Структура системного анализа. Анализ и синтез.1,3,2 1,3,3

Этап анализа обеспечивает формирование общего и детального представления системы.

1. Функционально-структурный анализ – позволяет сформулировать требования к создаваемой системе. Он включает уточнение состава и законов функционирования элементов, алгоритмов функционирования и взаимовлияния подсистем, разделение управляемых и неуправляемых характеристик, задание пространства состояний, задание параметрического пространства, анализ целостности системы, формулирование требований к создаваемой системе.

2. Морфологический анализ – анализ взаимосвязи компонентов.

3. Генетический анализ – анализ предыстории, причин развития ситуации, имеющихся тенденций, построение прогнозов.

4. Анализ аналогов.

5. Анализ эффективности – по результативности, ресурсоемкости, оперативности. Включает выбор шкалы измерения, формирование показателей эффективности, обоснование и формирование критериев эффективности, оценивание и анализ полученных оценок.

6. Формирование требований к системе – включая выбор критериев оценки и ограничений.

Этап анализа в общем случае включает в себя следующие основные стадии проектирования системы.

Стадия 1. Выявление главных функций (свойств, целей, предназначения) системы. Формирование основных предметных понятий, используемых в системе. Уяснение основных выходов в системе (тип выхода: материальный, информационный, услуга).

Стадия 2. Выявление основных функций и частей (модулей, подсистем) в системе. Понимание единства этих частей в рамках системы. Это стадия получения первичных сведений о структуре и характере основных связей. На этой стадии выясняется наличие преимущественно последовательного или параллельного характера связей между элементами, взаимной или односторонней направленности воздействий между ними.

Стадия 3. Выявление основных процессов в системе, их роли, условий осуществления; выявление стадийности, смен состояний в функционировании; выделение основных управляющих факторов. Здесь исследуется динамика важнейших изменений в системе; вводятся параметры состояний и факторы на них влияющие; определяется, управляемы ли процессы и способствуют ли они осуществлению системой своих главных функций.

Стадия 4. Выявление основных элементов окружающей среды, с которыми связана изучаемая система. Выявление характера этих связей. На этой стадии:

· исследуются основные внешние воздействия на систему;

· определяются их тип (вещественные, информационные, услуги), степень влияния на систему, основные характеристики;

· фиксируются границы системы, определяются элементы окружающей среды, на которые направлены основные выходные воздействия.

Здесь выясняется относительная зависимость системы от окружающей среды.

Стадия 5. Выявление неопределенностей и случайностей, влияющих на систему.

Стадия 6. Представление о системе как о совокупности модулей, связанных входами-выходами (выявление разветвленной структуры, иерархии).

Этим заканчивается общее описание системы. Его достаточно, если не предвидится непосредственная работа с рассматриваемой системой.

Стадия 7. Выявление всех элементов и связей. Ранжирование элементов и связей по их значимости.

Стадии 6 и 7 тесно связаны между собой: стадия 6 – предел познания «внутрь» системы; стадия 7 – более углубленные знания о системе, более углубленная ее детализация. Стадии 6 и 7 подводят итог общему, цельному изучению системы. Дальнейшие стадии рассматривают только ее отдельные стороны.

Стадия 8. Здесь исследуются медленное, обычно нежелательное изменение свойств системы, которое принято называть «старением», а также возможность замены отдельных модулей на новые, позволяющие не только противостоять «старению», но и повысит качество системы по сравнению с первоначальным состоянием. К ней также относят улучшение характеристик модулей, подключение новых модулей и т.п.

Стадия 9. Исследование функций и процессов в системе в целях управления ими. Введение управления и процедур принятия решений. Здесь выясняется, где, когда и как система управления воздействует на основную систему, насколько это эффективно, приемлемо и удобно реализуемо.

Этап синтеза системы, решающей социально-экономическую проблему, включает следующие виды работ (рис. 1.3).

1. Разработка модели проектируемой системы – предполагает выбор математического аппарата, моделирование, оценку модели по критериям адекватности, простоты, соответствия между точностью и сложностью, баланса погрешностей, многовариантности реализаций, блочности построения.

2. Синтез альтернативных структур системы, снимающей проблему.

3. Синтез параметров системы, снимающей проблему.

4. Оценка вариантов синтезированной системы – обоснование схемы оценивания, реализация модели, проведение эксперимента по оценке, обработка результатов оценивания, анализ результатов, выбор наилучшего варианта.

Рис. 1.3.Упрощенная функциональная диаграмма этапа синтеза системы, решающей проблему

Классификация систем.1,4

Для составления классификации систем могут быть использованы различные классификационные признаки. В таблице 1.1 приведен пример классификации систем с использованием основных, наиболее часто встречающихся в системном анализе классификационных признаков.

