный анализ не есть какой-то математический метод и даже не группа математических методов. Это широкая стратегия научного поиска, которая, конечно использует математический аппарат и математические концепции, но в рамках систематизированного научного подхода к решению сложных проблем.

По существу системный анализ организует наши знания об объекте таким образом, чтобы помочь выбрать нужную стратегию или предсказать результаты одной или нескольких стратегий, которые представляются целесообразными тем, кто должен принимать решения. В наиболее благоприятных случаях стратегия, найденная с помощью системного анализа, оказывается "наилучшей" в некотором определенном смысле.

Мы будем понимать под системным анализом упорядоченную и логическую организацию данных и информации в виде моделей, сопровождающуюся строгой проверкой и исследованием самих моделей, необходимыми для их верификации и последующего улучшения. В свою очередь модели мы можем рассматривать как формальные описания основных элементов естественно-научной проблемы в физических или математических терминах. Ранее основной упор при объяснении тех или иных явлений делался на использование физических аналогий биологических и экологических процессов. Системный анализ также иногда обращается к физическим аналогиям подобного рода, однако чаще применяемые здесь модели математические, и в своей основе абстрактные.

Как мы уже отметили выше существует различие в сущности понятий "системный подход" и "системный анализ". Академик Н.Н. Моисеев по этому поводу отмечал следующее: "Если системный анализ дает средства для исследований, формирует инструментарий современной междисциплинарной научной деятельности, то системный подход определяет, если угодно, его "идеологию", направленность, формирует его концепцию. Средства и цели исследования - вот как в несколько афористической форме можно объяснить различие этих терминов.

Понятие системы. Дадим определение базовым понятиям системного анализа. Итак, элементом назовем некоторый объект (материальный, энергетический, информационный), обладающий рядом важных для нас свойств, но внутреннее строение (содержание) которого безотносительно к цели рассмотрения. Другое важное понятие - связь - важный для целей рассмотрения обмен между элементами веществом, энергией, информацией.

Система определяется как совокупность элементов, обладающую следующими признаками:

а) связями, которые позволяют посредством переходов по ним от элемента к элементу соединить два любых элемента совокупности (связность системы);

б) свойством (назначением, функцией), отличным от свойств отдельных элементов совокупности (функция системы).

Системный анализ как общенаучный подход , ориентирован на проведение междисциплинарных (комплексных) исследований в различных областях человеческого знания.

Существует множество определений понятия “система ”, из наиболее существенных черт системы отметим следующие:

1) система состоит из отдельных частей (элементов), между которыми устанавливаются определенные взаимоотношения (связи);

2) наборы элементов образуют подсистемы;

3) система обладает определенной структурой, под которой понимается набор элементов системы и характер связи между ними;

4) каждая система может рассматриваться как часть системы более высокого порядка (принцип иерархичности);

5) система имеет определенные границы, характеризующие ее обособленность от окружающей среды;

6) по степени “прозрачности” границ системы разделяются на открытые и закрытые;

7) связи классифицируются на внутрисистемные и межсистемные, положительные и отрицательные, прямые и обратные;

8) система характеризуется устойчивостью, степенью самоорганизации и саморегуляции.

Центральное место в системном анализе занимает моделирование. Модель – это объект (материальный, идеальный), который воспроизводит наиболее существенные черты и свойства рассматриваемого явления или процесса. Целью построения модели является получение и/или расширение знаний об исследуемом объекте.

Большой системой назовем систему, включающую значительное число однотипных элементов и однотипных связей. Сложной системой назовем систему, состоящую из элементов разных типов и обладающую разнородными связями между ними. Структурой системы называется ее расчленение на группы элементов с указанием связей между ними, неизменное на все время рассмотрения и дающее представление о системе в целом.

Декомпозицией называется деление системы на части, удобное для каких-либо операций с этой системой. Иерархией назовем структуру с наличием подчиненности, т.е. неравноправных связей между элементами, когда воздействия в одном из направлений оказывают гораздо большее влияние на элемент, чем в другом.

После определения этих основополагающих понятий можно перейти к классификации видов моделирования систем.

Методы системного анализа. При решении конкретных задач системного анализа общий метод дифференцируется в различные частные методы, которые в зависимости от степени использования в них формальных элементов можно разбить на три группы:

1) математические (формальные);

2) эвристические (неформальные);

3) комбинированные математические и эвристические методы.

Эти методы в системном анализе используются:

1) для определения численных значений показателей, характеризующих результаты функционирования системы;

2) для поиска наилучших вариантов действий, ведущих к достижению определенных результатов (оптимизация);

3) для обработки и анализа эвристических данных (например, данных экспертных экологических оценок).

При решении задач первой группы находят применение практически все известные математические методы (дифференцирование, интегральное и векторное исчисления, теория множеств, теория вероятностей, математическая статистика, сетевое моделирование, анализ функций отклика, стохастическое моделирование, исследование устойчивости, теория графов, математическое моделирование, теория управления и т.д.).

При решении оптимизационных задач для исследования оптимальных стратегий управления природной средой наиболее широко используются методы исследования операций (линейное, динамическое и другие виды программирования, теория массового обслуживания, теория игр). Этой работе должна предшествовать натурная проверка динамических моделей и управляющих воздействий, используемых в исследованиях по оптимизации.

Основным математическим аппаратом обработки эвристических данных является теория вероятностей и математическая статистика.

Несмотря на все большую роль математических методов, нельзя считать, что формальные методы современной математики окажутся универсальным средством решения всех проблем, возникающих в области экологии. Методы, использующие результаты опыта и интуицию, т.е. эвристические (неформальные), безусловно сохранят свое значение и в дельнейшем.

Процедуры формирования целей системы, вариантов их реализации, моделей, критериев не могут быть полностью формализованы.

В связи с этим особенность эвристических методов состоит в том, что эксперт, оценивая события, в основном опирается на информацию, заключенную в его опыте и интуиции.

Комбинированные математические и эвристические методы. Среди комбинированных математических методов можно выделить следующие:

Метод ситуаций.

Метод "Дельфи".

Метод структуризации.

Метод дерева решений.

Имитационное моделирование, в том числе деловые игры.

Среди эвристических и комбинированных методов системного анализа наиболее известными являются:

Эвристические : написание сценариев; морфологический метод; метод коллективной генерации идей; определение степени предпочтения.

Комбинированные : метод ситуаций; метод "Дельфи"; метод структуризации; метод дерева решений; имитационное моделирование, в том числе деловые игры.

Область возможных применений этих методов:

Определение перечня целей и путей их достижения;

Определение предпочтительности (ранжирование) отдельных

целей, путей, мероприятий, результатов и т.д.;

Декомпозиция целей, программ, планов и т.д. на их

составные элементы;

Выбор наилучших путей достижения поставленных целей;

Выбор критериев сравнения целей и путей их достижения;

Построение моделей выбора целей и путей их достижения;

Синтез данных анализа функционирования системы в целом.

Перечисленные методы системного анализа не следует противопоставлять друг другу. Каждый имеет свои преимущества и недостатки, но ни один из них нельзя считать универсальным, пригодным для решения любых задач. Наилучшие результаты можно получить сочетанием нескольких методов в зависимости от характера решаемой задачи. По мере перехода на более высокие уровни управления цели и другие элементы системного анализа приобретают все больше качественный характер, возрастает значение методов, основанных на экспертных оценках . Сложность моделирования процессов, протекающих в природных экосистемах, еще больше затрудняет применение математических методов. Одновременно повышается роль фактора неопределенности; уход от рассмотрения неопределенности, особенно присущий математическим методам анализа, может привести к неправильным выводам.

Системный анализ стремится определять соотношения между большим числом количественных параметров, тем самым он в большей или меньшей степени связан с использованием математических средств. Таким образом, успех анализа зависит от степени знакомства с рядом специальных приемов математики .

«Содержание и технология системного анализа» →

Глава 11, Основы системного анализа

11.1. Основные разновидности системного анализа

Виды системного анализа

Системный анализ представляет собой важный объект методологических исследований и одно из наиболее бурно развивающихся научных направлений. Ему посвящено множество монографий и статей. Наиболее известные его исследовател: В. Г. Афанасьев, Л. Бер-таланфи, И. В. Блауберг, А. А. Богданов, В. М. Глушков, Т. Гоббс, О. Конт, В. А. Карташов, С. А. Кузьмин, Ю. Г. Марков, Р. Мертон, М. Месарович, Т. Парсонс, Л. А. Петрушенко, В. Н. Садовский, М. И. Сетров, Г. Спенсер, В. Н. Спицнадель, Я. Такахара, В. С. Тюх-тин, А. И. Уемов, У. Черчмен, Э. Г., Юдин и др.

Популярность системного анализа ныне столь велика, что можно перефразировать известный афоризм выдающихся физиков Уильяма Томсона и Эрнеста Резерфорда относительно науки, которую можно разделить на физику и собирание марок. Действительно, среди всех методов анализа системный - настоящий король, а все другие методы можно с уверенностью отнести к его невыразительной прислуге.

Вместе с тем всякий раз, когда ставится вопрос о технологиях системного анализа, сразу же возникают непреодолимые трудности, связанные с тем, что устоявшихся интеллектуальных технологий системного анализа в практике нет. Имеется только некоторый опыт применения системного подхода в различных странах. Таким образом, налицо проблемная ситуация, характеризующаяся постоянно нарастающей потребностью технологического освоения системного анализа, которое разработано весьма недостаточно.

