Основные этапы и методология системного анализа

Системный анализ предусматривает: разработку системного метода решения проблемы, т.е. логически и процедурно организованную последовательность операций, направленных на выбор предпочтительной альтернативы решения проблемы. Системный анализ реализуется практически в несколько этапов, однако в отношении их числа и содержании пока еще нет единства, т.к. в науке существует большое разнообразие прикладных проблем.

В процессе системного анализа на разных его уровнях применяются различные методы. При этом сам системный анализ выполняет роль т.н. методологического каркаса, объединяющего все необходимые методы, исследовательские приемы, мероприятия и ресурсы для решения проблем. По существу системный анализ организует наши знания о проблеме таким образом, чтобы помочь выбрать нужную стратегию ее решения или предсказать результаты одной или нескольких стратегий, которые представляются целесообразными тем, кто должен принимать решения по устранению противоречия, породившего проблему. В наиболее благоприятных случаях стратегия, найденная с помощью системного анализа, оказывается «наилучшей» в некотором определенном смысле.

Рассмотрим методологию системного анализа на примере теории английского ученого Дж. Джефферса, что предполагаетвыделение семь этапов.

1 этап «Выбор проблемы». Осознание того, что существует некая проблема, которую можно исследовать с помощью системного анализа, достаточно важная для детального изучения. Само понимание того, что необходим действительно системный анализ проблемы, столь же важно, как и выбор правильного метода исследования. С одной стороны, можно взяться за решение проблемы, не поддающейся системному анализу, а с другой – выбрать проблему, которая не требует для своего решения всей мощи системного анализа, и изучать которую данным методом было бы неэкономично. Такая двойственность первого этапа делает его критическим для успеха или неудачи всего исследования.

2 этап «Постановка задачи и ограничение ее сложности». Коль существование проблемы осознано, требуется упростить задачу настолько, чтобы она, скорее всего, имела аналитическое решение, сохраняя в то же время все те элементы, которые делают проблему достаточно интересной для практического изучения. Здесь мы вновь имеем дело с критическим этапом любого системного исследования. Именно на этом этапе можно внести наиболее весомый вклад в решение проблемы. Успех или неудача всего исследования во многом зависят от тонкого равновесия между упрощением и усложнением – равновесия, при котором сохранены все связи с исходной проблемой, достаточные для того, чтобы аналитическое решение поддавалось интерпретации. Проблема может быть не решена из-за того, что принятый уровень сложности затруднит последующее моделирование, не позволяя получить ее решение.

3 этап «Установление иерархии целей и задач». После постановки задачи и ограничения степени ее сложности можно приступать к установлению целей и задач исследования. Обычно эти цели и задачи образуют некую иерархию, причем основные задачи последовательно подразделяются на ряд второстепенных. В такой иерархии необходимо определить приоритеты различных стадий и соотнести их с теми усилиями, которые необходимо приложить для достижения поставленных целей. Таким образом, в сложном исследовании можно присвоить сравнительно малый приоритет тем целям и задачам, которые хотя и важны с точки зрения получения научной информации, довольно слабо влияют на вид решений, принимаемых относительно воздействий на систему и управления ею. В иной ситуации, когда данная задача составляет часть программы какого-то фундаментального исследования, исследователь заведомо ограничен определенными формами управления и концентрирует максимум усилий на задачах, которые непосредственно связаны с самими процессами. Во всяком случае, для плодотворного применения системного анализа очень важно, чтобы приоритеты, присвоенные различным задачам, были четко определены.

4 этап «Выбор путей решения задач». На данном этапе исследователь может обычно выбрать несколько путей решения проблемы. Как правило, опытному специалисту по системному анализу сразу видны семейства возможных решений конкретных задач. Каждая конкретная задача обычно может быть решена более чем одним способом. И вновь выбор семейства, в рамках которого следует искать аналитическое решение, зависит от опыта специалиста по системному анализу. Неопытный исследователь может затратить много времени и средств в попытках применить решение из какого-либо семейства, не сознавая, что это решение получено при допущениях, несправедливых для того частного случая, с которым он имеет дело. Аналитик же часто разрабатывает несколько альтернативных решений и только позже останавливается на том из них, которое лучше подходит для его задачи.

