Системный анализ

«Системный подход в перспективном планировании» Голубков, Райзенберг, Пекарский 1975 г.

Основные понятия системного анализа

Системный анализ — это совокупность научных методов и практических приемов решения сложных проблем (технических, естественнонаучных, экономических, социально-политических и т. п.).

При этом прежде всего используется понятие системы как единства взаимосвязанных элементов, совместно действующих для достижения общей цели. Свойства, которыми обладает система в целом, отличаются от свойств образующих ее элементов. Для любой системы характерны собственные, специфические закономерности, не вытекающие непосредственно из способов действия ее элементов.

Основными частями системы являются вход, процесс (структура) и выход. Вход системы представляет собой комплексное понятие. С одной стороны, это субстанция, которая поступает в систему и подвергается в ней определенным преобразованиям. С другой стороны, это внешняя (окружающая) среда, то есть совокупность факторов и явлений, воздействующих на систему (природные условия, внешнеполитическая обстановка, торговая конъюнктура). Под входом подразумевают и установленные способы функционирования элементов системы, например инструкции, положения, приказы, определяющие порядок, правила, ограничительные условия, цели действия системы.

Вторая часть системы — это ее внутренняя структура, то есть каналы, по которым проходят вещество, энергия и информация, поступающие в систему через входы, и процессы или операции их преобразования (для экономических систем это процессы воспроизводства материальных, трудовых, финансовых ресурсов).

Третья часть системы — выход, являющийся продуктом или результатом ее деятельности.

По степени связи с внешней средой системы подразделяются на открытые и закрытые. Открытые системы интенсивно обмениваются веществом, энергией или информацией с окружающей средой, а закрытые, изолированные системы функционируют при относительно небольшом обмене (например, замкнутый цикл переработки планово-экономической информации или замкнутый технологический цикл). Заметим, что система может быть закрытой или открытой для вещества, энергии или информации в отдельности. Система имеет либо естественные границы, либо границы, установленные, исходя из задач исследования; в последнем случае система выделяется исследователем, наблюдателем.

Один и тот же объект может содержать множество разных систем. Если рассматривать производственное предприятие как совокупность машин, технологических процессов, материалов и изделий, которые обрабатываются на машинах, то предприятие представляется как технологическая система. Можно рассматривать предприятие с иной точки зрения: выяснить отношение работников предприятия к средствам производства, их участие в процессе труда и распределения его результатов, место данного предприятия в системе народного хозяйства и т. д. Здесь предприятие является экономической системой.

В процессе общественного развития и научно-технической революции возник новый объект исследований в области управления, получивший название большой системы. Обобщая точки зрения различных авторов, можно выделить следующие важнейшие черты больших систем:

  • наличие подсистем с явно выраженными локальными свойствами, которые в своей совокупности и образуют большую систему.
  • целенаправленность и управляемость системы, то есть наличие у нее общей цели и общего назначения, задаваемых и корректируемых в системах более высокого уровня.
  • сложная иерархическая (многоуровневая) структура организации системы, предусматривающая сочетание централизованного управления с автономностью частей (подсистем), наличие вертикальных связей между элементами разных уровней и горизонтальных связей между элементами одного уровня.
  • большой размер системы, то есть большое число элементов, входов и выходов, разнообразие функций.
  • целостность и сложность поведения, сложные, переплетающиеся взаимоотношения между переменными, обратные связи, приводящие к тому, что изменение одной переменной влечет изменение многих других переменных.

Системный анализ предусматривает специальные приемы, с помощью которых большую систему, трудную для рассмотрения, можно было бы разделить на ряд меньших взаимодействующих систем, или под систем.

К числу важных понятий системного анализа относится фундаментальное кибернетическое понятие обратной связи. Именно оно способствовало установлению сходства между организацией управления в качественно различных системах. Обратная связь означает наличие канала связи между выходом и входом системы, либо прямого, либо через другие элементы системы (например, через орган управления). С помощью обратной связи данные о функционировании управляемой системы с ее выхода передаются в систему управления. Здесь эти данные сравниваются с данными, задающими содержание и объем работы (например, с планом). В случае несоответствия между фактическим и заданным состоянием системы вырабатываются меры по ликвидации этого несоответствия.