Ситуация усугубляется не только тем, что не разработаны интеллектуальные технологии системного анализа, но и тем, что нет однозначности в понимании самого системного анализа. Это несмотря на то что уже 90 лет прошло со времени выхода в свет основополагающего труда в области теории систем - «Тектологии» А. А. Богданова, и почти полстолетия насчитывает история развития системных идей.

Достаточно рельефно выделяются несколько вариантов понимания сущности системного анализа:

• Отождествление технологии системного анализа с технологией научного исследования. При этом для самого системного анализа в этой технологии практически не находится места.
• Сведение системного анализа к системному конструированию. По сути системно-аналитическая деятельность отождествляется с системотехнической деятельностью.
• Очень узкое понимание системного анализа, сведение его к одной из его составляющих, например к структурно-функциональному анализу.
• Отождествление системного анализа системным подходом в аналитической деятельности.
• Понимание системного анализа как исследования системных закономерностей.
• В узком смысле под системным анализом довольно часто понимают совокупность математических методов исследования систем.
• Сведение системного анализа к совокупности методологических средств, которые используются для подготовки, обоснования и осуществления решений по сложным проблемам.

В этом случае то, что называют системным анализом, представляет собой недостаточно интегрированный массив методов и приемов системной деятельности. В табл. 31 дана характеристика основных видов системной деятельности, среди которых фактически теряется системный анализ.

Виды деятельности	Цель деятельности	Средства деятельности	Содержание деятельности
Системное познание	Получение знания	Знания, методы познания	Изучение объекта и его предмета
Системный анализ	Понимание проблемы	Информация, методы ее анализа	Рассмотрение проблемы посредством методов анализа
Системное моделирование	Создание модели системы	Методы моделирования	Построение формальной или натурной модели системы
Системное конструирование	Создание системы	Методы конструирования	Проектирование и опредмечивание системы
Системная диагностика	Диагноз системы	Методы диагностики	Выяснение отклонений от нормы в структуре и функциях системы
Системная оценка	Оценка системы	Теория и методы оценки	Получение оценки системы, ее значимости

Таблица 31 — Виды системной деятельности и их характеристика

Следует подчеркнуть, что ныне практически не встречаются научные и педагогические разработки в различных областях управления, в которых не уделялось бы внимание системному анализу. При этом его вполне справедливо рассматривают как эффективный метод изучения объектов и процессов управления. Однако практически отсутствует анализ «точек» приложения системной аналитики к решению конкретных управленческих задач и ощущается дефицит технологических схем такого анализа. Системный анализ в управлении представляет ныне не развитую практику, а нарастающие ментальные декларации, не имеющие какого-либо серьезного технологического обеспечения.

Методология системного анализа

Методология системного анализа представляет собой довольно сложную и пеструю совокупность принципов, подходов, концепций и конкретных методов. Рассмотрим ее основные составляющие.

Под принципами понимаются основные, исходные положения, некоторые общие правила познавательной деятельности, которые указывают направление научного познания, но не дают указания на конкретную истину.Это выработанные и исторически обобщенные требования к познавательному процессу, выполняющие важнейшие регулятивные роли в познании . Обоснование принципов - первоначальный этап построения методологической концепции.

К важнейшим принципам системного анализа следует отнести принципы элементаризма, всеобщей связи, развития, целостности, системности, оптимальности, иерархии, формализации, нормативности и целеполагания. Системный анализ представляется интегралом данных принципов. В табл. 32 представлена их характеристика в аспекте системного анализа.

Принципы системного анализа	Характеристика
Элементаризма	Система представляет собой совокупность взаимосвязных элементарных составляющих
Всеобщей связи	Система выступает как проявление универсального взаимодействия предметов и явлений
Развития	Системы находятся в развитии, проходят этапы возникновения, становления, зрелости и нисходящего развития
Целостности	Рассмотрение любого объекта, системы с точки зрения внутреннего единства, отделенности от окружающей среды
Системности	Рассмотрение объектов как системы, т.е. как целостности, которая не сводится к совокупности элементов и связей
Оптимальности	Любая система может быть приведена в состояние наилучшего ее функционирования с точки зрения некоторого критерия
Иерархии	Система представляет собой соподчиненное образование
Формализации	Любая система с большей или меньшей корректностью может быть представлена формальными моделями, в том числе формально-логическими, математическими, кибернетическими и др.
Нормативности	Любая система может быть понята только в том случае, если она будет сравниваться с некоторой нормативной системой
Целеполагания	Любая система стремится к определенному предпочтительному для него состоянию, выступающему в качестве цели системы

Таблица 32 — Принципы системного анализа и их характеристика

Методологические подходы в системном анализе объединяют совокупность сложившихся в практике аналитической деятельности приемов и способов реализации системной деятельности. Наиболее важными среди них выступают системный, структурно-функциональный, конструктивный, комплексный, ситуационный, инновационный, целевой, деятельностный, морфологический и программно-целевой подходы. Их характеристика представлена в табл. 33.

Подходы в системном анализе	Характеристика подходов в системном анализе
Системный	Несводимость свойств целого к сумме свойств элементов Поведение системы определяется как особенностями отдельных элементов, так и особенностями ее структуры Существует зависимость между внутренними и внешними функциями системы Система находится во взаимодействии с внешней средой, обладает соответствующей ей внутренней средой Система представляет собой развивающуюся целостность
Структурно-функциональный	Выявление структуры (или функций) системы Установление зависимости между структурой и функциями системы Построение соответственно функций (или структуры) системы
Конструктивный	Реалистический анализ проблемы Анализ всех возможных вариантов разрешения проблемы Конструирование системы, действие по разрешению проблемы
Комплексный	Рассмотрение всех сторон, свойств, многообразия структур, функций системы, ее связей со средой Рассмотрение их в единстве Выяснение степени значимости взятых в единстве характеристик системы в ее сущности
Проблемный	Выделение проблемы как противоречия между какими-либо сторонами объекта, определяющими его развитие Определение типа проблемы, ее оценка Выработка способов разрешения проблемы
Ситуационный	Выделение проблемного комплекса, лежащего в основе ситуации Выделение основных характеристик ситуации Установление причин возникновения ситуация и следствий их развертывания Оценка ситуации, её прогнозирование Разработка программы деятельности в данной ситуации
Инновационный	Констатация проблемы обновления Формирование модели нововведения, обеспечивающего разрешение проблемы Внедрение нововведения Управление нововведением, его освоение и реализация
Нормативный	Констатация проблемы системы Установление рациональных норм системы Преобразование системы в соответствии с нормами
Целевой	Определение цели системы Декомпозиция цели на простые составляющие Обоснование целей Построение «дерева целей» Оценка экспертами всех «ветвей» «дерева целей» относительно времени и ресурсов достижения
Деятельностный	Определение проблемы Определение объекта деятельности Формулировка целей и задач деятельности Определение субъекта деятельности Формирование модели деятельности Осуществление деятельности
Морфологический	Максимально точное определение проблемы Нахождение наибольшего числа в пределах всех возможных вариантов разрешения проблемы Реализация системы путем комбинирования основных структурных элементов или признаков Применение методов морфологического моделирования: систематического покрытия поля; отрицания и конструирования; морфологического ящика; сопоставления совершенного с дефектным, обобщения и др.
Программно-целевой	Определение проблемы Формулирование целей Построение программы достижения целей

Таблица 33 — Характеристика основных подходов в системном анализе

Важнейшей, если не главной составной частью методологии системного анализа выступают методы. Их арсенал довольно велик. Разнообразны и подходы авторов при их выделении. Ю. И. Черняк методы системного исследования делит на четыре группы: неформальные, графические, количественные и моделирование . А. В. Игнатьева и М. М. Максимцов дают классификацию методов исследования систем управления, разделяя их на три основные группы: 1) методы, основанные на использовании знаний и интуиции специалистов; 2) методы формализованного представления систем и 3) комплексированные методы.

По нашему мнению, методы системного анализа еще не получили достаточно убедительной классификации в науке. Поэтому прав В. Н. Спицнадель, который отмечает, что, к сожалению, в литературе отсутствует классификация этих методов, которая была бы принята единогласно всеми специалистами . Приведенная табл. 34 представляет разработанный автором возможный вариант такой классификации. В качестве оснований классификации предлагается использовать тип знания, обрабатываемый методом; способ реализации, в качестве которого могут выступать либо интуиция, либо знание; выполняемые функции, сводящиеся к получению, представлению и обработке информации; уровень знания - теоретический либо эмпирический; форма представления знания, которая может быть качественной либо количественной.

Основание классификации	Методы системного анализа
Тип знания	Философские методы (диалектический, метафизический и т.п.) Общенаучные методы (системный, структурно-функциональный, моделирование, формализация и т. п.) Частнонаучные методы (свойственны для конкретной науки: методы моделирования социальных, биологических систем и т. п.) Дисциплинарные методы (применяются в той или иной дисциплине, входящей в какую-нибудь отрасль науки, семиотические, лингвистические и т. п.)
Способ реализации	Интуитивные методы («мозговая атака», «сценарии», экспертные методы и т. п.) Научные методы (анализ, классификация, системного моделирования, методы логики и теории множеств и т. п.)
Выполняемые функции	Методы получения информации (системное наблюдение, описание, экспертные методы, игровые методы и т. п.) Методы представления информации (группировка, классификация и т. п.) Методы анализа информации (классификация, обобщение, методы анализа информационных систем и т. п.)
Уровень знания	Теоретические методы (анализ, синтез, теоретизация и т. п.) Эмпирические методы (игровые методы, морфологические методы, экспертные оценки и т. п.)
Форма представления знания	Качественные методы, опирающиеся на качественный подход к объекту (метод «сценариев», морфологические методы) Количественные методы, использующие аппарат математики (метод « Дельфи», статистические методы, методы теории графов, комбинаторики, кибернетики, логики, теории множеств, лингвистики, исследования операций, семиотики, топологии и т. п.)

