Павлов С.Н. Теория систем и системный анализ

Подождите немного. Документ загружается.

100

НАДСИСТЕМА

(требования и потребности)

АКТУАЛЬНАЯ (СУЩЕСТВЕННАЯ)

СРЕДА

Законодательные акты, регламентирую-

щие:

-формы собственности;

-налоговую политику;

-уставной капитал и т.д.

Дружественная.

Поставщики. Партнеры. Контрагенты.

Спонсоры. Частные банки. Прямые до-

говоры. Рынки.

Состояние экономики (стабильность, ин-

фляция, угроза кризиса и т.д.)

Конкурентная.

Предприятия конкуренты:

в городе, в регионе, в стране, в др.

странах

Платежеспособный спрос на продукцию

(услуги). Госзаказ (наличие)

Целевая программа

Безразличная

Экологическая среда. Фирмы-аналоги

(потенциальные партнеры или конку-

ренты): в стране, в др. странах

…………..

СОБСТВЕННО СИСТЕМА (состояние)

Юридический статус. Организационно-

правовая форма. Учредители.

Особенности организации. Органы управ-

ления.

Нормативно-методическое обеспечение

…………..

ПОДВЕДОМСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ

Начальный капитал. Помещения. Имуще-

ство и др. средства

Стабильность источников, материальных

ресурсов

Кадры и их стабильность

Рис. 4.8

4.3.3 Моделирование рыночных ситуаций

При определении целесообразности создания (сохранения, реконст-

рукции) предприятия (организации) необходим анализ состояния рынка сбы-

та его продукции или потребности в его услугах. Причем в условиях неопре-

деленности рыночной экономики важно постоянно следить за состоянием

рынка и своевременно корректировать объемы выпуска продукции, ее но-

менклатуру. Поэтому при выполнении первого этапа может быть предусмот-

рен подэтап моделирования рынка для выбора товара (вид выпускаемой про-

дукции, услуг), обеспечивающего наибольшую эффективность деятельности

предприятия.

Понятия рынка и товара для предприятий и организаций различного

вида могут существенно различаться. Например, можно ставить такую же

проблему не в терминах рынка и товара, а в форме определения потребности

101

в продукции, услугах, выпускниках или разработке производственной про-

граммы предприятия. Есть некоторые общие условия решения этой проблемы

и принципы, которые нужно отобразить в модели для ее анализа.

Эти общие условия постановки проблемы можно получить на основе

анализа взаимодействия предприятия (организации) со сложной средой, рас-

смотренной выше.

Надсистема помогает выявить возможные заказы на продукции или

услуги предприятия, в том числе и госзаказы или работы, включенные в

крупные целевые программы ведущих предприятий отрасли или крупных

фирм.

При анализе взаимодействия с актуальной средой необходимо выявить

производителей таких же или аналогичных товаров (конкурирующая или

конкурентная среда), производителей (поставщиков) комплектующих изде-

лий, материалов, деталей и т.д., необходимых для предприятия (дружествен-

ная среда); следует также учесть наличие на биржах сопутствующих товаров

и товаров, которые выпускает или собирается выпускать рассматриваемое

предприятие; существенной может оказаться и безразличная среда, то есть

наличие на рынках сбыта казалось бы неаналогичных и несуществующих то-

варов, но все же оказывающих влияние на реализацию выпускаемой продук-

ции.

Например, наличие большого выбора фруктов и овощей может сни-

зить потребность в крупах и консервах, т.е. учет особенностей региона влияет

на структуру его промышленности. Так, в аграрной стране нецелесообразно

развивать крупное машиностроение. Следует так же при выборе товаров ус-

читывать влияние на экологию.

Последовательности подведомственной среды (системы) ничтожно

малы по сравнению с рассмотренными, но ее возможности играют важную

роль в определении вида выпускаемого товара. В частности, при разработке

производственной программы предприятия этот фактор является одним из

основных, и большинство моделей, предлагающихся для определения произ-

водственной программы предприятия, базировались на максимизации ис-

пользования производственных мощностей (загрузки оборудования и т.д.), и

не учитывались возможности сбыта продукции, что недостаточно в условиях

рыночной экономики.

Следует также обратить внимание и на важность учета инициатив

«внутренней среды» (собственно системы), так как побуждения и программы

активных элементов системы являются самоорганизацией, развитием пред-

приятия. На основе такого анализа можно определить виды товаров, в кото-

рых осуществляется потребность в конкретном регионе и периоде времени.

