Методи системного аналізу підходів. «Теорія систем та системний аналіз
Будь-яка наукова, дослідницька та практична діяльність проводиться на базі методів, методик та методологій.
Метод- це прийом чи спосіб дії.
Методика- це сукупність методів, прийомів будь-якої роботи.
Методологія- це сукупність методів, правила розподілу та призначення методів, а також кроки роботи та їх послідовність.
Є свої методи, методики та методології та у системного аналізу. Проте, на відміну класичних наук, системний аналіз перебуває у стадії розвитку та ще немає усталеного, загальновизнаного «інструментарію».
Крім того, кожна наука має свою методологію, тому дамо ще одне визначення.
Методологія- це сукупність методів, які застосовують у будь-якій науці.
У якомусь сенсі можна говорити і про методологію системного аналізу, хоча це ще дуже пухка, «сира» методологія.
1. Системність
Перед тим, як розглядати системну методологію, треба розібратися з поняттям «системний». Сьогодні широко використовуються такі поняття як «системний аналіз», « системний підхід», «Теорія систем», «принцип системності» та ін. При цьому їх не завжди розрізняють і часто застосовують як синоніми.
Найбільш загальним поняттям, Що означає всі можливі прояви систем, є «системність». Ю.П. Сурмін пропонує розглядати структуру системності у трьох аспектах (рис. 1): системна теорія, системний підхід та системний метод.
Рис. 1. Структура системності та складові її функції.
1. Системна теорія (теорія систем) реалізує пояснювальну та систематизуючу функції: дає суворе наукове знання про світ систем; пояснює походження, будову, функціонування та розвиток систем різної природи.
2. Системний підхід слід розглядати як деякий методологічний підхід людини до дійсності, що є деякою спільністю принципів, системною світоглядом.
Підхід - це сукупність прийомів, способів на кого-небудь, у вивченні чого-небудь, ведення справи тощо.
Принцип - а) основне, вихідне становище будь-якої теорії; б) найбільш загальне правило діяльності, що забезпечує його правильність, але не гарантує однозначність та успіх.
Отже, підхід - це деяка узагальнена система уявлень у тому, як має виконуватися та чи інша діяльність (але не детальний алгоритм дії), а принцип діяльності - безліч деяких узагальнених прийомів і правил.
Стисло системного підходу можна визначити так:
Системний підхід – це методологія наукового пізнання та практичної діяльності, а також пояснювальний принцип, в основі яких лежить розгляд об'єкта як системи.
Системний підхід полягає у відмові від однобічно аналітичних, лінійно-причинних методів дослідження. Основний акцент при його застосуванні робиться на аналізі цілісних властивостей об'єкта, виявленні різних зв'язків і структури, особливостей функціонування та розвитку. Системний підхід є досить універсальним підходом при аналізі, дослідженні, проектуванні та управлінні будь-яких складних технічних, економічних, соціальних, екологічних, політичних, біологічних та інших систем.
Призначення системного підходу у тому, що він спрямовує людини на системне бачення дійсності. Він змушує розглядати світ із системних позицій, точніше - з позицій його системного пристрою.
Отже, системний підхід, будучи принципом пізнання, виконує орієнтаційну і світоглядну функції, забезпечуючи як бачення світу, а й орієнтацію у ньому.
3. Системний метод реалізує пізнавальну та методологічну функції. Він постає як деяка інтегральна сукупність щодо простих методів та прийомів пізнання, а також перетворення дійсності.
Кінцева мета будь-якої системної діяльності полягає у виробленні рішень як на стадії проектування систем, так і при управлінні ними. У цьому контексті системний аналіз можна вважати сплавом методології загальної теоріїсистем, системного підходу та системних методів обґрунтування та прийняття рішень.
2. Природничо-наукова методологія та системний підхід
Системний аналіз не є чимось принципово новим у дослідженні навколишнього світу і його проблем - він базується на природничо підході, коріння якого сягають у минулі століття.
Центральне місце у дослідженні займають два протилежні підходи: аналіз та синтез.
Аналіз передбачає процес поділу цілого на частини. Він дуже корисний у тому випадку, якщо потрібно з'ясувати, з яких частин (елементів, підсистем) складається система. За допомогою аналізу набувають знання. Однак при цьому не можна зрозуміти властивості системи загалом.
Завдання синтезу - побудова цілого з елементів. За допомогою синтезу досягається розуміння.
У дослідженні будь-якої проблеми можна зазначити кілька основних етапів:
1) постановка мети дослідження;
2) виділення проблеми (виділення системи): виділити головне, суттєве, відкинувши малозначуще, несуттєве;
3) опис: висловити єдиною мовою (рівнем формалізації) різнорідні за своєю природою явища та фактори;
4) встановлення критеріїв: визначити, що означає «добре» та «погано» для оцінювання отриманої інформації та порівняння альтернатив;
5) ідеалізація (концептуальне моделювання): запровадити раціональну ідеалізацію проблеми, спростити її до допустимої межі;
6) декомпозиція (аналіз): розділити ціле на частини, не втрачаючи властивостей цілого;
7) композиція (синтез): об'єднати частини у ціле, не втрачаючи властивостей частин;
8) рішення: знайти розв'язання проблеми.
На відміну від традиційного підходу, при якому проблема вирішується у суворій послідовності вищенаведених етапів (або в іншому порядку), системний підхід полягає у багатозв'язковості процесу вирішення: етапи розглядаються спільно, у взаємозв'язку та діалектичному єдності. При цьому можливий перехід до будь-якого етапу, у тому числі повернення до постановки мети дослідження.
Головною ознакою системного підходу є наявність домінуючої ролі складного, а чи не простого, цілого, а чи не складових елементів. Якщо при традиційному підході до дослідження думка рухається від простого до складного, від частин – до цілого, від елементів – до системи, то у системному підході, навпаки, думка рухається від складного до простого, від цілого до складовим частинамвід системи до елементів. При цьому ефективність системного підходу тим вища, чим до складнішої системи він застосовується.
3. Системна діяльність
Щоразу, коли ставиться питання про технології системного аналізу, відразу ж виникають непереборні труднощі, пов'язані з тим, що усталених технологій системного аналізу на практиці немає. Системний аналіз у час є слабопов'язану сукупність прийомів і методів неформального і формального характеру. У системному мисленні поки що частіше панує інтуїція.
Ситуація посилюється ще й тим, що, незважаючи на піввікову історію розвитку системних ідей, немає однозначності у розумінні самого системного аналізу. Ю.П. Сурмін виділяються такі варіанти розуміння сутності системного аналізу:
Ототожнення технології системного аналізу із технологією наукового дослідження. При цьому для самого системного аналізу в цій технології практично немає місця.
Зведення системного аналізу до системного конструювання. По суті, системно-аналітична діяльність ототожнюється із системотехнічною діяльністю.
Дуже вузьке розуміння системного аналізу, зведення його до однієї з його складових, наприклад структурно-функціонального аналізу.
Ототожнення системного аналізу із системним підходом в аналітичній діяльності.
Розуміння системного аналізу, як дослідження системних закономірностей.
У вузькому значенні під системним аналізом часто розуміють сукупність математичних методів дослідження систем.
Зведення системного аналізу до сукупності методологічних засобів, що використовуються для підготовки, обґрунтування та здійснення рішень щодо складних проблем.
Таким чином, те, що називають системним аналізом, є недостатньо інтегрованим масивом методів і прийомів системної діяльності.
Сьогодні згадку про системний аналіз можна знайти у багатьох роботах, пов'язаних з управлінням, вирішенням проблем. І хоча його цілком справедливо розглядають як ефективний метод вивчення об'єктів і процесів управління, методики системної аналітики у вирішенні конкретних управлінських завдань практично відсутні. Як пише Ю.П. Сурмін: «Системний аналіз в управлінні представляє нині не розвинену практику, а ментальні декларації, що наростають, не мають якого-небудь серйозного технологічного забезпечення».
4. Підходи до аналізу та проектування систем
При аналізі та проектуванні діючих систем різних фахівців можуть цікавити різні аспекти: від внутрішнього устрою системи до організації управління у ній. У зв'язку з цим умовно виділяють такі підходи до аналізу та проектування: 1) системно-елементний; 2) системно-структурний; 3) системно-функціональний; 4) системно-генетичний; 5) системно-комунікативний; ) системно-інформаційний.
1. Системно-елементний підхід. Неодмінною приналежністю систем є їх компоненти, частини, саме те, з чого утворено ціле і без чого воно неможливе.
Системно-елементний підхід відповідає питанням, із чого (яких елементів) утворена система.
Цей підхід іноді називали "перерахуванням" системи. Його спочатку намагалися застосувати на дослідження складних систем. Однак перші спроби застосувати такий підхід до дослідження систем управління підприємствами та організаціями показали, що «перерахувати» складну систему практично неможливо.
приклад. В історії розробки автоматизованих систем управління був такий випадок. Розробники написали кілька десятків томів обстеження системи, але так і не могли розпочати створення АСУ, оскільки не могли гарантувати повноти опису. Керівник розробки змушений був звільнитися, а згодом почав вивчати системний підхід та популяризувати його.
2. Системно-структурний підхід. Компоненти системи являють собою не набір випадкових об'єктів. Вони інтегровані системою, є компонентами цієї системи.
Системно-структурний підхід спрямовано виявлення компонентного складу системи та зв'язків між ними, що забезпечують цілеспрямоване функціонування.
При структурному дослідженні предметом досліджень, зазвичай, є склад, структура, конфігурація, топологія тощо.
3. Системно-функціональний підхід. Ціль виступає в системі як один з важливих системотворчих факторів. Але ціль вимагає дій, спрямованих на її досягнення, які є не що інше, як її функції. Функції стосовно мети виступають як засоби її досягнення.
Системно-функціональний підхід спрямований на розгляд системи з точки зору її поведінки в середовищі для досягнення цілей.
p align="justify"> При функціональному дослідженні розглядаються: динамічні характеристики, стійкість, живучість, ефективність, тобто все те, що при незмінній структурі системи залежить від властивостей її елементів та їх відносин.
4. Системно-генетичний підхід. Будь-яка система не є незмінною, раз і назавжди заданою. Вона не абсолютна, не вічна головним чином тому, що їй притаманні внутрішні протиріччя. Кожна система як функціонує, а й рухається, розвивається; вона має свій початок, переживає час свого зародження та становлення, розвитку та розквіту, занепаду та загибелі. А це означає, що час є неодмінним атрибутом системи, будь-яка система історична.
Системно-генетичний (чи системно-історичний) підхід спрямовано вивчення системи з погляду її розвитку у часі.
Системно-генетичний підхід визначає генезис - виникнення, походження та становлення об'єкта як системи.
5. Системно-комунікативний підхід. Кожна система завжди є елементом (підсистемою) іншої, більше високого рівня, системи, і сама, у свою чергу, утворена з підсистем нижчого рівня. Інакше кажучи, система пов'язана безліччю відносин (комунікацій) з різними системними і несистемними утвореннями.
Системно-комунікативний підхід спрямовано вивчення системи з погляду її відносин із іншими, зовнішніми стосовно неї, системами.
