Этапы системного анализа кратко

Обновлено: 05.07.2024

Обсудим кратко каждый из этих этапов.

1. Выбор проблемы

Данный этап предусматривает выбор правильного метода исследования для решения актуальной экологической проблемы. Как показывает опыт, на практике часто не учитываются существенные практические аспекты экологии, с одной стороны; а с другой – ряд представлений об экологических процессах настолько широко распространен, что их можно использовать без дополнительных обоснований. Поэтому, с одной стороны, можно взяться за решение проблемы, не поддающейся системному анализу, а с другой – выбрать проблему, которую можно более экономно решить, не используя всю мощь методов системного анализа. Такая двойственность первого этапа делает его критическим для успеха (или неудачи) всего исследования.

2. Постановка задачи и ограничение степени ее сложности

Как только существование проблемы осознано, требуется упростить задачу настолько, чтобы она имела по возможности аналитическое решение, сохраняя в то же время все те элементы, которые допускают содержательную практическую интерпретацию. Это тоже критический этап, характерный для любого системного исследования, на котором успех или неудача во многом зависят от тонкого равновесия между упрощением и усложнением – равновесия, при котором сохранены все существенные связи с исходной проблемой и при этом можно получить решение, поддающееся качественному анализу и имеющее наглядную интерпретацию.

3. Установление иерархии целей и задач

После постановки задачи и ограничения степени ее сложности (как правило, разумного упрощения) можно приступать к установлению целей и задач исследования. Обычно цели и задачи выстраивают в некоторую цепочку (образуют иерархию) по степени их возможности; при этом производят подразделение (декомпозицию) [44] основных задач на ряд более простых (второстепенных). Однако здесь следует иметь в виду, что задачи, важные с точки зрения получения научной информации, в ряде случаев довольно слабо влияют на вид решений, принимаемых относительно воздействия на экосистему и управления ею. Поэтому установление приоритетности тех или иных задач в иерархической цепочке – одна из центральных проблем системного анализа. Особенно это проявляется в ситуации, когда исследователь заведомо ограничен определенными формами управления и концентрирует максимум усилий на задачах, непосредственно связанных с самими экологическими процессами.

4. Выбор путей решения задач

На данном этапе можно выбрать несколько путей решения проблемы. В общем случае естественно искать наиболее общее аналитическое решение, поскольку это позволит максимально использовать результаты исследования аналогичных задач и соответствующий математический аппарат. При этом выбор семейства, в рамках которого проводится поиск аналитического решения, во многом зависит от специалиста по системному анализу. Как правило, аналитик разрабатывает несколько альтернативных решений и выбирает из них то, которое лучше подходит для исследуемой задачи.

5. Моделирование

После того как проанализированы подходящие альтернативы, приступают к важному этапу моделирования сложных динамических взаимосвязей между различными аспектами проблемы. Здесь следует отметить, что моделируемым процессам, а также механизмам обратной связи присуща внутренняя неопределенность, что значительно усложняет понимание как самой системы, так и возможностей ее управляемости.

6. Оценка возможных стратегий

Как только моделирование доведено до стадии, на которой модель можно (по крайней мере, предварительно) использовать, начинается этап оценки потенциальных стратегий, полученных из модели. В ходе оценки исследуется чувствительность результатов к допущениям, сделанным при построении модели. Если окажется, что основные допущения некорректны, возможно, придется вернуться к этапу моделирования и скорректировать модель.

7. Внедрение результатов

Заключительный этап системного анализа представляет собой применение на практике результатов, полученных на предыдущих этапах. Если исследование проводилось по описанной выше схеме, то шаги, которые для этого необходимо предпринять, будут достаточно очевидны. В то же время как раз на последнем этапе может выявиться неполнота тех или иных стадий или необходимость их пересмотра, в результате чего придется скорректировать модель и снова пройти какие-то из уже завершенных этапов.

Вследствие того же разнообразия задач, решаемых методами системного анализа, и широкой области их применения не существует единого перечня и последовательности этапов исследования, пригодных для всех случаев. В зависимости от класса решаемых проблем, от стадии исследования и сферы их приложения используются различные по содержанию и последовательности этапы исследований.

Но существует некоторый перечень этапов системного анализа, состав и последовательность применения которых почти не зависит от решаемой задачи. Они чаще других применяются на различных этапах системного анализа.

