Формальные и неформальные методы системного анализа

Неформальные методы системного анализа преимущественно концентрируются на решении задач организации аналитической деятельности. Здесь широко используются методики, широко привлекающие знания, накопленные в отрасли гуманитарных наук. Важную роль здесь играет, например, когнитивная психология. Здесь рассматриваются вопросы оптимального представления знаний, организации интеллектуального труда.

По мере развития средств вычислительной техники эта отрасль системного анализа получила в свое распоряжение мощные средства хранения и представления знаний, работающие, в том числе и в псевдо-трехмерном режиме отображения, средства телекоммуникационного обеспечения аналитической деятельности и иные инструменты, способствующие интенсификации интеллектуального труда. Некоторые авторы называют эту группу методов системного анализа методами, направленными на активизацию использования интуиции и опыта специалистов. Характерно, что, несмотря на свое название, неформальные методы отнюдь не бедны формальными процедурами. Здесь используются достаточно сложные статистические, теоретико-множественные и логические процедуры, обеспечивающие возможность перехода от многообразия субъективных оценок экспертов к взвешенным и аргументированным решениям, вырабатываемым на основе их анализа. Формальные средства, используемые на этапе обработки результатов рабочих сессий не менее сложны и изощренны, чем те, которые используются в других отраслях науки.

К числу неформальных методов относят:

- методы мозгового штурма;

- методы модерирования рабочих сессий и игротехники;

- методы экспертного анализа;

- метод Дельфи;

- метод сценариев;

- методы классификации и структуризации проблемной области;

- методы компактного представления данных (диаграммы и т. д.);

- методы календарного планирования и иные.

 

Формальные методы системного анализа внешне являют противоположность неформальным; оперируя строгой математической символикой, они мало походят на неформальные методы, находящиеся на противоположном полюсе системной теории. Абстрактные математические построения обеспечивают здесь не вспомогательные операции, а являются выражением сущности процессов, обеспечивая прогнозируемую точность и высокую объективность результатов исследования. Однако переход от неформальных методов к формальным — есть результат эволюции знаний о системе (да, и весь системный анализ, собственно, является инструментом поэтапного накопления и структурирования знаний, совершенствования кибернетической модели процессов и систем).

Формальные методы также именуются методами формализованного представления систем и включают в себя:

- аналитические методы;

- вероятностные и статистические методы;

- теоретико-множественные и логические методы;

- лингвистические и семиотические методы;

- графические и иные методы.

Переход от одной группы методов к другой осуществляется благодаря применению методик поэтапного структурирования знаний, благодаря применению которых знания о системе приобретают все более строгое выражение, а поведение системы — большую предсказуемость.

Композиция — это один из способов организации (формализации) данных. Собственно, системный анализ — это тоже своего рода средство композиции, но только не в литературе, а в научно-исследовательской, проектной и управленческой деятельности. Здесь системный анализ выступает в роли мощного инструментария структурирования, формализации проблемных ситуаций, приводящий к их конструктивному упрощению. С этой целью синтезирована масса прикладных направлений системного анализа, ориентированных на решение узко специальных задач. Однако при их решении эти отраслевые направления придерживаются общих методологических принципов системного анализа, то есть оперируют органичным сочетанием как логико-эвристических неформальных процедур, так и строгих математических моделей различных классов.

Факторы, оказывающие влияние на выбор адекватной степени детализации модели ИАО ПО

Перечислим наиболее значимые факторы, оказывающие влияние на выбор адекватной степени детализации модели:

- назначение модели и цель исследования (аналитическая, прогностическая модель и т. д., исследовательская (научная) модель, кибернетическая (управленческая) модель);

- избирательность исследования (выражению средствами модели подлежит система или процесс в целом или их отдельные аспекты);

- степенью полноты знаний о системе или процессах, подлежащих моделированию;

- динамические характеристики моделируемой системы/процесса;

- структура моделируемой системы;

- условия наблюдаемости (непрерывное, кусочно-непрерывное, дискретное);

- характеристика среды и параметры возмущающих воздействий;

- время, доступное для синтеза модели/производства вычислений;

- динамические и точностные характеристики системы сбора информации (точность результатов не может быть выше точности измерений);

- динамические и точностные характеристики системы управления (чаще всего, нет смысла анализировать динамические и статические параметры системы или процесса, если отсутствуют средства управления, обеспечивающие необходимую скорость и точность доведения управлеяющих воздействий)

- точностные характеристики методов, используемых для обработки данных;

- характеристики платформы, используемой для реализации модели (в случае применения специальных технологических средств, например — ЭВМ);

- точностные характеристики реализации методов, с учетом ограничений технологической платформы, используемой их реализации и иные.

 

Вербальные модели в ИАО ПО

Синонимов для обозначения этого типа моделей существует масса. Приведем наиболее распространенные из числа названий:

вербальные модели;

концептуальные модели;

понятийные модели;

лингвистические модели;

естественно-языковые модели.

В иерархии формальных моделей вербальные модели занимают почетное место в основании этой «пирамиды». Такое положение действительно почетно, поскольку вербальные модели — это «альфа» и «омега» многоэтапного процесса моделирования — с этапа синтеза вербальной модели начинается процесс поэтапной формализации и вербальная же (в большинстве случаев) модель формируется на заключительном этапе функционирования модели. Это вызвано вполне понятными причинами — формализм вербальной модели легко воспринимается широким классом потребителей, а синтез вербальной модели (по крайней мере, в первом приближении) может быть осуществлен и специалистом, не обладающим специальными навыками в области построения формальных моделей. Благодаря тому, что языки естественного общения не ограничены рамками узкой предметной области, вербальные модели обладают наивысшей выразительной способностью и часто используются как инструмент интеграции формальных моделей и результатов их применения.