6. Системно-управлінський підхід. Система постійно відчуває на собі впливи, що обурюють. Це насамперед внутрішні обурення, що є результатом внутрішньої суперечливості будь-якої системи. Це і зовнішні обурення, які далеко не завжди сприятливі: нестача ресурсів, жорсткі обмеження тощо. Тим часом система живе, функціонує, розвивається. Отже, поряд із специфічним набором компонентів, внутрішньою організацією(структурою) і т. д., є й інші системоутворюючі, системосохраняючі фактори. Ці чинники забезпечення стійкості життєдіяльності системи називають керуванням.
Системно-управлінський підхід спрямований на вивчення системи з погляду забезпе
печіння її цілеспрямованого функціонування в умовах внутрішніх та зовнішніх збурень.
7. Системно-інформаційний підхід. Управління у системі немислимо без передачі, отримання, зберігання та обробки інформації. Інформація - це спосіб зв'язку компонентів системи один з одним, кожного з компонентів із системою загалом, а системи загалом - із середовищем. Через сказане, не можна розкрити сутність системності без вивчення її інформаційного аспекту.
Системно-інформаційний підхід спрямований на вивчення системи з точки зору передачі, отримання, зберігання та обробки даних усередині системи та у зв'язку із середовищем.
5. Методики системного аналізу
Методологія системного аналізу є досить складною і строкатою сукупністю принципів, підходів, концепцій і конкретних методів, а також методик.
Найбільш важливу частину методології системного аналізу складають її методи та методики (для простоти надалі узагальнено говоритимемо про методики).
5.1. Огляд методик системного аналізу
Наявні методики системного аналізу ще не отримали достатньо переконливої класифікації, яка була б прийнята одноголосно всіма фахівцями. Наприклад, Ю. І. Черняк ділить методи системного дослідження на чотири групи: неформальні, графічні, кількісні та моделювання. Досить глибокий аналіз методик різних авторів представлений у роботах В.М. Волковій, і навіть Ю.П. Сурміна.
Як найпростіший варіант методики системного аналізу можна розглядати таку послідовність:
1) постановка задачі;
2) структуризація системи;
3) побудова моделі;
4) Вивчення моделі.
Інші приклади та аналіз етапів перших методик системного аналізу наведено у книзі, де розглядаються методики провідних фахівців системного аналізу 70-х та 80-х років минулого століття: С. Оптнера, Е. Квейда, С. Янга, Є.П. Голубкова. Ю.М. Чорняка.
Приклади: Етапи методик системного аналізу за С. Оптнером:
1. Ідентифікація симптомів.
2. Визначення актуальності проблеми.
3. Визначення мети.
4. Розтин структури системи та її дефектних елементів.
5. Визначення структури повноважень.
6. Знаходження альтернатив.
7. Оцінка альтернатив.
8. Вибір альтернативи.
9. Упорядкування рішення.
10. Визнання рішення колективом виконавців та керівників.
11. Запуск процесу реалізації рішення
12. Управління процесом реалізації рішення.
13. Оцінка реалізації та її наслідків.
Етапи методик системного аналізу за С. Янгом:
1. Визначення мети системи.
2. Виявлення проблем організації.
3. Дослідження проблем та постановка діагнозу
4. Пошук вирішення проблеми.
5. Оцінка всіх альтернатив та вибір найкращої з них.
6. Узгодження рішень на організації.
7 Затвердження рішення.
8. Підготовка до введення.
9. Управління застосуванням рішення.
10. Перевірка ефективності рішення.
Етапи методик системного аналізу за Ю.І. Черняку:
1. Аналіз проблеми.
2. Визначення системи.
3. Аналіз структури системи.
4. Формування загальної мети та критерію.
5. Декомпозиція мети та виявлення потреби в ресурсах та процесах.
6. Виявлення ресурсів та процесів - композиція цілей.
7. Прогноз та аналіз майбутніх умов.
8. Оцінка цілей та коштів.
9. Відбір варіантів.
10. Діагноз існуючої системи.
11. Побудова комплексної програмирозвитку.
12. Проектування організації задля досягнення цілей.
З аналізу та зіставлення цих методик видно, що в тій чи іншій формі представлені такі етапи:
виявлення проблем та постановки цілей;
розробка варіантів та моделі прийняття рішення;
оцінка альтернатив та пошуку рішення;
реалізація рішення.
З іншого боку, у деяких методиках є етапи оцінки ефективності рішень. У найповнішій методиці Ю.І. Черняка особливо передбачено етап проектування організації для досягнення мети.
У цьому різні автори акцентують свою увагу різних етапах, відповідно докладніше їх деталізуючи. Зокрема, основна увага приділяється наступним етапам:
розроблення та дослідження альтернатив прийняття рішень (С. Оптнер, Е. Квейд), вибору рішення (С. Оптнер);
обґрунтування мети та критеріїв, структуризації мети (Ю.І. Черняк, С. Оптнер, С. Янг);
управлінню процесом реалізації вже ухваленого рішення (С. Оптнер, С. Янг).
Оскільки виконання окремих етапів може займати досить багато часу, виникає необхідність більшої їх деталізації, поділу на підетапи та чіткішого визначення кінцевих результатів виконання підетапів. Зокрема, у методиці Ю.І. Черняка кожен із 12 етапів розділений на підетапи, яких загалом – 72.
З інших авторів методик системного аналізу можна назвати Е.А. Капітонова та Ю.М. Плотницького.
Приклади: Е.А. Капітонів виділяє такі послідовні етапи системного аналізу.
1. Постановка цілей та основних завдань дослідження.
2. Визначення меж системи з метою відокремлення об'єкта від зовнішнього середовища, розмежування його внутрішніх та зовнішніх зв'язків.
3. Виявлення суті цілісності.
Близький підхід використовує і Ю. М. Плотницький, який розглядає системний аналіз як сукупність кроків щодо реалізації методології системного підходу з метою отримання інформації про систему. Він виділяє у системному аналізі 11 етапів.
1. Формулювання основних цілей та завдань дослідження.
2. Визначення меж системи, відокремлення її від довкілля.
3. . Складання списку елементів системи (підсистем, факторів, змінних тощо).
4. Виявлення суті цілісності системи.
5. Аналіз взаємозалежних елементів системи.
6. Побудова структури системи.
7. Встановлення функцій системи та її підсистем.
8. Узгодження цілей системи та кожної підсистеми.
9. Уточнення меж системи та кожної підсистеми.
10. Аналіз явищ емерджентності.
11. Конструювання системної моделі.
5.2. Розробка методик системного аналізу
Кінцева мета системного аналізу - надати допомогу в розумінні та вирішенні наявної проблеми, що зводиться до пошуку та вибору варіанта вирішення проблеми. Результатом буде обрана альтернатива або у вигляді управлінського рішення, або у вигляді створення нової системи(зокрема, системи управління) або реорганізації старої, що знову ж таки є управлінським рішенням.
Неповнота інформації про проблемної ситуаціїускладнює вибір методів її формалізованого уявлення та не дозволяє сформувати математичну модель. І тут виникає необхідність у розробці методик проведення системного аналізу.
Необхідно визначити послідовність етапів системного аналізу, рекомендувати методи виконання цих етапів, передбачити за необхідності повернення до попередніх етапів. Така послідовність певним чином виділених та впорядкованих етапів та підетапів у поєднанні з рекомендованими методами та прийомами їх виконання є структурою методики системного аналізу.
Практики вбачають у методиках важливий інструмент для вирішення проблем своєї предметної галузі. І хоча до сьогоднішнього дня накопичений великий їхній арсенал, але, на жаль, слід визнати, що розробка універсальних методів і методик не є можливою. У кожній предметній області, для різних типів розв'язуваних проблем системному аналітику доводиться розробляти свою методику системного аналізу з урахуванням безлічі принципів, ідей, гіпотез, методів і методик, накопичених у сфері теорії систем та системного аналізу.
Автори книги рекомендують при розробці методики системного аналізу насамперед визначити тип розв'язуваної задачі (проблеми). Потім, якщо проблема охоплює кілька областей: вибір цілей, вдосконалення оргструктури, організацію процесу прийняття та реалізації вирішенні, виділити в ній ці завдання та розробити методики для кожної з них.
5.3. Приклад методики системного аналізу підприємства
Як приклад сучасної методики системного аналізу розглянемо якусь узагальнену методику аналізу підприємства.
Пропонується наступний перелік процедур системного аналізу, який може бути рекомендований менеджерам та фахівцям з економічних інформаційних систем.
1. Визначити межі досліджуваної системи (див. виділення системи з довкілля).
2. Визначити всі підсистеми, до яких входить досліджувана система як частина.
Якщо з'ясовується вплив на підприємство економічного середовища, воно і буде тією надсистемою, в якій слід розглядати його функції (див. ієрархічність). Виходячи із взаємопов'язаності всіх сфер життя сучасного суспільстваБудь-який об'єкт, зокрема підприємство, слід вивчати як складову частину багатьох систем - економічних, політичних, державних, регіональних, соціальних, екологічних, міжнародних. Кожна з цих надсистем, наприклад економічна, своєю чергою має чимало компонентів, із якими пов'язане підприємство: постачальники, споживачі, конкуренти, партнери, банки тощо. буд. Ці компоненти входять одночасно й інші надсистеми - соціокультурну, екологічну тощо. п. А якщо ще врахувати, що кожна з цих систем, а також кожен з їх компонентів мають свої специфічні цілі, що суперечать одна одній, стає ясною необхідність свідомого вивчення середовища, що оточує підприємство (див. розширення проблеми до проблематики). Інакше вся сукупність численних впливів, надаваних надсистемами на підприємство, здаватиметься хаотичною і непередбачуваною, виключаючи можливість розумного управління ним.
3. Визначити основні риси та напрями розвитку всіх надсистем, яким належить дана система зокрема, сформулювати їх цілі та протиріччя між ними.
4. Визначити роль досліджуваної системи у кожній надсистемі, розглядаючи цю роль як досягнення цілей надсистемы.
Слід розглянути при цьому два аспекти:
ідеалізовану, очікувану роль системи з погляду надсистеми, тобто ті функції, які слід виконувати, щоб реалізувати цілі надсистеми;
реальну роль системи у досягненні цілей надсистеми.
Наприклад, з одного боку, оцінка потреб покупців у конкретному вигляді товарів, їх якість та кількість, а з іншого - оцінка параметрів товарів, що реально випускаються конкретним підприємством.
Визначення очікуваної ролі підприємства у споживчому середовищі та її реальної ролі, і навіть їх порівняння, дозволяють зрозуміти багато причин успіху чи невдачі компанії, особливості його роботи, передбачати реальні риси її розвитку.
5. Виявити склад системи, т. е. визначити частини, у тому числі вона складається.
6. Визначити структуру системи, що є сукупність зв'язків між її компонентами.
7. Визначити функції активних елементів системи, їх «внесок» у реалізацію ролі системи загалом.
Принципово важливим є гармонійне, несуперечливе поєднання функцій різних елементів системи. Ця проблема особливо актуальна для підрозділів, цехів. великих підприємств, Чиї функції часто багато в чому «не стиковані», недостатньо підпорядковані загальному задуму.
