Лекция 12 Неформализуемые этапы исследования сложных систем 1

Лекция 12 Неформализуемые этапы исследования сложных систем 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Введение Степень научности СА СА как прикладная диалектика Алгоритмизация СА Формулирование проблемы Определение целей Этапы системных исследований Претворение в жизнь результатов

Введение Системный анализ возник в ответ на требования практики, поставившей нас перед необходимостью изучать и проектировать сложные системы, управлять ими в условиях неполноты информации, ограниченности ресурсов, дефицита времени. Виды деятельности: 1. Научное исследование (теоретическое и экспериментальное) вопросов, связанных с проблемой; 2. Проектирование новых систем и изменений в существующих системах; 3. Внедрение в практику результатов, полученных в ходе анализа. – теория или практика, – наука или искусство, – творчество или ремесло, – эвристика или алгоритмичность, – философия или математика Составляю т единое целое! 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.

«Степень научности» 1. 2. Довольно часто недооценивается работа, связанная с формулировкой задач. Необходимость преодоления сложности, природа которой связана с неполной формализуемостью (в том числе и цели), требует систематического применения неформальных знаний и методов. Внимание акцентируется на трудностях формулировок проблем и способах преодоления этих трудностей. Академические (формализованные) Житейские знания Высокие Низкие знания (неформализованные) знания Высокие II I Низкие IV III Согласно Митроффу: «Ячейка III связана с «обычной» для работы системного аналитика ситуацией, когда … мы не имеем ни глубоких "житейских" знаний изнутри об организации, которую мы изучаем, ни Согласно Митроффу, в данной ячейке «…мы не имеем ни Традиционно научные круги делают упор на ячейке IV. очень хороших формальных теорий, которые при их приложении к организации объяснили бы что. Практики, конечно, должны предпочитать ячейку глубоких "житейских" знаний изнутри об организации, которую II нибудь, кроме очевидного. Далее, традиционно научныедолжны быть сосредоточены IV. Они ценят Согласно Митроффу, «…именно тут круги делают упор на ячейке другим хороших мы изучаем, ни оченьячейкам. формальных теорий, которые формальные теории выше знаний. Именно тут мыесли и соглашаются когда-либо, что практики вообще наши приложении к организации объяснили бы что-нибудь, при их усилия. практика, даже должны работать. Мы не можем способны обладать чем-то, что называется "знанием". Предполагается, что практики, конечно, создать нечто к прикладной социальной кроме ячейку IIблизкое ячейкам. Остается еще однанауке, если оно должны предпочитать очевидного» . другим ячейка — I. Думаю, что именно несосредоточены наши усилия. Именно тут мы должны работать. Я не верю, что мы будет основано на обоих типах знаний и на уважительном тут должны быть отношение прикладной социальной науке, если оно не будет основано на обоих типах можем создать нечто близкоеккним обоим» . знаний и на уважительном отношении к ним обоим» . Системный анализ намеренно объединяет теорию и практику, здравый смысл и абстрактную формализацию.

СА – прикладная диалектика Современный системный анализ уже не является эмпирическим собранием философских установок, полезных советов и рецептов, снабженных арсеналом вспомогательных математических и технических средств, с привлечением знаний из любых предметных наук, которые имеют отношение к рассматриваемой проблеме. Прикладная диалектика — метод познания, обеспечивающий согласование системности знаний и системности мира на любом уровне абстракции. Типы систем: - технические системы; - природные системы; аспекты человеческих психологические Чисто - социотехнические системы. - ! социотехнические системы! важным этом отличием социосистем более еще При взаимоотношений являются существенными, что еще более «удаляет» системный анализ от «чистых наук» типа физики и математики. является особое значение временного фактора: эти системы меняются в ходе исследования как сами по себе, так и под влиянием самого анализа. Диалектический подход, лежащий в основе системного анализа, помогает создать динамическую модель текущих событий и с ее помощью спланировать и организовать действия всех участников анализа.

