Новосельцев В.И. Системный анализ: современные концепции

Подождите немного. Документ загружается.

Часть первая. ФИЛОСОФИЯ СИСТЕМ

Глава 1. Исходные положения

В историческом плане системный анализ является преемником ис-

следования операций – направления кибернетики, основанного на ап-

парате оптимального математического программирования, теории мас-

сового обслуживания, математической статистики, теории игр и др.

Его возникновение было по существу реакцией прикладной науки на

потребности решения экономических, военно-технических, админист-

ративно-управленческих и других крупномасштабных проблем, где

применение операционных методов оказалось малоэффективным.

В настоящее время накоплен достаточный опыт практического при-

менения методологии системного анализа для решения задач различ-

ного уровня значимости. Появились важные теоретические и практи-

ческие результаты, позволяющие уточнить место этой дисциплины в

общей структуре научных знаний и, самое главное, переосмыслить ис-

ходные положения, определяющие подход к постановке системных

проблем, принципы, методы и процедуры их разрешения.

1.1. ПРЕДМЕТ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА И ЕГО МЕСТО В

СТРУКТУРЕ НАУЧНЫХ ЗНАНИЙ

В процессе своего развития системный анализ перерос рамки метода,

«помогающего руководителю выбирать предпочтительный курс дейст-

вий» в проблемных ситуациях [Квейд,1969,1971], и в настоящее время

представляет собой междисциплинарное научное направление, пред-

мет которого можно определить следующим образом. В теоретическом

плане это, во-первых, концепции и принципы постановки и разрешения

практических проблем на основе системной идеологии. Во-вторых,

способы интегрирования методов и результатов исследования специ-

альных дисциплин в целевую технологию, направленную на разреше-

ние возникшей проблемы. В третьих, методики, приемы и модели ком-

плексного исследования различных системных объектов.

В прикладном плане предметом системного анализа выступают ути-

литарные проблемы различного иерархического уровня (от государст-

венного до личного), связанные с созданием новых и совершенствова-

нием (модернизацией) существующих организационных, технических,

Основные концепции, положения и методы исследования операций изложены в доступной

форме в книге: Вентцель Е.С. Исследование операций. – М., 1972.

технологических, концептуальных, информационных, экономических,

военных и других систем. К числу таких проблем относятся:

• формирование социально-экономического курса государства и опре-

деление стратегии развития отраслей промышленно-хозяйственного

комплекса страны, региона, города, района;

• планирование развития систем вооружения в условиях изменения

военно-политической обстановки и обоснование тактико-технических

требований к новым образцам вооружения и военной техники;

• обоснование способов комплексного разрешения глобальных и ре-

гиональных противоречий экономического, политического, экологиче-

ского и техногенного характера;

• технико-экономическое обоснование и проектирование систем раз-

личного функционального назначения;

• совершенствование организационно-управленческих структур учре-

ждений, предприятий, фирм и промышленных объединений в условиях

перехода к новым формам хозяйствования;

• выбор стратегии и тактики пиаровских и рекламных кампаний по

продвижению кандидатов в различные органы власти, а также товаров

и услуг на новые рынки;

• разработка бизнес-планов и обоснование маркетинговых стратегий

предприятий и фирм с учетом конкуренции, нестабильности рынков

сбыта продукции, экономических кризисов и финансовых дефолтов.

Одновременно с расширением предмета анализа качественно изме-

нился облик пользователя (потребителя). Если в период своего станов-

ления системный анализ обеспечивал деятельность в основном руково-

дителей высшего ранга, то в последние годы к ним добавились инже-

неры проектов, технологи производств, научные сотрудники, менедже-

ры мелких и средних фирм. В общем, все те специалисты, чья деятель-

ность связана с разрешением технических, научных, финансовых и

других системных проблем локального или даже личностного уровня.

Одним из центральных в современной теории системного анализа

является понятие системной проблемы. Обобщая опыт научных иссле-

дований, можно выделить девять признаков, позволяющих в совокуп-

ности идентифицировать проблемы этого класса (рис. 1.1).

Слабая структурированность. Еще на заре развития системного

анализа известный американский специалист в области операционных

исследований Г. Саймон предложил классификацию, согласно которой

все проблемы, попадающие в сферу научных изысканий, подразделя-

ются на три класса:

Рис. 1.1. Признаки системных проблем как ос-

новного предмета системного анализа.

