Модели систем как основания декомпозиции

 

Основной операцией анализа является разделение целого на части. Задача распадается на подзадачи, система на подсистемы, цели – на подцели и т.д. Обычно объект анализа сложен, слабо структурирован, плохо формализован, поэтому операцию декомпозиции выполняет эксперт. При этом основанием для всякой декомпозиции является модель рассматриваемой системы.

Содержательная модель как основание декомпозиции. Операция декомпозиции представляется теперь как сопоставление объекта анализа с некоторой моделью, как выделение в ней того, что соответствует элементам взятой модели. В результате декомпозиции должно получиться столько частей, сколько элементов содержит модель, взятая в качестве основания. Вопрос о полноте декомпозиции - это вопрос завершенности модели.

Пример. В начале 70-х годов проводились работы по системному анализу целей развития морского флота. Первый уровень дерева целей выглядел в виде схемы, изображенной на рисунке.

 

Декомпозиция проведена по модели входов организационной системы, которая включает входы: от «нижестоящих» систем (здесь клиентуры – подцель 1); от «вышестоящих» систем (здесь народного хозяйства в целом – подцель 2); от «существенной среды» (в данном случае – флотов капиталистических государств – подцель 3 и социалистических государств – подцель 4).

Очевидно, что такая декомпозиция неполна, поскольку отсутствует подцель, связанная с собственными интересами морского флота.

        Схема входов организационной системы   

 

Итак, объект декомпозиции должен сопоставляться с каждым элементом модели-основания. Однако, и сама модель-основание может с разной степенью детализации отображать исследуемый объект. Например, в системном анализе часто используют модель типа «жизненный цикл», позволяющую декомпозировать анализируемый период времени на последовательные этапы от его возникновения до окончания.

Шахматная партия – дебют, миттельшпиль, эндшпиль.

Человеческая жизнь – молодость, зрелость, старость (можно выделить более мелкие этапы – детство, отрочество, юность).

Такое же разнообразие может иметь место и при декомпозиции жизненного цикла любой проблемы.

Разбиение на этапы дает представление о последовательности действий, начиная с обнаружения проблемы и кончая ее ликвидацией. Иногда такую последовательность рассматривают как алгоритм системного анализа. Мы рассмотрим в качестве примера декомпозиции жизненного цикла проблем, разработанные крупными специалистами по системному анализу.

С.Д. Оптнер

1. Идентификация симптомов.

2. Определение актуальности проблемы.

3. Определение целей.

4. Определение структуры системы и ее дефектов.

5. Определение возможностей.

6. Нахождение альтернатив.

7. Оценка альтернатив.

8. Выработка решения.

9. Признание решения.

10. Запуск процесса решения.

11. Управление процессом реализации решения.

12. Оценка реализации и ее последствий.

С. Янг.

1. Определение цели организации.

2. Выявление проблемы.

3. Диагноз.

4. Поиск решения.

5. Оценка и выбор альтернативы.

6. Согласование решения.

7. Утверждение решения.

8. Подготовка к вводу в действие.

9. Управление применением решения.

10. Проверка эффективности.

Н.П. Федоренко.

1. Формулирование проблемы.

2. Определение целей.

3. Сбор информации.

4. Разработка максимального количества альтернатив.

5. Отбор альтернатив.

6. Построение модели в виде уравнений, программ или сценария.

7. Оценка затрат.

8. Испытания чувствительности решения.

С.П. Никаноров.

1. Обнаружение проблемы.

2. Оценка актуальности проблемы.

3. Анализ ограничений.

4. Определение критериев.

5. Анализ существующей системы.

6. Поиск возможностей (альтернатив).

7. Выбор альтернативы.

8. Обеспечение признания.

9. Принятие решения (принятие формальной ответственности).

10. Реализация решения.

11. Определение результатов решения.

Ю.И. Черняк.

1. Анализ проблемы.

2. Определение системы.

3. Анализ структуры системы.

4. Формулирование общей цели и критерия.

5. Декомпозиция цели, выявление потребности в ресурсах, композиция целей.

6. Выявление ресурсов, композиция целей.

7. Прогноз и анализ будущих условий.

8. Оценка целей и средств.