Проблема алгоритмизации Любой процесс исследования, проектирования и целевого воздействия алгоритмичен: По По Федоренко По Ю. И. Черняку С. Л. Янгу По С. П. С. Оптнеру По Н. П. Никанорову алгоритм является планом этого процесса. 1. Анализ проблемы. организации. Идентификация симптомов. Обнаружениецели 1. Определение проблемы. 2. Определение актуальности проблемы. системы. Оценка актуальности проблемы. 2. Выявление проблемы. 1. Для каждой Формулирование проблемы может потребоваться особый, специально для нее 3. Анализ структуры системы. Определение целей. проблемы. ограничений 3. Диагноз. 2. Определение целей. приспособленный алгоритмструктуры системы и ее дефектов. анализа. 4. Формулирование общей Определение критериев. цели и критерия. 4. Поиск решения. 3. Сбор информации. выявление потребности в ресурсах, композиция 5. Декомпозиция цели, системы. Определение возможностей. Анализ существующей 5. Оценка и выбор альтернативы. 4. Разработка максимального количества альтернатив. 6. системного анализа реализуются в последовательности, удобной для целей. возможностей (альтернатив). Нахождение альтернатив. Поиск Операции 6. Согласование решения. 5. Отбор альтернатив. композиция целей. 6. 7. Выявление ресурсов, Оценкаальтернативы. Выбор альтернатив. аналитика применительно к данной конкретной ситуации. Чем выше квалификация 7. Утверждение решения. 6. Построениерешения в виде уравнений, программ или сценария. модели 7. 8. тем более разнообразны действие. Прогноз и к признания. Обеспечение вводу в проводимые им аналитика, Выработкаанализ будущих условий. исследования. 8. Подготовка 7. Оценка затрат. и средств. 8. 9. Оценка целей Признание решения. Принятие решения (принятие формальной ответственности). 9. Управление применением решения. 8. 9. 10. Испытание чувствительности решения (параметрическое исследование). Отбор процесса решения. Реализация решения. 10. Запусквариантов. Проверка эффективности. 10. Диагноз существующей системы. 11. Управление процессом реализации решения. Определение результатов решения. 11. Построение комплексной программы 12. Оценка реализации и ее последствий. развития. 12. Проектирование организации для достижения целей. Этапы ликвидации проблем По С. Л. Оптнеру По С. Янгу По Н. П. Федоренко По С. П. Никанорову По Ю. И. Черняку

Опорная схема алгоритма исследования реальной проблемы Задание моделей Определение причастных сторон Первоначальная постановка проблемы Определение конфигуратора Определение проблематики Выявление целей Определение интересов - Опорная последовательность действий - Возможность возврата к уже пройденным действиям, если это необходимо Определение критериев Определение ресурсов Агрегирование критериев Построение идеальной системы Формализация проблемы Порождение альтернатив и сценариев - Наиболее трудно поддаются формализации, но «плата» на их некорректное выполнение является максимальной

Формулирование проблемы Постановка формальной задачи, которую надо решать, для традиционных наук – начальный этап работы. В исследовании и проектировании сложной системы это промежуточный результат, которому предшествует длительная и кропотливая работа по структурированию исходной проблемы. 1. Первоначальная формулировка — лишь очень приблизительный намек на то, какой именно должна быть действительная рабочая формулировка проблемы. Проблемосодержащая система непроблемы ни изолированной, ни монолитной: сам система с система не является ни Первоначальная формулировка является — начальный Проблемосодержащая подлежит объект, который она связана — система, деятельности изолированной, ни монолитной: она связананекоторую надсистему; самав она в свою очередь другими системами и входит как часть в с другими изучению и уточнению, поскольку предлагаемая заказчиком формулировка является его которой проявилась данная системами частей, подсистем, в различной степени причастных к данной проблеме. состоит из и входит как часть в ситуации. надсистему; моделью реальной проблемной некоторую проблема как некоторое сама она в свою очередь состоит из частей, подсистем, в К Необходимо учитывать только точкуаприоризрения заказчика, кно и нежелательное к любой реальной проблеме необходимо зрения не как отдельно взятой, а как различной степени причастных к данной проблеме. относиться "заинтересованный" следует других Словоотрицательное, того, Необходимо учитывать не не Строя проблематику, системныйтолько точкудает развернутую картину позиции кто из аналитик явление. "клубку" взаимосвязанных проблем — проблематике. понимать в широком смысле, поскольку заинтересованных сторон. заказчика, но и лиц и в других заинтересованныхпозиции чем заинтересован, какие изменения и почему они хотят внести. в перечень необходимо включить и тех, сторон. Этап формулирования проблемы состоит в определении проблематики упрощенной. Поэтому Модель неизбежно имеет целевой характер, является приблизительной, не заинтересован в кто на самом деле С этой целью приходится проанализировать: "Какие существующие обстоятельства и прошлый следует проверять предложенную формулировку на адекватность, что иобычно приводит к решении проблемы будет опыт заставляют именно этих заинтересованных лиц, именно в данной культурной среде, развитию, дополнению, уточнению первоначального варианта описания проблемы. переменам. сопротивляться возможным включающей именно эти ценности, воспринимать данное состояние дел как проблему" 2. Ответ на этот вопрос следует дать на всех языках конфигуратора.