По существу, первичная вербальная модель представляет собой словесный портрет системы и проблемной ситуации, то есть представляет собой документ, аналогичный проекту технического (информационно-поискового и т. п.) задания, разрабатываемого некой организацией-заказчиком. Заметим: процесс синтеза первичной вербальной модели может осуществляться и при участии сторонних (приглашенных) специалистов. К этому шагу приходится прибегать в тех случаях, когда организация не располагает информацией, достаточной для принятия решения или выявления сущности противоречий. Заказчик не всегда в состоянии осознать суть проблем (например, проблем в области управления), с которыми он сталкивается. Находясь внутри системы, заказчик часто пребывает в состоянии информационной изоляции, лишен возможности наблюдать изменения, происшедшие в среде. Для такого типа заказчика (если говорить о производстве) смысл производственного процесса состоит в том, чтобы «... на срезе фланца патрубка... обеспечивалось... не хуже...» и так далее…

 

По представлению заказчика «срез фланца» его организации — это одновременно и граница системы. В таких случаях все, что он может сообщить эксперту — это, скорее, проявленные в функционировании его системы симптомы проблемной ситуации, но отнюдь не причины. На эксперта возлагается ответственность за организацию процесса сбора, обобщение информации, установление происхождения проблем и формулирование первичной модели системы и проблемной ситуации. Здесь эксперту активно приходится использовать методы когнитивной психологии, игротехники и т. п.

Часто на этапе синтеза вербальной модели применяются методы активизации интеллектуальной деятельности специалистов, методы извлечения экспертных знаний, призванные выявить неосознанные алгоритмические схемы функционирования отдельных сотрудников и организации в целом. Здесь могут проводиться в том числе и деловые игры, в ходе которых сторонний специалист пытается выявить алгоритмы функционирования системы, составить схему информационных процессов, информационных контуров управления.

Однако, сказанное ранее — это слова о том, «как», но не о том, «что»... Собственно, мы вторглись в технологию синтеза вербальной модели, а сущность модели оставили в стороне. Чтобы понять сущность вербального моделирования, разберемся, для чего создаются вербальные модели. Итак, вербальные модели создаются для:

получения на материальном носителе вербального описания:

структуры системы;

отношений между элементами;

функций системы и ее компонентов;

динамических параметров системы;

проблемной ситуации;

совокупности целей и задач деятельности;

разнообразных ограничений (в том числе — по ресурсам);

характеристик среды функционирования и возмущающих воздействий;

формирования массива исходных данных, используемых на этапе структурирования и формализации знаний о системе;

выявления специфики тезауруса, применяемого в данной предметной области (для внешнего эксперта), и упорядочения системы понятий, подлежащих выражению формальными средствами;

выявления неполноты системы знаний и организации процесса их пополнения как за счет внутренних ресурсов системы, так и с привлечением внешних информационных ресурсов;

установления характера неопределенностей, с которыми придется столкнуться на этапе синтеза формальной модели;

поиска базовых закономерностей и аналогий в смежных отраслях, которые могут быть использованы в дальнейшем.

Таким образом, вербальная модель создается для сокращения неопределенности, компенсации неполноты знаний и формирования гипотезы или набора гипотез. Но первая и главная задача вербального моделирования — создание вербального описания на материальном носителе.

Вербальная модель — это не обязательно исключительно текстовый документ — она может содержать в том числе и количественные характеристики, элементы структуризации(например, таблицы, схемы и графики).

В ходе дальнейшей формализации вербальная модель подвергается процедуре структурирования. На этом этапе устанавливаются группы взаимосвязанных элементов системыи с необходимой степенью детализации (для решения поставленной задачи)описываются отношения между ними, осуществляетсяатрибуция элементов системы и данных о них(устанавливается структура описаний, формулируются требования к точности и т. п.), а также производится группирование данных.

Важным этапом вербального моделирования является этап приведения (стандартизации) терминологии и сокращения избыточности описаний. Результатом выполнения этой процедуры является вербальная модель, построенная в едином стандартизованном тезаурусе, дальнейшее использование которой упрощает решение задач автоматизации процессов анализа и перевода модели на следующий уровень формального представления.

При решении задачи синтеза баз данных и систем информационного обеспечения деловых процессов, данных, полученных на этом этапе, зачастую оказывается достаточно для синтеза макета информационной системы.

Чрезвычайно важно, чтобы в ходе структуризации вербальной модели были выявлены причинно-следственные отношения, отношения ресурсопотребления, хотя бы приблизительно были оценены инерционные характеристики отдельных элементов и системы в целом, тип доминирующих отношений и потенциальные источники конфликтов в системе. Подобные сведения обладают высокой ценностью при проведении процедур реорганизации деловых процессов, а также на этапе принятия решения.

По завершении этапа вербального моделирования системы/процесса, при условии, что логическая компонента модели была успешно выделена (не изъята, а именно выделена, маркирована или акцентирована), становится возможен переход на следующий уровень — уровень логико-лингвистического моделирования.