Подход системного анализа по классификации проблем

 

В научный инструментарий системного анализа входят следующие методы:

• метод сценариев (пытаются дать описание системы);

• метод дерева целей (есть конечная цель, она разбивается на подцели, подцели на проблемы и т.д., т.е. декомпозиция до задач, которые мы можем решить);

• метод морфологического анализа (для изобретений);

• методы экспертных оценок;

• вероятностно-статистические методы (теория МО, игр и т.д.);

• кибернетические методы (объект в виде черного ящика);

• методы ИО;

• методы векторной оптимизации;

• методы имитационного моделирования (например, GPSS);

• сетевые методы;

• матричные методы;

• методы экономического анализа и др.

В процессе системного анализа на разных его уровнях применяются различные методы, в которых эвристика сочетается с формализмом. Системный анализ выполняет роль методологического каркаса, объединяющего все необходимые методы, исследовательские приемы, мероприятия и ресурсы для решения проблем.

Выбор того или иного метода зависит от классификации проблемы по степени их структуризации.

Согласно классификации, предложенной Саймоном и Ньюэллом, все множество проблем в зависимости от глубины их познания подразделяется на 3 класса:

I. хорошо структурированные или количественно выраженные проблемы, которые поддаются математической формализации и решаются с использованием формальных методов;

II. неструктуризованные или качественно выраженные проблемы, которые описываются лишь на содержательном уровне и решаются с использованием неформальных процедур;

III. слабоструктуризованные (смешанные проблемы), которые содержат количественные и качественные проблемы, причем качественные, малоизвестные и неопределенные стороны проблем имеют тенденцию доминирования.

Эти проблемы решаются на основе комплексного использования формальных методов и неформальных процедур. За основу классификации взята степень структуризации проблем, причем структура всей проблемы определяется 5-ю логическими элементами:

• цель или ряд целей;

• альтернативы достижения целей;

• ресурсы, расходуемые на реализацию альтернатив;

• модель или ряд моделей;

• критерий выбора предпочтительной альтернативы.

Степень структуризации проблемы определяется тем, на сколько хорошо выделены и осознаны указанные элементы проблем.

Характерно, что одна и та же проблема может занимать различное место в таблице классификации. В процессе все более глубокого изучения, осмысления и анализа проблема может превратиться из неструктуризованной в слабоструктуризованную, а затем из слабоструктуризованной в структуризованную. При этом выбор метода решения проблемы определяется ее местом в таблице классификаций.

1. выявление проблемы;

2. постановка проблемы;

3. решение проблемы;

4. неструктуризованная проблема (может решаться с помощью эвристических методов);

5. методы экспертных оценок;

6. слабо структуризованная проблема;

7. методы системного анализа;

8. хорошо структуризованная проблема;

9. методы исследования операций;

10. принятие решения;

11. реализация решения;

12. оценка решения.

I. Для решения хорошо структуризованных проблем этого класса широко используются математические методы исследования операций.

В операционном исследовании можно выделить основные этапы:

1. Определение конкурирующих стратегий достижения цели.

2. Построение математической модели операции.

3. Оценка эффективностей конкурирующих стратегий.

4. Выбор оптимальной стратегии достижения целей.

1. постоянство проблемы

2. ограничения

3. критерий эффективности операций

4. математическая модель операции

5. параметры модели, но часть параметров, как правило, не известна, поэтому (6)

6. прогнозирование информации (т.е. нужно предугадать ряд параметров)

7. конкурирующие стратегии

8. анализ и стратегии

9. оптимальная стратегия

10. утвержденная стратегия (более простая, но которая удовлетворяет еще ряду критериев)

11. реализация решения

12. корректировка модели

Критерий эффективности операции должен удовлетворять ряду требований:

1. Представительность, т.е. критерий должен отражать основную, а не второстепенную цель операции.

2. Критичность – т.е. критерий должен изменяться при изменении параметров операций.

3. Единственность, так как только в этом случае возможно найти строгое математическое решение задачи оптимизации.

4. Учет стохастичности, которая связана обычно со случайным характером некоторых параметров операций.

5. Учет неопределенностей, которая связана с отсутствием какой-либо информации о некоторых параметров операций.

6. Учет противодействия, которое вызывает часто сознательный противник, управляющий полными параметрами операций.

7. Простая, т.к. простой критерий позволяет упростить математические выкладки при поиске оптимального решения.