8. Виявити причини, що об'єднують окремі частини у систему, у цілісність.
Вони звуться інтегруючих чинників, яких у першу чергу належить людська діяльність. У ході діяльності людина усвідомлює свої інтереси, визначає цілі, здійснює практичні дії, формуючи системи засобів для досягнення цілей. Вихідним, первинним фактором, що інтегрує, є мета.
Мета у сфері діяльності є складне поєднання різних суперечливих інтересів. У перетині подібних інтересів, у своєрідній їх комбінації полягає справжня мета. Всебічне пізнання її дозволяє судити про ступінь стійкості системи, про її несуперечність, цілісність, передбачати характер її подальшого розвитку.
9. Визначити всі можливі зв'язки, комунікації системи із зовнішнім середовищем.
Для справді глибокого, всебічного вивчення системи недостатньо виявити її зв'язки з усіма підсистемами, яким належить. Необхідно ще пізнати такі системи у довкіллі, яким належать компоненти досліджуваної системи. Так, слід визначити всі системи, яким належать працівники підприємства - профспілки, політичні партії, сім'ї, системи соціокультурних цінностей та етичних норм, етнічні групи тощо. Необхідно також добре знати зв'язки структурних підрозділівта працівників підприємства з системами інтересів та цілей споживачів, конкурентів, постачальників, зарубіжних партнерів та ін. Усвідомлення органічної, хоч і суперечливої єдності всіх систем, що оточують підприємство, дозволяє розуміти причини його цілісності, запобігати процесам, що ведуть до дезінтеграції.
10. Розглянути досліджувану систему у поступовій динаміці, у розвитку.
Для глибокого розуміння будь-якої системи не можна обмежуватись розглядом коротких проміжків часу її існування та розвитку. Доцільно по можливості дослідити всю її історію, виявити причини, що спонукали створити цю систему, визначити інші системи, з яких вона виростала та будувалася. Також важливо вивчати не лише історію системи чи динаміку її нинішнього стану, А й спробувати, використовуючи спеціальні прийоми, побачити розвиток системи у майбутньому, т. е. прогнозувати її майбутні стану, проблеми, можливості.
Необхідність динамічного підходу до дослідження систем легко проілюструвати порівнянням двох підприємств, у яких певний момент часу збіглися значення одного з параметрів, наприклад, обсяг продажів. З цього збігу зовсім не випливає, що підприємства займають на ринку однакове становище: одне з них може набирати сили, рухатися до розквіту, а інше, навпаки, переживати спад. Тому судити про будь-яку систему, зокрема, про підприємство не можна лише за «моментальною фотографією» за одним значенням будь-якого параметра; необхідно дослідити зміни параметрів, розглянувши в динаміці.
Викладена тут послідовність процедур системного аналізу не є обов'язковою та закономірною. Обов'язковим є скоріше сам перелік процедур, ніж їхня послідовність. Єдине правило полягає у доцільності багаторазового повернення під час дослідження до кожної з описаних процедур. Тільки це є запорукою глибокого та всебічного вивчення будь-якої системи.
Резюме
1. Будь-яка наукова, дослідницька та практична діяльність проводиться на базі методів (прийомів або способів дії), методик (сукупності методів та прийомів проведення будь-якої роботи) та методологій (сукупності методів, правил розподілу та призначення методів, а також кроків роботи та їх послідовності).
2. Найбільш загальним поняттям, що означає всі можливі прояви систем, є «системність», яку пропонується розглядати у трьох аспектах:
а) системна теорія дає суворе наукове знання про світ систем та пояснює походження, будову, функціонування та розвиток систем різної природи;
б) системний підхід - виконує орієнтаційну і світоглядну функції, забезпечує як бачення світу, а й орієнтацію у ньому;
в) системний метод - реалізує пізнавальну та методологічну функції.
3. Системний аналіз не є чимось принципово новим у дослідженні навколишнього світу та його проблем - він базується на природничо підході. На відміну від традиційного підходу, при якому проблема вирішується в суворій послідовності наведених вище етапів (або в іншому порядку), системний підхід полягає в багатозв'язковості процесу рішення.
4. Головною ознакою системного підходу є наявність домінуючої ролі складного, а чи не простого, цілого, а чи не складових елементів. Якщо при традиційному підході до дослідження думка рухається від простого до складного, від частин - до цілого, від елементів - до системи, то при системному підході, навпаки, думка рухається від складного до простого, від цілого до складових частин від системи до елементів .
5. При аналізі та проектуванні діючих систем різних фахівців можуть цікавити різні аспекти - від внутрішнього устрою системи до організації управління, у ній, що породжує такі підходи до аналізу та проектування; системно-елементний, системно-структурний, системно-функціональний, системно-генетичний, системно-комунікативний, системно-управлінський та системно-інформаційний.
6. Методологія системного аналізу представляє сукупність принципів, підходів, концепцій та конкретних методів, а також методик.
Методологія - це система принципів та способів організації та побудови теоретичної та практичної діяльності. Якщо теорія є результатом процесу пізнання, то методологія є обґрунтуванням способу досягнення і побудови отриманого на її основі знання. Методологія дає філософське обґрунтування способів та прийомів організації всього різноманіття видів (у тому числі й пізнавальної) людської діяльностіі передбачає розробку методів, адекватних об'єктам, що вивчаються і перетворюються. Одна з найважливіших функцій методології - евристична: вона повинна не лише описувати та пояснювати деяку предметну область, але й одночасно бути інструментом пошуку нового знання.
Якщо формулювати коротко, то методологія- це вчення про метод.
Для соціальних наукможна виділити три рівні методології:
- загальна наукова (наприклад, системний підхід);
- загальносоціальна ( соціальна філософія);
- приватно-соціальна (соціологія особистості, праці, молоді
Метод -сукупність прийомів та операцій теоретичного та практичного освоєння дійсності. Для сфери соціальних досліджень це основний спосіб збирання, обробки та аналізу емпіричних матеріалів.
Методика -сукупність технічних прийомів, обумовлених даним методом, що включають приватні операції, їх послідовність та взаємозв'язок.
У сучасній науціта соціальній практиці як загальнонаукова методологія, покликана сформулювати в завершеному вигляді досить універсальну сукупність методів дослідження, а також прийомів і правил конструктивної діяльності для предметних сфер різних типів і класів, виступає системний підхід.В основу системного підходу закладено принцип системності, згідно з яким складні явища об'єктивної реальності розглядаються як цілісні феномени, утворені особливими механізмами зв'язку та функціонування складових їх частин. На цій основі утворюється спеціалізований пізнавальний апарат, що визначає спосіб бачення реального світу.
Як відомо, системою називають таку сукупність взаємозалежних елементів, взаємодія яких між собою породжує особливу системну якість, що досить чітко локалізує дану сукупність в навколишньому просторі. Необхідно відзначити, що до зазначеної системної якості елементи, що утворюють систему, долучаються тільки в складі даної системи.
Система завжди перебуває в стані взаємодії із зовнішнім середовищем, яке для неї є, з одного боку, джерелом необхідних для її життєдіяльності ресурсів, з іншого - джерелом різноманітних впливів, що обурюють, здатних бути корисними (і тоді вони асимілюються системою), нейтральними (система їх просто ігнорує) або шкідливими (система намагається демпфувати їх негативний вплив за допомогою та в межах наявних ресурсів).
Системний розгляд об'єкта передбачає:
- визначення та дослідження системної якості;
- виявлення утворює систему сукупності елементів;
- встановлення зв'язків між цими елементами;
- дослідження властивостей навколишньої системи середовища, важливих для
функціонування системи, на макро- та мікрорівні;
Виявлення відносин, що пов'язують систему із середовищем.
Розвиток науки та управлінської практики також показує, що системний підхід до вивчення складного суспільства дає можливість всебічного вивчення структурних одиниць суспільства (класів, верств, груп, асоціацій, особистостей), соціальних зв'язків між ними (контактів, дій, взаємодій, соціальних відносин, соціальних інститутів), і навіть динаміки соціальних структур (соціальних змін, процесів).
Основна перевага системного підходу полягає в тому, що він вимагає максимально можливого врахування всіх аспектів проблеми в їх взаємозв'язку та цілісності, виділення головного та суттєвого, визначення характеру та спрямованості зв'язків між структурними складовими проблеми.
Системний аналізу вузькому сенсі є сукупність наукових методів і практичних прийомів, які можуть бути використані при дослідженні та/або розробці складних та надскладних об'єктів, а також при вирішенні різноманітних проблем, що виникають у всіх сферах управління соціальними та організаційно-технологічними системами. У широкому значенні системний аналіз сприймається як синонім системного підходу.
Науковий апарат і методичний арсенал системного аналізу загалом сформувалися США на початку 40-х гг. XX ст. в ході пошуку нових підходів до вирішення проблем виробництва та швидкого вдосконалення нових зразків зброї. Було помічено, що основне питання при вирішенні будь-яких проблем – незалежно від їхньої галузі, змісту та характеру – це вибір найбільш оптимальної альтернативи вирішення. Однак цей вибір залежить від здатності оцінити ефективність кожної альтернативи та необхідні для її реалізації витрати. Подібні операції були освоєні під час інвестування капіталу та розвитку промисловості ще до Другої світової війни. Для їх виконання було запропоновано ряд методів, які незважаючи на конструктивність результатів у названих областях майже не використовувалися у сфері зброї. Роботи зі створення систем озброєння починалися без розгляду того, як вони будуть використовуватися, скільки коштуватимуть та чи виправдає їх використання витрати на розробку та створення. Причина такого становища полягала в тому, що на той час відносні витрати на озброєння були невеликими, можливостей для вибору було мало, тому фактично використовувався принцип «нічого, крім найкращого». Під час Другої світової війни і особливо з початком «атомного віку» витрати на створення зброї зросли багато разів, і цей підхід став неприйнятним. Його поступово замінив на іншу: «тільки те, що необхідно, і за мінімальну вартість».
Для реалізації цього принципу потрібно було вміти знаходити, оцінювати та порівнювати одночасно безліч альтернатив виробництва зброї різних типів. Розроблені до цього часу в промисловості та комерції моделі дослідження операцій не могли бути використані для цього через властиві їм обмеження. Від нових методів була потрібна можливість розгляду багатьох альтернатив, кожна з яких описувалася великою кількістю змінних як ціле, забезпечуючи при цьому повноту оцінки кожної альтернативи та рівень її невизначеності. Універсальна методологія вирішення проблем, що вийшла в результаті, була названа її авторами "системний аналіз".Нова методологія, створена для вирішення військових проблем, була перш за все використана саме в цій галузі. Однак дуже скоро з'ясувалося, що проблеми фірм цивільні, фінансові та багато інших не лише допускають, а й вимагають застосування цієї методології.
Системний аналіз швидко ввібрав у себе досягнення багатьох родинних та суміжних областей та різних підходіві перетворився на самостійну, багату формами та областями додатків, унікальну за своїм призначенням та характером наукову та прикладну дисципліну та галузь професійної діяльності.