Важным понятием, используемым в системном анализе, является понятие неопределенности. Фактор неопределенности присутствует при решении многих сложных проблем в области народнохозяйственного планирования и управления.

Неопределенность, встречающаяся в ходе системного анализа, может быть результатом недостаточной познанности изучаемого явления или обусловлена тем, что последствия принимаемых решений сказываются через достаточно длительное время и не могут быть предсказаны с достаточной точностью.

Другими причинами неопределенности являются невозможность количественной оценки многих явлений, в частности трудность количественной интерпретации понятий «лучше — хуже», «больше — меньше» при принятии решений, нечеткая постановка задач, индивидуальные особенности лиц, принимающих решения.

Принципы и область применения системного анализа

Системный анализ характеризуется в первую очередь не специфическим научным аппаратом, а упорядоченным, логически обоснованным подходом к исследованию проблем. С помощью методов системного анализа исследуются сложные системы и ситуации, связанные прежде всего с необходимостью определения целей, задач и направления (образа) действий.

Системный анализ представляет совокупность методов, применяемых при исследовании возможных подходов к решению сложных задач, и служит одновременно способом упорядочения и более эффективного использования знаний, суждений и интуиции специалистов в процессе принятия решений по этим проблемам. Иначе говоря, системный анализ является научным оружием в руках ученого-исследователя и руководителя-организатора.

Задача системного анализа заключается в выяснении проблем, стоящих перед лицами, принимающими решения, так, чтобы руководителю стали очевидными все основные последствия принятия решений и он мог бы учитывать их в своих действиях. Количественный анализ помогает ответственному за принятие решения более строго подойти к оценке возможных вариантов действий и выбрать наилучший из них с учетом дополнительных, неформализуемых факторов и моментов, которые могут быть неизвестны специалистам, готовящим решение (специалистам — системным аналитикам). Системный анализ служит для определения наиболее реальных способов решения возникших проблем, обеспечивающих максимальное удовлетворение поставленных требований.

Большое влияние на развитие системного анализа как методологии оказал опыт его применения в военном деле, что наложило известный отпечаток и на терминологию этой и близко примыкающих к ней научных дисциплин (исследование операций, системотехника).

Между отдельными направлениями анализа систем, имеющими различные наименования, зачастую не существует принципиальной разницы и четко очерченных границ; вместе с тем каждое из этих направлений характеризуется определенными признаками и оттенка ми. Так, под исследованием операций обычно понимают науку, занимающуюся выработкой количественных рекомендаций, необходимых при планировании и организации операций. Под операцией здесь понимается любое целенаправленное действие человека, группы людей и систем «человек — машина». Системотехника создает методы синтеза больших систем на основе изучения функционирования отдельных ее элементов. Хотя многие методы и результаты системотехники получены применительно к техническим системам, они в значительной степени могут быть перенесены на объекты другой природы, в том числе и на экономические.

Появление системного анализа в методологии обоснования управленческих решений знаменует переход от решения хорошо структуризованных, формализуемых проблем (когда четко определены цели, пути и критерии, что достигается на основе методов исследования операций) к решению проблем слабоструктуризованных, возникающих в условиях неопределенности и содержащих неформализуемые элементы, не переводимые на язык математики.

Специалист по исследованию операций использует методы математического или логического анализа в условиях, когда существует ясное представление о том, что считать «более эффективной» работой. Он редко вникает в определение цели работы или методов оценки ее успешности; это является одной из главных задач специалиста по системному анализу.

Плановый работник практически всегда выступает в качестве специалиста по системному анализу, так как он видит решаемую проблему в целом. Результаты системного анализа зависят от принятой системы критериев. Выбор критериев является неотъемлемой составной частью анализа. Роль анализа состоит в том, чтобы установить, какие критерии целесообразно использовать для принятия определенных решений в области управления.

Одна из разновидностей анализа операций, известная как анализ по критерию «стоимость — эффективность», заключается во всестороннем сопоставлении эффекта от реализации того или иного курса действий с необходимыми для этого ресурсами.

Различие между системным анализом и анализом по критерию «стоимость — эффективность» заключается в том, что в последнем случае анализ направлен на поиск рациональных способов использования ресурсов в условиях сформулированной, чаще всего заданной цели. Системный анализ ставит проблему более широко, рассматривая и цель как объект выбора, осуществляемого в соответствии с определенными принципами.