Таблица 34 — Методы системного анализа

Методологический комплекс системного анализа был бы неполным, если в нем не выделить его теоретический ансамбль. Теория является не только отражением действительности, но и методом ее отражения, т.е. она выполняет методологическую функцию. На этом основании системные теории включаются в системный методологический комплекс. Наиболее важные системные теории, которые воздействуют на анализ, представлены в табл. 35.

Название	Авторы	Характеристика
Общая теория систем (несколько вариантов)	А. А. Богданов, Л. Берталанфи, М. Месарович, У. Росс Эшби, A. И. Уемов, B. С. Тюхтин, Ю. А. Урманцев и др.	Формирование понятийного аппарата систем Попытка создания строгой теории Выявление общих закономерностей функционирования и развития систем любой природы
Структурализм (несколько вариантов)	К. Леви-Стросс, М. П. Фуко, Ж. Лакан, Р. Барт, Л. Гольдман, А. Р. Радклифф-Браун и др.	Выявление структур, имеющихся в культуре Применение структурных методов в изучении различных продуктов человеческой деятельности в целях выявления логики порождения, строения и функционирования объектов духовной культуры. Выделение и анализ эпистем - способов фиксации связей между словами и вещами
Функционализм (несколько вариантов)	Г. Спенсер, Т. Парсонс, Б. Малиновский, Р. Мертон, Н. Луман, К. Гемпель, Ч. Миллс и др.	Выявление функций как наблюдаемых следствий, которое служит саморегуляции и адаптации системы Исследование функциональных потребностей и их обеспечения структурами Выделение явных и латентных функций, функций и дисфункций Исследование проблем адаптации и саморегуляции систем
Структурный функционализм (несколько вариантов)	Р. Бейлз, Р. Мак-Айвера, Р. Мертон, Т. Парсонс, Н. Смелсер, Э. Шилз и др.	Равновесие и спонтанная регуляция систем Наличие в обществе инструментальной и функциональной рациональности Общество как система имеет технико-экономическую, профессиональную и стратификационную структуры
Системно-кибернетические теории	Н. Винер, У. Росс Эшби, Р. Акофф, Ст. Бир, В. М. Глушков и др.	Выделение общих законов управления Гомеостатический, целевой, управленческий характер систем Наличие прямой и обратной отрицательной и положительной обратной связей Процессы управления рассматриваются как процессы переработки информации Теория автоматического регулирования Теория информации Теория оптимального управления Теория алгоритмов Становление химической, технической, экономической и т.п. кибернетики
Математические теории систем (несколько вариантов)	М. Месарович, Л. В. Кантарович, В. С. Немчинов и др.	Математические определения систем, основанные на теории множеств, логике, математическом программировании, теории вероятностей и статистике Математические описания структуры, функций и состояний систем
Синергетика	И. И. Пригожин, Г. Хаген	Исследование процессов самоорганизации в системах любой природы Объяснение поведения сложных нелинейных систем, находящихся в неравновесных состояниях спонтанным образованием структур Роль динамического хаоса и флуктуаций в развитии системы Наличие многообразия путей развития систем в условиях хаоса

Из табл. 35 следует, что системная теория развивается по нескольким направлениям. Практически исчерпывает себя такое направление, как общая теория систем, сформировался структурализм, функционализм и структурный функционализм в обществознании, биологии, получили развитие системно-кибернетические и математические теории. Наиболее перспективным направлением ныне является синергетика, которая дает объяснение нестационарным системам, с которыми человек сталкивается все чаще в условиях перехода к постиндустриальной динамике жизни.

Виды системного анализа

Многообразие методологии системного анализа выступает питательной почвой для развития разновидностей системного анализа, под которыми понимаются некоторые сложившиеся методологические комплексы. Заметим, что вопрос о классификации разновидностей системного анализа еще не разработан в науке. Имеются отдельные подходы к этой проблеме, которые встречаются в некоторых работах . Довольно часто виды системного анализа сводят к методам системного анализа или к специфике системного подхода в системах различной природы. На самом деле бурное развитие системного анализа приводит к дифференциации его разновидностей по многим основаниям, в качестве которых выступают: назначение системного анализа; направленность вектора анализа; способ его осуществления; время и аспект системы; отрасль знания и характер отражения жизни системы. Классификация по этим основаниям приведена в табл. 36.

Основание классификации	Виды системного анализа	Характеристика
Назначение системного анализа	Исследовательский системный	Аналитическая деятельность строится как исследовательская деятельность, результаты используются в науке
	Прикладной системный	Аналитическая деятельность представляет собой специфическую разновидность практической деятельности, результаты используются в практике
Направленность вектора анализа	Дескриптивный или описательный	Анализ системы начинается со структуры и идет к функциям и цели
	Конструктивный	Анализ системы начинается с ее цели и идет через функции к структуре
Способ осуществления анализа	Качественный	Анализ системы с точки зрения качественных свойств, характеристик
	Количественный	Анализ системы с точки зрения формального подхода, количественного представления характеристик
Время системы	Ретроспективный	Анализ систем прошлого и их влияния на прошлое и историю
	Актуальный (ситуационный)	Анализ систем в ситуациях настоящего и проблем их стабилизации
	Прогностический	Анализ систем будущего и путей их достижения
Аспекты системы	Структурный	Анализ структуры
	Функциональный	Анализ функций системы, эффективности ее функционирования
	Структурно-функциональный	Анализ структуры и функций, а также их взаимозависимости
Масштаб системы	Макросистемный	Анализ места и роли системы в более крупных системах, которые ее включают
	Микросистемный	Анализ систем, которые включают в себя данную и воздействуют на свойства данной системы
Отрасль знания	Общий системный	Опирается на общую теорию систем, осуществляется с общих системных позиций
	Специальный системный	Опирается на специальные теории систем, учитывает специфику природы систем
Отражение жизни системы	Витальный	Предполагает анализ жизни системы, основных этапов ее жизненного пути
	Генетический	Анализ генетики системы, механизмов наследования

Таблица 36 — Характеристика разновидностей системного анализа

Данная классификация позволяет диагностировать каждую конкретную разновидность системного анализа. Для этого надо «пройти» по всем основаниям классификации, выбирая ту разновидность анализа, которая наилучшим образом отражает свойства применяемой разновидности анализа.

Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ»

ОСНОВЫ

СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

Учебное пособие

«Издательский дом «Бизнес-пресса»

Санкт-Петербург

УДК 303.732.4

ББК 65.05

Рецензенты:

доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой Санкт-Петербургского государственного института точной механики и оптики (технический университет)

академик акмеологических наук, президент АРИСИМ, доктор технических наук, профессор Санкт-Петербургской государст­венной инженерно-экономической академии

С 72 Основы системного анализа: Учеб. пособие. - СПб.: «Изд. дом «Бизнесс-пресса», 2000 г. - 326 с.

В учебном пособии представлены история развития и ло­гико-методологические основы системного анализа. Рассмот­рены практические основы использования системного ана­лиза в науке, технике, экономике, образовании.

УДК 303.732.4

© «Издательский дом

«Бизнес-пресса», 2000

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. НЕОБХОДИМОСТЬ ПОЯВЛЕНИЯ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА, ЕГО СУТЬ И ТЕРМИНОЛОГИЯ

1.1. История развития системного подхода

1.2. Современный этап научно-технической революции (НТР)

1.2.1. НТР как система

1.2.2. Особенности современной науки

1.2.3. Создание технических систем - прогрессивное направление развития техники

1.2.4. Образование и его роль в НТП

1.2.5. Еще раз о науке в целом

1.2.6. Развитие технических систем как объект исследования, оценки и управления

1.3.1. Система

1.3.2. Связь

1.3.3. Структура и структурное исследование

1.3.4. Целое (целостность)

1.3.5. Элемент

1.3.6. Системный подход (СП)

1.3.7. Системный анализ

1.3.8. Другие понятия системного анализа

Глава 2. ЛОГИКА И МЕТОДОЛОГИЯ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

2.1. Логические основы системного анализа

2.2. Методология познания

2.2.1. Понятие о методе и методологии

2.2.2. Виды методологии и их создание

2.2.3 Методы системного анализа

2.2.4. Принципы системного анализа

2.3. Интегральный тип познания

ГЛАВА 3. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

3.1. Рабочие этапы реализации системного анализа

3.2. Цикл как фундамент мироздания

3.3. Теория циклов

3.4. ПЖЦ ТС - принцип и объект оценки и управления

3.5. Значение полного жизненного цикла

3.6. Организационные структуры управления

3.7. Некоторые практические результаты применения системного анализа

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Кто берется за частные вопросы, без предварительно­го

решения общих, тот неминуемо будет на каждом шагу

бессознательно для себя «натыкаться» на эти общие

воп­росы. А натыкаться слепо на них в каждом частном слу­чае - значит обрекать свою политику на худшие шатания и беспринципность.