Вихідний теоретичною базоюдля системного аналізу є теорія систем та системний підхід. Однак системний аналіз запозичує у них лише найзагальніші концепції та передумови. На відміну, наприклад, від системного підходу системний аналіз має в своєму розпорядженні розвинений власний і запозичений з інших галузей науки методичний і інструментальний апарат.
Системний аналіз ґрунтується на неухильному дотриманні наступних принципів:
- процес прийняття рішення має починатися з обґрунтування та чіткого формулювання кінцевих цілей;
- будь-яка проблема має бути представлена як цілісна єдина система із зазначенням взаємозв'язків та наслідків кожного приватного рішення;
- вирішення проблеми має бути представлене сукупністю можливих альтернативних шляхів досягнення мети;
- мети окремих підрозділів нічого не винні суперечити цілям всієї системи загалом.
В основу алгоритму системного аналізу закладено побудову узагальненої моделі, що відображає всі фактори та взаємозв'язки проблемної ситуації, які можуть виявитися у процесі вирішення. Процедура системного аналізу полягає у перевірці наслідків кожного з можливих альтернативних рішень для вибору оптимального за будь-яким критерієм або їх сукупністю.
Специфіка системного аналізу – орієнтація на пошук оптимальних рішень при обмежених ресурсах (кадрів, фінансів, часу, техніки тощо). Він починається на стадії управлінського циклу, коли визначаються та впорядковуються мети управління при знаходженні відповідності між цілями, можливими шляхами їх досягнення, необхідними та наявними для цього ресурсами.
У центрі методології системного аналізузнаходиться операція кількісного порівняння альтернатив, що виконується з метою вибору оптимальної (за певними критеріями) альтернативи, яку передбачається реалізовувати. Досягти цього можна, якщо враховано всі елементи альтернативи та надано правильні оцінки кожному з них. Отже, виникає ідея виділення всіх елементів, що з даної альтернативою, т. е. «всебічний облік всіх обставин». Цільність, що виділяється в результаті, і називається в системному аналізі повною системою або просто системою.Єдиним критерієм, що дозволяє виділити цю систему, може бути лише факт участі даного елемента у процесі, що призводить до появи заданого (цільового, бажаного) вихідного результату даної альтернативи. Таким чином, поняття процесувиявляється центральним у методології системного аналізу. Не може бути системного мислення без чіткого розуміння процесу.
Визначити систему - це означає задати системні об'єкти, їх властивості та зв'язки. Найважливіші з них - вхід, процес, вихід, зворотний зв'язок та обмеження.
Вхід системиназивається те, що змінюється при протіканні даного процесу. Або інакше - це те, до чого треба докласти цей процес, щоб отримати потрібний результат. У багатьох випадках компонентами входу є «робочий вхід» (те, що «обробляється») та процесор (те, що «обробляє»). Виходом системиназивається результат чи кінцевий стан процесу. Процес переводить вхід у вихід. Здатність перетворювати вхід у певний вихід називається властивістю даного процесу чи передатною функцією (IV).
Тут необхідно звернути увагу на ту обставину, що у соціальному світі процеси далеко не завжди переводять «вхід» до певний«вихід» через те, що соціальні структуризовсім не схожі на ті "пристрою", які розглядаються в класичних системних моделях. На відміну від останніх, які відпрацьовуютьвхідні сигнали по жорстким (або нежорстким, але цілком передбачуваним, імовірнісним) алгоритмів,соціальні структури, будучи переважно самоорганізованими системами, лише сприймаютьуправлінські дії. Але не пасивно і дуже суб'єктивно. Тому їх неможливо відобразити у формальних конструкціях за допомогою фіксованих передавальних функцій, що позначають характер перетворення «входу» у «вихід». Соціальні об'єктибезперервно змінюються, найхимернішим чином сприймаючи і асоціюючи всі значні явища внутрішнього і зовнішнього порядку.
У будь-якій системі, що функціонує, існують три різних за своєю роль підпроцесу: основний процес, зворотний зв'язок і обмеження. Основний процес перетворює вхід у вихід. Зворотній зв'язоквиконує ряд операцій: порівнює реальний стан виходу із заданою (цільовою) моделлю та виділяє відмінність (А). Подальший аналіз змісту та сенсу відмінності дозволяє виробити у разі потреби управлінське рішення. Необхідність у вирішенні виникає тоді, коли відмінність у стані входу і виходу перевищує певний встановлений чи прийнятий рівень, тобто тоді, коли виникає проблема, для усунення якої має бути прийняте рішення. Зміст цього рішення полягає в такій корекції процесу системи, реалізація якої могла б зблизити реальний стан виходу системи з його моделлю або довести їхню відмінність до прийнятного рівня.
Обмеженняє сума правил, установлень та висунутих особисто чи ззовні керівних принципів, що визначають межу проблеми. Воно формується споживачем (покупцем) виходу системи. У узагальненому вигляді обмеження може розглядатися як зовнішнє середовищев цілому. Обмеження системи враховується після ухвалення управлінського рішення, забезпечуючи відповідність виходу системи цілям споживача. Таким чином, обмеження системи відображається у скоригованій моделі виходу.
Функціонуюча система представлена на рис. 2.1. Окружністю з косим хрестом позначається блок порівняння (компаратор, суматор), у якому зіставляються найважливіші керовані параметри.
Рис. 2.1.
У системному аналізі постулюється, що будь-яка система складається з підсистем і будь-яка система є підсистемою деякої іншої системи. високого порядку. Постулюється також, що будь-яка система може бути описана в термінах системних об'єктів, властивостей та зв'язків. Кордон системи визначається сукупністю входів від довкілля. Зовнішнє середовище - це сукупність систем, котрим дана система перестав бути функціональної підсистемою.
Проблемоюназивається ситуація, що характеризується різницею між необхідним (бажаним) та існуючим виходами. Останній є необхідним, якщо його відсутність створює загрозу існуванню чи розвитку системи. Він забезпечується наявною системою. Бажаний вихід забезпечується бажаною системою. Проблема є різниця між існуючою та бажаною системами. Проблема може полягати у запобіганні зменшенню або збільшенню виходу. Умову проблеми представляє існуючу систему (відоме). Вимога представляє бажану систему. Рішення проблемиє те, що заповнює проміжок між існуючою та бажаною системами. Система, що заповнює проміжок, є конструювання.
Проблеми можуть виявлятися у симптомах. симптоми, Що Систематично проявляються, утворюють тенденцію.Виявлення проблеми є результатом процесу ідентифікацій симптомів. Ідентифікація можлива за умови знання норми чи бажаної поведінки системи. За виявленням проблеми слід прогнозування її розвитку та оцінка актуальності її вирішення, тобто стану системи при невирішеній проблемі. Оцінка актуальності вирішення проблеми дає змогу визначити необхідність її вирішення.
Процес знаходження рішення концентрується навколо ітеративно виконуваних операцій ідентифікації умови, мети та можливостей для вирішення проблеми. Результатом ідентифікації є опис умови, мети та можливостей у термінах системних об'єктів (входу, процесу, виходу, зворотного зв'язку та обмеження), властивостей та зв'язків. Якщо структури та елементи умови, цілі та можливостей цієї проблеми відомі, ідентифікація має характер визначення кількісних співвідношень, а проблема називається кількісною. Якщо структура та елементи умови, цілі та можливостей відомі частково, ідентифікація має якісний характер, а проблема називається якісною або слабоструктурованою. Як методологія розв'язання проблем системний аналіз показує принципово необхідну послідовність взаємозалежних операцій, яка (у найзагальніших рисах) складається з виявлення проблеми, конструювання розв'язання проблеми та реалізації цього рішення. Процес рішення є конструювання, оцінку та відбір альтернатив систем за критеріями вартості, часу, ефективності та ризику з урахуванням відносин між граничними значеннями прирощень цих величин (маргінальних відносин). Вибір меж цього процесу визначається умовою, метою та можливостями його реалізації. Найбільш адекватне побудова цього процесу передбачає всебічне використання евристичних висновків у межах постульованої структури системної методології.
Редукування числа змінних проводиться на основі аналізу чутливості проблеми до зміни окремих змінних або груп змінних, агрегування змінних у зведені фактори вибором критеріїв відповідної форми, а також застосуванням там, де це можливо, математичних способів скорочення перебору (математичне програмування тощо). Логічна цілісність процесу забезпечується явними чи прихованими припущеннями, кожне може стати джерелом ризику. Постулюється, що структура функцій системи та вирішення проблеми є стандартною для будь-яких систем та будь-яких проблем. Змінюватися можуть лише методи реалізації функцій. Удосконалення методів при цьому стані наукових знань має межу, яка визначається як потенційно досяжний рівень. В результаті вирішення проблеми встановлюються нові зв'язки та відносини, частина яких зумовлює бажаний вихід, а інша – визначає непередбачені можливості та обмеження, які можуть стати джерелом майбутніх проблем.
ВСТУП
Системний аналіз – це наукова дисципліна, яка займається вирішенням проблем, пов'язаних із дослідженням систем різної фізичної природи, призначення та масштабів, управлінням еволюцією систем, оптимізацією параметрів, структури та алгоритмів функціонування систем, прийняттям оптимальних рішень щодо організації та розвитку систем. Тому витоки системного аналізу та його методології лежать у теорії систем, теорії дослідження операцій, теорії прийняття рішень та теорії управління.
Поява дисципліни «системний аналіз» обумовлена потребою проведення досліджень систем міждисциплінарного характеру. Створення, експлуатація та розвиток складних технічних систем, проектування масштабних енергетичних, транспортних, виробничих систем та керування ними, аналіз екологічних системта систем соціального призначення та багато інших напрямів практичної та наукової діяльностівимагали організації досліджень, які мали б нетрадиційний характер.
на сучасному етапірозвитку системного аналізу його апарат та інструментарій спираються на широке використання ЕОМ та включають складну та розвинену систему моделей. Розвиток системного аналізу визначалося, з одного боку, розвитком математичного апарату та розробкою методів формалізації, а з іншого – новими завданнями, що виникають у промисловості, економіці, військовій справі тощо. д. Системний аналіз включає як наукове дослідженнясистем, а також відповідні види діяльності, спрямованої на практичну реалізацію результатів таких досліджень.
Наукова дисципліна, звана системним аналізом, вивчає події та процеси в системах, розробляє моделі, призначені для пояснення цих подій та процесів, використовує ці моделі для вивчення зміни еволюції та характеристик систем при зміні її структурних та функціональних параметрів. Отже, системний аналіз – наука, оскільки ця дисципліна використовує науковий методдля отримання відповідних знань та відрізняється від інших наук предметом досліджень. Системний аналіз, як і будь-яка інша наука, вимагає розробки власного математичного апарату методів системного аналізу, орієнтованого на специфіку, властиву цій галузі та завданням дослідження.
Відмінні риси системного аналізу полягають у тому, що він заснований на використанні сучасного наукового підходу до дослідження та управління системами різної природи та призначення – системного принципу, комплексних наукових колективів та наукового методу
на вирішення завдань системного аналізу. Системний принцип – це визнання те, що кожна система складається з елементів, кожна з яких має власними цілями еволюції, і у будь-якій системі еволюція кожної частини впливає всі інші частини системи. Науковий метод системного аналізу, зокрема, заснований на тому, що, як правило, вся система, що є об'єктом вивчення, не може бути піддана натурному експерименту. Тому в більшості випадків, досліджуючи систему
в Загалом необхідно застосовувати підхід, не пов'язаний з проведенням натурних експериментів.