Методологию системного анализа можно определить как совокупность его принципов, то есть наиболее общих, коренных закономерностей проведения конкретных анализов различных систем и процессов, в них протекающих.

Определяющий принцип системного анализа — целенаправленность. Каждая система существует и развивается в соответствии с целями, поставленными извне или активно формируемыми самой системой. С позиций системного анализа совокупность целей собственно и определяет, очерчивает систему, объединяет в одно целое систему и ее деятельность.

Следующий принцип системного анализа вытекает из необходимости применения системного, комплексного подхода и заключается в определении и исследовании всех существенных взаимосвязей как внутри системы, так и между системой и внешней средой, а также в выборе частных решений с учетом их влияния на систему в целом.

При системном анализе необходимо иметь в виду, что одни и те же цели могут быть достигнуты путем использования нескольких средств и методов. Отсюда вытекает принцип системного анализа, заключающийся в поиске нескольких вариантов решения возникших проблем. Рассмотрение возможных вариантов структуры системы, ее организации и процессов, в ней протекающих (технологических, планирования, управления и др.), с целью выбора наилучших из них — важнейшая черта системного анализа.

Часто главной задачей системного анализа является нахождение оптимальных решений. Оптимальными называются решения, которые исходя из тех или иных критериев предпочтительнее других. Обычно при выборе оптимального решения на основе некоторого критерия производится сравнение эффекта, получаемого в результате реализации той или иной стратегии поведения, с затратами ресурсов, необходимых для ее осуществления.

Глубина и полноценность анализа процессов, протекающих в различных системах, в значительной мере обусловлены степенью изучения динамического характера их функционирования и развития. Системный анализ исходит из необходимости познания не только статических взаимосвязей в системе, но и динамических взаимодействий, изучения не только состояния системы в данный момент, но и ее изменения во времени. Рассмотрение явлений в их динамике, развитии также является важным принципом системного анализа.

Принцип разделения ответственности за рекомендации, вытекающие из системного анализа, и решения, принимаемые на их основе, предполагает установление четко очерченного круга прав и обязанностей системных аналитиков и лиц, принимающих решения исходя из результатов системного анализа. При окончательном утверждении решения ответственные за него лица могут учитывать наряду с рекомендациями, вытекающими из результатов системного анализа, еще ряд соображений количественного и качественного характера, которые не были учтены аналитиками.

В тех случаях, когда изучается сложная система, анализ которой может быть произведен только в результате обобщения результатов анализа функционирования ее составных частей (подсистем, элементов), вначале изучается структура анализируемой системы (проблемы) и возможности разделения ее на элементы. Далее осуществляется последовательное расчленение (структуризация) системы на составные части в соответствии с ее строением, функциями, внутренними процессами, с учетом всех важнейших взаимосвязей. Принцип целенаправленной структуризации изучаемой системы находит конкретное практическое воплощение в ряде методов системного анализа, например в методе дерева целей.

Область применения системного анализа в зависимости от сложности решаемых задач и возможности использования математических методов можно условно разбить на пять уровней:

  • оптимизация планирования и управления отдельными операциями.
  • выбор типа системы или наиболее эффективных путей достижения поставленных целей.
  • разработка новых систем.
  • определение места и роли системы в проблемах более высокого уровня.
  • планирование и управление экономической системой народи о хозяйственного уровня.

Такое расположение соответствует возрастанию сложности проблемы, уровня неопределенности и трудностей в выработке рекомендаций, по которым можно предпринять конкретные действия. На первом уровне анализ в наибольшей мере приобретает математическую форму и может базироваться на использовании формально-логических средств и методов. По существу это исследование операций в целях повышения эффективности системы в условиях, когда понятие «более эффективный» четко определено. Основной характеристикой проблем в этой области является то, что они имеют ясно очерченную структуру, поддающуюся формализованному описанию. На остальных уровнях применение системного анализа заведомо связано с необходимостью исследования качественных факторов и условий, чаще всего общественного характера.