«Исследователь ощущает свое невежество тем боль­ше, чем больше он знает...» - это парадоксальное заме­чание крупнейшего физика нашего времени Р. Оппенгеймера как нельзя более точно характеризует парадоксальную ситуацию в современной науке. Если еще недавно ученый буквально гонялся за фактами, то сегодня он не в силах справиться с их половодьем. Аналитические мето­ды, столь эффективные при изучении частных процессов, уже не работают. Нужен новый, более действенный прин­цип, который помог бы разобраться в логических связях между отдельными фактами. Такой принцип был найден и получил название принцип системного движения или системного подхода (СП).

Этот принцип определяет не только новые задачи, но и характер всей управленческой деятельности, научное, техническое, технологическое и организационное совер­шенствование которой обусловлено самой природой круп­ного общественного и частного производства.

Многообразие и возрастающий объем стоящих перед нами задач хозяйственного строительства требует их вза­имной увязки, обеспечения общей целенаправленности. Но этого трудно достичь, если не учитывать сложной за­висимости между отдельными районами страны, между отраслями народного хозяйства, между всеми сферами общественной жизни страны. Более конкретно, 40% ин­формации специалисту необходимо черпать из смежных областей, а подчас и отдаленных.

Уже сегодня системный подход используют во всех областях знания, хотя в ее различных областях он прояв­ляется по-разному.

Так, в технических науках речь идет о системотехни­ке, в кибернетике - о системах управления, в биологии - о биосистемах и их структурных уровнях, в социологии - о возможностях структурно-функционального подхода, в медицине - о системном лечении сложных болезней (коллагенозы , системные васкулиты и др.) терапевтами широ­кого профиля (врачами-системщиками).

В самой природе науки лежит стремление к единству и синтезу знания. Изучение этого стремления, выявле­ние особенностей этого процесса - одна из задач совре­менных исследований в области теории научного знания. В современной науке и технике из-за их необычайной дифференцированности и насыщения информацией пробле­ма концептуального синтеза приобретает особенно важ­ное значение. Философский анализ природы научного знания предполагает рассмотрение его структуры, кото­рое позволяет выявить пути и способы единства и синте­за знаний, ведущие к формированию новых понятий, к концептуальному синтезу. Изучая процессы объединения и синтеза научных теорий в сфере развивающихся наук, можно выявить их различные типы и формы. При перво­начальном подходе к проблеме мы не усматриваем различия между единством знания и его синтезом. Заметим только, что понятие единства знания предполагает опре­деленное его расчленение, его структуру. Синтез знания, понятный как процесс рождения нового, возникает на основе определенных типов объединения или взаимодействия его структурных форм. Иначе говоря, единство и синтез знания - лишь определенные ступени в разви­тии науки. Среди многообразия форм объединения знания, веду­щих к синтезу, легко усмотреть четыре различных типа, иначе говоря, четыре типа единства научного знания.

Первый тип объединения состоит в том, что в процессе дифференциации знания возникают научные дисциплины, подобные кибернетике, семиотике, общей теории систем, содержание которых связано с выявлением общего в са­мых различных областях исследования. На этом пути про­исходит своеобразная интеграция знания, компенсирую­щая до некоторой степени многообразие и отграничение друг от друга различных научных дисциплин. Общеизвест­но, что на этом пути синтезируется новое знание.

Рассматривая более детально такую интеграцию, мы можем наблюдать второй тип единства научного знания. Изучая генезис научных идей, мы замечаем тенденцию к методологическому единству. Эта тенденция заключается в методологическом продолжении одной специальной на­уки, т. е. в перенесении ее теории на другие области ис­следования. Этот второй путь к единству знания можно назвать методологической экспансией. Сразу же заметим, что эта экспансия, плодотворная на определенном этапе, рано или поздно обнаруживает свои границы.

Третий тип стремления к единству научного знания связан с фундаментальными понятиями, которые перво­начально возникают в сфере естественного языка и вклю­чаются затем в систему философских категорий. Такого рода понятия путем соответствующих уточнений приоб­ретают смысл исходных понятий формирующихся науч­ных теорий. Можно сказать, что в данном случае мы име­ем дело с концептуальной формой единства науки.

Последовательное развитие концептуального единства науки создает предпосылки для четвертого и в известном смысле самого существенного пути к единству и синтезу научного знания, а именно - пути разработки и исполь­зования единой философской методологии. Наука - это система многообразных знаний, и развитие каждого эле­мента этой системы невозможно без их взаимодействия. Философия исследует принципы этого взаимодействия и тем самым способствует объединению знания. Она дает основание для высшего синтеза, без которого невозможен синтез научного знания на его более специальных уров­нях исследования (Овчинников един­ство и синтез научного знания в свете ленинских идей // Вопр. филос. 1969. № 10).

Возможны и другие подходы к проблеме единства и синтеза знания. Но так или иначе эта проблема нуждает­ся в качестве предпосылки исследования в определенном истолковании природы науки. А она системна, так же как и окружающий нас мир, наше познание и вся человеческая практика. Следовательно, исследование этих объек­тов должно осуществляться с помощью методов, адекват­ных их природе, т. е. системных!

Системность мира представляется в виде объективно существующей иерархии различно организованных взаи­модействующих систем. Системность мышления реализу­ется в том, что знания представляются в виде иерархиче­ской системы взаимосвязанных моделей. Хотя люди и являются частью природы, человеческое мышление обладает определенной самостоятельностью относительно окружа­ющего мира: мыслительные конструкции вовсе не обяза­ны подчиняться ограничениям мира реальных конструк­ций. Однако при выходе в практику неизбежны сопостав­ление и согласование системностей мира и мышления.

Практическое согласование идет через практику по­знания (сближения моделей с реальностью) и практику преобразования мира (приближения реальности к моде­лям). Обобщение этого опыта привело к открытию диалектики; следование ее законам является необходимым условием правильности нашего познания, адекватности наших моделей. Современный системный анализ исходит в своей методологии из диалектики. Можно выразиться более определенно и сказать, что системный анализ есть прикладная диалектика. С появлением системного анали­за философия перестала быть единственной теоретической дисциплиной, не имеющей прикладного аналога. С прак­тической же стороны прикладной системный анализ яв­ляется методикой и практикой улучшающего вмешатель­ства в реальные проблемные ситуации.

Во-первых, важный этап исследования реальных ситу­аций и построения их моделей (разных уровней - от вер­бальной до математической) является общим для всех спе­циальностей. Для этого этапа системный анализ предла­гает подробную методику, овладение которой должно стать важным элементом в подготовке специалистов любого (не только технического, но также естественного и гумани­тарного) профиля.

Во-вторых, для некоторых инженерных специальнос­тей, прежде всего связанных с проектированием слож­ных систем, а также для прикладной математики систем­ный анализ в скором будущем, очевидно, станет одним из профилирующих курсов.

В-третьих, практика прикладного системного анализа в ряде стран убедительно показывает, что такая деятель­ность в последние годы становится для многих специали­стов профессией, и уже в некоторых университетах раз­витых стран начат выпуск таких специалистов.

В-четвертых, чрезвычайно благоприятной аудиторией для преподавания системного анализа являются курсы по­вышения квалификации специалистов, проработавших после окончания вуза несколько лет на производстве и на собственном опыте испытавших, как непросто иметь дело с проблемами реальной жизни.

Введение системного анализа в вузовские учебные пла­ны и учебный процесс связано с преодолением некоторых трудностей. Главные из них - преобладание технократи­ческого подхода в инженерном образовании, традиционно аналитическое построение наших знаний, специальностей, отображенное в дисциплинарной организации факульте­тов и кафедр, нехватка учебной литературы , неосознан­ность существующими фирмами потребности иметь про­фессионалов-системщиков в своих штатах, так что таких специалистов готовить вроде бы не для кого. Последнее не случайно, ибо, по социологическим опросам, лишь 2-8% населения владеет (стихийным) системным анализом.

Однако жизнь берет свое. Резко возросшие требова­ния к качеству подготовки выпускаемых высшей школой специалистов, необходимость междисциплинарного подхода к решению сложных вопросов, нарастание глубины и мас­штабности проблем при ограничении сроков и ресурсов, отводимых на их решение, - все это значимые факторы, которые сделают преподавание системного анализа необ­ходимым, более того, неизбежным (Тарасенко Ф. Введе­ние к статье Р. Акоффа «Рассогласование между системой образования и требованиями к успешному управлению // Вестн. высш. шк. 1990. № 2). А психологическую инерцию, которая всегда стояла на пути нововведений, можно пре­одолеть только пропагандой новых идей, ознакомлением широкой педагогической, научной и студенческой общественности с существом нового, пробивающего себе доро­гу. Будем надеяться, что предлагаемое пособие сыграет свою роль в том, чтобы привлечь внимание студентов и препо­давателей к некоторым особенностям системного анализа. Тем более системный анализ перспективен и для гармоничного развития личности, для получения студентом пред­ставления о научной картине мира (НКМ) как целостного усвоения знаний по основам наук, и для формирования научного мировоззрения, и для понимания знаний! Имен­но непонимание ведет к утрате желания многих учиться, потере престижа высшей школы.

