Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Системный анализ. 10

системный анализ

Оглавление

1.Объект и предмет системного анализа. Примеры. 3

2.Сложные системы и их основные свойства. Примеры сложных систем. 7

3.Имеет ли решение проблема коллективного выбора? 14

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 20

1.Объект и предмет системного анализа. Примеры.

Основными методологическими компонентами системного анализа являются его цель, объект и предмет.

Объект системного анализа в теоретическом аспекте — это процесс подготовки и принятия решений; в прикладном аспекте — различные конкретные проблемы, возникающие при создании и функционировании систем¹.

В теоретическом аспекте — это, во-первых, общие закономерности проведения исследований, направленные на поиск наилучших решений различных проблем на основе системного подхода (содержание отдельных этапов системного анализа, взаимосвязи, существующие между ними, и др.).

Во-вторых, конкретные научные методы исследования — определение целей и их ранжирование, дезагрегирование проблем (систем) на их составные элементы, определение взаимосвязей, существующих как между элементами системы, так и между системой и внешней средой и др.

В-третьих, принципы интегрирования различных методов и приемов исследования (математических и эвристических), разработанных как в рамках системного анализа, так и в рамках других научных направлений и дисциплин в стройную, взаимообусловленную совокупность методов системного анализа.

В прикладном плане системный анализ вырабатывает рекомендации по созданию принципиально новых или усовершенствованных систем.

Рекомендации по улучшению функционирования существующих систем касаются самых различных проблем, в частности ликвидации нежелательных ситуаций (например, ухудшение финансово-экономического положения предприятия), вызванных изменением как внешних по отношению к изучаемой системе факторов, так и внутренних.

Следует отметить, что объект системного анализа является в то же время объектом целого ряда других научных дисциплин, как общетеоретических, так и прикладных. Например, проблемами составления сбалансированного плана занимается планирование. Однако разработке такого плана в существенной мере будет способствовать использование принципов и методов, которые для решения любых проблем разрабатываются в рамках системного анализа.

Выделить предмет системного анализа, т. е. отнести системный анализ к категории наук, не представляется возможным, поскольку решением указанных выше проблем занимается целый ряд наук и других научных направлений.

Системный анализ означает сознательное систематизированное применение всей совокупности методов анализа, уделение большого внимания вопросам неопределенности и проверки полученных результатов на чувствительность к изменению показателей и факторов, определяющих функционирование системы. Степень чувствительности систем к изменению этих показателей и факторов указывает, на какие из них следует обратить особое внимание, а какими можно пренебречь.

Предмет системного анализа и его место в общей структуре научных знаний определяются, прежде всего, тем, что он воплощает на практике идеологию системного подхода к изучению природных и общественных явлений с целью разрешения возникающих проблем. Это означает, что в основе его категориального аппарата, концепций, методов и приемов лежат идеи системного подхода, конкретизированные применительно к разрешаемой проблеме.

В историческом плане системный анализ является преемником исследования операций - направления кибернетики, основанного на аппарате оптимального математического программирования, теории массового обслуживания, математической статистики, теории игр и др. Его возникновение было по существу реакцией прикладной науки на потребности решения экономических, военно-технических, административно-управленческих и других крупномасштабных проблем, где применение операционных методов оказалось малоэффективным. Тем не менее, и сегодня методы теории исследования операций составляют методический базис системного анализа.

В настоящее время накоплен достаточный опыт практического применения методологии системного анализа для решения задач различного уровня значимости. Появились важные теоретические и практические результаты, позволяющие уточнить место этой дисциплины в общей структуре научных знаний и, самое главное, переосмыслить исходные положения, определяющие подход к постановке системных проблем, принципы, методы и процедуры их разрешения.

Объектом системного анализа выступают утилитарные проблемы различного иерархического уровня (от государственного до личного), связанные с созданием новых и совершенствованием (модернизацией) существующих организационных, технических, технологических, концептуальных, информационных, экономических, военных и других систем. К числу таких проблем относятся²:

• формирование социально-экономического курса государства и определение 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 региональных противоречий экономического, политического, экологического и техногенного характера;

• технико-экономическое обоснование и проектирование систем различного функционального назначения;

• совершенствование организационно-управленческих структур учреждений, 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 и объекта качественно изменился облик пользователя (потребителя) теории системного анализа. Если в период своего становления системный анализ обеспечивал деятельность в основном руководителей высшего ранга, то в последние годы к ним добавились инженеры проектов, технологи производств, научные сотрудники, менеджеры мелких и средних фирм. В общем, все те специалисты, чья деятельность связана с разрешением технических, научных, финансовых и других системных проблем локального или даже личностного уровня. Более того, в последние годы это направление все больше привлекает внимание специалистов гуманитарных отраслей знания (социологов, филологов, юристов, политологов, экономистов и др.), совершенно справедливо усматривающих в нем не только инструментарий решения различных проблем, но эффективное средство межнаучной коммуникации.
Последнее обстоятельство особенно примечательно. Дело в том, что в качестве такого средства традиционно выступала философия, точнее, ее операционный компонент - теория философии. Однако в последние десятилетия по ряду причин она утратила свои позиции в этом весьма важном вопросе. В результате в средствах межнаучной коммуникации образовался определенный вакуум, который в настоящее время заполняется системной идеологией.

