Системный анализ рекомендации по выделению, изучению, определению типа и формулированию проблемы

Военная мысль № 6/2007, стр. 62-68

Системный анализ: рекомендации по выделению, изучению, определению типа и формулированию проблемы

Полковник в отставке Ф.Г. КОЛОМОЕЦ,

кандидат военных наук

В ПРЕДЫДУЩЕЙ публикации были рассмотрены методологический и содержательный аспекты современного системного анализа, в том числе его основные направления и этапы, показана роль и значимость системно-аналитических процедур в методическом арсенале военных исследователей и практиков. Также подчеркнуто наличие в системном анализе сложных неформальных этапов (прежде всего начальных), не поддающихся формализации и строгой алгоритмизации, что предопределяет необходимость гибкого сочетания при их выполнении науки и искусства, логических, эвристических и логико-эвристических методов. Вместе с тем начальные этапы очень важны: если они выполнены некорректно, то не будет найдено эффективное решение проблемы. Отсюда постоянное внимание специалистов к разработке и совершенствованию рекомендаций по выполнению неформальных этапов системно-аналитических процедур. Настоящая статья посвящена изложению рекомендаций по выполнению первого этапа системного анализа - выделению, изучению, определению типа и формулированию проблемы.

Для выполнения первого этапа особую значимость имеют положения системологии о классификации систем и принципах усложняющегося их поведения. Они относятся к числу методологических, поэтому будут рассмотрены в первую очередь.

Классификация систем затруднена тем, что системность является атрибутом действительности, которая представляет собой гигантскую суперсистему и включает большое множество объектов-систем в самых разнообразных формах и проявлениях, находящихся в движении, в самых различных связях и отношениях друг с другом, обладающих множеством свойств. Это обусловило наличие нескольких подходов к классификации систем, которые обобщены по результатам анализа многих источников в одной из работ автора.

В самом общем плане выделяют материальные и абстрактные системы. Среди всех типологий в настоящее время наиболее широкое признание получила предметная и категориальная классификация систем.

При предметной классификации выделяются конкретные, относящиеся к различным фрагментам реальности виды систем, например, социальные, экономические, биологические, физические, химические, концептуальные, технические, космические, военные и др.

В категориальной классификации системы разделяются по различным общим основаниям (признакам, категориям), которые присущи всем или подавляющему большинству систем независимо от принадлежности к тому или иному фрагменту действительности. При этом чаще всего выделяются следующие основные типы систем:

1. По степени сложности структуры, выполняемых функций и пространственных свойств системы могут быть простыми, сложными и большими. Простые системы не имеют разветвленной структуры, выполняют простейшие функции. Для них характерны предсказуемые поведение, свойства и реакции на внешние воздействия. Сложные системы имеют сложную иерархическую структуру, выполняют сложные функции. Поведение сложных систем слабо предсказуемо. Но самым главным, определяющим свойством, отличающим их от простых систем, является наличие управления, способности принимать решения. В сложной системе обычно выделяют четыре основные функциональные подсистемы:

информационную, обеспечивающую сбор, переработку и передачу информации, необходимой для принятия глобального (общего для системы) решения, и выполнения локальных заданий;

управляющую, которая принимает глобальное решение о способах действий системы по достижению поставленной цели с учетом состояния системы и внешней среды, определяет и распределяет локальные задания всем другим компонентам системы, распределяет имеющиеся ресурсы, реализует глобальное решение;

гомеостазисную (от греч. ouoioq - подобный, одинаковый и ошаС, - состояние), поддерживающую динамическое равновесие внутренней среды, а также существенно важные для сохранения системы параметры в допустимых пределах, регулирующую потоки информации и ресурсы энергии и вещества в подсистемах, необходимые им для выполнения локальных заданий (осуществляет функцию самостабилизации);

адаптивную (от ср. век. лат. adaptatio - приспособление), накапливающую опыт в процессе функционирования для улучшения структуры и функций системы.

Большая система - это такая система, которая не наблюдается одновременно с позиций одного наблюдателя во времени или в пространстве. Для нее существенен пространственный фактор, число подсистем очень велико, а состав разнороден. Большие системы являются подклассом сложных систем.

2. По происхождению системы подразделяются на естественные, искусственные и смешанные системы.

3. По наличию обмена (веществом, энергией, информацией) между системой и внешней средой системы делятся на закрытые и открытые. У закрытых систем такой обмен отсутствует, а у открытых - имеется.

4. По характеру связей и отношений между компонентами внутри самой системы и с внешней средой системы делятся на детерминированные, вероятностные (стохастические) и неопределенные системы. Для детерминированных систем связи и отношения, а также поведение, определяющееся этими связями и отношениями, могут быть корректно отражены формальными зависимостями, для вероятностных - стохастическими и статистическими методами. Для неопределенных систем формальное описание связей, отношений и поведения затруднено или невозможно, их исследование наиболее сложно.