Обобщая сказанное, можно сделать твердый вывод о необходимости введения в современное образование дис­циплины «системный анализ» - как в виде одного из общих курсов в фундаментальной подготовке студентов и слушателей, так и в виде новой специальности, существу­ющей пока лишь в нескольких вузах мира, но, несомнен­но, являющейся весьма перспективной.

Изучение системного анализа предлагается начать с ознакомления опорных сигналов (по). По­чему? Весь окружающий нас мир имеет системную (не­линейную) природу. Поэтому составляющие его объекты, явления и процессы должны объективно отражать его реалии, т. е. быть также системными, нелинейными. Од­нако современная система (какой парадокс в названии!) высшего образования построена по линейному принци­пу - и в этом ее существенный недостаток. Он может изживаться постепенно, через переход от линейных к не­линейным формам. Путей этого движения много. Один из них - разработка и изучение опорных сигналов, пред­ставляющих собой нелинейный текст (гипертекст!), за ко­торое отвечает правое полушарие мозга человека, создаю­щее полнокровный и натуральный образ мира. Именно опорные сигналы фиксируют и интенсифицируют самостоятельную работу студентов, в том числе и в направле­нии изучения и понимания системного анализа.

Опорные сигналы (ОС) - это специально закодиро­ванное и особым образом оформленное содержание темы, раздела или дисциплины в целом. Принципами кодирова­ния являются:

извлечение квинтэссенции материала;

представление материала в наиболее удобном для изу­чения виде.

Опорные сигналы для изучения системного анализа

1. Сведение множества к единому - в этом первоосно­ва красоты (Пифагор, древнегреческий ученый, профессор).

2. Глубина прозрения и элегантность гипотезы - по­чти всегда следствие общности (В. Дружинин, профес­сор; Д. Конторов, профессор).

4. Те, кто задерживаются только на «деталях» позна­ния, обретают «печать духовного убожества» (Жюльен Офре Ламерти, французский философ и врач, представи­тель французского материализма).

5. ...Различные вещи становятся количественно срав­нимыми лишь после того, как они сведены к одному и тому же единству. Только как выражения одного и того же един­ства они являются одноименными, а следовательно, срав­нимыми величинами (К. Маркс, Ф. Энгельс, немецкие фи­лософы).

6. В недалеком времени общество будет иметь «одну науку». Представители ее не сверхуниверсалы, все зна­ющие и все умеющие. Это будут высокообразованные, эрудированные люди, обладающие глубокими представ­лениями о развитии науки и общества в целом, знаю­щие основные пути и возможности познания через «се­бя» (человека) всей природы. В то же время они будут универсалами в какой-то одной или группе отраслей (К. Маркс).

7. Единство природы обнаруживается в поразитель­ной аналогичности дифференциальных уравнений, отно­сящихся к разным областям явлений (- осно­ватель советского государства).

8. Факты в науке и технике, если взять их в целом, в их связи, не только «упрямая», но и безусловно доказа­тельная вещь... Необходимо брать не отдельные факты, а всю совокупность относящихся к рассматриваемому во­просу фактов, без единого исключения. Мы никогда не до­стигнем этого полностью, но требование всестороннос­ти предостережет нас от ошибок и от «омертвления» ().

9. Кто берется за частные вопросы, без предваритель­ного решения общих, тот неминуемо будет на каждом шагу бессознательно для себя «натыкаться» на эти об­щие вопросы. А натыкаться слепо на них в каждом част­ном случае - значит обрекать свою политику на худшие шатания и беспринципность ().

10. Наука представляет собой единое целое. Ее раз­деление на отдельные области обусловлено не столько при­родой объектов, сколько ограниченностью способностей человеческого познания. В действительности, «существует непрерывная цепь от физики к химии, через биологию и антропологию к социальным наукам, ц е п ь, которая ни в одном месте не может быть разорвана, разве лишь по про­изволу» (разрядка моя. - В. С .) (М. Планк, немецкий фи­зик, лауреат Нобелевской премии).

11. Цель современной науки - раскрыть внутреннюю связь и тенденции, открыть законы, объективную логику этих изменений ().

12. Цель современной науки состоит в том, чтобы видеть общее в частном и постоянное в переходящем (К. Уайтхед, канадский профессор).

13. ...Необходим комплексный, системный подход к вы­работке ответственных решений. Мы приняли такой на вооружение и будем последовательно проводить его в жизнь (, Генеральный секретарь ЦК КПСС).

14. Наука серьезно обогатила теоретический арсенал планирования, разработав методы экономико-математи­ческого моделирования, системного анализа и др. Необхо­димо шире использовать эти методы... Это делает важ­ным не только производство соответствующей техники, но и подготовку значительного числа квалифицированных кадров (А. И. Брежнев).

15. Среди самых насущных проблем развития совре­менной науки одно из первых мест занимает и н т е г р а ­ц и я научных знаний. Она находит свое выражение в вы­работке общих понятий, принципов, теорий, концепций в создании общей (разрядка моя. - В. С .) картины мира. Бурный процесс появления общих теорий отдельных ви­дов знаний обусловливается в первую очередь интереса­ми повышения их эффективности и способностью их уплотнения (В. Турченко, философ).

16. Синтез различных наук оказался в высшей степени плодотворным. Данная тенденция становится важнейшей, ибо наиболее крупные открытия нашего времени сделаны на стыках различных наук, где родились новые научные дисциплины и направления (, философ).

17. Процесс интеграции приводит к выводу, что мно­гие проблемы получат правильное научное освещение толь­ко в том случае, если они будут опираться одновременно на общественные, естественные и технические науки. Это требует применения результатов исследования разных специалистов - философов, социологов, психологов, эконо­мистов, инженеров... Именно в связи с процессами инте­грации возникла потребность развития системных иссле­дований (, философ).

18. Метод целостного подхода имеет важнейшее значе­ние в становлении более высокой ступени мышления, а именно перехода от аналитической ступени к синтетической, которая направляет познавательный процесс к более все­стороннему и глубокому (разрядка моя. - В. С. ) познанию явлений (, философ; , философ).

19. Главная цель любой науки состоит в том, чтобы свести самое удивительное к обычному, чтобы показать, что сложность, если смотреть на нее под верным углом, оказывается лишь з а м а с к и р о в а н н о й (разрядка моя. - В. С. ) простотой, чтобы открыть закономерности, скрывающиеся в кажущемся хаосе. Но эти закономерности мо­гут быть очень сложными по своему представлению или содержать такие исходные данные, которых не хватает для осуществления какого-либо расчета (Э. Квейд, амери­канский системщик).

20. Мыслительная деятельность отдельного Человека тем продуктивнее и логичнее, чем полнее и глубже он ус­воил в с е о б щ и е (разрядка моя. - В. С. ) категории мыш­ления (, профессор).

21. В природе нет отдельно существующих техники и технологии, физики и биологии, исследования и проекти­рования (М. Планк).

22. Явления природы, как правило, комплексны. Они ничего не знают о том, как мы поделили наши знания на науки. Только всестороннее рассмотрение явлений с точ­ки зрения физики, химии, механики, а иногда и биологии позволит распознать их сущность и применить на прак­тике (, академик).

23. НТР выявила ряд интеллектуальных «болезней». Одна из них - узость профессионального сознания. В любой об­ласти научно-технической деятельности нельзя сделать что-либо существенное, если сосредоточить внимание и усилия на узком месте. Сужение поиска - условие как будто грамотного решения проблемы. Но постоянное участие специалистов в такого рода программах нередко приводит к тому, что они теряют панорамное видение всего фронта работ. Возникает «глухота специализации», которая при неблагоприятных условиях может перерасти в «заболева­ние», названное К. Марксом «профессиональным кретиниз­мом». Не случайно, что именно он заложил принципы СП при анализе капиталистического производства. Его «Капи­тал» - первое фундаментальное системное исследование структуры общества (Е. Жариков, профессор).

24. Системных подход к явлениям - одно из важней­ших интеллектуальных свойств человека (, профессор).

25. Чтоб жизни суть постичь

И описать точь-в-точь,

Он, тело расчленив,

А душу выгнав прочь,

Глядит на части. Но...

Духовная их связь

Исчезла, безвозвратно унеслась!

Г. Гете, немецкий поэт

В одно мгновенье видеть вечность,

Огромный мир - в зерне песка,

В единой горсти - бесконечность

И небо - в чашечке цветка.

У. Блейк, английский философ и поэт

26. Подход научный - значит системный!!! ().

27. Мир, наше познание и вся человеческая практика имеют системную природу. Информация идет из окружа­ющего мира. Мы - мыслим. Необходимо согласование си­стемности и мышления. Но мышление обеспечивается образованием. Следовательно, и оно должно быть системным!!! ().

28. Была подорвана престижность инженерного твор­чества, растеряны всемирно известные отечественные школы разработчиков техники. Сложилась порочная фило­софия подражания и посредственности. В результате часть продукции не отвечает современному уровню науки и тех­ники. В чем же... корни сложившегося положения с техни­ческим уровнем создаваемых машин? Прежде всего в том, что по существу до сих пор у нас отсутствовал систем­ный анализ новейших мировых достижений (­чев, Генеральный секретарь ЦК КПСС).

29. Считаю, что в этом виновата и высшая школа, не готовя соответствующих специалистов. В передовой статье «На путях перестройки высшего образования» (Вест­ник высшей школы. 1986. № 7) отмечается, что «...сейчас впервые предложены решения, базирующиеся на систем­ных позициях ().