Таблица 1.1

Классификация систем

Классификационные признаки	Классы
Природа элементов	Реальные (конкретные); абстрактные
Происхождение	Естественные; искусственные
Целевые признаки	Одноцелевые; многоцелевые; функциональные
Длительность существования	Постоянные; временные
Изменчивость свойств	Статические; динамические
Степень сложности	Простые; сложные
Реакция на возмущающее воздействие	Активные; пассивные
Характер поведения	С управлением; без управления
Степень связи с внешней средой	Открытые; изолированные; закрытые
Степень участия в реализации управляющих воздействий человека	Технические; человек-машина; организационные

Систему относят к конкретной (реальной), если, по крайней мере, два ее элемента являются объектами и (или) субъектами. Среди них выделяют механические, электрические, биологические, социальные и др.

На следующем уровне декомпозиции реальные системы подразделяют на живые, обладающие биологическими функциями,и неживые системы.

Систему называют абстрактной, если ее элементы являются понятиями (продукт мыслительной деятельности). Одним из методов научного познания является метод абстрагирования.

Естественные системы – продукт развития природы, возникли без вмешательства человека. Искусственные системы – результат созидательной деятельности человека.

К постоянным относят искусственные системы, которые в течение заданного времени функционирования сохраняют неизменными существенные свойства, определяемые предназначением этих систем. С точки зрения диалектики все существующие системы – временные.

Открытые системы – это системы, которые регулярно обмениваются материально-информационными ресурсами или энергией с окружающей средой. Все живые системы являются открытыми.

Изолированные системы не обмениваются с окружающей средой ни материально-информационными ресурсами, ни энергией. Процессы самоорганизации в них невозможны.

Закрытые или замкнутые системы не обмениваются с окружающей средой материально-информационными ресурсами, но обмениваются энергией.

Изолированных и закрытых систем в реальной природе в деловом мире практически не существует. Эти системы – заведомо упрощенные схемы открытых систем, полезные при приближенном решении частных задач.

По типу составных частей (подсистемы, элементы) системы можно классифицировать:

· технические (автомобиль, станок);

· «человек–машина» (самолет–пилот);

· «человек–человек» (коллектив организации).

Простые организованные системы образуются последовательным соединением компонентов, действия которых заданы линейно-временной последовательностью, так, что каждое последующее действие зависит от предыдущего (конвейер).

Научно-техническая революция вызвала возникновение нового объекта исследований в области управления, получившего название «большие системы».

Важнейшими характерными чертами больших систем являются:

1) целенаправленность и управляемость системы, наличие у всей системы общей цели и назначения, задаваемых и корректируемых в системах более высоких уровней;

2) сложная иерархическая структура организации системы, предусматривающая сочетание централизованного управления с автономностью подсистем;

3) большой размер системы, то есть большое число частей и элементов, входов и выходов, разнообразие выполняемых функций и т. д.

4) целостность и сложность поведения: сложные, переплетающиеся взаимоотношения между переменными, включая петли обратной связи, приводят к тому, что изменение одной влечет изменение многих других переменных.

К большим системам относятся крупные производственно-экономические системы (например, холдинги), города, строительные и научно-исследовательские комплексы и др.

Помимо больших систем в задачах управления экономикой выделяют сложные системы.

Сложной называют такую систему, которая строится для решения многоцелевой, многоаспектной задачи.

Непосредственным выводом из концепции сложной системы для анализа и проектирования систем управления является требование учета следующих факторов.

1. Наличие сложной, составной цели, параллельное существование разных целей или последовательная смена целей.

2. Наличие одновременно многих структур у одной системы (например, технологической, административной, функциональной и т. д.).

3. Невозможность описания системы с использованием одного языка, необходимость использования спектра языков для анализа и проектирования отдельных ее подсистем. Например, технологическая схема изготовления продукции; нормативно-юридические акты, устанавливающие распределение обязанностей и прав; схема документооборота и программа совещаний; порядок взаимодействия служб и отделов при разработке проекта плана.

Справиться с задачами анализа больших сложных систем можно только тогда, когда в нашем распоряжении будет надлежащим образом организованная система исследования, элементы которой подчинены общей цели. Таково основное содержание закона необходимого разнообразия Эшби, из которого следуют важные практические рекомендации [2]. Чтобы всесторонне изучить экономическую систему и уметь управлять ею, необходимо создать систему исследования, сравнимую по своей сложности с экономической; невозможно эффективно управлять большой системой с помощью простой системы управления.

11. «Улучшение» систем.

Термин «улучшение» означает преобразование или изменение приближенной системы и стандартизирование режимам работы. Оно предполагает, что система уже создана, порядок ее работы установлен и известен.

Проектирование также включает в себя преобразование и изменение, но предполагает принципиальные изменения проекта системы

Улучшение системы

Означает выявление причин, отклоненных от заданных норм системы и устранение их. Потребность в улучшении возникла если:

· Не обеспечено прогнозирование результатов

· Не соответствует поставленным целям

· Система не работает как первоначально предполагалось

Этапы процесса услуг:

· Определяется задача, устанавливается система, ее границы, составляются ее подсистемы

· Путем наблюдения определяется реальное состояние системы, условия ее работы

· Выявляются состояния систем сравниваются с ожидаемыми условиями, с целью выявления отклонений,

· В рамках подсистемы выдвигаются гипотезыотносительно причин этих отношений

· На основание полученных фактов о причинах отклонений при необходимости большая проблема разбивается на подпроблемы методом редукции

Улучшение системы связано с системами, относящимися к работе системы и обладают исходным посылом, что все отклонения вызваны дефектами.