II. Для решения неструктуризованных проблем целесообразно использовать методы экспертных оценок.

Методы экспертных оценок применяются в тех случаях, когда математическая формализация проблем либо невозможна в силу их новизны и сложности, либо требует больших затрат времени и средств. Общим для всех методов экспертных оценок является обращение к опыту, указанию и интуиции специалистов, выполняющих функции экспертов. Давая ответы на поставленный вопрос, эксперты являются как бы датчиками информации, которая анализируется и обобщается. Можно утверждать, следовательно: если в диапазоне ответов имеется истинный ответ, то совокупность разразненных мнений может быть эффективно синтезирована в некоторое обобщенное мнение, близкое к реальности. Любой метод экспертных оценок представляет собой совокупность процедур, направленных на получение информации эвристического происхождения и обработку этой информации с помощью математико-статистических методов.

Процесс подготовки и проведения экспертизы включает следующие этапы:

1. определение цепей экспертизы;

2. формирование группы специалистов-аналитиков;

3. формирование группы экспертов;

4. разработка сценария и процедур экспертизы;

5. сбор и анализ экспертной информации;

6. обработка экспертной информации;

7. анализ результатов экспертизы и принятия решений.

При формировании группы экспертов необходимо учитывать их индивидуальные характеристики, которые влияют на результаты экспертизы:

• компетентность (уровень профессиональной подготовки);

• креативность (творческие способности человека);

• конструктивность мышления (не «летать» в облаках);

• конформизм (подверженность влиянию авторитета);

• отношение к экспертизе;

• коллективизм и самокритичность.

Методы экспертных оценок применяются достаточно успешно в следующих ситуациях:

• выбор целей и тематики научных исследований;

• выбор вариантов сложных технических и социально-экономических проектов и программ;

• построение и анализ моделей сложных объектов;

• построение критериев в задачах векторной оптимизации;

• классификация однородных объектов по степени выраженности какого-либо свойства;

• оценка качества продукции и новой техники;

• принятие решений в задачах управления производством;

• перспективное и текущее планирование производства, НИР и ОКР;

• научно-техническое и экономическое прогнозирование и т.д.

III. Для решения слабоструктуризованных проблем целесообразно использовать методы системного анализа. Проблемы, решаемые с помощью системного анализа, имеют ряд характерных особенностей:

1. принимаемое решение относится к будущему (завод, которого пока нет);

2. имеется широкий диапазон альтернатив;

3. решения зависят от текущей неполноты технологических достижений;

4. принимаемые решения требуют больших вложений ресурсов и содержат элементы риска;

5. не полностью определены требования, относящиеся к стоимости и времени решения проблемы;

6. проблема внутренняя сложна в следствие того, что для ее решения необходимо комбинирование различных ресурсов.

Основные концепции системного анализа состоят в следующем:

• процесс решения проблемы должен начинаться с выявления и обоснования конечной цели, которой хотят достичь в той или иной области и уже на этом основании определяются промежуточные цели и задачи;

• к любой проблеме необходимо подходить, как к сложной системе, выявляя при этом все возможные подроблемы и взаимосвязи, а также последствия тех или иных решений;

• в процессе решения проблемы осуществляется формирование множества альтернатив достижения цели; оценка этих альтернатив с помощью соответствующих критериев и выбор предпочтительной альтернативы;

• организационная структура механизма решения проблемы должна подчиняться цели или ряду целей, а не наоборот.

Системный анализ представляет собой многошаговый итеративный процесс, причем исходным моментов этого процесса является формулировка проблемы в некоторой первоначальной форме:

1. постановка проблемы;

2. обоснование цели;

3. формирование альтернатив;

4. исследование ресурса;

5. построение модели;

6. оценка альтернатив;

7. принятие решения (выбор одного решения);

8. анализ чувствительности;

9. проверка исходных данных;

10. уточнение конечной цели;

11. поиск новых альтернатив;

12. анализ ресурсов и критериев.

При формулировке проблемы необходимо учитывать 2 противоречивых требования:

1. проблема должна формулироваться достаточно широко, чтобы ничего существенного не упустить;

2. проблема должна формироваться таким образом, чтобы она была обозримой и могла быть структуризована. В ходе системного анализа степень структуризации проблемы повышается, т.е. проблема формулируется все более четко и исчерпывающе.