30. Важный этап системных исследований реальных ситуаций и построения их моделей является общим прак­тически для всех специальностей;

для инженерных специалистов, связанных с проекти­рованием СТС, также для прикладной математики сис­темный анализ в скором будущем (чего ждать, и так опоз­дали. - В. С. ) очевидно, станет одним из профилирующих курсов;

практика прикладного СА в ряде стран убедительно показывает, что такая научно-техническая деятельность (НТД) в последние годы становится для многих специалис­тов профессией, и уже в нескольких университетах разви­тых стран начат выпуск таких специалистов;

чрезвычайно благоприятной аудиторией для препода­вания СА является ИПК специалистов, проработавших после окончания вуза несколько лет на производстве и на собственном опыте испытавших, как непросто иметь де­ло с проблемами реальной жизни (, профессор).

Трудности введения СА в уч/процесс: традиционно аналитическое построение наших знаний и специальнос­тей, отображенное в организации факультетов и кафедр. Поэтому руководители не знают сущности СА! Доклад в ЛГУ: «Кто мыслит системно?» Ответ: 8% руководите­лей Северо-Запада ().

31. В чем же заключается важность СА? Прежде все­го - для принятия оптимальных решений (­дель). Половина беспокойства в мире (а следовательно, и болезней) происходит от людей, пытающихся принимать решения без достаточного знания того, на чем основыва­ется решение. Решение должно быть не любым, а оптималь­ным. Но нельзя принять оптимального решения в рамках предметного знания! (А. Рапопорт, канадский профессор).

32. Я не знаю ни одного завершенного системного ис­следования в технике (, академик).

33. Современные системные исследования, к сожале­нию, остаются либо частнонаучными разработками, либо концентрируются вокруг формальных методологических вопросов (, профессор).

34. Исключая единичные случаи, необходимо признать, что системная методология редко используется в массовом масштабе и для большинства разработок... характерно эм­пирическое развитие метода проб и ошибок (­ров, академик).

35. Системный подход легко провозглашается в общем виде, но очень трудно реализуется в конкретной форме, т. к. многоаспектная ориентация требует специальной научной, организационной, технической, педагогической подготовки и др. условий в совокупности с целенаправленными мероприятиями по ресурсному обеспечению сис­темной деятельности. Подчеркнем, единой и непрерыв­ной системной деятельности, начиная от исследования конкретного объекта и кончая ликвидацией, наступаю­щей после физического или морального его устаревания ().

36. СА характеризуется главным образом не специфи­ческим научным аппаратом, а упорядоченным (разряд­ка моя. - В. С .), логически обоснованным подходом к иссле­дованию проблемы и использованию соответствующих ме­тодов их решения, которые могут быть разработаны в рамках других наук (, профессор).

37. Если естествознание было преимущественно со­бирающей наукой, то сейчас оно стало в сущности упо­рядочивающей (разрядка моя. - В. С. ) наукой, наукой о связях (Ф. Энгельс).

38. Все мы... пользуемся огромным запасом неосознан­ных знаний, навыков и умений, сформировавшихся на про­тяжении длительной эволюции человечества (, академик). В связи с этим возникает вопрос - как мы можем студентам читать эти неосознанные знания, тем более нацеливая их на самостоятельную работу? ().

39. Большинство специалистов понимают (синтез) не прямо, а зигзагами, не сознательно, а стихийно, идут к нему, не видя ясно своей конечной цели, а приближаясь ней ощупью, шатаясь, иногда даже задом ().

40. С принципом развития (элемент СА. - В. С. ) со­гласны все. Но это есть поверхностное согласие, кото­рым душат и опошляют истину ().

41. Сегодня о системном подходе говорится практи­чески во всех науках, хотя в ее различных разделах он проявляется по-разному. Так, в технических науках речь дет о системотехнике, в кибернетике - о СУ, в биоло­гии - о биосистемах и их структурных уровнях, в соци­ологии - о возможностях структурно-функционального подхода, в медицине - о сложных системных болезнях (коллагенозы, системные васкулиты и пр.), лечить кото­рые должны терапевты широкого профиля (врачи-системщики) (, академик).

42. Существо системного подхода ярко выражено в одном высказывании, приписываемом английскому офице­ру периода Второй мировой войны: «Эти парни не возьмут в руки даже паяльника, пока они досконально не разберут­ся в стратегии военных действий на всем Тихоокеанском театре». Налицо целостность локальных и глобальных задач конкретной деятельности! ().

43. Значение системности: для принятия оптималь­ных (!) решений, которые невозможно принять в предмет­ном знании; в противном случае - головотяпство и не­компетентность; для сокращения нагрузки на память; пе­регрузки в ВШ возникают за счет слишком большой мобилизации памяти студентов при ярко выраженной не­догрузки их мысли, воображения и фантазии; практика: повышает интерес студентов к науке; не только развива­ет студентов, но и воспитывает их; восприятие теоре­тических знаний происходит целыми блоками; СА - пред­посылка дальнейшего рационального овладения знаниями; коль скоро студент будет осознавать природу знаний, пути их получения и фиксации, состав и структуру научной теории, то он сможет осмыслить новые знания по об­разцу, усвоенному в вузе через курс СА; установка на ос­мысление знаний в определенной структуре приводит сту­дента к формулировке вопросов, на которые он должен искать ответ в разных источниках, к критическому рас­смотрению новой информации; все это является необхо­димыми элементами творческого мышления; для понима­ния, потому что именно оно является результатом син­теза, а не анализа; системность позволяет получить Н KM - целостное усвоение знаний по основам наук.

Ведь наука представляет собой единое целое и ее раз­деление на отдельные области условно. НКМ - это модель, образ действительности, в основе которого лежат данные конкретных наук о природе и обществе. Знания, относящиеся к НКМ, называют мировоззренческими: они формируются очень медленно, но СА ускоряет их форми­рование ().

ГЛАВА 1. НЕОБХОДИМОСТЬ ПОЯВЛЕНИЯ

СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА, ЕГО СУТЬ

И ТЕРМИНОЛОГИЯ

Сведение множества к единому - в этом первоосно­ва красоты.

Пифагор

История - это наука о прошлом и наука о будущем.

Л. Февр

1.1. История развития системного подхода

Составляющим понятий «системный анализ», «систем­ная проблема», «системное исследование» является слово «система», которое появилось в Древней Элладе 2000-2500 лет назад и первоначально означало: сочетание, орга­низм, устройство, организация, строй, союз. Оно также выражало определенные акты деятельности и их резуль­таты (нечто, поставленное вместе; нечто, приведенное в порядок).

Первоначально слово «система» было связано с фор­мами социально-исторического бытия. Лишь позднее прин­цип порядка, идея упорядочивания переносятся на Все­ленную.

Перенос значения слова с одного объекта на другой и вместе с тем превращение слова в обобщенное понятие совершаются поэтапно. Метафоризация слова «система» была начата Демокритом (460-360 до н. э.), древнегре­ческим философом, одним из основоположников материалистического атомизма. Образование сложных тел из атомов он уподобляет образованию слов из слогов и сло­гов из букв. Сравнение неделимых форм (элементов с буквами) - один из первых этапов формирования науч­но-философского понятия, обладающего обобщенным уни­версальным значением.

На следующем этапе происходят дальнейшая универ­сализация значения слова, наделение его высшим обоб­щенным смыслом, что позволяет применять его и к физи­ческим, и к искусственным объектам. Универсализация может осуществляться двояко - или в процессе мифотворчества, т. е. построения мифа на основе метафоры [ха­рактерно для одного из основателей объективного идеализ­ма Платона (427-347 до н. э.)], или же путем воссоздания философско-рациональной картины мироздания и челове­ческой культуры, т. е. трансформирования и развертыва­ния метафоры в философской системе [характерно для Аристо-322 до н.э. ), колеблющегося между ма­териализмом и идеализмом] [ «Этапы интер­претации системности научного знания (античность и новое время)». Системные исследования // Ежегодник. М.: Наука, 1974].

Итак, в античной (древней) философии термин «систе­ма» характеризовал упорядоченность и целостность естественных объектов, а термин «синтагма » - упорядоченность и целостность искусственных объектов, прежде всего про­дуктов познавательной деятельности . Именно в этот период был сформулирован тезис о том, что целое больше суммы его частей (Философский словарь. М.: Политиздат, 1980).

Не касаясь вопроса о трактовке системности знания в средневековой философии, отметим лишь, что для выра­жения интегративности познавательных образований здесь стали использоваться новые термины: сумма, дисципли­на, доктрина...

С возникновением науки и философии Возрождения (XV в.) связано радикальное преобразование в истолкова­нии бытия. Трактовка бытия как космоса сменяется рас­смотрением его как системы мира. При этом система мира понимается как независимое от человека, обладающее сво­им типом организации, иерархией, имманентными (свойственными, внутренне присущими какому-либо предме­ту, явлению, проистекающими из их природы) законами и суверенной структурой. Кроме того, бытие становится не только предметом философского размышления, стре­мящегося постичь его целостность, но и предметом социально-научного анализа. Возникает ряд научных дисцип­лин, каждая из которых вычленяет в природном мире определенную область и анализирует ее свойственными этим дисциплинам методами.