Концепція системного принципу справила значний вплив на плануючі та виконавчі функції управління системами. Щоб вибрати з безлічі можливих рішень найкращі, адміністратори систем все частіше звертаються за допомогою до фахівців із системного аналізу. Значення системного принципу управління системою визначається змістом основної мети управління. По-перше, необхідно домогтися ефективності функціонування системи загалом і запобігти, щоб інтереси будь-якої однієї частини системи завадили досягненню загальних цілей створення та функціонування системи. По-друге, необхідно домагатися цього за умови, що частини системи мають, як правило, цілі їх функціонування, що суперечать один одному. По-третє, необхідно розуміти, що досягти загальних цілей функціонування системи можна тільки в тому випадку, якщо розглядати її як єдине ціле, прагнучи для цього зрозуміти та оцінити взаємодію всіх її частин та об'єднати їх на такій основі, яка б дозволила системі в цілому ефективно досягати її мети. Будь-який формальний аналіз системи чи навіть спроба формального аналізу зазвичай цінні тим, що, як мінімум, змушують адміністратора системи думати про головне та рухатися
в потрібному напрямі. І хоча системний аналітик у своєму висновку не завжди зможе безпомилково вказати адміністратору, яке рішення було б найкращим, сам факт аналізу вимагатиме від нього перерахувати альтернативи та сформулювати цілі аналізу системи.
Не прагнучи вичерпного формального визначення системного аналізу, відзначимо, що це наука займається переважно аналізом організаційних (функціональних) систем, т. е. систем, робота яких визначається рішеннями людей (на противагу, наприклад, фізичним системам, які підпорядковуються лише законам природи) . Системний аналіз забезпечує математичний опис процесів функціонування систем та управління ними. Він орієнтований рішення завдань, котрим можна побудувати математичні моделі систем, дозволяють отримувати оптимальні рішення. У будь-якому проекті з системного аналізу можна виділити такі основні етапи: постановка задачі, розробка моделі системи, знаходження рішення, перевірка моделі та оцінка рішення, впровадження рішення та контроль його правильності. У сис-
темному аналізі Головна рольвідводиться математичному моделюванню. Для побудови математичної моделі необхідно мати чітке уявлення про мету функціонування досліджуваної системи та мати інформацію про обмеження, які визначають область допустимих значенькерованих змінних. Аналіз моделі повинен призвести до визначення найкращого на об'єкт дослідження під час виконання всіх встановлених обмежень.
Складність реальних систем може утруднити уявлення мети та обмежень в аналітичному вигляді. Тому дуже важливо зменшити «розмірність» розв'язуваного завдання таким чином, щоб забезпечити можливість побудови відповідної моделі. Незважаючи на занадто велике числозмінних та обмежень, які на перший погляд необхідно враховувати при аналізі реальних систем, лише невелика їх частина виявляється суттєвою для опису поведінки досліджуваних систем. Тому при спрощеному описі реальних систем, на основі якого будуватиметься та чи інша модель, насамперед слід ідентифікувати суттєві змінні, параметри та обмеження.
Коли використовують термін «системний аналіз», майже завжди мають на увазі застосування математичних методів для моделювання систем та аналізу їх характеристик. Дійсно, математичні моделі та методи займають у системному аналізі центральне місце. Проте слід пам'ятати, що розв'язання завдань організаційного управління які завжди зводиться до побудови моделей і виконання відповідних експериментів із нею. Це зумовлено, зокрема, тим, що в ході формування керуючих рішень нерідко стикаються з факторами, які для правильного вирішення поставленого завдання є суттєвими, але не піддаються суворій формалізації і, отже, не можуть безпосередньо вводитись у математичну модель. Одним із трудноформалізованих факторів такого роду є фактор людської діяльності.
Системний аналіз як методологію вирішення завдань дослідження та управління системами можна розглядати і як науку, і як мистецтво. Науковий зміст системного аналізу забезпечується ефективним використанням математичних моделей та методів при вирішенні проблем дослідження та управління системами. У той самий час успішне виконання всіх етапів дослідження – від початку до реалізації рішення, отриманого з допомогою розробленої математичної моделі, – багато в чому визначається творчими здібностями та інтуїцією дослідників.
ПРОБЛЕМИ СИСТЕМНОГО АНАЛІЗУ
1.1. Системи та моделі
Система – це безліч об'єктів разом із відносинами між об'єктами та між їх атрибутами.
Це визначення передбачає, що система має властивості, функції та цілі, відмінні від властивостей, функцій та цілей складових її об'єктів, відносин та атрибутів.
Об'єкти – це частини або компоненти системи. Більшість систем, що оточують чи цікавлять нас, складається
з фізичних частин, проте системи можуть входити і абстрактні об'єкти: математичні змінні, рівняння, закони тощо.
Атрибути – це властивості об'єктів.
Ставлення – одне з форм загальної взаємозв'язку всіх предметів, явищ, процесів у природі, суспільстві та мисленні.
Відносини предметів один до одного виключно різноманітні: причина і наслідок, частина і ціле, відношення між частинами всередині цілого, аргумент і функція і т. д. У математиці та логіці використовуються такі види відносин, як «... », «... тягне...» і т. п. Будь-яка безліч об'єктів має внутрішні відносини, тому що завжди можна взяти за відношення відстань між об'єктами. Передбачається, що відносини, що розглядаються в певному контексті, залежать від розв'язуваного завдання, і на цій основі до розгляду включаються ті чи інші істотні або цікаві для нас відносини і виключаються тривіальні або несуттєві відносини. Дослідник, який вирішує проблему, сам приймає рішення, які відносини суттєві, а які тривіальні.
довкілля системи– це сукупність всіх об'єктів, зміна атрибутів яких чи відносин між якими впливає систему, і навіть тих об'єктів, чиї атрибути чи відносини між даними об'єктами змінюються внаслідок дії системи.
Наведене визначення викликає природне питання: коли об'єкт вважається таким, що належить довкіллю, а коли він належить системі? Якщо певний об'єкт взаємодіє з системою так, як зазначено у визначенні, чи це не означає, що він є частиною системи? Відповіді на ці питання не є очевидними. У відомому
сенс система разом з навколишнім середовищем представляє набір об'єктів, які цікавлять дослідника в конкретній задачі. Поділ цього набору на дві сукупності – система та довкілля – може бути зроблено різними способами, причому всі вони досить довільні. Зрештою, вирішення цієї проблеми залежить від цілей того, хто розглядає деякий набір об'єктів як систему.
Загальна проблема визначення навколишнього середовища даної системи далеко не проста. Щоб повністю визначити довкілля, треба зазначити всі чинники, які впливають систему чи визначаються системою. Як правило, дослідник включає до складу системи та її навколишнього середовища всі ті об'єкти, які йому здаються найбільш важливими, описує внутрішні відносини системи так повно, як це можливо, і приділяє більшу увагу найважливішим її властивостям, нехтуючи тими властивостями, які, за його думку, не грають суттєвої ролі. Такий метод ідеалізації широко застосовується, наприклад, у фізиці та хімії. Біологи, соціологи, економісти та інші вчені, які цікавляться живими системами та їх поведінкою, перебувають у складнішому становищі. У цих науках дуже важко відрізнити суттєві змінні системи від несуттєвих; інакше кажучи, проблема специфікації досліджуваного набору об'єктів і подальше розподілення його на дві сукупності – систему та довкілля – представляє тут фундаментальну труднощі.
З визначення системи та навколишнього середовища випливає, що будь-яка система може бути поділена на підсистеми . Об'єкти, що належать одній підсистемі, можуть розглядатися як частини довкілля іншої підсистеми. Аналіз підсистеми вимагає, звісно, розгляду нової сукупності відносин. Зрозуміло, поведінка підсистеми може бути цілком аналогічно поведінці що включає її системи. Зокрема, така властивість систем, як ієрархічна впорядкованість системи, по суті, відображає можливість поділу системи на підсистеми. Інакше кажучи, можна сказати, що частини системи самі може бути системами нижчих порядків. Одним із методів вивчення складної системи є розгляд у деталях поведінки однієї з її підсистем. Інший метод полягає у спостереженні лише макроскопічної поведінки системи як цілого. Обидва ці методи широко використовуються в різних галузях знань, і вони мають важливе значення.
У визначенні системи зазначено, що всім систем характерно наявність відносин між об'єктами і їх атрибутами.
Якщо кожна частина системи так співвідноситься з кожною іншою частиною, що зміна в деякій частині викликає зміни у всіх інших час-
тях і в усій системі в цілому, то система поводиться як цілісність, або як деяка пов'язана освіта.
Якщо в сукупності абсолютно не пов'язаних між собою об'єктів зміна в кожній частині сукупності залежить тільки від самої цієї частини, а зміна в сукупності в цілому є фізичною сумою змін до неї окремих частинах, то така сукупність називається особливою або фізично адитивною.
Цілісність і відокремленість, очевидно, є не двома різними властивостями, а граничними значеннями певної міри однієї й тієї ж властивості. Цілісність і відокремленість розрізняються за рівнем наявності цієї якості, і нині немає способу їх виміру. Для опису сукупності елементів, незалежних друг від друга, часто використовується термін «комплекс», а термін «система» вживається лише тоді, коли сукупності об'єктів характерна певна ступінь цілісності. Однак більш правильно використовувати для сукупності незалежних один від одного частин термін «вироджена система».
Моделювання – це заміщення однієї системи (оригіналу) іншою (моделлю) та вивчення властивостей оригіналу шляхом дослідження властивостей моделі. Заміщення провадиться з метою спрощення вивчення властивостей оригіналу.
У випадку системою-оригиналом може бути будь-яка природна чи штучна, реальна чи абстрактна система. Вона має кілька параметрів і характеризується певними властивостями. Система виявляє свої властивості під впливом зовнішніх впливів. Безліч параметрів системи та їх значень відображає її внутрішній зміст – склад, структуру та алгоритми функціонування. Набір та значення параметрів виділяють систему серед інших систем. Характеристики системи – це переважно її зовнішні ознаки, які є важливими при взаємодії з іншими системами. Характеристики системи знаходяться у функціональній залежності від її параметрів. Вочевидь, кожна характеристика системи визначається переважно обмеженим підмножиною параметрів. Передбачається, що вплив інших параметрів системи на значення даної характеристики системи можна знехтувати. Дослідника цікавлять, як правило, лише деякі характеристики системи, що вивчається при конкретних зовнішніх впливах на систему.
Модель – це теж система зі своїми множинами параметрів та характеристик, що відображають відповідно безлічі параметрів та характеристик системи-оригіналу. З деяким наближенням вважатимуться, що характеристики моделі пов'язані з характеристиками оригіналу.
У цьому випадку безліч характеристик моделі є відображенням безлічі характеристик оригіналу, що цікавлять. Моделювання доцільно, коли модель відсутні ті ознаки оригіналу, які перешкоджають його дослідженню, або є відмінні від оригіналу параметри, сприяють вивченню властивостей моделі.
