Часть II. Методы исследования и оценки эффективности

систем управления

Глава 7

Системный анализ

7.1. Предмет системного анализа

0

Дисциплина, именуемая "системный анализ", родилась в силу возникшей необходимости вести исследования междисциплинарного характера. Создание сложных технических систем, проектирование сложных народнохозяйственных комплексов и управление ими, анализ экологических ситуаций и многие другие направления инженерной, научной и хозяйственной деятельности требовали организации исследований, которые носили бы нетрадиционный характер. Они требовали объединение усилий специалистов разных научных профилей, унификации и согласования информации, получаемой в результате исследований конкретного характера. Успешное развитие подобных междисциплинарных или, как иногда говорят, системных или комплексных исследований во многом обязано тем возможностям обработки информации, использованию математических методов, которые появились вместе с электронной вычислительной техникой и дали одновременно не только инструмент, но и язык высокой степени универсальности. Термин "системный анализ" будем понимать как совокупность методов, основанных на использовании СВТ и ориентированных на исследование сложных систем - технических, экономических, экологических и т. д. [ 4 ]. В результате этих исследований должно возникать не просто новое знание - результатом системных исследований является, как правило, выбор вполне определенной альтернативы: плана развития региона, параметров конструкции и т. д. Таким образом, системный анализ - это дисциплина, занимающаяся проблемами принятия решений в условиях, когда выбор альтернативы требует анализа сложной информации различной физической природы. Поэтому истоки системного анализа, его методических концепций лежат в тех дисциплинах, которые занимаются проблемами принятия решений, теории исследования операций и общей теории управления.

Становление новой дисциплины следует датировать концом ХIХ и началом ХХ века, когда появились первые работы по теории регулирования, когда в экономике начали впервые говорить об оптимальных решениях, т. е. когда появились первые представления о функции цели (полезности). Развитие теории определялось, с одной стороны, развитием математического аппарата, появлением приемов формализации, а с другой - новыми задачами, возникавшими в промышленности, военном деле, экономике. Особенно бурное развитие теория системного анализа получила после пятидесятых годов, когда на основе теории эффективности, теории игр, теории массового обслуживания появилась синтетическая дисциплина - "исследование операций"[2]. Она затем постепенно переросла в системный анализ, который явился синтезом исследования операций и теории управления.

Современный системный анализ имеет обширный инструментарий, включающий в себя развитый математический аппарат и современные вычислительные системы. И все же, какие бы успехи ни делала теория с помощью новейших современных методов, опирающихся на формализованное описание ситуаций, все еще остаются необходимыми, а подчас и играют решающую роль традиционные приемы анализа, использующие опыт и интуицию, способности человека к ассоциациям и многое другое, что лежит вне математики и пока еще не присуще искусственному интеллекту. Поэтому изложение методов системного анализа должно обязательно включать описание используемых неформальных процедур, без которых любое представление о системном анализе будет не только неполным, но и искаженным. Необходимо не только описать исследуемые эвристические приемы и способы рассуждений. Очень важно показать также, как эти эвристические, неформальные методы вписываются в современную теорию принятия решений, как они видоизменяются под влиянием того инструментария, которым теперь оснащена эта теория. Сегодня системный анализ - это обширная синтетическая дисциплина, включающая в себя целый ряд разделов, носящих характер самостоятельных научных дисциплин.

Особенности современного системного анализа вытекают из самой природы сложных систем. Имея в качестве цели ликвидацию проблемы или, как минимум, выяснение ее причин, системный анализ привлекает для этого широкий спектр средств, использует возможности различных наук и практических сфер деятельности. Являясь по существу прикладной диалектикой, системный анализ придает большое значение методологическим аспектам любого системного исследования. С другой стороны, прикладная направленность системного анализа приводит к использованию всех современных средств научных исследований - математики, вычислительной техники, моделирования, натурных наблюдений и экспериментов.

В ходе исследования реальной системы обычно приходится сталкиваться с самыми разнообразными проблемами, быть профессионалом в каждой из них невозможно одному человеку. Выход видится в том, чтобы тот, кто берется осуществлять системный анализ, имел образование и опыт, необходимые для опознания и классификации конкретных проблем, для определения того, к каким специалистам следует обратиться для продолжения анализа. Это предъявляет особые требования к специалистам - системщикам: они должны обладать широкой эрудицией, раскованностью мышления, умением привлекать людей к работе, организовывать коллективную деятельность. Таким образом, системный анализ - это дисциплина, развивающая методы проектирования сложных технических, народнохозяйственных, экологических систем, организованных структур и т. д. Системный анализ, как дальнейшее развитие теории исследования операций и теории управления, включает в себя эти дисциплины со всем арсеналом средств, развитых в их рамках.

Термин "системный анализ" в русском языке не имеет точного аналога в иностранных языках. В начале шестидесятых годов в США появился термин "system analysis" для обозначения возникавшей тогда техники анализа сложных систем, развивавшей прежде всего методы исследования операций и изучавшей, в частности, те способы представления информации, которые облегчают исследователю формулирование целей операции. Исследователь операций в зарубежной литературе обычно назывался "analyst". Для того чтобы подчеркнуть особенность квалификации специалиста, занимающегося анализом и проектированием сложных систем, стали употреблять термин "system analyst". Таким образом, термин "system analysis" следовало бы перевести как "анализ систем". В русском же языке термин "системный анализ" несет гораздо большую самостоятельную нагрузку. Этим термином называют дисциплину, включающую в себя - это необходимо подчеркнуть - не только конкретные приемы представления информации, но и фундаментальные разделы теории.