5 этап «Моделирование». После того, как проанализированы подходящие альтернативы, можно приступать к важному этапу – моделированию сложных динамических взаимосвязей между различными аспектами проблемы. При этом следует помнить, что моделируемым процессам, а также механизмам обратной связи присуща внутренняя неопределенность, а это может значительно усложнить как понимание системы, так и ее управляемость. Кроме того, в самом процессе моделирования нужно учитывать сложный ряд правил, которые необходимо будет соблюдать при выработке решения о подходящей стратегии. На этом этапе очень легко увлечься изяществом модели, и в результате будут утрачены все точки соприкосновения между реальными процессами принятия решений и математическим аппаратом. Кроме того, при разработке модели в нее часто включаются непроверенные гипотезы, а оптимальное число подсистем предопределить достаточно сложно. Можно предположить, что более сложная модель полнее учитывает сложности реальной системы, но хотя это предположение интуитивно вполне кажется корректным, необходимо принять во внимание дополнительные факторы. Рассмотрим, например, гипотезу о том, что более сложная модель дает и более высокую точность с точки зрения неопределенности, присущей модельным прогнозам. Вообще говоря, систематическое смещение, возникающее при разложении системы на несколько подсистем, связано со сложностью модели обратной зависимостью, но налицо и соответствующее возрастание неопределенности из-за ошибок измерения отдельных параметров модели. Те новые параметры, которые вводятся в модель, должны определяться количественно в полевых и лабораторных экспериментах, и в их оценках всегда есть некоторые ошибки. Пройдя через имитацию, эти ошибки измерений вносят свой вклад в неопределенность полученных прогнозов. По всем этим причинам в любой модели выгодно уменьшать число включенных в рассмотрение подсистем.

6 этап «Оценка возможных стратегий». Как только моделирование доведено до стадии, на которой модель можно использовать, начинается этап оценки потенциальных стратегий, полученных из модели. Если окажется, что основные допущения некорректны, возможно, придется вернуться к этапу моделирования, но часто удается улучшить модель, незначительно модифицировав исходный вариант. Обычно необходимо также исследовать «чувствительность» модели к тем аспектам проблемы, которые были исключены из формального анализа на втором этапе, т.е. когда ставилась задача и ограничивалась степень ее сложности.

7 этап «Внедрение результатов». Заключительный этап системного анализа представляет собой применение на практике результатов, которые были получены на предыдущих этапах. Если исследование проводилось по вышеописанной схеме, то шаги, которые необходимо для этого предпринять, будут достаточно очевидны. Тем не менее, системный анализ нельзя считать завершенным, пока исследование не дойдет до стадии практического применения, и именно в этом отношении многие выполненные работы оказывались невыполненными. В то же время как раз на последнем этапе может выявиться неполнота тех или иных стадий или необходимость их пересмотра, в результате чего понадобится еще раз пройти какие-то из уже завершенных этапов.

Таким образом, цель многоэтапного системного анализа состоит в том, чтобы помочь выбрать правильную стратегию при решении практических задач. Структура этого анализа направлена на то, чтобы сосредоточить главные усилия на сложных и, как правило, крупномасштабных проблемах, не поддающихся решению более простыми методами исследования, например наблюдением и прямым экспериментированием.

Уровни принятия решения по проблеме.Процесс выработки и принятия решений по проблеме можно представить как совокупность способов и приемов деятельности лица, принимающего решение (ЛПР). При этом ЛПР руководствуется определенными положениями, установками, принципами, стремясь организовать наиболее эффективную систему, которая позволит выработать оптимальное в данной ситуации решение. В этом процессе, исходя из механизма принятия решений, можно выделить отдельные уровни, с элементами которых неизменно сталкивается ЛПР.

