Системный анализ как инструмент исследования

Лекция 1. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ КАК ИНСТРУМЕНТ ИССЛЕДОВАНИЯ 1.1. Причины применения системного анализа Мощным методологическим инструментом, обобщающим методологию исследования сложных технических, природных и социальных систем, является в настоящее время системный анализ. Современный системный анализ — прикладная наука, нацеленная на выяснение причин реальных сложностей, возникающих перед «обладателем проблемы» (обычно это конкретная организация, учреждение, предприятие, коллектив), и на выработку вариантов их устранения. В наиболее развитой форме системный анализ включает и непосредственное, практически улучшающее вмешательство в проблемную ситуацию. При этом системность не должна рассматриваться как некоторое нововведение, последнее достижение науки. Системность есть всеобщее свойство материи, форма её существования, а значит, и неотъемлемое свойство человеческой практики, включая мышление. Действительно, современный уровень развития общества характеризуется появлением таких понятий, как большие и сложные системы. Эти системы обладают специфическими для них проблемами. Необходимость решения проблем в рамках больших и сложных систем вызвала к жизни множество приемов, методов, подходов, которые постепенно накапливались, развивались, обобщались, образуя, в конце концов, определенную технологию преодоления количественных и качественных сложностей. В связи с этим в разных сферах практической деятельности возникли соответствующие технологии (совместно с их теоретическими основами), которые получили вполне современные названия: в инженерной деятельности — «методы проектирования», «методы инженерного творчества», «системотехника»; в военных и экономических вопросах — «исследование операций»; в административном и политическом управлении — «системный подход», «политология», «футурология»; в прикладных научных исследованиях — «имитационное моделирование», «методология эксперимента», «планирование эксперимента» и т. д. С другой стороны, теоретическая мысль на разных уровнях абстракции отражала системность мира вообще и системность человеческого познания и практики. На философском уровне развился диалектический материализм, на общенаучном — системология, общая теория систем, теория организации, на естественно-научном — кибернетика, а с развитием вычислительной техники возникли информатика и искусственный интеллект. В начале 80-х годов прошлого века стало очевидным, что все эти теоретические и прикладные дисциплины образуют как бы единый поток, «системное движение». Системность стала не только теоретической категорией, но и осознанным аспектом практической деятельности. Поскольку большие и сложные социально-экономические системы по необходимости стали предметом изучения, управления и проектирования, потребовалось обобщение методов исследования систем и методов воздействий на них. Должна была возникнуть некая прикладная наука, являющаяся «мостом» между абстрактными теориями системности и живой системной практикой. Она и возникла — сначала, как мы видели, в разных областях и под разными названиями, но в последние годы оформилась в науку, которая получила название «системный анализ». В настоящее время «системный анализ» выступает уже как самостоятельная дисциплина, имеющая свой объект деятельности, накопившая достаточно мощный арсенал средств и обладающая значительным практическим опытом. Особенности современного системного анализа вытекают из самой природы сложных систем. Имея в качестве цели снятие проблемы или, как минимум, выяснение ее причин, системный анализ привлекает для этого широкий спектр, средств, использует возможности различных наук и практической сферы 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. Здесь необходимо отметить, что отдельные компоненты системного анализа, как правило, не обеспечивают в полной мере решения сложных проблем. Например, за последние годы стало перспективным связывать надежды на повышение эффективности управления с внедрением электронных вычислительных машин и автоматизированных систем управления. По нашему мнению, такой взгляд является не только неточным, но и вредным. Неточность заключается в смещении понятий. Действительно, о компьютеризации и автоматизированных системах управления много говорят, о них пишут, и только иногда, как о второстепенном, упоминают об их организационно-методическом и математическом обеспечении. При этом не всегда делают акцент на том, что такие системы являются человекомашинными системами (ЧМС), и эффективность их функционирования в значительной степени зависит от лица, принимающего решение (ЛПР). Системный анализ показывает, что в любой области деятельности каждое решение есть следствие поиска лучшего варианта из множества возможных. Наилучшими являются варианты, в полной мере соответствующие объективным законам общественного развития. До появления электронно-вычислительных машин (ЭВМ) перебор возможных вариантов достижения конечной цели, как правило, осуществлялся человеком подсознательно, а решение было следствием творческого озарения. Лучшие решения, верность которых апробирована временем, принадлежали гениям, обладавшим способностью интуитивного перебора множества вариантов достижения цели. Вспомните открытие Менделеевым периодической таблицы элементов, решение Кутузова в Филях, проекты кораблей Титова и многое другое. Увеличение числа взаимосвязей в обществе усложнило процесс выбора рационального варианта решения, одновременно повысилась степень влияния решений, принимаемых при управлении, на многие стороны человеческой деятельности. Появление ЭВМ создало предпосылки для более качественного решения этой задачи. Однако машины сами по себе не способны полностью решить эту задачу. Для перебора и оценки возможных вариантов достижения цели необходимо иметь специальный организационно-методический и математический аппарат анализа систем и вариантов их развития. Только с его использованием выработку и оценку возможных вариантов можно «поручить» машине, оставив право выбора решения за человеком. Именно такое сочетание системного анализа и вычислительной техники позволяет усилить интеллектуальные возможности человека при принятии решения в процессе управления. Таким образом, системный анализ и математический инструментарий, работающий на его основе, опираясь на объективные законы общественного развития, должны стать основным инструментом повышения интеллектуальной возможности руководителя. Это понятие неразрывно связано в первую очередь с содержанием управления. Для математического обеспечения аппарата системного анализа ЭВМ — только средство, с помощью которого перерабатывается информация, средство для производства вычислений. Вред сложившегося взгляда о второстепенности математического инструментария количественных методов анализа заключается в том, что, как следствие, на его создание не выделяются достаточные ресурсы, не создаются необходимые организационные условия, медленно разрабатываются теоретические основы его создания, внедрения, использования, обслуживания, модификации. Поставив на первое место ЭВМ, мы привязываем математическое обеспечение непосредственно к ним, создаем условия, при которых все внимание уделяется построению этих машин. На них тратятся основные ресурсы, выделенные на модернизацию управления. Это приводит к несистемному, негармоничному развитию средств повышения эффективности управления. Математическое обеспечение анализа систем, рассматриваемое как придаток к вычислительным машинам, развивается с запаздыванием, в ограниченных масштабах. Вернемся к потребностям руководителя. В ходе исследования и анализа реальных систем и процессов обычно приходится сталкиваться с самыми разнообразными проблемами, быть профессионалом в каждой из них одному человеку невозможно. Выход видится в том, чтобы тот, кто берется осуществлять системный анализ, имел образование и опыт, необходимые для выявления и классификации конкретных проблем, для определения того, к каким специалистам следует обратиться для продолжения анализа. Это предъявляет особые требования к руководителям и специалистам- управленцам, имеющим дело со сложными организационными системами: они должны обладать широкой эрудицией, креативностью мышления, умением привлекать людей к работе, организовывать коллективную деятельность. Теоретически считается, что грамотный руководитель должен владеть базовыми и новейшими знаниями и умениями. Предположим, что такой руководитель есть. Какую пользу он может из этого извлечь? Ясно, что с помощью общих принципов системного анализа он сможет быстрее и точнее сформулировать те задачи, которые необходимо решить для достижения цели, более глубоко оценить сложившуюся обстановку и наметить генеральный путь действий. Однако этого мало. Ему нужна повседневная и непрерывная помощь, заключающаяся в количественном обосновании различных вариантов решений, в выборе наилучшего из них. Для этого он должен использовать не общие принципы теорий, а их конкретные результаты и методы. Такими результатами, как правило, не являются готовые «рецепты» к действию. Эти результаты изложены в форме правил переработки информации. Руководитель не может реализовать эти правила без привлечения современных средств обеспечения управления. Для того чтобы руководитель мог использовать эти правила, их необходимо материализовать в форме, позволяющей автоматизировать процесс переработки информации. Такая материализация должна происходить с учетом взаимосвязи различных, сопряженных друг с другом, объектов и систем, с учетом возможности фиксации их текущего состояния и истории развития. Система, материализующая правила переработки информации в форму, позволяющую автоматизировать их исполнение, носит название системы специального математического обеспечения анализа и управления. Эта система, базирующаяся на аппарате системного анализа, должна объединить методы теории, опыт практики управления и представить их в форме, позволяющей использовать технические средства автоматизации передачи, приема, накопления, переработки информации. Объединение этой системы с ЭВМ и другими техническими средствами автоматизации позволит создать эффективные ЧМС анализа и подготовки управленческих решений и существенно повысить эффективность управления. 1.2. Развитие системного анализа При методологическом анализе проблем современной науки нередко проводится мысль о том, что развитие познания связано с возрастанием сложности принципиальных подходов к исследованию методов научного познания. Простейшей формой научного описания и соответственно исходным уровнем исследования любого объекта является основанное на эмпирических наблюдениях описание свойств, признаков и отношений объекта. Этот уровень анализа можно назвать параметрическим описанием. После этого аналитик, ученый переходит к определению поэлементного состава строения исследуемого объекта. Основная задача здесь состоит в выявлении взаимосвязи свойств, признаков и отношений, найденных на первом этапе (уровне) исследования. Эта стадия носит название морфологического описания объекта. Дальнейшее усложнение познания связано с переходом к функциональному описанию, которое, в свою очередь, связано с функциональными зависимостями между параметрами (функциональнопараметрическое описание), между «частями» или элементами объекта (функционально-морфологическое описание) или между параметрами и строением объекта. Методологическая специфика функционального подхода заключается в том, что функция элемента или «части» (подсистемы) объекта задается на основе принципа «включения» — выводится из характеристик и потребностей более широкого целого. В последнее время в качестве особой, наиболее сложной формы научного исследования рассматривается поведение объекта, т. е. выявление целостной картины «жизни» объекта и механизмов, обеспечивающих смену направлений и «режимов» его работы. Такая схема выражает постепенное усложнение способов подхода к объекту исследования, поскольку каждый последующий способ включает в себя все предыдущие и, кроме того, решает некоторые новые задачи. В рамках этой последовательности системный подход связывается или с функциональным описанием, или с описанием поведения, или, наконец, с новым, ещё более сложным «комбинированным» способом исследования. Однако специфика системного исследования определяется не усложнением методов анализа (в известном смысле они могут даже подвергнуться упрощению), а выдвижением новых принципов подхода к объекту изучения, новой ориентации всего движения исследователя. В самом общем виде эта ориентация выражается в стремлении построить целостную картину объекта. Более конкретно она обнаруживается в следующих моментах. 