Теорія моделювання являє собою взаємопов'язану сукупність положень, визначень, методів та засобів створення та вивчення моделей. Ці положення, визначення, методи та засоби, як і самі моделі, є предметом теорії моделювання. Основне завдання теорії моделювання полягає в тому, щоб озброїти дослідників методологією створення таких моделей, які досить точно і повно фіксують властивості оригіналів, що цікавлять, простіше або швидше піддаються дослідженню і забезпечують використання його результатів для отримання необхідних даних про характеристики моделюваних системоригіналів. Теорія моделювання є основною складовою загальної теорії систем - системології, в якій як головний принцип постулюється здійсненність моделей: система представима кінцевим безліччю моделей, кожна з яких відображає певну межу її сутності.
1.2. Класифікація систем
При розгляді систем можна використовувати різні способи їхньої класифікації: за походженням, за описом вхідних та вихідних
змінних, за описом оператора системи, на кшталт управління.
На рис. 1.1 наведено схему дворівневої класифікації систем за походженням. Якщо повнота класифікації першого рівня логічно зрозуміла, другий рівень є явно неповним. Класифікація природних систем зрозуміла з малюнка, її неповнота очевидна. Неповнота розбиття штучних систем пов'язана, наприклад, із ще незавершеним розвитком систем штучного інтелекту. Як приклади підкласів змішаних систем можна навести ергономічні системи (комплекси машина-людина-оператор), біотехнічні (системи, в які входять живі організми та технічні пристрої) та організаційні системи (що складаються з колективів людей, які оснащені необхідними технічними засобами).
С І С Т Е М И |
|||||||||||||
ПРИРОДНІ |
Штучні |
Змішані |
|||||||||||
Механізми |
Ергономічні |
||||||||||||
Біотехнічні |
|||||||||||||
Екологічні |
Автомати |
Організаційні |
|||||||||||
Соціальні |
. . . . . . . . . . . . . . . |
||||||||||||
. . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . |
Рис. 1.1. Класифікація систем з походження.
Трирівнева схема класифікації систем на кшталт вхідних, вихідних і внутрішніх змінних наведено на рис. 1.2. Існує принципова відмінність між змінними, що описуються якісно і кількісно, що і є основою першого рівня класифікації. Для повноти запроваджено третій клас, до нього віднесені системи, які частина змінних носить якісний характер, інші ж є кількісними. На наступному рівні класифікації систем з якісними змінними розрізняються випадки, коли опис ведеться засобами природної мови та випадки, що допускають глибшу формалізацію. Другий рівень класифікації систем з кількісними змінними викликаний відмінностями в методах дискретної та безперервної математики, що і відображено в назвах підкласів, що вводяться; передбачено і випадок, коли система має як безперервні, і дискретні змінні. Для систем зі змішаним кількісно-якісним описом змінних другий рівень є об'єднанням підкласів перших двох класів і малюнку не наводиться. Третій рівень класифікації однаковий всім підкласів другого рівня і зображений лише одного з них.
С І С Т Е М И |
||||||||||||
З ЯКІСНИМИ |
З КІЛЬКІСНИМИ |
ЗІ ЗМІШАНИМ |
||||||||||
ЗМІННИМИ |
ЗМІННИМИ |
ОПИСОМ |
||||||||||
ЗМІННИХ |
||||||||||||
опис |
Дискретні |
|||||||||||
Формалізоване |
||||||||||||
опис |
Безперервні |
|||||||||||
Змішане |
||||||||||||
опис |
Змішані |
Детерміновані |
||||||||||
Стохастичні |
||||||||||||
Змішані |
Рис. 1.2. Фрагмент класифікації систем опису змінних.
Наступна класифікація (рис. 1.3) – на кшталт оператора системи, т. е. класифікація типів зв'язків між вхідними і вихідними змінними.
С І С Т Е М И |
||||||||||
НЕПАРАМЕТ- |
ПАРАМЕТРІ- |
БІЛИЙ ЯЩИК |
||||||||
РІЗОВАНИЙ |
ЗОВАНИЙ |
(оператор |
||||||||
(оператор |
відомий |
|||||||||
невідомий) |
(оператор |
(оператор |
повністю) |
|||||||
відомий |
відомий |
|||||||||
частково) |
до параметрів) |
Інерційні (з пам'яттю)
Безінерційні (без пам'яті)
Замкнуті (зі зворотним зв'язком)
Розімкнені (без зворотного зв'язку)
Лінійні
Нелінійні
Квазилінійні
Рис. 1.3. Фрагмент класифікації систем на кшталт операторів.
На першому рівні розташовані класи систем, що відрізняються ступенем наявності відомостей про оператора системи. Гілка «чорної скриньки» на цьому рівні закінчується: оператор вважається взагалі невідомим. Чим більше відомостей про оператора є, тим більше відмінностей можна розглянути і тим більш розвиненою виявиться класифікація. Наприклад, інформація про оператора може мати настільки загальний характер, що опис системи не можна отримати у параметризованій функціональній формі. Непараметризований клас систем відповідає подібним ситуаціям з дуже обмеженою інформацією про оператора.
Наші знання про оператора можуть мати рівень, який дозволяє скласти параметричний опис цього оператора, тобто записати залежність виходу системи y (t ) від входу системи x (t ) у явній формі з точністю до кінцевого числа параметрів θ = (θ 1 , K , θ k ) : y (t) = Φ (x (), θ) , де Φ позначає оператор системи. Такі системи відносяться до третього класу за класифікації цього виду.
Нарешті, якщо параметри оператора задані точно, то будь-яка невизначеність зникає і ми маємо систему з певним оператором, т. е. «білий ящик».
Подальші рівні класифікації на рис. 1.3 наведено лише для систем третього та четвертого класів («чорна скринька» не підлягає
подальшої класифікації, а класифікація непараметризованих систем пов'язана з типом наявної інформації про їх операторів). Другий, третій та четвертий рівні зрозумілі із самого малюнка. Звичайно, класифікація може бути продовжена (наприклад, лінійні оператори прийнято ділити на диференціальні, інтегральні тощо).
Розглядаючи вихід y(t) системи (це може бути вектор) як її реакцію на керовані u(t) та некеровані w(t) входи – x(t) = (u(t), w(t)), модель «чорного ящика» можна представити як сукупність двох процесів: X = (x (t), t T) і Y = (y (t), t T). Якщо вважати y(t) результатом деякого перетворення Φ процесу x(t), тобто y(t) = Φ(x(t)), то модель «чорної скриньки» передбачає, що це перетворення невідоме. У тому випадку, коли ми маємо справу з «білим ящиком», відповідність між входом і виходом можна описати тим чи іншим способом. Який саме спосіб залежить від того, що нам відомо, і в якій формі можна використовувати ці знання.
Схема наступного методу класифікації систем – на кшталт управління – наведено на рис. 1.4. Перший рівень класифікації визначається тим, чи входить керуючий блок у систему чи є зовнішнім по відношенню до неї; виділено також клас систем, управління якими розділено і частково здійснюється ззовні, а частково – усередині самої системи. Незалежно від того, включений в систему або винесений з неї керуючий блок, можна виділити чотири основні типи управління, що і відображено на другому рівні класифікації. Ці типи відрізняються в залежності від ступеня наявності відомостей про траєкторію системи в просторі станів, що призводить систему до мети, і можливості блоку, що управляє, забезпечити еволюцію системи по цій траєкторії.
С І С Т Е М И |
|||||||||||||
ІЗ ЗОВНІШНІМ |
САМОВРЯДУВАНІ |
З комбінованим |
|||||||||||
УПРАВЛІННЯМ |
УПРАВЛІННЯМ |
||||||||||||
Без зворотного зв'язку |
Програмне керування |
Автоматичні |
|||||||||||
Регулювання |
Автоматичне керування |
Напівавтоматичні |
|||||||||||
Управління |
Параметрична адаптація |
Автоматизовані |
|||||||||||
за параметрами |
|||||||||||||
Управління |
Структурна адаптація |
Організаційні |
|||||||||||
за структурою |
(самоорганізація) |
Рис. 1.4. Класифікація систем на кшталт управління.
Системний аналіз передбачає: розробку системного способу вирішення проблеми, тобто. логічно та процедурно організовану послідовність операцій, спрямованих на вибір кращої альтернативи рішення. Системний аналіз реалізується практично у кілька етапів, проте щодо їх числа та змісту поки що немає єдності, т.к. у науці існує велика різноманітність прикладних проблем.
Наведемо таблицю, яка ілюструє основні закономірності системного аналізу трьох різних наукових шкіл . (Слайд 17)
У процесі системного аналізу різних рівнях застосовуються різні методи. Системний аналіз виконує роль методологічного каркасу, що поєднує всі необхідні методи, методи дослідження, заходи та ресурси для вирішення проблем. По суті, системний аналіз організує наші знання про об'єкт таким чином, щоб допомогти вибрати потрібну стратегію або передбачити результати однієї або кількох стратегій, які видаються доцільними тим, хто має приймати рішення. У найсприятливіших випадках стратегія, знайдена з допомогою системного аналізу, виявляється «найкращою» у певному сенсі.
Розглянемо методологію системного аналізу з прикладу теорії англійського вченого Дж.Джефферса. Для вирішення практичних завдань він пропонує виділяти сім етапів, які відображені на Слайді 18.
1 етап "Вибір проблеми".Усвідомлення того, що існує якась проблема, яку можна дослідити за допомогою системного аналізу, досить важлива для детального вивчення, який не завжди виявляється тривіальним кроком. Саме розуміння те, що необхідний дійсно системний аналіз проблеми, так само важливо, як і вибір правильного методу дослідження. З одного боку, можна взятися за вирішення проблеми, що не піддається системному аналізу, а з іншого - вибрати проблему, яка не вимагає для свого вирішення всієї сили системного аналізу, і вивчати яку даним методом було б неекономічно. Така двоїстість першого етапу робить його критичним для успіху чи невдачі всього дослідження. Взагалі підхід до вирішення реальних проблем дійсно потребує великої інтуїції, практичного досвіду, уяви та того, що називається «чуттям». Ці якості особливо важливі, коли сама проблема, як часто трапляється, вивчена досить слабо.
2 етап «Постановка задачі та обмеження її складності».Якщо існування проблеми усвідомлено, потрібно спростити завдання настільки, щоб вона, швидше за все, мала аналітичне рішення, зберігаючи в той же час всі елементи, які роблять проблему досить цікавою для практичного вивчення. Тут ми маємо справу з критичним етапом будь-якого системного дослідження. Висновок про те, чи варто розглядати той чи інший аспект цієї проблеми, а також результати зіставлення значущості конкретного аспекту для аналітичного відображення ситуації з його роллю в ускладненні завдання, яке може зробити її нерозв'язною, часто залежить від накопиченого досвіду в застосуванні системного аналізу. Саме на цьому етапі можна зробити найбільш вагомий внесок у вирішення проблеми. Успіх чи невдача всього дослідження багато в чому залежать від тонкої рівноваги між спрощенням та ускладненням – рівноваги, при якому збережені всі зв'язки з вихідною проблемою, достатні для того, щоб аналітичне рішення піддавалося інтерпретації. Жоден привабливий проект виявлявся зрештою нездійсненим через те, що прийнятий рівень складності ускладнював подальше моделювання, не дозволяючи отримати рішення. І, навпаки, внаслідок багатьох системних досліджень, виконаних у різних областях екології, було отримано тривіальні розв'язання завдань, які насправді становили лише підмножини вихідних проблем.