СИСТЕМНЫЕ ПРОБЛЕМЫ

КОНФЛИКТНЫЕ

НЕО

НОЗНАЧНЫЕ

МНОГОАСПЕКТНЫЕ

КОМПЛЕКСНЫЕ

НЕОПРЕ

ЕЛЕННЫЕ

РИСКОВАННЫЕ

САМОРАЗРЕШАЕМЫЕ

ЭВОЛЮ

ИОННЫЕ

СЛАБО СТРУКТУРИРОВАННЫЕ

1. Хорошо структурированные, или количественно сформулиро-

ванные проблемы, в которых существенные зависимости выяснены

настолько хорошо и полно, что они могут быть выражены в числах

или символах, получающих в конце концов количественные оценки.

Эти проблемы составляют предмет теории исследования операций и ее

многочисленных математических разделов – теории массового обслу-

живания, теории марков-

ских процессов, теории

игр, математического про-

граммирования и других.

2. Неструктурирован-

ные, или качественно вы-

раженные проблемы, со-

держащие лишь словесные

описания важнейших ас-

пектов изучаемого объек-

та, его признаков и харак-

теристик, количественные

зависимости между кото-

рыми неизвестны. Эти

проблемы входят в круг интересов гуманитарных наук – социологии,

психологии, экономики, политологии, юриспруденции и других.

3. Слабо структурированные проблемы, содержащие как качествен-

ные, так и количественные элементы, причем качественные, малоизве-

стные, неопределенные стороны имеют тенденцию доминировать. Эти

проблемы составляют основной предмет системного анализа.

Предложенная Саймоном классификация отражает очень важную

сторону системных проблем – не полностью формализуемый, преиму-

щественно качественный характер, но не вскрывает их внутреннего со-

держания. Поэтому имеет смысл указать другие, не менее важные осо-

бенности проблем этого класса.

Конфликтность. Системные проблемы формируются противоре-

чиями между имманентным стремлением природы и общества к сво-

ему развитию и всегда ограниченными возможностями по практиче-

ской реализации этого устремления. Противоречия проявляются в виде

явных или скрытных конфликтов различного масштаба и значимости,

угрожающих перерасти в кризисы. Иначе – проблемы такого класса

конфликтны по своей природе. По этой причине отличительной чертой

системных проблем оказывается компромиссный характер их разре-

шения, связанный с многофакторностью и множественностью крите-

риев качества. Фактически они разрешимы только путем урегулирова-

ния противоречий в динамике их развития и нахождения разумного

компромисса между желанием достичь определенных целей и сущест-

вующими для этого возможностями. Так, например, при разработке и

модернизации технических систем конфликтность выражается в жела-

нии заказчика добиться максимального эффекта при минимуме затрат,

в то время как возможности конструктора ограничены имеющейся

технической и технологической базой, а его финансовые запросы не

всегда соответствуют расчетам заказчика. Аналогичная ситуация на-

блюдается во взаимоотношениях между производителями и потреби-

телями на рынке товаров и услуг. Очевидной и ярко выраженной кон-

фликтностью обладают системные проблемы военно-технического,

политического, экономического и социального характера.

Неопределенность. Содержательную сторону динамики системных

проблем можно описать лишь возможными сценариями (вариантами)

развития событий, в которых нет исчерпывающих данных относитель-

но обстоятельств, сопровождающих данную проблему, ее связей с дру-

гими проблемами и ресурсов, потребных для ее разрешения. Учесть за-

ранее все ситуации, с которыми придется столкнуться при разрешении

системной проблемы, невозможно. Как показывает опыт научно-

исследовательских работ, априори (лат. a priori – изначально) прояв-

ленная часть системной проблемы несет в себе не более 5-10% от об-

щего объема информации, необходимой для ее разрешения, а осталь-

ная часть скрыта от исследователя и начинает появляться только в про-

цессе самого исследования. Кроме того, для системных проблем харак-

терен широкий диапазон неочевидных способов и приемов их разре-

шения, но полный набор возможных вариантов не может быть опреде-

лен заранее. Разрешение системной проблемы часто связано с пере-

смотром устоявшихся взглядов на природу вещей, с поиском принци-

пиально новых линий поведения, выходящих за рамки традиционного

понимания физических, биологических и социальных процессов.

Неоднозначность. Системная проблема чаще всего имеет несколько

вариантов своего разрешения, которые затруднительно ранжировать по

их предпочтительности. В системной проблематике существует особая

область толерантности (нечувствительности), доступная интуитивному

восприятию, но в которую нельзя проникнуть научными (логическими)

методами. Поэтому интуиция (подкрепленная знаниями) и научное

творчество играют в системном анализе существенную, а порой ре-

шающую роль, выступая источником зарождения новых идей и спосо-

бов разрешения системных противоречий.