Наряду с термином "системный анализ" большое распространение получил и термин "теория систем". Несмотря на широкое использование этого термина, его единое понимание отсутствует. В отличие от системного анализа, дисциплины прикладной, ориентированной на решение конкретных практических задач, теория систем относится скорее к методологии науки. В литературе часто не делается различия в терминах "системный анализ" и "теория систем". Из сказанного же следует, что путать эти два термина нельзя. Но системный анализ и теория систем еще не исчерпывают той "системной терминологии", которая возникла в последние десятилетия.

Существует еще одно понятие - "системный подход", - еще более расплывчатое и неточное. Тем не менее оно отражает определенные тенденции, которые стали особенно заметны в послевоенные десятилетия. В развитии науки всегда отчетливо прослеживались две линии - анализ и синтез. Мы всегда видим стремление к анализу - изучению конкретных фактов, проникновению в глубь изучаемого факта, вскрытию тонкой структуры явления и т. д.

При создании синтезирующих теорий иногда происходит и некоторая утеря информативности: не все факты удается сразу уложить в единую схему, не весь арсенал практически полезных методов можно сразу приспособить к новой системе взглядов. В разные периоды времени значение обоих подходов было различным, хотя две тенденции всегда существовали параллельно. Большое значение имело стремление к обособлению дисциплин, к отысканию новых фактов, стремление сделать факт единственной целью научных исследований. В то же время рождались новые, пограничные области, в которых невозможно отличить одну науку от другой: химию от физики или от биологии и т. д.

В последние десятилетия роль синтезирующих построений стала особенно большой. Потребность не просто изучать явление, факт, но устанавливать его связь с другими фактами и привела к появлению специального термина "системный подход". Эта потребность проявляется сейчас так ярко, что возникают не только новые научные направления на стыке между отдельными естественными науками, но и исследования, относящиеся в равной степени к компетенции естественных и общественных наук. Современный интерес к подобным синтетическим построениям связан с возросшими возможностями переработки информации. По - видимому, исследователь всегда стремился по возможности "системно" подойти к воззрению на тот или иной факт, но далеко не всегда он мог иметь в своем распоряжении необходимый инструмент. Сейчас, в век ЭВМ, эти возможности резко возросли. Отсюда, как следствие, и стремление к изучению явления во всей его полноте, в связи с другими явлениями. Системный подход непрерывно стимулируется потребностями практики, которая выдвигает все более и более сложные проекты, требующие анализа междисциплинарных проблем. Системный подход - это некоторый общеметодологический принцип. Его гносеологический аспект - это теория систем. Его рецептурная, аппаратная реализация - это системный анализ.

Если пытаться охарактеризовать современный системный анализ очень укрупненно, то можно сказать, что он включает такие виды деятельности, как:

• научное исследование (теоретическое и экспериментальное) вопросов, связанных с проблемой;

• проектирование новых систем и изменений в существующих системах;

• внедрение в практику результатов, полученных в ходе анализа.

Уже сам этот перечень лишает смысла спор о том, чего в системном исследовании больше - теории или практики, науки или искусства, творчества или ремесла, эвристики или алгоритмичности, философии или математики - это все в нем присутствует. В конкретном исследовании соотношения между этими компонентами могут быть самыми различными. Системный аналитик готов привлечь к решению проблемы любые необходимые для этого знания и методы - даже те, которыми он сам лично не владеет; в этом случае он не исполнитель, а организатор исследования, носитель цели и методологии всего исследования.

Жизнь разнообразна, и предлагаемые для исследования проблемы не всегда требуют использования всего арсенала системного анализа. Из трех типов систем (физических , природных и социотехнических) наибольшую трудность для анализа представляют последние из-за резкого преобладания в них субъективного над объективным, эвристического над формальным, знаковых отношений над физическими взаимодействиями [6]. Однако еще более важным отличием социосистем является особое значение временного фактора: эти системы меняются в ходе исследования как сами по себе, так и под влиянием самого анализа. Только диалектический подход, лежащий в основе системного анализа, помогает создать динамическую модель текущих событий и с ее помощью спланировать и организовать действие всех участников анализа. Не следует обвинять в ненаучности сам системный анализ, если в жизни встретятся (а для социосистем нередко!) случаи, когда уже сбор и обработка информации вполне удовлетворяют заказчика или когда грубые, но быстрые исследования его устроят больше, чем глубокие, подробные и длительные.

Остановимся на проблеме алгоритмизации системного анализа. Любой процесс исследования, проектирования и целевого воздействия алгоритмичен: алгоритм является планом этого процесса. Составления такого плана - прерогатива системного аналитика. Для каждой проблемы может потребоваться особый, специально для нее приспособленный алгоритм анализа. По аналогии с программированием для ЭВМ, можно сказать, что, подобно тому как программа составляется из операторов языка применительно к решаемой задаче, операции системного анализа реализуются в последовательности, удобной для аналитика применительно к данной конкретной ситуации. Чем выше квалификация аналитика, тем более разнообразны проводимые им исследования.

В следующих двух разделах будут изложены понятия, специфичные для системного анализа (декомпозиция, агрегирование, конфигуратор, проблематика, "заинтересованные стороны" и др.). К арсеналу используемых в системном анализе методов относятся и строго формализованные (экспериментальные исследования, построение моделей), и слабо формализованные (экспертные оценки, коллективный выбор), и в принципе неформализованные операции (формулирование проблем, выявление целей, определение критериев, генерирование альтернатив). Все это объединяется общей методологией, вытекающей из конкретизации диалектического метода, что позволяет определить системный анализ как прикладную диалектику.