Основные уровни принятия решений по проблеме:

1. Индивидуально-смысловой уровень. Принятие решений на таком уровне ЛПР осуществляет на основе логического рассуждения. При этом процесс принятия решения зависит от индивидуального опыта ЛПР и тесно связан изменением конкретной ситуации. Исходя из этого, люди на смысловом уровне не могут понять друг друга, а решения принимаются ими часто не только необоснованно, но и лишены организационного смысла. Таким образом, на этом уровне решения принимаются только на основе «здравого смысла».

2. Коммуникативно-смысловой уровень. На данном уровне решения принимаются уже на основе коммуникативного взаимодействия лиц, участвующих в принятии решения. Здесь речь идет не о традиционном общении, а о специально подобранной коммуникации. Организатор коммуникации – ЛПР «запускает» коммуникацию, когда появляется затруднение в деятельности, порождающее проблемную ситуацию. Участники коммуникации в одной и той же ситуации могут видеть различное, исходя из своей субъективной позиции. В итоге ЛПР лично или с помощью арбитра организует обоснованную критику и арбитражную оценку различных точек зрения. На этом уровне происходит слияние индивидуальных точек зрения с общезначимыми.

Первый и второй уровень считается допонятийными. Именно на указанных уровнях чаще всего принимают решения руководители организаций.

3. Понятийный уровень. На этом уровне осуществляется уход от индивидуальных мнений, и используются строгие понятия. Данный этап предполагает использование специальных средств для профессионального общения ЛПР с заинтересованными специалистами, что способствует повышению качества их профессионального взаимодействия в процессе разработки решения.

4. Проблемный уровень. При данном уровне для решения проблем необходимо перейти от индивидуально-смыслового понимания проблемной ситуации, сложившейся в процессе принятия решений, к пониманию ее через значения. В случае если цель ЛПР состоит в решении определенной задачи, применяются заранее известные алгоритмы и требуется освоение несложных процедур. Когда же ЛПР сталкивается с определенной проблемой и имеет место ситуация неопределенности, принятие решения осуществляется путем построения теоретической модели, формулирования гипотез, разработки вариантов решений с помощью творческого подхода. Затруднения в этой деятельности должны вывести на следующий уровень принятия решений - системный.

5. Системный уровень. Такой уровень требует от ЛПР системного видения всех элементов среды принятия решений, целостности представления объекта управления и взаимодействия его частей. Взаимодействие должно быть преобразовано во взаимосодействие элементов целостности, что обеспечивает системный эффект от деятельности.

6. Универсально-системный уровень. Принятие решения на данном уровне предполагает видение ЛПР целостности в объекте управления и его встроенности в окружающую среду. Эмпирические наблюдения и получаемая аналитическая информация используется здесь для определения тенденций развития объекта. Уровень требует от ЛПР построения целостной картины окружающего мира.

Таким образом, переходить с уровня на уровень ЛПР побуждают затруднения в принятии решения по проблеме. Это могут быть его субъективные сомнения или объективная необходимость решать задачи и проблемы с учетом требований конкретного уровня. Чем сложнее объект управления (проблема), тем более высокий уровень принятия решения требуется. При этом каждому уровню должен соответствовать определенный механизм принятия решения, также необходимо использовать уровневые критерии выбора варианта действий.

Сравнение интуитивного и системного подхода к принятию решения по проблеме.В ситуации, когда нам нужно принять некоторое решение по какой-либо проблеме (предполагаем, что это решение мы принимаем самостоятельно, иначе говоря его нам не «навязывают»), то мы, для определения того какое конкретно решение лучше принять, можем действовать двумя принципиально различными методами.

Первый метод прост и действует полностью на основании ранее приобретенного опыта и полученных знаний. Кратко он заключается в следующем: имея в своем представлении исходную ситуацию, мы

1) подбираем в памяти один или несколько известных нам паттернов («шаблон», «система», «структура», «принцип», «модель»), которые обладают с исходной ситуацией удовлетворительной (на наш взгляд) аналогией;

2) применяем для текущей ситуации решение, соответствующее лучшему решению для уже известного паттерна, который в данной ситуации становится моделью для его принятия.