В большинстве реальных ситуаций до сих пор проблема выбора про-

дукции решается простыми экспертными методами.

102

4.3.4 Задачи и принципы формирования и анализа структур, цели

и функций системы управления

При выполнении этого укрупненного этапа необходимо обеспечить

полноту определения целей и функций предприятия (организации) на соот-

ветствующем этапе его развития, провести оценку функций по критериям их

важности, трудоемкости их выполнения, частоты обращения и т.п. критериям

и сформировать структуру целей и функций для выбранного уровня системы

управления (администрации предприятия или организации в целом, уровни

производства, цеха и т.д.) или исследуемого вида деятельности.

Полученная структура целей и функций может служить основой для

разработки организационной структуры предприятия, для принятия решений

о распределении функциональных, материальных, кадровых и других ресур-

сов, для установления доплат за выполнение функций организационного

управления сотрудникам, совмещающим эти функции с основными произ-

водственными обязанностями (что часто имеет место в малых предприятиях).

На основе сравнительного анализа методик структуризации целей, рассмот-

ренных в разделе 4, можно разработать методику для конкретных предпри-

ятий.

При управлении крупными предприятиями, объединениями, вузами

невозможно построить единую древовидную иерархическую структуру, не-

обходимо использовать многоуровневые иерархические представления типа

страт, эшелонов.

Первоначальные постановки

проблемы

Определение

ресурсов

Агрегирование критериев

Определение проблематики

Определение

причастных сторон

Задание модели

Порождение

альтернатив и

сценариев

Определение

интересов

Определение

конфигуратора (языка)

Определение критериев

Построение идеальной системы

Выявление целей

Рис.4.9

103

В заключение скажем, что, несмотря на отсутствие универсального ал-

горитма, студенты и начинающие практику аналитики нуждаются в более оп-

ределенных рекомендациях, в типовых схемах, которые в дальнейшем можно

варьировать. К рекомендациям, которые были приведены в тексте, добавим

блок-схему неформальных этапов первой стадии системного анализа

(рис.4.9). Сплошные линии определяют опорную последовательность дейст-

вий, пунктирные стрелки – возможность возврата.

Упражнения к главе 4

1. Опишите методику ПАТТЕРН.

2. В чем философский смысл методики, базирующейся на двойствен-

ном определении системы Усмова?

3. Объясните процедурный способ представления системы Усмова.

4. Объясните факторный способ представления системы Усмова.

5. Представьте графически методику, базирующуюся на двойственном

определении системы.

6. Поясните принципиальную особенность методики, основанной на

концепции системы, учитывающей среду и целеполагание.

7. Назовите авторов разработанной методики, основанной на концеп-

ции системы, учитывающей среду и целеполагание.

8. Представьте графически методику, основанную на концепции сис-

темы, учитывающей среду и целеполагание.

9. Опишите формирование глобальной цели системы в методике, ос-

нованной на концепции системы, учитывающей среду и целеполагание.

10. Опишите декомпозицию по признаку «виды конечного продукта» в

методике, основанной на концепции системы, учитывающей среду и целепо-

лагание.

11. Опишите декомпозицию по признаку «пространство инициирова-

ния целей» в методике, основанной на концепции системы, учитывающей

среду и целеполагание.

12. Перечислите все системы, с которыми взаимодействует исследуе-

мая система.

13. Опишите декомпозицию по признаку «жизненный цикл» в методи-

ке, основанной на концепции системы, учитывающей среду и целеполагание.

14. Опишите декомпозицию по основным элементам (составу) систе-

мы в методике, основанной на концепции системы, учитывающей среду и це-

леполагание.

15. Опишите декомпозицию по признаку «управленческий цикл» в ме-

тодике, основанной на концепции системы, учитывающей среду и целепола-

гание.

104

16. Опишите декомпозицию по признаку «делегирование полномо-

чий» в методике, основанной на концепции системы, учитывающей среду и

целеполагание.

17. Поясните основную идею методики, базирующейся на концепции

деятельности.

18. Назовите два основных этапа методики, базирующейся на концеп-

ции деятельности.

19. Сравните методики структуризации целей и функций.