5. Система, состояние которой (совокупность ее существенных свойств в рассматриваемый момент времени) изменяется во времени, называется динамической, в противном случае - статической.

6. По характеру действий при достижении целей выделяют целенаправленные и целеустремленные системы. Целенаправленные системы предназначены для достижения определенной цели, действуя по определенной программе в заданном диапазоне своей структуры и условий внешней среды. Они мало адаптивны или вообще не адаптивны к изменению условий. Целеустремленные системы обладают большими возможностями по адаптации к условиям внешней среды, они стремятся достичь поставленных целей (боевые системы, например, во что бы то ни стало), могут для этого изменять в значительных пределах структуру и функции, не останавливаются в противоборстве или конкуренции перед потерями.

7. По роли людей в функционировании систем выделяются автоматические, человеко-машинные и организационные или организационно-технические системы. К автоматическим относятся такие системы, которые функционируют в соответствии с заложенной в них программой в заданном диапазоне изменения условий. Для человеко-машинных систем характерна тесная операционная связь людей с действиями определенного устройства. Организационно-технические системы представляют собой сложные системы, в которых решающая роль принадлежит коллективам людей, использующим различные технические устройства и комплексы для достижения определенных целей.

8. Управляться системы могут различным образом. В связи с этим по способу управления выделяют системы управляемые извне, самоуправляемые и с комбинированным управлением.

9. По способности к саморазвитию различают самоорганизующиеся и не самоорганизующиеся системы. Основным источником развития самоорганизующихся систем является совместное действие их внутренних факторов, а не самоорганизующиеся подобным свойством не обладают. Закономерности и механизмы самоорганизации и порядкообразо-вания сложных систем изучаются синергетикой.

Воинские формирования, группировки вооруженных сил, как правило, являются сложными, искусственными, открытыми, неопределенными (сочетание детерминированных, стохастических и неопределенных связей и отношений при ведущей роли неопределенных), динамическими, целеустремленными, организационно-техническими боевыми системами с комбинированным управлением. Из этого следует, что они относятся к одному из самых сложных видов организационно-технических систем.

В системологии эмпирически установлены пять принципов усложняющегося поведения систем:

принцип вещественно-энергетического баланса (вытекает из законов сохранения вещества и энергии). Он характерен для любых по сложности систем. Для простейших систем является основным;

принцип гомеостазиса. Согласно ему система имеет возможность возвращаться в состояние устойчивого равновесия при выведении из него каким-либо внешним воздействием. Гомеостатическое поведение обусловлено наличием в системе отрицательной обратной связи. Системы, для поведения которых этот принцип является основным, называются гомеостатическими или системами регулирования, в том числе автоматического. Управление в них сводится к регулированию;

принцип выбора решений. Означает, что сложная система организует свое поведение на основе рационального выбора из множества альтернатив путем непосредственного наблюдения за ситуацией (принятие решений без предвидения дальнейшего развития обстановки). Системы, для которых этот принцип является ведущим, реализуют так называемое индуктивное поведение, т. е. основывающееся только на непосредственном опыте и наблюдении сложившейся ситуации. Такие системы имеют ограниченный объем памяти и называются решающими;

принцип перспективной активности, согласно которому система организует свое поведение на основе предшествующего опыта и в предположении, что последующие ситуации будут несущественно отличаться от предшествующих. Это позволяет ей на основе ретроспективного анализа исходов своих взаимодействий с окружающей средой заблаговременно принимать решения, определяющие ее поведение в будущем. Системы, в поведении которых принцип перспективной активности является ведущим, имеют достаточно емкую память и называются предвидящими;

принцип рефлексии (от лат. reflexio - обращение назад, т. е. размышление, самонаблюдение, самопознание; осмысление человеком собственных действий и их законов), в соответствии с которым система может принимать решения и организовывать свое поведение с учетом возможного мысленного представления о способах ее действий органа управления другой сложной системы, находящейся с первой системой в определенных отношениях, например, в состоянии конкуренции или противоборства. В этом случае под рефлексией понимается отражение мыслительного процесса органа управления другой системы. Лицо, принимающее решение (ЛПР), первой системы может демонстрировать ЛПР второй системы ложные намерения и таким образом стимулировать его на принятие решений, выгодных для своей стороны. Если это удается, то ЛПР первой системы осуществляет рефлексивное управление второй системой. В таком случае ЛПР первой системы находится в первом ранге рефлексии, а конкурент - в нулевом. Если же конкурент также находится в первом ранге рефлексии, то рефлексивное управление существенно затрудняется. Но ЛПР первой системы может перейти во второй ранг рефлексии - анализировать ход мысли конкурента о процессе своего мышления - и добиться рефлексивного управления, конечно, если так же не поступит конкурент. Системы, организующие свое поведение на основе принципа рефлексии, должны обладать значительным интеллектом, довольно сложны и называются проницательными или рефлексивными.