Астрономия была одной из первых наук, которая пере­шла к онтолого-натуралистической интерпретации систем­ности мироздания. Большую роль в становлении новой трактовки системности бытия сыграло открытие Н. Коперника (1473-1543). Он создал Гелиоцентрическую сис­тему мира, объяснив, что Земля, как и другие планеты, обращается вокруг Солнца и, кроме того, вращается вокруг своей оси. Телеологизм, отягощавший представления Ко­перника, был преодолен позднее Г. Галилеем (1564-1642) и И. Ньютоном (1642-1727).

М етодологическим основанием подготовки и обоснования решений по сложным проблемам научного, экономического и технического характера является системный анализ.

Термин «системный анализ» впервые появился в связи с задачами военного управления в исследованиях RAND Corporation (1948). Первая книга по системному анализу вышла в 1956 году, ее авторами были американские ученые Кан и Манн. В отечественной литературе этот термин получил широкое распространение лишь после выхода в 1969 г. в издательстве «Сов. радио» книги Л. Оптнера «Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем».

Привлечение этой методологии обусловлено, прежде всего, тем, что при поиске решений проблемы приходится осуществлять выбор в условиях неопределенности, вызванной наличием факторов, не поддающихся строгой количественной оценке.

В общей постановке вопроса системный анализ можно определить следующим образом.

Определение 4.2 . Системный анализ это научное направление, обеспечивающее на основе системного подхода разработку методов и процедур решения слабоструктурированных проблем при наличии существенной неопределенности.

В настоящее время системный анализ содержит уже широкий спектр разнообразных методов, которые можно объединить в следующие группы:

· эвристическое программирование;

· семиотический подход;

· методы аналогий;

· аналитические методы;

· имитационное моделирование.

Существующие методы математического анализа, которые оправдали себя в сравнительно простых случаях, обычно оказываются неэффективными при исследовании сложных систем. В связи с этим широкое распространение получили методы эвристического программирования, основанные на принципе анализа деятельности человека.

Таблица 5.1

Среди методов этой группы значительную роль играют методы экспертных оценок (метод мозговой атаки, и обмена мнениями, метод «дельфи» и другие), использующие ту или иную форму обобщения совокупности субъективных представлений некоторой группы специалистов (экспертов) по изучаемой проблеме. Достоинством этого метода является определенная простота и доступность.

Основной же недостаток заключается в том, что чаще всего не удается установить степень достоверности экспертизы.

Общий недостаток эвристического программирования – отсутствие формальных правил поиска «эвристик». Поиск эвристических приемов больше искусство и не всегда приводит к положительному результату.

К эвристическим методам близко примыкают методы семиотического подхода, основанные на тех возможностях выразительных средств естественного языка, которые позволяют весьма эффективно и при определенных соглашениях однозначно описывать широкий класс объектов, процессов и явлений.

Одним из методов, реализующих семиотический подход, является ситуационное управление.

В основе этого метода лежат следующие принципы.

1. Модель объекта управления и описания, протекающих в нем процессов является семиотический и строится на основе текстов, выраженных на естественном языке. Модель описания ситуаций также является семиотической, базирующейся на естественном языке.

2. Формирование модели объекта управления и протекающих в нем процессов происходит либо путем ее создания специалистом до ввода в ЭВМ, либо на основании анализа поведения объекта в различных ситуациях, проводимого самой ЭВМ. В последнем случае в ЭВМ должны быть заложены некоторые механизмы для осуществления такого анализа.

Общая модель включает:

· нулевой уровень, где хранятся множество базовых понятий;

· первый уровень, содержащий мгновенные фотографии реальной ситуации;

· второй уровень, где отображаются закономерные связи между предметами внешнего мира и т.д.

Модель второго уровня еще очень подробна и описывает внешний мир в слишком мелких единицах. Все последующие слои модели, начиная с третьего уровня, проводят постепенное обобщения. В этих обобщениях роль компонент, между которыми устанавливается связь, играют структуры, выделяемые в моделях, лежащих в более мелких слоях.

Таким образом, вся модель мыслится как совокупность целого ряда моделей, начиная от моделей непосредственного опознания на первом уровне и кончая моделью образования абстрактных понятий.

В настоящее время системный анализ (СА) является наиболее конструктивным направлением. Этот термин применяется неоднозначно. Но в любом случае в них всегда предполагается методология проведения исследований, делается попытка выделить этапы исследований и предложить методику выполнения этих этапов в конкретных условиях. Таким образом, для системного анализа можно дать следующие определения.

Системный анализ в широком смысле - это методология постановки и решения задач построения и исследования систем, тесно связанная с математическим моделированием.

В узком смысле системный анализ - методология формализации сложных (трудно формализуемых, плохо структурируемых) задач.

Системный анализ - это целенаправленная творческая деятельность человека, на основе которой формируется представление исследуемого объекта в виде системы.

Системный анализ характеризуется не использованием новых физических явлений и не специфическим математическим аппаратом, а упорядоченным и логически обоснованным подходом к решению проблемы. Он служит способом упорядочения и эффективного использования знаний, опыта и даже интуиции специалистов в процессе постановки целей и принятия решений по возникающим проблемам.

Системный анализ возник как обобщение приемов накопленных в задачах исследования операций и управления в технике, экономике, военном деле. Соответствующие методы и модели заимствовались из математической статистики, математического программирования, теории игр, теории массового обслуживания, теории автоматического управления. Фундаментом этих дисциплин является теория систем.

Определение 4.3. Системный анализ – это методология решения крупных проблем, основанная на концепции систем.

Определение 4.4 . Системный анализ в широком смысле – это методология (сово­купность методических приемов) постановки и решения задач пост­роения и исследования систем, тесно связанная с математическим моделированием.

Определение 4.5 . Системный анализ в узком смысле – это методология форма­лизации сложных (трудно формализуемых, плохо структурируемых) задач.

Системный анализ (СА) возник как обобщение приемов накоп­ленных в задачах исследования операций и управления в технике, экономике, военном деле. Соответствующие методы и модели заимс­твовались из математической статистики, математического програм­мирования, теории игр, теории массового обслуживания, теории ав­томатического управления. Фундаментом перечисленных дисциплин является теория систем.

Системный анализ это целенаправленная творческая деятель­ность человека, на основе которой формируется представление исс­ледуемого объекта в виде системы.

Системный анализ характеризуется упорядоченным составом методических проемов исследования.

Системный ана­лиз это конструктивное направление, содержащее методику разде­ления процессов на этапы и подэтапы, системы на подсистемы, це­лей на подцели и т.д.

В СА выработана определенная последовательность действий (этапов) при постановке и решении задач, которую называют мето­дикой системного анализа. Эта методика помогает более осмысленно и грамотно ставить и решатьприкладные задачи. Если на каком-то этапе возникают затруднения, то нужно вернуться на один из пре­дыдущих этапов и изменить (модифицировать) его. Если и это не помогает, что задача оказалась слишком сложной и ее нужно раз­бить на несколько простых подзадач, т.е. провести декомпозицию. Каждую из полученных подзадач решают по той же методике.

При этом, системный анализ имеет свою специфическую цель, содержание и предназначение.

В центре методологии системного анализа находится операция количественного сравнения альтернатив, которая выполняется с целью выбора альтернативы, подлежащей реализации. Если требование разнокачественности альтернатив выполнено, то могут быть получены количественные оценки. Но для того, чтобы количественные оценки позволяли вести сравнение альтернатив, они должны отражать участвующие в сравнении свойства альтернатив (выходной результат, эффективность, стоимость и другие).

В системном анализе решение проблемы определяется как деятельность, которая сохраняет или улучшает характеристики системы. Приемы и методы системного анализа направлены на выдвижение альтернативных вариантов решения проблемы, выявление масштабов неопределенности по каждому варианту и сопоставление вариантов по их эффективности .

Целью системного анализа является упорядочение последовательности действий при решении крупных проблем, основываясь на системном подходе. Системный анализ предназначен для решения того класса проблем, который находится вне короткого диапазона ежедневной деятельности.

Основное содержание системного анализа заключено не в формальном математическом аппарате, описывающем «системы» и «решение проблем» и не в специальных математических методах, например, оценки неопределенности, а в его концептуальном, т. е. понятийном, аппарате, в его идеях, подходе и установках.

Системный анализ как методология решения проблем претендует на то, чтобы исполнять роль каркаса, объединяющего все необходимые знания, методы и действия для решения проблемы. Именно этим определяется его отношение к таким областям, как исследование операций, теория статистических решений, теория организации и другим подобным.

Система, таким образом, есть то, что решает проблему .

Определение 4.6. П роблемой называется ситуация, характеризующаяся различием между необходимым (желаемым) выходом и существующим выходом.

Выход является необходимым, если его отсутствие создает угрозу существованию или развитию системы. Существующий выход обеспечивается существующей системой. Желаемый выход обеспечивается желаемой системой.

Определение 4.7. Проблема – это разница между существующей и желаемой системой.

Проблема может заключаться в предотвращении уменьшения выхода или же в увеличении выхода. Условия проблемы представляют собой существующую систему («известное»). Требования представляют желаемую систему.

Определение 4.8 . Решение проблемы есть то, что заполняет промежуток между существующей и желаемой системами.

Поэтому система, заполняющая промежуток, является объектом конструирования и называется решением проблемы .