Функция, назначающая структурирование и взаимодействие с другими системами, под сомнения не ставится. При реализации метода услуг используется аналитический подход, изменение системы осуществляется путем интрасфекции (от границ системы внутрь), причины находятся внутри самой системы. Метод имеет ограничение применение, эффективно лишь в ограниченных небольших системах, независимо от других систем.

Основные причини неэффективности:

· Поиски причин идут в самостоятельной системе

· Приведение системы к стандарту

· Неверные или устаревшие цели

· Руководитель лидер, ведомый

· Наличие законодательных и территориальных барьеров

· Пренебрежение побочными эффектами

При улучшении систем не учитываются побочные эффекты изменений, т.е нежелательные воздействия, оказываемое на другие системы.

Параметр	Улучшение	Проектирование
1. Условные работы системы	Проект принят Исследованы содержание и причины отклонений	Под вопросом Анализ структуры и процесса, цели и функции
1. Парадигма	Научный или аналитический метод Анализ системы и подсистемы	Система парадигм Система в целом
2. Метод рассуждения	Дедукция и редукция	Индукция и синтез
3. Выход	Улучшение существующей системы	Оптимизация системы в целом
4. Методика	Определение причин отклонений реальной системы от запланированной	Различие между реальным и оптимальным проектом
5. Основное акцентирование	Объяснение причин отклонений	Прогнозирование будущих результатов
6. Подход	От границ системы внутрь	Экстроспектив От границ наружу
7. Роль ЛПР	Руководитель ведомый	лидер

12. «Проектирование» систем. Системный подход..

Связано с процессом принятия решения на основе цикла формирования системы; этапы:

1. Формирование стратегии или планирование

- Определение проблемы

· Определение потребителей, чьи потребности подлежат удовлетворению

· Определение потребностей

· Определение круга участников проекта

· Недетализирование общее описание методов, используемых для решения стоящих задач

· Определение границ системы

· Сравнение объемов ресурсов

- Исследование миропонимания потребителей и проектировщиков: согласование представлений о проектируемой системе проектировщиков, ЛПР, юридическими и нравственными нормами

- Назначение целей, касается всех участников процесса, имеющих отношение к затратам и прибылям, строится как сходящий процесс, который путем учета относительной важности интересов приведение и формирование цели, устраивающей всех

- Поиск и разработка вариантов в зависимости рассматриваемой проблемы, рассмотреть варианты решений, программы для реализации решений, поиск и разработка вариантов зависит от ограничений на время, ресурсы, количество рассматриваемых вариантов ограничения знаниями проектирования в системе со стороны всех участников и достижение между ними согласия. На этом этапе требуется определение с результатами проектируемой системы, учитываются возможные последствия в случае принятия каждого варианта, после чего заказчик одобряет проект.

2. Оценивание системы

- Определение результатов, свойств, критериев, измерительной шкалы, модели измерения, один из наиболее трудных процессов проектирования систем, это связано с тем что любой результат подлежит измерению, для измерения необходимо выделить те свойства и критерии, которые должны удовлетворять проектируемой системе, возникшая проблема в проектировании свойств системы и создании для этих целей шкалы и моделей измерений

- Оценка вариантов, сопоставление вариантов моделей системы, сильные и слабые стороны, оценка может осуществляться с помощью логико-содержащих или логико-формальных методов

- Процесс выбора, производится выбор единицы варианта на основании оценки, результат достигается объединением технических, экономических, социальных, политических аспектов в одном проекте, чтобы сделать его практически осуществимым приемлемее для потребителя

3. Реализация, подлежат решению оптимизация и субъектимизация, конфликты и их урегулирование, критическая оценка результатов и возврат к началу циклов

- Реализация выбранных результатов, специалисты должны стремится к оптимизации функций, определение наилучшего варианта решения задачи оптимизации. Нередко при этом неизбежен переход к компромиссу, состоящему в использовании комбинации согласно субоптимизмов. Реализация выбранных вариантов включает процесс узаконивания и разрешения конфликтов между заказчиком и проектировщиком.

- Управление системами, сравнение выходных сигналов и результатов с имеющимися на них стандартами. Оно связано с регулированием и настройкой систем приводещих ее к расчетным режимам

- Проверка и переоценка, проверка приводит к переоценке проекта, выявляет его слабые стороны, определяет потребности в изменении и весь цикл начинается сначала

13. Что отличает живые системы от неживых, абстрактные от конкретных, открытые от замкнутых? Приведите примеры. 1,4

14. Дайте определение понятий: «простые организованные системы», «сложные неорганизованные системы», «сложные организованные системы». Приведите примеры.

15. Цель и целенаправленное поведение.