Наличие риска. Разрешение системных проблем требует опреде-

ленных ресурсных вложений (финансовых, материальных, информа-

ционных и других) и всегда содержит элемент риска, обусловленный

противодействием со стороны как внешних, так и внутренних сил.

Природа противодействия объективна и связана с тем, что любой вари-

ант разрешения системной проблемы отвечает интересам одних субъ-

ектов и ущемляет интересы других. Взаимосвязь интересов возникает в

результате корреляции данной проблемы с другими проблемами из-за

общности используемых ресурсов, потребных для их совместного раз-

решения. Никакие дополнительные ресурсные вложения не могут га-

рантировать бесконфликтного разрешения данной системной пробле-

мы (дополнительные ресурсы порождают новые проблемы), а любой

вариант ее разрешения не является наилучшим, так как неизвестно, ка-

ким образом разрешаются другие связанные с ней проблемы.

Многоаспектность. Системные проблемы затрагивают множество

разнородных сторон той субстанции, в которой они возникают и раз-

виваются, а между этими сторонами существуют связи взаимного

влияния. Так, например, если речь идет о социальных проблемах раз-

вития общества, то в сферу анализа втягиваются гуманитарные, эконо-

мические, политические, этнические и другие взаимосвязанные вопро-

сы. Разрешение технических проблем всегда связано с вопросами эко-

номического, финансового, производственного, технологического, эс-

тетического, экологического и другого характера. Попытки упростить

проблему путем исключения так называемых «несущественных» ас-

пектов приводят к ошибкам, которые жестоко мстят за себя. В то же

время стремление к полному учету всех сторон приводит к тому, что

проблема становится необозримой и практически неразрешимой. В

пространстве параметров любой системной проблемы существует об-

ласть aurea mediocritas («золотая середина»), поиск которой составляет

одну из важнейших прагматических задач системного анализа.

Комплексность. Системные проблемы затрагивают, как правило,

интересы многих научных дисциплин (математики, физики, химии,

биологии, кибернетики, социологии и других), но ни одна из них в от-

дельности не способна предложить эффективные способы их целост-

ного разрешения. Причина заключена в сравнительно узкой целевой

ориентации традиционных научных дисциплин, изначально и, самое

главное, сознательно ограничивающих круг своих интересов, посколь-

ку со времен Ньютона считается, что только таким образом можно по-

лучить сколько-нибудь значимые практические результаты. Систем-

ный анализ строится на иной концептуальной основе – круг научно-

практических интересов не должен замыкаться рамками одной теории,

какую бы прогностическую силу она не декларировала. Эффективно

разрешить системную проблему можно только в том случае, если при-

влечь адекватный по сложности комплекс научных методов и знаний,

охватывающий своими познавательными возможностями все многооб-

разие сторон и проявлений исследуемого объекта. Но комплекс знаний

и методов не может стать комплексом сам по себе – необходим некий

системообразующий механизм, способный управлять его отдельными

составляющими, согласовывать частные результаты исследований и

концентрировать усилия на наиболее важных направлениях. В выпол-

нении функций такого механизма заключена основная предназначен-

ность системного анализа.

Саморазрешимость. Это необычное свойство системных проблем

заключается в их способности разрешаться естественным образом, то

есть без приложения научных методов и знаний. Вопрос заключается в

том, какими могут быть последствия такого саморазрешения – нега-

тивными или позитивными, конструктивными или деструктивными.

Главная прагматическая направленность анализа систем состоит в изы-

скании конструктивных способов и технологий разрешения возни-

кающих проблем, исключающих негативные варианты развития собы-

тий в данной проблемной области.

Эволюционность. Любая системная проблема есть продолжение

какой-либо проблемы прошлого, и сама является источником новой

проблемы. Цикл, в котором одна проблема переходит в другую, не

только никогда не прерывается, но имеет тенденцию к разветвлению

(одна проблема порождает множество других). Центральная задача

анализа систем заключается в поиске таких вариантов разрешения про-

блемы, которые: а) исключают возникновение новых, еще более труд-

норазрешимых проблем; б) не содержат в себе потенциала разрушения

того позитивного, что было уже ранее создано природой или

обществом; в) не нарушают, а поддерживают преемственность в

развитии научных направлений так, чтобы каждое новое исследование

не начиналось ab ovo («от яйца»).