П роблема характеризуется содержащимся в ней неизвестным и условием. Может быть, одна или много областей неизвестного. Неизвестное может быть определимо качественно , а не количественно . Количественной характеристикой может служить диапазон оценок, представляющих предполагаемое состояние неизвестного. Существенно, что определение одного неизвестного в терминах другого может быть противоречивым или избыточным.

Неизвестные могут быть выражены только в терминах известного, т.е. такого, объекты, свойства и связи которого, установлены.

П оэтому известное определяется как количество, значение которого установлено. Существующее состояние (существующая система) может содержать и известное, и неизвестное; это означает, что существование неизвестного может не препятствовать способности системы функционировать. Существующая система, по определению, логична, но может не удовлетворять ограничению. Таким образом, действие системы само по себе не является конечным критерием хорошего, так как некоторые идеально работающие системы могут не обеспечить достижение целей.

Определение целей может быть дано только в терминах требований к системе.

Требования к системе есть средство фиксации однозначных утверждений, определяющих цель. Хотя требования к системам устанавливаются в терминах объектов, свойств и связей, цели могут быть определены в терминах желаемого состояния. Цели и желаемое состояние для данного набора требований к системе могут полностью совпадать. Если они различны, то говорят, что требования представляют желаемую систему. Вообще, цели отождествляются с желаемой системой.

Определение 4.9. П ромежуток между существующей и желаемой системой образует то, что называется проблемой.

Цель действий состоит в том, чтобы свести к минимуму промежуток между существующей и предлагаемой системой. Сохранение или улучшение состояния системы отождествляется с промежутком между существующим и желаемым состоянием.

При решении проблем делового и промышленного мира наиболее важными пунктами являются объективность и логичность.

Объем знаний, широко подтвержденный наблюдениями, становится очевидностью .

Определение 4.10. Наблюдение есть процесс, посредством которого данные отождествляются с системой для последующего объяснения этой системы.

Процесс объяснения должен быть рациональным, то есть проведенным логично.

Определение 4.11. Сохранение существующего состояния это способность удерживать выход системы в предписанных пределах.

Определение 4.12. Улучшение состояния системы это способность получить выход выше или помимо того, который получается при существующем состоянии.

Объективность является основным требованием при наблюдении.

Определение 4.13. Рациональность (логичность) это процесс мышления, основанный на использовании логического вывода.

П роцесс нахождения решения проблемы концентрируется вокруг итеративно выполняемых операций идентификации условия, а также цели и возможностей для ее решения. Результатом идентификации является описание условия, цели и возможностей в терминах системных объектов (входа, процесса, выхода, обратных связей и ограничения), свойств и связей, т. е. в терминах структур и входящих в них элементов.

Всякий вход системы, является выходом этой или другой системы, а всякий выход – входом.

Выделить систему в реальном мире, значит указать все процессы, дающие данный выход.

Искусственные системы это такие, элементы которых сделаны людьми, т. е. являются выходом сознательно выполняемых процессов человека.

Во всякой искусственной системе существуют три различных по своей роли подпроцесса: основной процесс, обратная связь и ограничение.

Определение 4.14. Свойством данного процесса называется способность переводить данный вход в данный выход.

Связь определяет следование процессов, т. е. что выход некоторого процесса является входом определенного процесса.

Основной процесс преобразует вход в выход.

Обратная связь выполняет ряд операций:

· сравнивает выборку выхода с моделью выхода и выделяет различие;

· оценивает содержание и смысл различия;

· вырабатывает решение, сочлененное с различием;

· формирует процесс ввода решения (вмешательство в процесс системы) и воздействует на процесс с целью сближения выхода и модели выхода.

Процесс ограничения возбуждается потребителем выхода системы, анализирующим ее выход. Этот процесс воздействует на выход и управление системы, обеспечивая соответствие выхода системы целям потребителя. Ограничение системы, принимаемое в результате процесса ограничения, отражается моделью выхода. Ограничение системы состоит из цели (функции) системы и принуждающих связей (качеств функции). Принуждающие связи должны быть совместимы с целью.

Е сли структуры, элементы, условия, цели и возможности известны, обнаружение проблемы (идентификация) имеет характер определения количественных отношений, а проблема называется количественной.

Если структура, элементы, условия, цели и возможности известны частично, идентификация имеет качественный характер, а проблема называется качественной или слабо структурированной .

Как методология решения проблем системный анализ указывает принципиально необходимую последовательность взаимосвязанных операций, которая (в самых общих чертах) состоит из выявления проблемы, конструирования решения и реализации этого решения. Процесс решения представляет собой конструирование, оценку и отбор альтернатив систем по критериям стоимости, времени эффективности и риска с учетом отношений между предельными значениями приращений этих величин (так называемых маргинальных отношений). Выбор границ этого процесса определяется условием, целью и возможностями его реализации. Наиболее адекватное построение этого процесса предполагает всестороннее использование эвристических заключений в рамках постулированной системной методологии.

Редуцирование (уменьшение) числа переменных производится на основе анализа чувствительности проблемы к изменению отдельных переменных или групп переменных, агрегирования переменных в сводные факторы, выбором подходящих форм критериев, а также применением где это, возможно, математических способов сокращения перебора (методов математического программирования и т. п.).

Логическая целостность процесса обеспечивается явными или скрытыми предположениями, каждый из которых может являться источником риска. Отметим еще раз, что структура функций системы и решения проблемы в системном анализе постулируется, т. е. являются стандартной для любых систем и любых проблем. Меняться могут только методы выполнения функций.

Совершенствование методов при данном состоянии научных знаний имеет предел, определяемый как потенциально достижимый уровень. В результате решения проблемы устанавливаются новые связи и отношения, часть которых обусловливает желаемый выход, а другая часть определят непредвиденные возможности и ограничения, которые могут стать источником будущих проблем.

Т аковы в общих чертах основные представления системного анализа как методологии решения проблем.

Применение системного анализа на практике может происходить в двух ситуациях:

· исходным пунктом является появление новой проблемы;

· исходным пунктом является новая возможность, найденная вне непосредственной связи с данным кругом проблем.

Заметим, что определение точного перечня частных функций, обеспечивающих реализацию перечисленных этапов решения новой проблемы - это предмет самостоятельного исследования, необходимость и значение которого не могут быть переоценены.

Решение проблемы в ситуации новой проблемы проводится по следующим основным этапам:

1. обнаружение проблемы (идентификация симптомов);

2. оценка ее актуальности;

3. определение цели и принуждающих связей;

4. определение критериев;

5. вскрытие структуры существующей системы;

6. определение дефектных элементов существующей системы, ограничивающих получение заданного выхода;

7. оценка веса влияния дефектных элементов на определяемые критериями выходы системы;

8. определение структуры для построения набора альтернатив;

9. оценка альтернатив и выбор альтернатив для реализации;

10. определение процесса реализации;

11. согласование найденного решения;

12. реализация решения;

13. оценка результатов реализации и последствий решения проблемы.

Реализация новой возможности проходит другим путем.
Использование данной возможности в данной области зависит от наличия в ней или в смежных областях актуальной проблемы, нуждающейся для своего разрешения в такой возможности. Использование возможностей в отсутствие проблем может таить в себе, как минимум, бесполезную растрату ресурсов.

Использование возможностей при наличии проблем, но игнорирующее проблемы, превращающееся в самоцель, может способствовать углублению и обострению проблемы.

Развитие науки и техники приводит к тому, что возникновение ситуации новой возможности становится заурядным явлением. Это требует серьезного анализа ситуации при появлении новой возможности. Возможность утилизируется, если лучшая альтернатива включает в себя эту возможность. В противоположном случае возможность может остаться неиспользованной.

Одна из задач, возникающих при использовании методологии системного анализа для решения проблемы, состоит в том, чтобы выделить полезные, ценные элементы эвристического процесса и применить их совместно с методологией. Таким образом, задача состоит в том, чтобы внести структуру в слабоструктурированный процесс.

При этом необходимо выполнить, по крайней мере, следующие основные требования:

1) процесс решения проблемы должен быть изображен с помощью диаграмм потока (последовательности или структуры процесса) с указанием точек принципиальных решений;

2) этапы процесса нахождения принципиальных решений должны быть описаны детально;

3) основные альтернативы и способы их получения должны быть демонстрируемыми;

4) предположения, сделанные для каждой альтернативы, должны быть определены;

5) критерий, с помощью которого выносятся суждения о каждой альтернативе, должен быть полностью определен;

6) детальное представление данных, взаимоотношения между данными и процедурами, с помощью которых данные должны быть оценены, должно являться частью любого решения;

7) важнейшие альтернативные решения и доводы, необходимые для объяснения причин исключения отклоненных решений, должны быть показаны.

Эти требования не равны по важности, точности выражений или степени полноты и объективности. Каждое требование имеет самостоятельную ценность.

О днако, исходя из содержания упомянутых этапов решения новой проблемы, могут быть использованы методы: теории поиска и обнаружения, теории распознавания образов, статистики (в частности, факторного анализа), теории эксперимента, исследования операций и смежные модели (очереди, запасов, игровых ситуаций и др.), теории поведения (гомеостатические, динамические, самоорганизации и другие), теории классификации и упорядочения, синтеза сложных динамических систем, теории потенциальной достижимости, теории авторегулирования, прогнозирования, инженерной и когнитивной психологии, искусственного интеллекта и инженерии знаний и смежных с ними дисциплин, теории организации, социальной психологии и социологии.