Этот процесс мыслительной деятельности происходит, как правило, неосознанно и в этом заключается причина его чрезвычайной эффективности. В силу своей «неосознанности» назовем этот метод принятия решений «интуитивным». Однако необходимо отметить, что это не более чем практичное применение своего предыдущего опыта и полученных знаний. Не стоит путать интуитивное принятие решений с гаданием на кофейной гуще или подбрасыванием монетки. Интуиция в данном случае есть неосознанная квинтэссенция знаний и опыта человека принимающего решение. Поэтому интуитивные решения часто бывают весьма удачными, особенно если данный человек обладает достаточным опытом решения схожих проблем.

Второй метод гораздо более сложен и требует привлечения осознанных мыслительных усилий, направленных на применение самого метода. Кратко опишем его так: имея в своем представлении исходную ситуацию, мы

1) подбираем некоторый критерий эффективности для оценки будущего решения;

2) определяем разумные границы рассматриваемой системы;

3) создаем подходящую для аналогии с исходной ситуацией модель системы;

4) исследуем свойства и поведение этой модели для поиска лучшего решения;

5) применяем найденное решение на практике.

Этот сложный метод принятия решения, как мы уже знаем, называется «системным» в силу осознанного применения понятий «система» и «модель». Ключевым в нем является задача грамотной разработки и использования моделей, потому что именно модель является необходимым нам результатом, который к тому же можно запомнить и использовать неоднократно в будущем для похожих ситуаций.

Если сравнить эти два метода между собой, то на первый взгляд очевидна эффективность «интуитивного» подхода как с точки зрения скорости принятия решений так и затрат прилагаемых усилий. И это действительно так.

А в чем же заключается преимущество «системного» метода, если оно есть?

Дело в том, что интуитивный подход дает нам изначально уже известное решение поставленной задачи или проблемной ситуации, а применяя системный подход, мы до какого-то момента действительно не знаем решения, которое ищем. А это значит, что практика системного подхода «заложена» в людях от природы и является в такой же степени основанием личного обучения человека (особенно явно в его первые годы жизни).

Интуитивный и системный методы принятия решений не противоречат друг другу. Однако каждый из них целесообразней использовать в ситуации, подходящей именно к нему. Чтобы выяснить в каких ситуациях, что лучше использовать, давайте вначале рассмотрим следующий показательный пример.

Пример. Представим ситуацию, когда вы входите в здание института. Чтобы войти вы должны открыть и пройти через дверь подъезда. Вы делали это уже много раз, и, разумеется, об этом не задумываетесь, то есть делаете это «автоматически». Хотя, если разобраться, эти действия - достаточно сложная согласованная цепочка движений рук, ног и корпуса тела: ни один робот при современном развитии технологий и успехах искусственного интеллекта пока не может это делать так же естественно, как впрочем, и просто ходить тоже. Однако вы это делаете легко и свободно, потому что в спинном мозге и нижних отделах головного мозга уже имеются хорошо работающие конкретные модели поведения, которые дают правильный результат предсказаний ваших действий по открыванию двери без использования для решения этой задачи ресурсов высших отделов головного мозга. Иначе говоря, в таких случаях мы используем уже отработанную модель принятия решения.

Теперь предположим, что во время вашего отсутствия у двери заменили пружину и для ее открытия нужно приложить значительно более сильное усилие. Что произойдет? Вы как обычно подходите, беретесь за ручку, нажимаете …, а дверь не открывается. Если в этот момент вы пребываете в задумчивости, то можете даже несколько раз безуспешно дернуть ручку двери, пока ваша нервная система не достучится до сознания, что ситуация требует изучения и какой-то особой реакции. Что произошло? Не сработала старая модель, которая ранее безотказно действовала для этой ситуации - предсказание не дало ожидаемый результат. Поэтому вы изучаете, что случилось сейчас, находите причину проблемы, понимаете, что для открытия двери нужно прилагать более значительные и определяете какие конкретно усилия. Далее «автоматически обновляете модель» поведения для этой ситуации и достаточно скоро, вероятно уже в течение одного дня, новая модель «приживется» и далее вы, как и ранее, будете входить в свой институт, не задумываясь об этом.