1 этап. Анализ проблемы: Задачи этапа: правильное и точное формулирование проблемы, анализ логической структуры и развития проблемы во времени, определение внешних связей проблемы и оценка принципиальной ее разрешимости.

2 этап. Определение системы, анализ ее структуры. Задачи этапа: выявление специфики задачи; определение позиций наблюдателя и объекта исследования; выделение элементов системы; определение границ декомпозиции системы; определение подсистем и сферы их функционирования.

Кроме того, в зависимости от типа системы, решаются задачи: определение уровня иерархии (в больших системах); определение и спецификация процессов управления и каналов информации (в кибернетических системах) и т.д.

Произвол в выделении подсистем и реализуемых в них процессов обрекает системное исследование на неудачу. Если в технических системах, структура подсистем ясно просматривается, то в системах экономического управления все структурные соотношения весьма сильно скрыты за отношениями административной подчиненности.

При решении текущих задач экономического управления рутинные процедуры заслоняют цели и процессы развития. Выявление целей и процессов развития и отделение их от рутинных требуют от исследователя не только строгости логического мышления, но и умения найти необходимые контакты с работниками управления.

3 этап. Формулирование общей цели и критерия системы, где задачами являются: формулирование целей верхнего уровня; формулирование общих целей исследуемой системы, увязанных с целями системы более верхнего уровня; определение критерия системы; декомпозиция целей по подсистемам; формулирование критериев подсистем и композиция общего критерия системы из критериев подсистем; выявление потребностей в ресурсах и т.д.

В системном анализе ряд социальных, политических, этических и других факторов не поддаются количественной формализации, но они должны учитываться. Для учета этих факторов прибегают к субъективным оценкам экспертов.

4 этап. Выявление ресурсов и процессов, анализ факторов будущего развития, композиция целей. Задачи этапа: оценка существующих технологий и мощностей; оценка современного состояния ресурсов; оценка возможностей взаимодействия с другими системами в части обеспечения ресурсами; анализ ресурсов будущего; комплексный анализ взаимодействия факторов будущего развития.

Т.к. системный анализ имеет дело с перспективой развития, необходимо учесть возможные изменения в перспективе технологий, мощностей, возможные открытия и изобретения, возможную трансформацию целей и критериев.

5 этап. Отбор целей и вариантов решения, где задачами являются: анализ целей на совместимость; проверка целей на полноту и отсечение избыточных целей; планирование альтернативных вариантов достижения целей; оценка и сравнение вариантов по выбранным критериям; совмещение комплексов взаимосвязанных вариантов.

Одним из центральных моментов данного этапа является анализ целей на полноту (все ли цели учтены?) и усечение целей – отсечение малозначащих целей и целей, не имеющих средств для достижения тех, а также отбор конкретных вариантов достижения взаимосвязанного комплекса важнейших целей.

Проблемы, решаемые методами системного анализа, чаще всего возникают не на пустом месте, а в реально существующих системах. Задачей системного анализа в связи с этим является не создание новой системы или органа управления, а усовершенствование работы существующих, ориентация их на решение новой проблемы. В этих случаях возникает необходимость в диагностическом анализе элементов системы, направленном на выявление их возможностей, недостатков, переработке информации и в принятии решений с целью устранения этих недостатков и модернизации системы.

6 этап. Выбор метода решения. Первоначально рассматриваются известные методы решения задачи; если эти методы оказываются неадекватными поставленной задаче, то отыскиваются или разрабатываются новые методы решения, или пересматривается сама задача.

С точки зрениятехники решения все методы можно разделить на 3 класса:

- стандартные: методы, в основе которых лежит использование стандартных или заданных инструкциями приемов и процедур; основу этих методов составляет процедурная сторона процесса;

- аналитические: методы решения, в основе которых лежит использование математических моделей; используются для решения широкого класса структурированных проблем; однако применение этих методов затрудняется из-за невозможности формализации ряда факторов, влияющих на решение задачи; наличия неопределенностей в условиях функционирования системы; наличия многокритериальностей; наличия противоречия интересов лиц, участвующих в принятии решений;

- имитационные: методы, в основе которых лежит искусственное воспроизведение исследуемых процессов с применением диалога ЭВМ-человек; применяется в случаях, когда исследуемую задачу нельзя целиком решить одним методом; процесс решения разбивается на этапы, результаты которых анализируются и корректируются человеком, и запускаются в качестве исходного плана следующего этапа.