9. Отбор вариантов.

10. Диагноз существующей системы.

11. Построение комплексной программы развития.

12. Проектирование организации для достижения целей.

 

Пример декомпозиции по модели входов организационной системы приведен на рисунке на следующей странице. Приведенные декомпозиции являются наглядным примером решений, возникающих на эвристических этапах системного анализа.

Установив, что декомпозиция осуществляется с помощью некоторой модели, сквозь которую мы как бы рассматриваем расчленяемое целое, далее следует ответить на естественно возникающие вопросы:

1. Модели какой системы следует брать в качестве оснований декомпозиций?

2. Какие именно модели надо брать?

Выше уже упоминалось, что основанием декомпозиции служит модель «рассматриваемой системы», но какую именно систему следует под этом понимать? Всякий анализ проводится для чего-либо, и именно эта цель анализа и определяет, какую систему следует рассматривать. Система, с которой связан объект анализа, и система, по моделям которой проводится декомпозиция, не обязательно совпадают, и хотя они имеют определенное отношение друг к другу, это отношение может быть любым: одна из них может быть подсистемой или надсистемой для другой, они могут быть и разными, но как-то связанными системами.

Например, анализируя цель «выяснить этиологию и патогенез ишемической болезни сердца», в качестве исследуемой системы можно взять сердечно-сосудистую систему, а можно выбрать конкретный кардиологический институт. В первом случае декомпозиция будет порождать перечень подчиненных целей научного, во втором – организационного характера.

Вспомним, что любая модель имеет целевой характер. Иногда в качестве оснований декомпозиции полезно брать сначала модели надсистемы, затем самой системы и, наконец, подсистем. Чаще всего в практике системного анализа в качестве глобального объекта декомпозиции берется нечто, относящееся к проблемосодержащей системе и к исследуемой проблеме, а в качестве оснований декомпозиции берутся модели проблеморазрешающей системы.

 

Какие модели нужно брать за основания декомпозиции? Формальных типов моделей немного: модель «черного ящика», состава, структуры, конструкции (структурной схемы) – каждая в статическом или динамическом варианте. Это позволяет организовать нужный перебор типов моделей в зависимости от необходимости.

Связь между формальной и содержательной моделями. Основанием для декомпозиции может служить только конкретная содержательная модель рассматриваемой системы. Формальную модель следует наполнить содержанием. Полнота декомпозиции обеспечивается полнотой модели-основания, а это означает, что прежде всего следует позаботиться о полноте формальной модели. Благодаря абстрактности такой модели часто удается достичь ее абсолютной полноты.

Пример. Схема входов организационной системы является полной: к ней нечего добавить (перечислено все, что воздействует на систему), а изъятие любого элемента лишит ее полноты.

Пример. Формальный перечень типов ресурсов состоит из энергии, материи, времени, информации (для социальных систем добавляются кадры и финансы). При анализе ресурсного обеспечения любой конкретной системы этот перечень не дает пропустить что-то важное. Итак, полнота формальной модели должна быть предметом особого внимания.

Проблемы полноты моделей. Введем понятие фрейма – полной формальной модели. Полнота декомпозиции в конечном счете зависит от полноты содержательной модели, которая строится по шаблону формальной модели, но ей не тождественна. Фрейм лишь привлекает внимание эксперта к необходимости рассмотреть, что именно в реальной системе соответствует каждому из составляющих фрейм элементов, а также решить, какие из этих элементов должны быть включены в содержательную модель. Это очень ответственный элемент и очень трудный.

Вернемся к анализу целей морского флота. Фреймовая модель входов организационной системы требует определить конкретно, что понимается под «существенной средой», т.е. взаимодействие с какими реальными системами не своего ведомства должно войти в основание. Судя по результату анализа, авторы учитывали только взаимодействие морского флота с флотами других государств. Ясно, что может потребоваться учет взаимодействия с сухопутным транспортом, речным и воздушным флотами. Если возникнет вопрос о ресурсах, то потребуется учет связей с ведомствами, производящими топливо и энергию, продукты питания, услуги и т.д.

Таким образом, вопрос степени детализации содержательных моделей, в отличие от фреймовых, всегда остается открытым.