3 етап «Встановлення ієрархії цілей та завдань».Після постановки завдання та обмеження ступеня її складності можна приступати до встановлення цілей та завдань дослідження. Зазвичай ці цілі та завдання утворюють якусь ієрархію, причому основні завдання послідовно поділяються на ряд другорядних. У такій ієрархії необхідно визначити пріоритети різних стадій та співвіднести їх з тими зусиллями, які необхідно докласти для досягнення поставленої мети. Таким чином, у складному дослідженні можна присвоїти порівняно малий пріоритет тим цілям і завданням, які хоч і важливі з точки зору отримання наукової інформації, досить слабко впливають на вигляд рішень, що приймаються щодо впливів на систему та управління нею. В іншій ситуації, коли це завдання становить частину програми якогось фундаментального дослідження, дослідник свідомо обмежений певними формами управління та концентрує максимум зусиль на завданнях, які безпосередньо пов'язані з самими процесами. Принаймні для плідного застосування системного аналізу дуже важливо, щоб пріоритети, присвоєні різним завданням, були чітко визначені.
4 етап "Вибір шляхів вирішення завдань".на даному етапідослідник може зазвичай вибрати кілька шляхів вирішення проблеми. Як правило, досвідченому фахівцю із системного аналізу відразу видно сімейства можливих рішень конкретних завдань. У загальному випадку він шукатиме найбільш загальне аналітичне рішення, оскільки це дозволить максимально використати результати дослідження аналогічних завдань та відповідний математичний апарат. Кожна конкретна задача зазвичай може бути вирішена більш ніж одним способом. І знову вибір сімейства, у межах якого слід шукати аналітичне рішення, залежить від досвіду спеціаліста із системного аналізу. Недосвідчений дослідник може витратити багато часу та коштів у спробах застосувати рішення з будь-якої родини, не усвідомлюючи, що це рішення отримано при припущеннях, несправедливих для того окремого випадку, з яким він має справу. Аналітик часто розробляє кілька альтернативних рішень і лише пізніше зупиняється на тому з них, яке краще підходить для його завдання.
5 етап «Моделювання».Після того, як проаналізовано відповідні альтернативи, можна розпочинати важливий етап – моделювання складних динамічних взаємозв'язків між різними аспектами проблеми. При цьому слід пам'ятати, що процесам, що моделюються, а також механізмам зворотного зв'язку властива внутрішня невизначеність, а це може значно ускладнити як розуміння системи, так і її керованість. Крім того, в самому процесі моделювання потрібно враховувати складний ряд правил, яких необхідно дотримуватись при виробленні рішення про відповідну стратегію. На цьому етапі математику дуже легко захопитися витонченістю моделі, і в результаті будуть втрачені всі точки дотику між реальними процесами прийняття рішень та математичним апаратом. Крім того, при розробці моделі до неї часто включаються неперевірені гіпотези, а оптимальне число підсистем визначити досить складно. Можна припустити, що складніша модель повніше враховує складності реальної системи, але це припущення інтуїтивно цілком здається коректним, необхідно взяти до уваги додаткові чинники. Розглянемо, наприклад, гіпотезу у тому, що складніша модель дає вищу точність з погляду невизначеності, властивої модельним прогнозам. Взагалі кажучи, систематичне зміщення, що виникає при розкладанні системи на кілька підсистем, пов'язане зі складністю моделі зворотною залежністю, але є і відповідне зростання невизначеності через помилки вимірювання окремих параметрів моделі. Ті нові параметри, які вводяться в модель, повинні визначатися кількісно у польових та лабораторних експериментах, і в їх оцінках завжди є деякі помилки. Пройшовши через імітацію, ці помилки вимірювань роблять свій внесок у невизначеність отриманих прогнозів. З усіх цих причин у будь-якій моделі вигідно зменшувати кількість включених у розгляд підсистем.
6 етап "Оцінка можливих стратегій".Як тільки моделювання доведено до стадії, де модель можна використовувати, починається етап оцінки потенційних стратегій, отриманих з моделі. Якщо виявиться, що основні припущення некоректні, можливо, доведеться повернутися до етапу моделювання, але часто вдається покращити модель, трохи модифікувавши вихідний варіант. Зазвичай необхідно також дослідити «чутливість» моделі до тих аспектів проблеми, які були виключені з формального аналізу другого етапу, тобто. коли ставилося завдання та обмежувалася ступінь її складності.
7 етап "Впровадження результатів".Заключний етап системного аналізу є застосування практично результатів, отриманих попередніх етапах. Якщо дослідження проводилося за вищеописаною схемою, то кроки, які необхідно цього зробити, будуть досить очевидні. Тим не менш, системний аналіз не можна вважати завершеним, поки дослідження не дійде до стадії практичного застосування, і саме в цьому відношенні багато виконаних робіт виявлялися невиконаними. У той самий час саме останньому етапі може виявитися неповнота тих чи інших стадій чи необхідність їх перегляду, у результаті потрібно ще раз пройти якісь із завершених етапів.
Таким чином, мета багатоетапного системного аналізу полягає в тому, щоб допомогти вибрати правильну стратегію під час вирішення практичних завдань. Структура цього аналізу спрямована на те, щоб зосередити головні зусилля на складних і, як правило, великомасштабних проблемах, що не піддаються вирішенню більш простими методами дослідження, наприклад, спостереженням та прямим експериментуванням.
РЕЗЮМЕ
1. Основний внесок системного аналізу у вирішення різних проблем зумовлений тим, що він дозволяє виявити ті фактори та взаємозв'язки, які згодом можуть виявитися дуже суттєвими, що він дає можливість так змінювати методику спостережень та експеримент, щоб включити ці фактори на розгляд, та висвітлює слабкі місцягіпотез та припущень.
2. Як науковий метод системний аналіз з його акцентом на перевірку гіпотез через експерименти та суворі вибіркові процедури створює потужні інструменти пізнання фізичного світу та об'єднує ці інструменти у систему гнучкого, але суворого дослідження складних явищ.
3. Системний розгляд об'єкта передбачає: визначення та дослідження системної якості; виявлення утворює систему сукупності елементів; встановлення зв'язків між цими елементами; дослідження властивостей навколишньої системи середовища, важливих для функціонування системи, на макро- та мікрорівні; виявлення відносин, що пов'язують систему із середовищем.
4. В основу алгоритму системного аналізу закладено побудову узагальненої моделі, що відображає всі фактори та взаємозв'язки проблемної ситуації, які можуть виявитися у процесі вирішення. Процедура системного аналізу полягає у перевірці наслідків кожного з можливих альтернативних рішень для вибору оптимального за будь-яким критерієм або їх сукупністю.
Під час підготовки лекції використовувалася така література:
Берталанфі Л. тло. Загальна теорія систем – огляд проблем та результатів. Системні дослідження: Щорічник. М: Наука, 1969. С. 30-54.
Боулдінг К. Загальна теорія систем - скелет науки // Дослідження із загальної теорії систем. М: Прогрес, 1969. С. 106-124.
Волкова В.М., Денисов А.А. Основи теорії систем та системного аналізу. СПб.: Вид. СПбДТУ, 1997.
Волкова В.М., Денисов А.А. Основи теорії управління та системного аналізу. - СПб.: Вид-во СПбДТУ, 1997.
Гегель Г.В.Ф. Логіка науки. У 3 т. м.: 1970 - 1972.
Долгушев Н.В. Введення у прикладний системний аналіз. М., 2011.
Дулепов В.І., Лєскова О.А., Майоров І.С. Системна екологія. Владивосток: ВДУЕіС, 2011.
Живицька О.М. Системний аналіз та проектування. М., 2005.
КазієвВ.М.Введення в аналіз, синтез та моделювання систем. Конспект лекцій. М: ІУІТ, 2003.
Качала В.В. Основи системного аналізу. Мурманськ: Вид-во МДТУ, 2004.
Коли використовується інтуїтивний, а коли системний метод прийняття рішень.
Концепція сучасного природознавства. Конспект лекцій. М., 2002.
Лапигін Ю.М. Теорія організацій. Навчальний посібник. М., 2006.
Ніканоров С.П. Системний аналіз: етап розвитку методології вирішення проблем у США (переклад). М., 2002.
Основи системного аналізу. Робоча програма. Спб.: СЗГЗТУ, 2003.
Перегудов Ф.І., Тарасенко Ф.П. Введення у системний аналіз. М: Вища. шк., 1989.
Прибутов І. Процес прийняття рішення / www.pribylov.ru.
Свєтлов Н.М. Теорія систем та системний аналіз. УМК. М., 2011.
СЕРТИКОМ – Менеджмент консалтинг. Київ, 2010.
Системний аналіз та прийняття рішень: Словник-довідник / Под ред. В.М. Волковий, В.М. Козлова. М: Вища. шк., 2004.
Системний аналіз. Конспект лекцій. Сайт методичної підтримки системи інформаційно-аналітичної підтримки ухвалення рішень у сфері освіти, 2008.
Спіцнадель В. Н. Основи системного аналізу. Навчальний посібник. Спб.: «Видавничий дім «Бізнес-преса», 2000.
Сурмін Ю.П. Теорія систем та системний аналіз: Навч. посібник.- Київ: МЛУП, 2003.
Теорія організації. Навчальний посібник/partnerstvo.ru.
Фадіна Л.Ю., Щетиніна О.Д. Технологія ухвалення управлінських рішень. Збірник статей НПК.М., 2009.
Хасьянов А.Ф. Системний аналіз. Конспект лекцій. М., 2005.
Черняхівська Л.Р. Методологія систем та прийняття рішень. Короткий конспект лекцій. Уфа: УГАТУ, 2007.
Принцип системності. Система. Основні поняття та визначення
Основним вихідним становищем системного аналізу – як наукової дисципліни є принцип системності, який можна сприймати як філософський принцип, що виконує як світоглядну, так і методологічну функції. Світоглядна функціяпринципу системності проявляється у поданні об'єкта будь-який природи як сукупності елементів, що у певному взаємодії між собою з навколишнім світом, і навіть у розумінні системної природи знань. Методологічна функціяпринципу системності проявляється в сукупності пізнавальних засобів, методів та прийомів, які є загальною методологієюсистемних досліджень
Перші системні уявлення про природу, її об'єкти та знання про них мали місце ще в античній філософії Платона та Аристотеля. Протягом історії становлення системного аналізу уявлення про системи та закономірності їх побудови, функціонування та розвитку неодноразово уточнювалися та переосмислювалися. Термін «система» використовують у тих випадках, коли хочуть охарактеризувати досліджуваний проектований об'єкт як щось ціле (єдине), складне, про яке неможливо відразу дати уявлення, показавши його, зобразивши графічно описавши математичним виразом.