Принципы приведены в порядке усложнения поведения систем. При этом если поведение системы соответствует более сложному принципу, то оно соответствует и всем менее сложным принципам.

Принципы усложняющегося поведения служат основой изучения сложных систем: после установления вида системы дальнейшее исследование необходимо начинать с установления ведущего принципа, на котором основывается ее поведение. Это важно, так как ведущий принцип определяет общие подходы к исследованию системы. С точки зрения системологии боевые системы являются классическими рефлексивными системами, достигающими своих целей - выполнение поставленных оперативных (боевых) задач в процессе антагонистического вооруженного противоборства с боевыми системами противника. Следовательно, в теории и практике подготовки и ведения операций (боевых действий), управления боевыми системами необходимо учитывать принцип рефлексии.

Рассмотренные выше положения системологии определяют общий подход, существенно важные для исследователей ориентиры. Конкретные рекомендации по выполнению первого этапа системного анализа заключаются в следующем.

Исследователю сначала необходимо выделить, идентифицировать проблему. Это сделать непросто, так как проблема является отражением проблемной ситуации в целом. Как правило, в конкретной ситуации главная проблема сразу не видна, прямо или косвенно связана с другими. Поэтому к любой реальной проблеме следует относиться не как к отдельной, изолированной, а как к комплексу, «клубку» взаимосвязанных и взаимозависимых проблем - проблематике. Нужно составить полный перечень основных проблем и выявить, решение какой из них приводит к разрешению ситуации, т. е. установить главную из них. Затем сформулировать ее.

Первоначальная формулировка проблемы носит целевой характер и является упрощенной, приблизительной. Поэтому возникает потребность в глубоком и детальном изучении проблемы, проверке адекватности первоначальной формулировки, в ее уточнении.

Прежде всего необходимо уяснить цели, проблемы и способы действий надсистемы, в которую входит в качестве подсистемы исследуемая проблемосодержащая система. Это очень важно, так как цели функционирования анализируемой системы определяются наденете-мой, подчинены достижению ее целей. Аналогичное изучение необходимо и для «окружения» проблемосодержащей системы: систем различных рангов с их проблематикой, образующих внешнюю среду и существенно влияющих на решение проблем исследуемой системой. При изучении проблемы следует учитывать видение проблемы и отношение к ней заинтересованных в ее решении лиц.

Важным подспорьем в изучении сложных проблем являются наработки по их классификации. Классификация проблем осуществляется по различным основаниям. К наиболее значимым и характерным относятся следующие.

Возможность использования для описания и моделирования математических методов и точных алгоритмов. По этому основанию проблемы делятся на хорошо структуризованные (описываемые математическими методами), слабоструктуризованные и неструктуризованные (не полностью и вообще не описываемые математическими методами). Системный анализ предназначен для обоснования решений по слабоструктуризованным и неструктуризованным проблемам. Проблемы этих типов являются многокритериальными и доминирующими в военной проблематике.

Количество людей, которые заинтересованы в решении проблемы или интересы которых затрагивает ее решение. По данному основанию выделяются индивидуальные и коллективные проблемы (проблемы организационно-технических, в том числе боевых систем).

Учет первых двух оснований позволяет определить виды моделей, которые используются при моделировании проблемных ситуаций, задач принятия решений и процесса обоснования решения в целом для различных типов проблем (см. табл.).

Системный анализ рекомендации по выделению, изучению, определению типа и формулированию проблемы

Виды моделей, используемых в процессах обоснования решений

Для слабоструктуризованной проблемы характерна объективная модель проблемной ситуации (она позволяет определять векторные количественные показатели привлекательности альтернатив), субъективно-объективированная модель принятия решения (ЛПР принимает решение на основе своей субъективной системы предпочтений, но с учетом количественных векторных показателей привлекательности альтернатив) и обусловленная ими субъективно-объективная модель обоснования решения.

Для неструктуризованных проблем организационно-технических систем характерны субъективно-объективированные модели, которые создаются специалистами на основе их субъективных знаний и предпочтений, но обязательно с опорой на объективные закономерности исследуемой реальности, т. е. субъективные знания, предпочтения и модели в целом объективируются.

Для неструктуризованных индивидуальных проблем характерны субъективно-объективированные модели проблемных ситуаций (ЛПР учитывает существующую реальность) и субъективные модели задач принятия решений и модели обоснования решений в целом (ЛПР может дать волю своим предпочтениям).

Масштабность проблемы. В общем случае выделяются глобальные, международные, региональные и более низкие по рангу проблемы. В военной сфере чаще всего выделяются проблемы стратегического, оперативного, тактического и промежуточных уровней.