В отдельных случаях системный анализ неизбежно связан с необходимостью изучения противоречий. Примерами противоречий и несоответствий являются несбалансированность планов, перебои в поставке отдельных видов материалов и оборудования, несоответствие между ростом объемов производства и потребления отдельных видов продукции, противоречия, связанные с медленным внедрением новой техники.

Анализ задач второго и третьего уровня включает проектирование новых систем, предназначенных для лучшего выполнения известных операций или операций, никогда ранее не выполнявшихся. При рассмотрении задач этого и последующих уровней все большее значение приобретает учет социальных и политических факторов.

Понятие методов системного анализа

«Использование системного анализа в отраслевом планировании» Е. П. Голубков 1977 г.

Общий метод при решении конкретных задач системного анализа дифференцируется и воплощается в самых различных методах, которые в зависимости от принятого принципа классификации могут быть разделены на разные группы, например на методы анализа и синтеза, описательные и экспериментальные. В зависимости от степени использования в системном анализе формальных элементов можно выделить три группы методов: математические (формальные); эвристические (неформальные); комбинированные математические и эвристические.

Методы системного анализа можно рассматривать как в широком, так и в узком, конкретном смысле. В широком смысле к числу методов системного анализа относятся любые методы из перечисленных выше трех групп, применяемые для решения возникшей проблемы на основе системного, комплексного подхода. В таком широком понимании методы системного анализа тождественны методам решения возникших проблем и могут быть классифицированы в соответствии с отдельными этапами процесса принятия решений.

В узком смысле методы системного анализа — это конкретные методы, предназначенные для определения совокупности целей деятельности системы и наилучших путей их достижения, для выбора моделей и критериев, для последовательной, направленной детализации системы (проблемы) на составные элементы, для определения взаимосвязей и взаимозависимостей между этими элементами и для определения относительной значимости (предпочтительности) отдельных целей, мероприятий, критериев и моделей. Таким образом, это в первую очередь методы, направленные на решение слабоструктуризованных проблем в тех случаях, когда применение формальных, математических методов ограничено.

Основную часть математических методов системного анализа составляют методы исследования операций (различные виды программирования, теория игр, теория массового обслуживания и др.). Эти методы широко применяются в системном анализе, но скорее для изучения отдельных сторон решаемой проблемы, а не для исследования ее существа.

Математические методы в системном анализе чаще всего используются:

  • для определения численных значений показателей, характеризующих результаты функционирования системы;
  • для поиска наилучших вариантов действий, ведущих к достижению определенных результатов (оптимизация);
  • для обработки и анализа данных, имеющих эвристический, творческий характер.

Несмотря на все большую роль математических методов при решении экономических задач, нельзя считать, что они являются универсальным средством такого решения. Методы, использующие накопленный опыт и интуицию, то есть эвристические (неформальные).

Стремление получить точные ответы на поставленные вопросы с помощью математических методов может привести к тому, что инженер и экономист настолько увлекаются своей работой и методологией выявления необходимости в тех или иных исследованиях, что конечным результатом их усилий оказывается вывод о необходимости проведения дополнительных исследований.

Между тем в условиях, когда определенные данные о том или ином экономическом процессе, явлении, результате отсутствуют, лучше получить приближенною ответы на наиболее важные вопросы, чем пытаться дать точные ответы на вопросы, которые не полностью ясны и осмыслены. Процедуры формирования целей системы, вариантов их реализации, моделей, критериев не могут быть полностью формализованы.

Порядок проведения подобных экспертиз и совещаний очень часто регламентируется традицией, т. е. в конечном счете опытом, и во многих отношениях представляет собой искусство. Однако постепенно и в эту область начинают проникать разнообразные математические методы обработки исходного материала эвристического происхождения.

Особенностью эвристических методов является то, что специалист, оценивая событие, в существенной мере использует информацию, основанную на его опыте и интуиции. Эта информация в огромной степени связана с личными качествами эксперта. При использовании интуитивного метода принятия решения последовательность его реализации эксперт не в состоянии выразить словами.

Интуиция предполагает непосредственное, скачкообразное достижение решения вместо цепочки тщательных, хорошо продуманных и осмысленных шагов. Интуитивно мыслящий человек часто не может сообщить, какие аспекты ситуации были выделены в процессе восприятия, какую часть хранящейся в его памяти информации он при этом использовал, какие «рассуждения» привели его от исходных данных к принятию решения.