105

5 СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ В УПРАВЛЕНИЯХ

В первой главе мы говорили, что для обобщения дисциплин, связанных

с исследованием и проектированием сложных систем, используется термин

системные исследования, а иногда сохраняется термин системный подход, ко-

торый широко использовался в первые годы становления теории систем. Наи-

более конструктивным из направлений системных исследований в настоящее

время считается

системный анализ.

Итак, общие свойства систем (в большей части технических) исследу-

ются в кибернетике. Проблема управления техническими системами без уча-

стия человека изучается в теории автоматического управления, особенности

управления в социальных и экономических системах – в рамках менеджмента,

управление в современных организационно-технических системах – предмет

системного анализа в управлении [1].

5.1 Сущность автоматизации управления в сложных системах

Под управлением в самом общем виде будем понимать процесс фор-

мирования целенаправленного поведения системы посредством информаци-

онных воздействий, вырабатываемых человеком или устройством.

К задачам управления относятся целеполагание (определение требуе-

мого состояния или поведения системы), стабилизация, выполнение про-

граммы, слежение и оптимизация.

5.1.1 Структура системы с управлением

Система с управлением включает три подсистемы: управляющую сис-

тему (УС), объект управления (ОУ) и систему связи (СС) (рис. 5.1).

{u}

{w}

Рис. 5.1 – Система с управлением

К системам с управлением, или целенаправленным, отнесем техниче-

ские, биологические, организационные, социальные, экономические.

Управляющая система и система связи образуют систему управления.

Основным элементом организационно-технической системы управления яв-

ляется лицо, принимающее решение (ЛПР), а системы связи – прямой и об-

ратный каналы. Множество переменных {u} и {w} обозначают соответствен-

Управляющая

система

Система

связи

Объект

управления

106

но воздействие окружающей среды (помехи) и показатели, характеризующие

качество и эффективность функционирования подсистемы ОУ.

Основными группами функций системы управления являются:

 функции принятия решений – функции преобразования содержа-

ния информации {f

};

 рутинные функции обработки информации {f

};

 функции обмена информацией {f

Функции {f

} выражаются в создании новой информации в ходе ана-

лиза, планирования (прогнозирования) и оперативного управления (регулиро-

вания, координирования действий). Это связано с преобразованием информа-

ции о состоянии ОУ и внешней среды в управляющую информацию при ре-

шении логических задач и выполнении аналитических расчетов, проводимых

ЛПР при порождении и выборе альтернатив. Эта группа функций является

главной, поскольку обеспечивает выработку информационных воздействий

по удержанию в существующем положении или при переводе системы в но-

вое состояние.

Функции {f

} охватывают учет, контроль, хранение, поиск, отображе-

ние, тиражирование, преобразование информации и т.д. Эта группа функций

преобразованной информации не изменяет ее смысл, т.е. это рутинные функ-

ции, не связанные с содержательной обработкой информации.

Группа функций {f

} связана с доведением выработанных воздейст-

вий до ОУ и обменом информацией между ЛПР (ограничение доступа, полу-

чение (сбор), передача управления по телеграфу, телефону, текстом, систе-

мой передачи данных).

Совокупность функций управления, выполняемых в системе при изме-

нении среды, принято называть

циклом управления. Выполняя цикл за циклом,

система приближается к сформулированной цели (рис. 5.2).

От объекта управления в СУ поступает информация о текущем со-

стоянии дел. ЛПР контролирует ее истинность, учитывает и анализирует в

целях выявления отклонений от требуемого состояния и определения необ-

ходимости изменения текущего состояния. По результатам анализа осущест-

вляется выбор одной из основных задач управления и оперативно-

техническое управление (регулирование), состоящее в координации действий

ОУ – выработке решений по удержанию системы в требуемом состоянии,

или решается задача целеполагания (проводится корректировка целей), после

чего система переводится в новое состояние на основе прогнозирования и

планирования.

107

Командная информация

Информация о состоянии

Командная информация

Отклонения

отсутствуют

Изменить состояние Удержать состояние

Плановая и оперативная командная информация

Информация о состоянии

объекта управления

Старшая система

управления

Контроль и учет

(исходные данные)

Целеполагание

Анализ

Прогнозирование и планирование

Определение требуемого

состояния систем

Определение траектории системы

Оперативное управление

Решение задачи стабилизации

программы

Решение задачи выполнения

программы

Решение задачи слежения

Решение задачи оптимизации

Объект

управления

Внешняя

среда

Рис. 5.2 – Обобщенный цикл управления

108

5.1.2 Пути совершенствования систем с управлением

Совершенствование систем с управлением сводится к сокращению дли-

тельности цикла управления и повышению качества управляющих воздейст-

вий (решений). Но эти требования носят противоречивый характер.