Принадлежность проблемы к определенной области человеческой деятельности. В самом общем случае выделяют внутринаучные и внешне-научные (практические) проблемы. По принадлежности к определенной конкретной области предметно-практической или духовной человеческой деятельности различают: экономические, политические, идеологические, научные, технические, экологические, философские, медицинские, военные, методологические, финансовые и др. Однако проблемы в «чистом» виде встречаются редко. Подавляющее большинство проблем из различных сфер деятельности тесно переплетены друг с другом, являются взаимосвязанными и взаимозависимыми.

Важность и актуальность проблемы. По данному основанию проблемы разделяются по степени важности. Актуальной является проблема, которая важна в настоящее время и требует своего разрешения.

Требуемая периодичность решения. Здесь могут рассматриваться разовые и периодически (регулярно) повторяющиеся проблемы. К последним относятся многие управленческие проблемы.

Проявление фактора времени в решаемой проблеме. По этому основанию проблемы условно разделяются на динамические и статические. К динамическим проблемам относятся такие проблемы, параметры которых изменяются с течением времени. При обосновании решений по сложным проблемам важна не абсолютная, а относительная их динамичность - относительно продолжительности цикла принятия решения, включающего период наблюдения и период обоснования решения. Процедуры системного анализа применяются для таких проблем, параметры которых за время наблюдения и обоснования решения не изменяются или изменяются незначительно. Поэтому можно считать, что при обосновании решений по сложным проблемам во временных рамках одного цикла анализа ЛПР имеет дело со статическими проблемами, т. е. осуществляется дискретная подготовка и обоснование решений. Динамизм разовых проблем учитывается при моделировании ее конкретного состояния в конкретный период времени. Динамичность управленческих проблем учитывается непрерывным наблюдением за поведением системы под влиянием управленческих воздействий и периодическим уточнением решений и планов.

Решаемость проблемы. По признаку решаемости выделяются принципиально не решаемые, не решаемые в настоящее время, не решаемые с приемлемыми затратами ресурсов, решаемые частично, решаемые полностью и другие проблемы. Правильно определить тип проблемы по этому основанию важно, так как можно затратить впустую много ресурсов на не решаемую или трудно решаемую проблему. Известный специалист по системному анализу и исследованию операций Р. Акофф рекомендовал следующие способы обращения с проблемами в зависимости от их решаемости: не решать трудно решаемую проблему, игнорировать ее, надеясь, что она со временем исчезнет, естественно, принимая меры по смягчению последствий существования проблемы; решать проблему частично, как правило, осуществив декомпозицию ее на частные проблемы и решая наиболее значимые из них, таким образом, смягчая ее последствия; решать проблему полностью, если это возможно с приемлемыми затратами интеллектуальных, материальных, финансовых ресурсов и времени; устранить трудно решаемую или не решаемую проблему, «растворить» ее, переделав систему, в которой она существует, или внешнюю среду.

Сочетания рассмотренных выше оснований классификации дают множество возможных типов проблем. Конечно, основания неравнозначны. Наиболее важным из них является первое основание: оно во многом определяет сложность решаемой проблемы и применяемые методы оптимизации. Для обоснования решений по хорошо структу-ризованным проблемам, являющихся, как правило, однокритериаль-ными, используются многочисленные и достаточно проработанные методы исследования операций, а по слабоструктуризованным и неструктуризованным - гораздо более сложные методы теории принятия решений при многих критериях. Естественным выглядит стремление сводить слабоструктуризованные многокритериальные проблемы к однокритериальным (например, методами главного или обобщенного показателя), что позволяет применять методы исследования операций и использовать количественные показатели. Однако здесь надо быть очень внимательным, так как при недостаточно корректном сведении полученное решение может оказаться не только не оптимальным, но даже мало эффективным со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями.

В заключение необходимо еще раз подчеркнуть чрезвычайную важность правильного выделения, определения типа и формулирования проблемы, по которой будет обосновываться решение, поскольку от этого зависят результаты всех последующих этапов системного анализа.

Военная Мысль. 2006. № 4. С. 63-70.

Коломоец Ф.Г. Основы системного анализа и теории принятия решений: Пособие для научных работников, учащихся вузов и практиков. Минск: Тесей, 2005.

Надежность и эффективность в технике. М.: Машиностроение, 1988. Т. 3.

Новейший словарь иностранных слов и выражений. М.: ООО «Издательство ACT»; Минск: Харвест, 2002. С. 700.

К о л о м о е ц Ф.Г. Основы системного анализа и теории принятия решений.


Для комментирования необходимо зарегистрироваться на сайте

  • <a href="http://www.instaforex.com/ru/?x=NKX" data-mce-href="http://www.instaforex.com/ru/?x=NKX">InstaForex</a>
  • share4you сервис для новичков и профессионалов
  • Animation
  • На развитие сайта

    нам необходимо оплачивать отдельные сервера для хранения такого объема информации