На использовании опыта основаны эвристические методы принятия решении, исходящие из прошлого анализа некоторой проблемы, идентичной проблеме, возникшей в данный момент (решение, основанное на аналогии с прошлым). К неформальным методам относится также метод принятия решений на основе обращения к авторитету (обращение за советом и указаниями к руководству, к экспертам, справочной, научной или учебной литературе).

Области применения методов системного анализа:

  1. Определение перечня целей и путей их достижения (например, определение целей отраслевого плана и разработка нескольких вариантов его реализации).
  2. Определение предпочтительности (ранжирование) отдельных целей, путей, мероприятий, результатов и т. д. (например, определение приоритетности и сроков реализации отдельных мероприятий в отраслевом плане по новой технике).
  3. Расчленение целей, программ, планов и т. д. на их элементы (например, составление планов отдельных объединений или предприятий, исходя из задач, поставленных перед отраслью в целом).
  4. Выбор наилучших путей достижения поставленных целей (например, анализ и сопоставление различных организационно-технических мероприятий, предлагаемых для включения в план).
  5. Выбор критериев сравнения целей и путей их достижения (например, выбор критериев для оценки эффективности различных вариантов отраслевых планов).
  6. Построение моделей выбора целей и путей их достижения (например, модель распределения плановых заданий между предприятиями отрасли по критерию минимизации приведенных затрат).
  7. Обобщение данных анализа функционирования отдельных подсистем для выводов об оптимальности функционирования системы в целом (например, составление оптимальной схемы разработки отраслевых планов исходя из данных анализа процедур планирования, принятых в отдельных объединениях (на предприятиях отрасли).

Необходимо отметить, что граница между эвристическими и комбинированными методами в какой-то мере является условной, так как между ними не существует строгого разграничения. В настоящее время математические приемы обработки исходных данных эвристического характера используются при применении почти всех эвристических методов.

В системном анализе в зависимости от степени определенности постановки проблем и условий их решений могут быть различные типы задач, предопределяющие использование тех или иных конкретных методов их решения. Эти задачи с помощью классификации, применяемой в исследовании операций, можно подразделить на три группы, хотя и при этом необходимо внести некоторые уточнения.

  1. Детерминированные задачи. Это задачи выбора лучшего варианта решения в ситуациях, когда каждая стратегия приводит к единственному результату (например, рассматриваемый вариант плана приводит к получению требуемого результата со 100 процентной вероятностью).
  2. Вероятностные задачи. Это задачи выбора лучшего варианта решения в ситуациях, когда в результате каждого действия могут быть получены различные результаты, вероятности достижения которых известны или могут быть оценены (например, каждый вариант плана приводит к получению известных результатов с определенной вероятностью).
  3. Задачи в условиях неопределенности. Это задачи выбора лучшего варианта решения в ситуациях, когда неизвестны вероятности получения различных результатов или вообще неизвестно, какие результаты могут быть получены при выборе той или иной стратегии из числа рассматриваемых.

Введение такой терминологии для задач системного анализа в некоторой мере условно, так как, например, и при решении вероятностных задач присутствует фактор неопределенности.

Необходимо иметь в виду, что к классу вероятностных задач и задач в условиях неопределенности относятся и задачи, для которых не определен полный набор возможных стратегий, а рассматриваются только известные стратегии. Такая ситуация характерна для практики принятия решений, когда рассматриваются не все возможные варианты решения возникшей проблемы, а только ограниченное число таких вариантов.

Детерминированные и неопределенные задачи можно считать предельными случаями (например, полное знание и полное незнание результатов) вероятностных задач. В силу этого рассмотрим сначала вероятностные задачи, после чего перейдем к рассмотрению детерминированных и неопределенных задач.

При решении вероятностных задач выбор наилучшего варианта решения осуществляется по условию максимизации математического ожидания величины степени предпочтения. Этот критерий применяется при решении большинства задач данного типа.

В тех случаях, когда в результате определенных расчетов, например технико-экономических, представляется возможным определить эффективность той или иной стратегии в различных условиях внешней среды, вместо значений степени предпочтения должны использоваться конкретные величины, характеризующие эффект от реализации того или иного варианта решения. Окончательные рекомендации о выборе решения должны вырабатываться с учетом вероятности получения различных результатов рассматриваемых вариантов решения.