Определение проблематики Проблема Расширение до проблематики — Классификация проблем, включаемыхопределение системы проблем, в проблематику существенно связанных с До проблем «рыхлых» (слабо От проблем «жестких» (допускающих исследуемой. структурированных, неформализуемых, формализацию в виде постановки выражаемых на естественном языке) математических оптимизационных задач, (soft problems, ill-defined problems) хорошо структурированных, формализуемых, формальных) (hard problems, well-defined problems) Исследовать «рыхлую» проблему как жесткую гораздо опаснее, чем наоборот В практике системного анализа наблюдается тенденция сводить все проблемы к одному типу. Различение "жестких" и "рыхлых" проблем в ходе анализа - одно из условий хорошего анализа (но не его гарантия!).

Проблема и цель Проблема: "что нам не нравится" Должны быть приведены к виду, когда они становятся задачами выбора подходящих средств для достижения заданных целей. антипод Цель: " что нужно сделать" Указываем направление, в котором следует "уходить" от существующей и не устраивающей нас ситуации. Трудность в том и состоит, что возможных направлений много, а выбрать нужно только одно.

Рекомендации по выявлению целей: 1. При исследовании целей заинтересованных в проблеме лиц нужно предусматривать возможность их уточнения, расширения или даже замены. В этом и состоит одна из основных причин итеративности системного анализа. Иначе возникает опасность подмены целей средствами. При выявлении целей необходимо изучение системы разместить новую больницу" выяснилось, что 2. Пример: В одном исследовании проблемы "где лучшеценностей, прежде всего той, которой обладают действительная цель - улучшение случаях необходимо принять населения, и среди лица, принимающие решения (однако во многихмедицинского обслуживания во внимание системы предложенных альтернатив нашлись более эффективные ценностей предопределяет стиль ценностей и остальных заинтересованных сторон), поскольку система способы использования ресурсов, нежели строительство новой больницы. мышления. При поиске существенных целей, объединенных глобальную сопоставляет 3. Пример: Поведение человека определяется тем, в как он себя цель, полезно: с окружающим миром: 1) «Человек – царь природы» или «Человек – часть природы» . Использовать модель над- и подсистем относительно проблемосодержащей системы, позволяющую учесть интересы всех заинтересованных сторон; Технократическая система ценностейиз сторон также. Гуманистическая система ценностейее 2) Так как по отношению к каждой возникает проблема полноты задания целей, то – царь природы» «Человек – часть природы» «Человек в этой связи полезно включать в рассмотрение цели, противоположные заявленным (а также «двойственные» ), и выявлять не только «желаемые» , но и Природа как источник неограниченных «нежелательные» по последствиям цели. Природные ресурсы ограничены ресурсов 4. Избегать смешения целей. Превосходство над природой Гармония с природой Учитыватьвраждебна или нейтральна Природа изменение целей со здание , вследствие. Природа дружественна в городке университета проблемы, так и 5. Пример: Внешне очень элегантноевременем построенное как лучшего понимания графства Сассекс. Несмотря на то, что это изменения внешних условий (объективных 1965 г. получило субъективных вустановок, влияющих на Управляемая окружающая среда здание в условий и/или золотуюсреда хрупком равновесии Окружающая медаль Королевского Общества Архитекторов, его внутренняя выбор цели). Информационно-технологическое развитие планировка непригодна ни для учебных, ни для Социокультурное развитие административных целей. общества Пример: В социальных системах цели высших уровней часто формулируются как интересы будущих Рыночные отношения целей цель важнее, связаны с настоящими действиями и с действиями в Общественные интересы Установить правильную нижних уровней чем найти наилучшую альтернативу для поколений, сроки Гарантии безопасности Риск и ближайшем будущем. выигрыш ее решения. Т. к. не самая лучшая альтернатива все-таки ведет к цели, пусть не Индивидуальное самообеспечение Коллективистская организация оптимальным способом. Выбор же неправильной цели приводит не столько к Разумность средств Разумность целей решению проблемы, сколько к появлению Знания, понимание новых. Информация, запоминание Образование Культура