1. При исследовании объекта как системы описание элементов не носит самодавлеющего характера, поскольку элемент описывается не «как таковой», а с учётом его «места» в целом. 2. Один и тот же «материал», субстант выступает в системном исследовании обладающим одновременно разными характеристиками, параметрами, функциями и даже принципами строения. Одно из проявлений этого — иерархичность строения систем, причём тот факт, что все уровни иерархии «выполнены» из одного материала, делает особенно трудной проблему поиска специфических механизмов взаимосвязи различных уровней (плоскостей) системного объекта. Конкретная (хотя, быть может, и не единственная) форма реализации взаимосвязи — управление. Поэтому проблема управления возникает практически в любом системном исследовании. 3. Исследование системы оказывается, как правило, неотделимым от исследования условий её существования. 4. Для системного подхода специфична проблема порождения свойств целого из свойств элементов, и наоборот. 5. Как правило, в системном исследовании недостаточны чисто причинные (в узком смысле этого слова) объяснения функционирования и развития объекта. В частности, для большого класса систем характерна целесообразность как неотъемлемая черта их поведения, хотя целесообразное поведение не всегда может быть уложено в рамки причинноследственной схемы. 6. Источник преобразований системы или её функций лежит обычно в самой системе, поскольку это связано с целесообразным характером поведения систем. Существеннейшая черта целого ряда системных объектов — самоорганизуемость. С этим тесно связана и другая особенность: обязательное допущение у систем (или их элементов) некоторого множества индивидуальных характеристик и степеней свободы. Все перечисленные моменты в той или иной мере стали методологически осознаваться в науке еще в XIX веке. Исследование систем началось примерно в одно и то же время (на рубеже XIX—XX веков) в различных областях знания. Исторически получилось так, что в относительной независимости друг от друга сложились и существуют три крупных методологических направления, связанные с изучением системных объектов: структурно-функциональный анализ, структурализм и системный подход. Структурно-функциональный анализ возник в социологии, которая до сих пор остаётся основной областью его применения. Структурализм зародился в лингвистике, а затем распространился на антропологию, искусствоведение, историю и некоторые другие гуманитарные дисциплины. Системный подход поначалу развивался на естественно-научной базе (главным образом, в биологии), затем, после второй мировой войны, пережил второе рождение в современной технике, а в последнее время широко внедряется и в социальные науки. Системный подход характеризуется стремлением к наибольшей общности и универсальности выдвигаемых методологических принципов, и не случайно теорию систем (в широком смысле слова) до последнего времени нередко ставят в один ряд с кибернетикой. Возвращаясь к системному анализу, необходимо сказать, что объектом системного анализа в теоретическом аспекте является процесс подготовки и принятия решений, а в прикладном аспекте — различные конкретные проблемы, возникающие при создании и функционировании систем. В теоретическом аспекте — это, во-первых, общие закономерности проведения исследований, направленные на поиск наилучших решений различных проблем на основе системного подхода (содержание отдельных этапов системного анализа, взаимосвязи, существующие между ними и др.). Во-вторых, конкретные научные методы исследования — определение целей и их ранжирование, дезагрегирование проблем (систем) на их составные элементы, определение взаимосвязей, существующих как между элементами системы, так и между системой и внешней средой и др. В-третьих, принципы интегрирования различных методов и приемов исследования (математических и эвристических), разработанных как в рамках системного анализа, так и рамках других научных направлений и дисциплин в стройную, взаимообусловленную совокупность методов системного анализа. В прикладном плане системный анализ вырабатывает рекомендации по созданию принципиально новых или усовершенствованных систем. Рекомендации по улучшению функционирования существующих систем касаются самых различных проблем, в частности ликвидации нежелательных ситуаций (например, снижения темпов роста производительности труда), вызванных изменением как внешних по отношению к системе факторов, так и внутренних. Следует отметить, что объект системного анализа является в то же время объектом целого ряда других научных дисциплин, как общетеоретических, так и прикладных. В отличие от многих наук, главной целью которых является открытие и формулирование объективных законов и закономерностей, присущих предмету изучения, системный анализ в основном направлен на выработку конкретных рекомендаций, в том числе и на основе использования достижений теоретических наук в прикладных целях. Можно сказать, что системный анализ выполняет роль каркаса, объединяющего все необходимые методы, знания и действия для решения проблемы. Заканчивая рассмотрение основных методологических компонентов системного анализа, следует отметить, что ему присущи определенные принципы, логические элементы, определённая этапность и методы проведения. Наличие (без исключения) этих компонентов и делает анализ какой-либо проблемы системным.