Детерминированную задачу можно рассматривать как предельный случай вероятностной задачи, полагая, что вероятность получения каждого из возможных результатов равна либо единице, либо нулю.

Примером детерминированных задач являются, например, задачи линейного программирования.

Критерии, применяемые при решении таких задач,. могут представлять собой предельный случай максимизации ожидаемой величины степени предпочтения, когда вероятности реализации возможных результатов равны или единице, или нулю. В качестве критериев при решении детерминированных задач часто используются различные показатели, имеющие конкретный экономический смысл (приведенные затраты, уровень рентабельности, производительность труда и др.).

Наиболее характерным типом задач системного анализа являются задачи в условиях неопределенности. В реальных случаях, когда вначале кажется, что отсутствуют какие-либо оценки вероятностей достижения различных результатов, специалист по системному анализу обычно прилагает максимальные усилия для получения информации об этих вероятностях путем проведения специального исследования и, как правило, это ему удается. Однако возможны и случаи, когда оценки вероятностей совершенно неизвестны.

При решении задач в условиях неопределенности применяются такие достаточно хорошо известные критерии, как минимакс, максимин, обобщенный максимин (критерий Гурвица), критерий минимаксного сожаления (критерий Севиджа), критерий Лапласа и др.

Использование различных критериев при решении одной задачи, как правило, приводит к получению неодинаковых результатов. Существует два подхода к выбор критериев для решения задач в условиях неопределенности. Первый из них — это разработка новых критериев или требований для выбора критерия принятия решения. Второй путь заключается в использовании любой, пусть самой скудной, информации о вероятностях реализации различных условий внешней среды (различных результатов, получаемых при реализации той пли иной стратегии) или в проведении экспериментов с целью получения оценок этих вероятностей. Тем самым неопределенная задача становится вероятностной.

Оба пути трудоемки и, как правило, трудновыполнимы на практике, однако предпочтительнее все же второй путь. Первый путь приводит к поискам новых критериев для выбора лучшего из числа известных, затем к поискам критериев для выбора критериев из числа рассматриваемых и т. д. Иными словами, не существует критерия принятия решения, не основанного на оценках вероятностей, который удовлетворял бы определенным обоснованным требованиям «хорошего» критерия.

Попытки сформировать критерий оценки возможных решений в условиях неопределенности отражают стремление сделать более наглядными преимущества и недостатки каждого варианта действий в различной обстановке. Ни один из существующих критериев выбора решений в условиях неопределенности не является универсальным, способным удовлетворить любого руководителя.

Методы системного анализа не следует противопоставлять. Каждый имеет преимущества и недостатки, но ни один из них нельзя считать пригодным для решения любых задач. Поэтому наилучшие результаты можно получить путем сочетания нескольких методов, определяемого характером решаемой задачи и уровнем рассмотрения проблемы. При решении задач планирования на низшем уровне управления экономикой обычно встречаются с достаточно структуризованными проблемами, что позволяет широко применять математические методы анализа. На более высоких уровнях цели и другие элементы системного анализа приобретают все более качественный характер и поэтому возрастает значение неформальных методов.

Сложность моделирования социальных процессов в экономических системах еще больше затрудняет применение математических методов. Одновременно возрастает роль фактора неопределенности, игнорирование которого путем использования формальных методов может привести к ошибочным выводам.

 

 

Методика системного анализа

Системный анализ в экономике

Системный подход

 

О системном анализе

Системный анализ

Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем. Оптнер

Системный анализ и перспективное планирование. Поспелов

Системный анализ и целевое управление. Клиланд, Кинг

Системный анализ и системный подход. Никаноров

Системный анализ. Перегудов, Тарасенко

Анализ систем. Квейд

 

 

Скачать литературу по системному анализу

 

На главную страницу

 

 

 

© Лаборатория системного анализа 2017system-laboratory.ru

© Лаборатория системного анализа 2017system-laboratory.ru

© Лаборатория системного анализа 2017system-laboratory.ru

© Лаборатория системного анализа 2017system-laboratory.ru