Зіставляючи еволюцію визначення системи (елементи зв'язку, потім – мета, потім – спостерігач) і еволюцію використання категорій теорії пізнання у дослідницької діяльності, можна виявити подібність: на початку моделі (особливо формальні) базувалися лише на обліку елементіві зв'язків, взаємодій між ними, потім – стало приділятися увага цілі,пошуку методів її формалізаційного уявлення (цільова функція, критерій функціонування тощо), а починаючи з 60-х р.р. все більшу увагу звертають на спостерігача, Особа, що здійснює моделювання або проводить експеримент, тобто. особа, яка приймає рішення. У Великій радянській Енциклопедії дається таке визначення: «система - об'єктивне єдність закономірно пов'язаних один з одним предметів, явищ, а також знань про природу та суспільство»), тобто. підкреслюється, що поняття елемента (а отже, і системи) можна застосовувати як до існуючих, матеріально реалізованих предметів, так і до знань про ці предмети або про майбутні їх реалізації. Таким чином, у понятті система об'єктивне та суб'єктивне становлять діалектичну єдність, і слід говорити про підхід до об'єктів дослідження як до систем, про різне уявлення їх на різних стадіях пізнання чи створення. Іншими словами, в термін «система» на різних стадіях її розгляду можна вкладати різні поняття, говорити про існування системи в різних формах. М. Месарович, наприклад, пропонує виділяти стратирозгляд системи. Аналогічні страти можуть існувати при створенні, а й за пізнанні об'єкта, тобто. при відображенні реально існуючих об'єктів у вигляді абстрактно представлених у нашій свідомості (моделях) систем, що потім допоможе створити нові об'єкти або розробити рекомендації щодо перетворення існуючих. Методика системного аналізу може розроблятися не обов'язково з охопленням всього процесу пізнання або проектування системи, а для однієї з його страт (що, як правило, і буває на практиці), і для того, щоб не виникло термінологічних та інших суперечностей між дослідниками або розробниками системи , Треба, перш за все чітко обумовити, про яку саме страту розгляду йдеться.
Розглядаючи різні визначення системи та його еволюцію, і виділяючи жодного їх у ролі основного, підкреслюється те що, що у різних етапах уявлення об'єкта як системи, у конкретних різних ситуаціях можна скористатися різними визначеннями. Причому в міру уточнення уявлень про систему або при переході на іншу страту її дослідження визначення системи не тільки може, а й має уточнюватись. Більш повне визначення, що включає і елементи, і зв'язки, і цілі, і спостерігача, а іноді і його «мова» відображення системи, допомагає поставити завдання, намітити основні етапи методики системного аналізу. Наприклад, в організаційних системах, якщо не визначити особу, компетентну приймати рішення, що можна і не досягти мети, заради якої створюється система. Таким чином при проведенні системного аналізу потрібно насамперед відобразити ситуацію за допомогою якомога повнішого визначення системи, а потім, виділивши найбільш суттєві компоненти, що впливають на прийняття рішення, сформулювати «робоче» визначення, яке може уточнюватися, розширюватися зближуватися залежно від ходу аналізу . При цьому слід враховувати, що уточнення чи конкретизація визначення системи у процесі дослідження тягне за собою відповідне коригування її взаємодії з середовищем та визначення середовища. Звідси важливо прогнозувати як стан системи, а й стан середовища з урахуванням природної штучної її неоднорідностей.
Виділяє систему із середовища спостерігач, який визначає елементи, що включаються до системи, від інших, тобто від середовища, відповідно до цілей дослідження (проектування) або попереднього уявлення про проблемну ситуацію. При цьому можливі три варіанти положення спостерігача, який:
може віднести себе до середовища проживання і, представивши систему як повністю ізольовану від середовища, будувати замкнуті моделі (у разі середовище нічого очікувати відігравати ролі щодо моделі, хоча може проводити її формулирование);
включити себе в систему та моделювати її з урахуванням свого впливу та впливу системи на свої уявлення про неї (ситуація, характерна для економічних систем);
виділити себе і з системи, і з середовища, і розглядати систему як відкриту, що постійно взаємодіє з середовищем, враховуючи цей факт при моделюванні (такі моделі необхідні для систем, що розвиваються).
Розглянемо основні поняття, що допомагають уточнювати уявлення про систему. Під елементомприйнято розуміти найпростішу, неподільну частину системи. Однак відповідь на питання, що є такою частиною, може бути неоднозначною. Наприклад, як елементи столу можна назвати "ніжки, ящики, кришку і т.д.", а можна - "атоми, молекули", залежно від того, яке завдання стоїть перед дослідником. Тому приймемо таке визначення: елемент – це межа членування системи з погляду аспекту розгляду, вирішення конкретної задачі, поставленої мети. При необхідності можна змінювати принцип розчленування, виділяти інші елементи і отримувати за допомогою нового розчленування більш адекватне уявлення про об'єкт, що аналізується, чи проблемної ситуації. При багаторівневому розчленуванні складної системи прийнято виділяти підсистемиі компоненти.
Поняття підсистема має на увазі, що виділяється відносно незалежна частина системи, що має властивості системи, і, зокрема, має підціль, на досягнення якої орієнтована підсистема, а також свої специфічні властивості.
Якщо ж частини системи не мають таких властивостей, а є просто сукупністю однорідних елементів, то такі частини прийнято називати компонентами.
Концепція зв'язоквходить у будь-яке визначення системи та забезпечує виникнення та збереження її цілісних властивостей. Це поняття одночасно характеризує і будову (статику) та функціонування (динаміку) системи. Зв'язок визначає як обмеження ступеня свободи елементів.Дійсно, елементи, вступаючи у взаємодію (зв'язок) один з одним, втрачають частину своїх властивостей, якими вони потенційно мали у вільному стані.
Поняттям станзазвичай характеризують «зріз» системи, зупинку у її розвитку. Якщо розглянути елементи (компоненти, функціональні блоки), врахувати, що «виходи»(вихідні результати) залежить від , y і x, тобто. g=f(,y,x), то залежно від задачі стан може бути визначений як(,y),(,y,g) або (,y,x,g).
Якщо система здатна переходити з одного стану до іншого (наприклад,
), то кажуть, що вона має наказом. Цим поняттям користуються коли невідомі закономірності (правила) переходу з одного стану в інший. Тоді кажуть, що система має якусь поведінку і з'ясовують її характер, алгоритм. З урахуванням введення позначень поведінку можна подати як функцію
Концепція рівновагавизначають як здатність системи без зовнішніх обурювальних впливів (або при постійних впливах) зберігати свій стан як завгодно довго. Цей стан називають станом рівноваги.Для економічних організаційних систем це поняття застосовно досить умовно.
Під умовністюрозуміють здатність системи повертатися в стан рівноваги після того, як вона була з цього стану виведена під впливом зовнішніх (або в системах з активними елементами – внутрішніх) впливів, що обурюють. Ця здатність властива системам при постійному Y лише тоді, коли відхилення не перевищують певної межі. Стан рівноваги. В яке система здатна повертатися, називають стійким станом рівноваги.
Незалежно від вибору визначення системи (який відображає концепцію, що приймається і є фактично початком моделювання) їй притаманні наступні ознаки:
цілісність – певна незалежність системи від довкілля та з інших систем;
пов'язаність, тобто. наявність зв'язків, які дозволяють за допомогою переходів по ним від елемента до елемента з'єднати два будь-які елементи системи, - найпростішими зв'язками є послідовне та паралельне з'єднання елементів, позитивна та негативна зворотні зв'язки;
функції - наявність цілей (функцій, можливостей), які є простою сумою подцелей (підфункції, можливостей) елементів, які входять у систему; незводність (ступінь незводності) властивостей системи до суми властивостей її елементів називається емерджентністю.
Упорядкованість відносин, що зв'язують елементи системи, визначають структуру системи як сукупність елементів, що функціонують відповідно до зв'язків, що встановилися між елементами системи. Зв'язки визначають важливий системи порядок обміну між елементами речовиною, енергією, інформацією.
Функції системи - це її властивості, що призводять до досягнення мети. Функціонування системи проявляється в її переході з одного стану в інший або збереження будь-якого стану протягом певного періоду часу. Тобто поведінка системи – це її функціонування у часі. Цілеспрямована поведінка спрямована на досягнення системою кращою для неї мети.
Великими системами називають системи, що включають значну кількість елементів із однотипними зв'язками. Складними системами називають системи з великою кількістю елементів різного типу та з різнорідними зв'язками між ними. Визначення ці дуже умовні. Конструктивнішим є визначення великої складної системи як системи, на верхніх рівнях управління якої не потрібна і навіть шкідлива вся інформація про стан елементів нижнього рівня.
Системи бувають відкритими та закритими. Закриті системи мають чітко окреслені, жорсткі межі. Для їх функціонування необхідний захист від впливу середовища. Відкриті системи обмінюються з навколишнім середовищем енергією, інформацією та речовиною. Обмін із зовнішнім середовищем, здатність пристосовуватися до зовнішніх умов для відкритих систем неодмінною умовою існування. Усі організації є відкритими системами.
Поняття "структура системи" грає при аналізі та синтезі систем ключову роль, причому істотне значення має наступна теза (закон) кібернетики.
"Існують закони природи, яким підпорядковується поведінка великих багатозв'язкових систем будь-якого характеру: біологічних, технічних, соціальних та економічних. і еволюцію систем. різні системиз точки зору кібернетики абсолютно однакові, оскільки вони демонструють так звану життєздатну поведінку, метою якої є виживання.
Подібна поведінка системи визначається не так специфічними процесами, що відбуваються в ній самій, або тими значеннями, які приймають навіть найважливіші з її параметрів, але в першу чергу її динамічною структурою, як способом організації взаємозв'язку окремих частин єдиного цілого. Найважливішими елементами структури системи є контури зворотних зв'язківта механізми умовних ймовірностей, які забезпечують саморегулювання, самонавчання та самоорганізацію системи. Основний результат діяльності системи – це її результати. Щоб результати відповідали нашим цілям, необхідно відповідним чином організувати структуру системи". Тобто, для отримання необхідних результатів необхідно вміти впливати на зворотні зв'язки та механізми умовних ймовірностей, а також вміти оцінювати результати цих впливів.
Питання для повторення Що таке методологія системного аналізу 3VM? Опишіть процес побудови... CASE-інструментарію системно-об'єктного моделювання та аналізу(UFO-Toolkit). 5.1. Методологія системно-об'єктного моделювання та аналізу 5.1.1. ...
Структура системного аналізута моделювання процесів у техносфері
Реферат >> Економіко-математичне моделюванняЩо реалізує методологіюрішення проблем. У центрі методології системного аналізузнаходиться операція кількісного... застосування цієї методології. Широке застосування системного аналізусприяло його вдосконаленню. Системний аналізшвидко ввібрав...
Основні положення системного аналізу
Економічна теоріяЗавдань природно спиратися на системнийпідхід – як основу методології системного аналізу. Системний аналізу дослідженні соціальних... математичних методів, при цьому системніконцепції, методологія системного аналізує основними. Дуже...