Трудность алгоритмизации СА Если понимать формализацию узко (в идеале как математическую постановку задачи и вполне однозначную программу ее решения), то системный анализ в принципе не может быть полностью формализован, поскольку в нем большую и очень важную роль играют этапы, на которых системный аналитик и привлекаемые им эксперты должны выполнить творческую работу, что характерно для научной работы вообще. Отличие состоит в том, что системный анализ применим к системам любой природы. При этом алгоритмы системного анализа существуют, но они не являются универсальными. Бросаются в глаза общность в целом и различия в деталях таких алгоритмов. Одни алгоритмы могут быть узкоспециализированными, другие – дополнять друга, частично пересекаться и т. д. Алгоритм – прагматическая (нормативная) модель действительности Выбор алгоритма определяется выбором модели системы. Пример: Очень удобной и наглядной (и, кроме того, достаточно глубокой) аналогией служит программирование решения задачи на ЭВМ. Программист имеет в распоряжении все операторы некоторого языка и должен составить из них программу решения задачи. Разные программисты составят различные программы; одна из них будет написана изящнее; в какой-то из них использованы новинки; какая-то окажется "старомодной". Однако все они решают одну и ту же задачу. Подобно этому, системный аналитик может в разной (хотя и не полностью произвольной) последовательности использовать различные операции исследования систем или спланировать свои действия заранее (для хорошо структурированных, например технических, задач), а может выбирать очередную операцию в зависимости от исхода предыдущей, либо использовать готовый алгоритм или "готовые" подпрограммы анализа.

Этапы системных исследований Алгоритмы состоят из следующих процедур Д. К. Джонс, говоря системы: анализа конкретной о проектировании систем (частном случае системного анализа), выразил эту мысль так: "Скажем сразу, что проектирование не Определение конфигуратора; Определение проблемы и искусством, следует путать ни с проблематики; ни с естественными науками, ни с Выявление целей; математикой. Это сложный вид деятельности, в котором успех Формирование критериев; зависит от правильного сочетания всех этих трех средств познания; Генерирование альтернатив; В системном анализе очень мала вероятность моделей Формирование и использование добиться успеха путем отождествления переплетаются Оптимизация; проектирования с одним из них… При решении любой присущие задачи особенности, Выбор; проектирования необходимо определенное сочетание логики и интуиции. как науке, так и Декомпозиция; искусству. Пути такого сочетания интуитивного с рациональным не установлены; Агрегирование; пожалуй, их информационных потоков; Исследование и невозможно установить в общем виде, в отрыве от конкретной задачи и возможностей; человека, так как они зависят от Исследование ресурсных конкретного Наблюдения того, какоеи эксперименты над исследуемой системой; количество объективной информации имеется в Реализация, внедрение результатов анализа. распоряжении проектировщика, а также от его квалификации и опыта". Д. К. Джонс, говоря о проектировании систем (частном случае системного анализа), выразил эту мысль так: "Скажем сразу, что проектирование не следует путать ни с искусством, ни с естественными науками, ни с математикой. Это сложный вид деятельности, в котором успех зависит от правильного сочетания всех этих трех средств познания; очень мала вероятность добиться успеха путем отождествления проектирования с одним из них… При решении любой задачи проектирования необходимо определенное сочетание логики и интуиции. Пути такого сочетания интуитивного с рациональным не установлены; пожалуй, их и невозможно установить в общем виде, в отрыве от конкретной задачи и конкретного человека, так как они зависят от того, какое количество объективной информации имеется в распоряжении проектировщика, а также от его квалификации и опыта".