Основными путями совершенствования систем с управлением являются:

Оптимизация численности управленческого персонала.

Использование новых способов организации работы СУ.

Применение новых методов решения управленческих задач.

Изменение структуры СУ.

Перераспределение функций и задач в УС.

Механизация управленческого труда.

Автоматизация.

Системы управления бывают автоматическими и автоматизированны-

ми. Совокупность средств информационной техники и людей, объединенных

для достижения определенных целей, в том числе для управления, образуют

информационную систему (ИС).

В английском языке этому понятию соответствует термин – управляю-

щая информационная система.

Под ИС понимается организационно-техническая система, использую-

щая информационные технологии в целях обучения, информационно-

аналитического обеспечения научно-инженерных работ и процессов управле-

ния.

5.2 Основные понятия системного анализа

В процессе создания ИС исследователи стремятся к наиболее полному и

объективному представлению объекта автоматизации – описанию его внут-

ренней структуры, объясняющей причинно-следственные законы функциони-

рования и позволяющей предсказать, а значит, и управлять его поведением.

Одним из условий автоматизации является адекватное представление системы

с управлением в виде сложной системы.

Описание сложной системы дано в разделе 1 и лежит в основе общей

теории систем.

Принято считать, что системный анализ – это методология решения

проблем, основанная на структуризации систем и количественном сравнении

альтернатив.

Иначе говоря, системным анализом называется логически связанная со-

вокупность теоретических и эмпирических положений из области математики,

естественных наук и опыта разработки сложных систем, обеспечивающая по-

вышение обоснованности решения конкретной проблемы.

В системном анализе используются как математический аппарат общей

теории систем, так и другие качественные и количественные методы из облас-

109

ти математической логики, теории принятия решений, теории эффективности,

теории информации, структурной лингвистики, теории нечетких множеств,

методов искусственного интеллекта (ИИ), методов моделирования.

Применение системного анализа при построении ИС дает возможность

выделить перечень и указать целесообразную последовательность выполнения

взаимосвязанных задач, позволяющих не упустить из рассмотрения важные

стороны и связи изучаемого объекта автоматизации.

В состав задач системного анализа в процессе создания ИС входят зада-

чи декомпозиции, анализа и синтеза.

Задача

декомпозиции означает представление системы в виде подсис-

тем, состоящих из более мелких элементов. Часто задачу декомпозиции рас-

сматривают как составную часть анализа.

Задача

анализа состоит в нахождении различного рода свойств системы

или среды, окружающей систему. Целью анализа может быть определение за-

кона преобразования информации, задающего поведение системы. В послед-

нем случае речь идет об

агрегации (композиции) системы в один единствен-

ный элемент.

Задача

синтеза системы противоположна задаче анализа. Необходимо

по описанию закона преобразования построить систему, фактически выпол-

няющую это преобразование по определенному алгоритму. При этом должен

быть предварительно определен класс элементов, из которых строится систе-

ма, реализующая алгоритм функционирования.

В рамках каждой задачи выполняются частные процедуры. Например,

задача декомпозиции включает процедуры наблюдения, измерения свойств

системы. В задачах анализа и синтеза выделяются процедуры оценки иссле-

дуемых свойств, алгоритмов, реализующих заданный закон функционирова-

ния. Тем самым вводятся различные определения эквивалентности систем,

делающие возможной постановку задач

оптимизации, т.е. задач нахождения

в классе эквивалентных систем системы с экстремальными значениями опре-

деляемых в них функционалов.

В рамках изучаемой дисциплины под сложной кибернетической систе-

мой понимаются реальный объект с управлением и его отображение в созна-

нии исследователя как совокупность моделей, адекватных решаемой задаче.

5.3 Основные определения системного анализа

Кратко сформулируем основные определения системного анализа,

представленные в разделах 1–3.

Элемент – некоторый объект (материальный, энергетический, инфор-

мационный), обладающий рядом важных свойств и реализующий в системе

определенный закон функционирования Fs, внутренняя структура которого не

рассматривается (рис. 5.3).