В зависимостиот принципов отыскания решения методы делятся на 2 класса:

- методы последовательных улучшений решений: задача решается для первоначального набора условий; проводится анализ возможности достижения оптимального решения; выбирается фактор, в наибольшей степени препятствующий развитию системы, т.е. находится проблемное, критическое место в системе, находятся пути решения данной проблемы, затем выбирается другое критическое место и т.д.; Недостаток метода заключается в том, что не учитываются взаимозависимости факторов;

- методы поиска идеала: первоначально рассматриваются предельные (идеальные) уровни по каждому фактору, обеспечивающие наилучший вариант системы вне зависимости от их реализуемости, т.е. разрабатывается идеальное решение; затем по каждому фактору устанавливается достижимый предел с учетом реальных возможностей, т.е. начинается отступление от идеального решения; процесс идет до тех пор, пока не будет найдено такое распределение усилий, при котором отступление от идеала будет минимальным или не будут израсходованы все резервы улучшения данного фактора.

Выбор метода неразрывно связан с постановкой задачи и с условиями принятия решений. При решении задач в условиях определенности могут применяться классические методы оптимизации или методы математического программирования. При решении задач в условиях риска – методы теории вероятностей и математической статистики; в условиях неопределенностей – методы теории игр.

7 этап. Построение комплексной программы развития. Задачи этапа: формулирование мероприятий, проектов и программ; определение очередностей целей и мероприятий по их достижению; разработка комплексных и плановых мероприятий по ресурсам и времени; распределение мероприятий по ответственным организациям и исполнителям.

Результаты предыдущих этапов системного анализа, полученные в рамках системных и математических понятий, нужно перевести на язык технических, социальных, экономических и т.д. категорий, в которых рассматривается исследуемая система. Затем создаются комплексные программы по реализации этих решений с распределением по времени и ответственным исполнителям.

8 этап. Принятие решения: при анализе слабоструктурированных проблем количество вариантов решения может быть неограниченным, и может оказаться, что все возможные альтернативы не могут быть рассмотрены, а оптимальное решение может оказаться недостижимым. В этих случаях выбирается несколько равноценных альтернатив, среди которых отыскивается по возможности лучшее решение и получаются квазиоптимальные решения, т.е. приходим к некоему компромиссу; такая же ситуация возникает в задачах, связанных с многокритериальностью и неопределенностями разного рода.

На этом процесс принятия решения завершается и начинается процесс их реализации, качественно отличающийся от первого тем, что в первом случае основным предметом труда является информация, во втором – материальные, энергетические и финансовые ресурсы.

Рассмотренные этапы являются наиболее распространенными и часто применяемыми этапами системного анализа. Реализация всех этапов в полном объеме чрезвычайно затруднена, поэтому на практике применяется часть этапов, последовательность их применения, глубина анализа, объем задач на каждом этапе зависят от конкретной решаемой задачи, от цели исследования и характера исследуемой проблемы.

Необходимо иметь в виду, что объекты исследования, условия их функционирования, цели и задачи системы в процессе их развития могут изменяться (и в процессе жизненного цикла системы), поэтому системный анализ является итеративным процессом, то есть, часть этапов или весь цикл анализа может циклически повторяться.

Обобщённо системный анализ можно разбить на следующие этапы:

Формулировка задачи.
Построение структуры объекта его проблематики.
Моделирование, изучение построенной модели для дальнейшей разработки методов совершенствования системы.

Надо заметить, что различные учёные не одинаково определяют основные этапы системного анализа при их более детальной расшифровке. Например, есть такая трактовка:

выявление конфигурации;
выявление проблемных вопросов;
определение цели;
формулирование критериев;
нахождение альтернативных методов;
разработка и изучение модели;
поиск оптимальных решений;
выполнение декомпозиции;
выполнение агрегатирования.

Другие учёные предлагают следующую формулировку очерёдности:

определение объекта анализа;
структурирование системы;
определение функциональных особенностей системы управления;
исследование информационных характеристик системы;
определение количественных и качественных показателей системы управления;
оценивание и оценка эффективности системы управления;

Но очевидно, что основные этапы, перечисленные в начале статьи, всё равно прослеживаются у всех учёных.