Указанные особенности системных проблем предопределяют особое

место системного анализа в структуре научных дисциплин (рис. 1.2). С

одной стороны, системный анализ, базируясь на идеологии системного

подхода, составляет контекст или исследовательское поле, на котором

специальная наука «осознает характер, состояние и соответствие (или

несоответствие) наличных или созда-

ваемых ею методологических средств

специфическим задачам исследования и

конструирования сложных объектов»

[Блауберг, Юдин,1973]. С другой сторо-

ны, системный анализ выступает свое-

образным координатором, позволяю-

щим применительно к разрешению кон-

кретной системной проблемы превра-

тить конгломерат специальных дисцип-

лин в систему знаний и методов, имею-

щую четкую целевую направленность и

управляемую иерархическую структуру.

Благодаря этому не только создаются

условия для ускоренного внедрения на-

учных результатов в практику, но про-

исходит органическое интегрирование

фундаментальных и прикладных знаний

в целенаправленный комплекс, позволяющий разрешать проблемы, ко-

торые не могут быть разрешены в рамках отдельных дисциплин.

Подчеркнем, что понятия «системный подход» и «системный ана-

лиз» – не синонимы. Системный подход выступает по отношению к

системным аналитическим исследованиям своеобразной концептуаль-

ной и философской базой. В свою очередь системный анализ не просто

редуцирует положения системного подхода, а наполняет их конкрет-

ным содержанием и наделяет соответствующей интерпретацией при-

менительно к конкретной проблеме. Совместное развитие этих науч-

ных направлений идет через разрешение диалектического противоре-

чия общее-частное, ведущее к их взаимному обогащению.

Координирующая и интегрирующая роль системного анализа в структуре

научных дисциплин часто служит источником конфликтов между специали-

стами в области специальных знаний и системными аналитиками. За этими

конфликтами скрывается, как правило, не научная, а организационная сторона

взаимоотношений в коллективе исследователей. Действительно, тот, кто зани-

мается решением системных проблем, обязан направлять работу и объединять

Рис. 1.2. Место системного ана-

лиза в структуре научных дисци-

плин.

СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД

СИСТЕМНАЯ ПРОБЛЕМА

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ДИСЦИПЛИНЫ

ФИЗИКА

МАТЕМАТИКА

БИОЛОГИЯ

ПСИХОЛОГИЯ

КИБЕРНЕТИКА

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ

творческий потенциал испытателей, изобретателей, математиков, программи-

стов и других членов научного коллектива, а также быть разносторонне образо-

ванным и коммуникабельным человеком. Но глубоко заблуждается тот, кто

считает, что на этом основании он имеет больше шансов занять какой-либо ру-

ководящий пост. Формирование руководящих структур в любом другом виде

деятельности происходит по своим специфическим правилам, в которых науч-

ные знания любого свойства и качества не играют существенной роли. Для того

чтобы успешно двигаться вверх по служебной лестнице, недостаточно систем-

ного понимания проблем, обширных знаний и умения руководить коллективом,

нужны определенные свойства личности, специфические черты характера и

еще многое из того, что не относится к научной сфере. В теории системного

анализа не содержится рекомендаций, как стать начальником, но в ее положе-

ниях заключены знания, помогающие быть компетентным руководителем, спо-

собным к целостному видению возникающих проблем и к их комплексному

разрешению во взаимосвязи с другими проблемами.

Итак, системный анализ представляет собой научную дисциплину,

направленную на разрешение системных проблем, возникающих в раз-

личных сферах человеческой деятельности, путем интегрирования раз-

розненных научных знаний и методов в единый технологический про-

цесс комплексного исследования на базе системной идеологии. Тем

самым реализуется на практике основной принцип системного подхода

к изучению явлений: разрешить практическую системную проблему

можно только в том случае, если противопоставить ей адекватный по

сложности управляемый и координируемый комплекс научных мето-

дов и знаний, охватывающий своими познавательными возможностями

наиболее существенные стороны явлений, обусловивших возникнове-

ние и развитие данной проблемы как таковой.

1.2. ОБЪЕКТИВНЫЙ СУБЪЕКТИВИЗМ

Классический (галилеевский) подход к науке исходит из того, что

изучаемую систему мы рассматриваем как бы извне, анализируя ее, но

не принадлежа ей. Тем самым абсолютизируются законы окружающе-

го физического мира и игнорируется сам факт присутствия в нем чело-

века (субъекта) с его взглядами, желаниями, потребностями и возмож-

ностями. Такой стиль научного мышления принято называть физика-

лизмом. Его можно определить как «методологию надежды построить

здание науки не только простых, но и сложных систем на основе из-

вестных и еще неоткрытых законов физики» [Флейшман,1982]. Утвер-

дившись в науке с XVII века, физикализм оказался чрезвычайно плодо-

творным при изучении вещественно-энергетических преобразований,

но обнаружил свою несостоятельность при попытках познания струк-

турно-поведенческих сторон процессов и явлений.