Претворение в жизнь результатов системных исследований В отличие от теории системный анализ является прикладной наукой, его конечная цель – изменение существующей ситуации в соответствии с поставленными целями. Поэтому окончательное суждение о правильности и полезности системного анализа или его неправильности можно сделать на основании результатов его практического применения. Был выделен самостоятельный раздел системного анализа - "теория практики" Практика системных исследований и практика внедрения их результатов, хотя и имеют много общего, существенно различаются для систем разных типов. Классификация систем (по Чеклэнду): В результате участия людей наиболее существенные этих системах связи образованы и результате в действуют "природным образом". человеческой деятельности, хотя эти не природе, а связи в таких системах принадлежат связи имеют естественную природу. имеют знаковый характер), и культуре (они условны, - естественные системы; К естественным системам относятся: отношением к ней Поскольку доля "рыхлых", слабо структурированных смысл любой ситуации определяется - реальные искусственные системы; К реальным искусственным в исследованиях - физические, проблем наиболее велика системам относятся: систем субъекта. - социотехнические системы. машины, - химические, то наиболее сложна и практика их третьего типа, - социотехнические системы Большинство проблемных ситуаций механизмы, - биологические, реальных внедрения. относится именно к системы типу, как в масштабах другие технические этому и - экологические системы и т. п. т. д. мелких (например, как следует относиться к Понятие развития играет в «теории практики» Акоффа важную роль и требует пояснений. По Акоффу «практикующий системный аналитик» - «…не тот, кто, столкнувшись с Научное много естественныедают и Содержательное, случаев, когда выписывает рецепт, Пример: В практике системного анализастареющим обоснование так и в крупных (например, имеется родителям? ), дают обоснование проблематикой организации, собирает симптомы, ставит научное и хорошие и правильные диагноз Пусть нужды - это то, что необходимо для выживания. прекратить ядерное устрашение? ) следует технические естественные науки (как имеющему дело с пациентом, а ли науки оказывая поддержку и помощь, подобно врачу, впоследствии показывала практика) результаты системных исследований были тот, кто, данной отвергнуты лицами, принимающими решения; известны случаи, когда чем они это делает называются "оправданными" Научное проблемами дают связанные нес скажется Желаниядругих способными справляться , со своими обоснование более успешно, внедренные в если их удовлетворение ради одних проблематикой технические и практику рекомендации пор, пока их автор сам участвовал могут сделать развитии других. использовались лишь до техестественные, отрицательно набез его помощи. Таким образом, системный аналитик более похож на учителя, науки, совокупность в их реализации. . чем на доктора. Учителя знают, что они гуманитарные не могут научиться вместо своих учеников; которых ученики Тогда развитие определяется как увеличение способности организациибольшему и быстрее, определяется природой исследуемой системы должны научиться сами. Но учителя могут помочь ученикам научиться удовлетворять свои собственные и чужие нужды и оправданные желания. чем это они могут без учительской помощи» . [Акофф]. ! !

Вывод Еще раз попытаемся дать определение системного анализа в его современном понимании. Хотя прикладной системный анализ в сегодняшнем состоянии не вполне отвечает этому определению. Скорее, данное определение отражает направление развития прикладного системного анализа, которое осознанно осуществляется в последние годы. Итак: с практической стороны системный анализ есть теория и практика улучшающего вмешательства в проблемные ситуации; с методологической стороны системный анализ есть прикладная диалектика.

Техническое выполнение презентации: студентка гр. 31 -Р Лобода О. А. Руководители: д. т. н. , проф. Колоколов Ю. В. , к. т. н. , доц. Моновская А. В. Проект «Курс лекций «Исследование сложных систем» выполнен на кафедре ПТЭи. ВС, Орел. ГТУ, 2006 г.