Формулировка или постановка задачи

Формулировка или постановка задачи –это самый важный этап выполнения работ, поскольку он определяет все дальнейшие процедуры по исследованию и проектированию. В качестве первого этапа системного анализа, этот этап не совпадает полностью с математическим смыслом, который подразумевает формальное описание её сути. Хотя в дальнейшем при постановке задач для отдельных элементов системы применяется именно математический смысл формулирования задачи. Но на первом этапе системного анализа задача ставится именно в расширенном смысле. И в первую очередь необходимо определить для чего собственно проводится исследование данной системы управления, так как это определяет структуру и смысл следующих этапов. То есть надо выяснить причину решения о проведении именно этого исследования. Было ли это вызвано неудовлетворённостью, не правильной работой действующей системы или её составных частей? Чем конкретно вызвана эта неудовлетворённость, кто её обнаружил и как сформулировал? Как предполагается решать проблему, радикальными решениями, которые приведут к очень существенной реконструкции, в принципе поменяют основы существующей системы, или имеется ввиду просто улучшение её работы исходя из уже имеющихся возможностей? По какой причине реконструкция так уж необходима? Какой конечный итог желательно получить в финале? Какие причины не позволяют поменять работу системы в необходимом направлении без выполнения этих исследований? Каким образом может быть оценена эффективность внесённых изменений, если их выполнить?

Готовые работы на аналогичную тему

Развёрнутые ответы на все возникающие вопросы могут дать специалисты рассматриваемой, а также вышестоящей системы. Они имеют долголетний опыт работы с системой где они выполняют работы и, следовательно, лучше всех знают трудности, помехи, ограничения и конечно к какой цели надо стремиться. Но с другой стороны часто получается, что сформулированные ими проблемы, выражены в весьма обобщённых, не конкретизированных выражениях, или же напротив, они ставят очень ограниченные, конкретные проблемы, которые не отражают всю глубину общих проблем. Это можно объяснить психологией человека, он почти всегда считает свои решения верными, даже если кому-то видна их ошибочность. Если решения были приняты в очень сложных ситуациях, то они далеко не всегда оптимальны. Таким образом очень часто специалисты, которые работают в исследуемой системе, при формулировании задачи не могут учесть всё разнообразие разных факторов и связей в системе и окружающей её среде. Поэтому часто случается, формулировки задач этих специалистов, уже на начальном, первом этапе системного анализа подвергаются существенным изменениям.

Постановка задачи, как мы выяснили, очень важный этап для дальнейшей работы, но при этом он фактически не может быть формализован. Успешность этапа полностью зависит от опыта и возможностей специалиста по системному анализу, того, насколько глубоко он понимает систему, которую исследует, умеет работать в контакте с участниками исследуемой системы. Наиболее эффективно формирование совместной группы, в которую входят и системный аналитик и специалисты(участники) системы.

Построение структуры объекта

Формирование структуры –это второй этап системного анализа. Сначала необходимо определить чёткие границы проблем и системы, а также вычленить в какой внешней среде они находятся. Это требует определение набора связанных с поставленной на предыдущем этапе задачей, элементов и выполнить подразделение их на два класса:

система, которую исследуют;
окружающую(внешнюю) среду;

Это подразделение очень сильно зависимо от сформулированной задачи. Если она меняется, то изменяются и границы как проблем, так и системы, а также окружающая среда. Бывает, что изменяется и изначальный набор элементов. Основным признаком деления разных проблем на классы, обычно бывает уровень допустимой возможности их познания. По этому критерию все проблемы можно разделить на три класса:

С хорошей структурой.
Без структуры.
Со слабой структурой.

К первой группе относятся проблемы с чётко определёнными зависимостями, которые могут представляться численно или с помощью символов (количественно выраженные). Вторая группа объединяет проблемы, описанные качественными признаками и характеристиками. Они не могут быть выражены в числовой форме. И наконец к проблемам со слабой структурой (третья группа) можно отнести те из них, которые имеют в своём составе и качественные и количественные составляющие.

Моделирование

Изготовление модели, или моделирование, это третий из этапов системного анализа, который используется для исследования и анализа различных сложных систем, явлений и объектов. Модель - это примерное, упрощенное представление процесса или объекта. Собственно, исследование модели заключается в том, что имеется возможность увидеть и понять работу системы, её характеристики и различные особенности.

Д.А. Кривошеин, Л.А. Муравей, Н.Н. Роева, О.С. Шорина, Н.Д. Эриашвили, Ю.Г. Юровицкий, В.А. Яковлев
Экология и безопасность жизнедеятельности
Учебное пособие для вузов / Под ред. Л.А. Муравья. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. — 447 с.

Глава 12. Системный анализ и управление в экологии

12.2. Основные этапы системного анализа