В основе системного анализа лежит подход, сочетающий в себе чер-

ты физикализма с интересами людей, которые нуждаются и заинтере-

сованы в разрешении данной проблемы: потребителями (пользовате-

лями), заказчиками и исследователями. Таким подходом выражается

специфическая особенность системного анализа, которую следует на-

звать объективным субъективизмом. В своей основе эта особенность

отражает диалектический принцип анализа систем.

Системный ана-

лиз, с одной стороны, исходит из интересов людей и, тем самым, прив-

носит субъективизм в проблемную ситуацию независимо от того, ка-

кую природу она имеет – социальную, биологическую, физическую

или какую-либо другую. С другой стороны, положения и выводы сис-

темного анализа опираются на объективно наблюдаемые факты и фик-

сируемые закономерности, которые не всегда являются абсолютными,

но, тем не менее, существенно ограничивают устремления и потребно-

сти субъектов (заказчиков, потребителей, исследователей). Ограниче-

ния касаются прежде всего целей (желаемых результатов) исследова-

ния и связаны с возможными способами их достижения в рамках отве-

денных ресурсов (временных, финансовых, материальных и других).

Первые и весьма успешные попытки преодоления физикализма были

предприняты в теории исследования операций, в рамках которой вы-

двинут и практически реализован своеобразный принцип разделения

функций между потребителем, заказчиком и исследователем, иллюст-

рируемый схемой на рис. 1.3.

Заказчик, отражая интересы потребителя и преследуя свои собствен-

ные цели, включается в структуру проблемной ситуации и поручает

исследователю разрешение возникшей проблемы. Он финансирует и

материально обеспечивает исследования, а потому занимает домини-

рующую позицию в процессе разрешения проблемы, оставляя иссле-

дователю лишь подготовку вариантов решения и их мотивацию.

В операционных исследованиях заказчика принято называть лицом,

принимающим решение (ЛПР). В частном случае лицом, принимаю-

щим решение, может быть потребитель, заказчик и исследователь в

одном лице.

Здесь и далее термин «диалектика» употребляется в его первоначальном смысле как искусство

вести беседу, спор. Соответственно диалектическим называется принцип, основанный на полу-

чении новых знаний и установлении истины путем сопоставления противоположных мнений,

раскрытия противоречий в суждениях и преодоления этих противоречий.

Теория системного анализа, унаследовав сам принцип, предполагает

определенное равноправие сторон: заказчик не только принимает

окончательное решение, но непосредственно включается в процесс ис-

следования (определяя главным образом цели исследования и ограни-

чения), а исследователь – в процесс принятия решения (раскрывая су-

щество проблемной ситуации и предоставляя возможные варианты ее

разрешения). Поэтому в системном анализе лицом, принимающим ре-

шение, называют пару: заказчик + исследователь. Тем самым ниспро-

вергается еще бытующее мнение о самоустранимости ученых от прак-

тики, которое образно можно выразить фразой: наше дело «прокукаре-

кать», а там хоть не рассветай.

В то же время при проведении системных исследований четко раз-

граничиваются функции исследователя и заказчика. Каким бы ни был

заказчик (компетентным или некомпетентным с точки зрения исследо-

вателя), вся ответственность за последствия того или иного варианта

разрешения проблемы ложится на него. В конечном счете рискует за-

казчик, выбирая линию поведения по результатам научных исследова-

ний, потребители же могут улучшить или ухудшить свое положение, а

исследователю достаются лишь отблески успеха или тени неудач.

Непосредственное включение интересов субъектов в процесс разре-

шения проблемы обусловливает системный принцип дополнительно-

Рис. 1.3. Структура взаимоотношения потребителей, заказчиков и исследователей в

процессе разрешения системных проблем.

ПРОБЛЕМЫ – социальные,

экономические, экологиче-

ские, военные, технические

бытовые и другие вопросы,

требующие решения

ПОТРЕБИТЕЛИ – общности

людей, у которых возникают

проблемы в процессе их

развития

ЗАКАЗЧИКИ – лица и организации, на которых воз-

ложена ответственность по разрешению возникших

проблем (правительства, министерства, ведомства,

частные фирмы, общественные фонды и т.д.)

ИССЛЕДОВАТЕЛИ – специалисты и ученые, которые

по поручению заказчика изыскивают способы разре-

шения проблем (научно-исследовательские учреж-

дения, научные лаборатории, конструкторские бюро,

кафедры, инициативные научные группы и т.д.)