2.Сложные системы и их основные свойства. Примеры сложных систем.

Сложная система — это составной объект, части которого можно рассматривать как системы, закономерно объединенные в единое целое в соответствии с определенными принципами или связанные между собой заданными отношениями. Понятием сложной системы пользуются в системотехнике, системном анализе, исследовании операций и при системном подходе в различных областях науки, техники и народного хозяйства. Сложную систему можно расчленить (не обязательно единственным образом) на конечное число частей, называемое подсистемами; каждую такую подсистему (высшего уровня) можно в свою очередь расчленить на конечное число более мелких подсистем и т. д., вплоть до получения подсистем первого уровня, т. н. элементов сложной системы, которые либо объективно не подлежат расчленению на части, либо относительно их дальнейшей неделимости имеется соответствующая договоренность. Подсистема, таким образом, с одной стороны, сама является сложной системой из нескольких элементов (подсистем низшего уровня), а с другой стороны — элементом системы старшего уровня³.

В каждый момент времени элемент сложной системы находится в одном из возможных состояний; из одного состояния в другое он переходит под действием внешних и внутренних факторов. Динамика поведения элемента сложной системы проявляется в том, что состояние элемента и его выходные сигналы (воздействия на внешнюю среду и др. элементы сложной системы) в каждый момент времени определяются предыдущими состояниями и входными сигналами (воздействиями со стороны внешней среды и других элементов сложной системы), поступившими как в данный момент времени, так и ранее. Под внешней средой понимается совокупность объектов, не являющихся элементами данной сложной системы, но взаимодействие с которыми учитывают при ее изучении. Элементы сложной системы функционируют не изолированно друг от друга, а во взаимодействии: свойства одного элемента в общем случае зависят от условий, определяемых поведением других элементов; свойства сложной системы в целом определяются не только свойствами элементов, но и характером взаимодействия между ними (две сложные системы, состоящие из попарно одинаковых элементов, которые, однако, взаимодействуют между собой различным образом, рассматривают как две различные системы).

Общие свойства сложных систем

Существуют некоторые общие принципы единой платформы для изучения технических, биологических и социальных систем. Некоторые общие свойства систем:

1. Каждая система имеет определенную структуру, обусловленную формой пространственно-временных связей или взаимодействий между элементами системы. Систему можно назвать организованной, если ее существование либо необходимо для поддержания некоторой функциональной (выполняющей заданную работу) структуры, либо, напротив, зависит от деятельности такой структуры.

2. Согласно принципу необходимого разнообразия система не может состоять из элементов, лишенных индивидуальности, идентичных. Нижний предел разнообразия — не менее двух элементов («протон и электрон», «болт и гайка», «он и она»), верхний — бесконечность. Разнообразие отличается от числа разновидностей элементов. Неодинаковость частей системы определяет ее гетерогенность.

3. Свойства системы невозможно постичь лишь на основании свойств ее частей. «Познать части без знания целого так же невозможно, как познать целое без знания его частей». (Блез Паскаль). Решающее значение имеет именно взаимодействие между элементами. По отдельным деталям машины перед сборкой нельзя судить о ее действии. Совместный эффект от воздействия двух или более различных факторов почти всегда отличается от суммы их раздельных эффектов. Степень несводимости свойств системы к сумме свойств отдельных элементов, из которых она состоит, особое качество целостности определяет эмергентностъ системы, или синергию ее элементов.

4. Выделение системы делит ее мир на две части — саму систему и ее среду. По характеру связей, в частности, по возможности обмена веществом и энергией со средой в принципе мыслимы: изолированные системы (никакой обмен невозможен); замкнутые системы (невозможен обмен веществом); открытые системы (возможен обмен и веществом, и энергией). В природе существуют и в теории организации рассматриваются только открытые системы. Системы, между внутренними элементами которых и элементами среды осуществляются переносы вещества, энергии и информации, носят название динамических систем.

5. Преобладание внутренних взаимодействий в системе над внешними и лабильность системы по отношению к внешним воздействиям определяет ее способность к самосохранению, благодаря качествам выносливости и устойчивости — постоянству важных параметров системы — ее гомеостазу. Гомеостаз динамической системы поддерживается непрерывно выполняемой ею внешней циклической работой («принцип велосипеда»). Для этого необходимы проток и преобразование энергии в системе. Вероятность достижения главной цели системы — самосохранения (в том числе и путем самовоспроизведения) — определяется как ее потенциальная эффективность.

6. Действие системы во времени называют ее поведением. Вызванное внешним фактором изменение поведения обозначают как реакцию системы, а качественное изменение реакции системы, связанное с изменениями структуры и направленное на стабилизацию поведения, — как ее приспособление, или адаптацию. Закрепление адаптивных изменений структуры и связей системы во времени, при котором ее потенциальная эффективность увеличивается, рассматривается как развитие или эволюция системы. Возникновение и существование всех материальных систем в природе обусловлено эволюцией. Динамические системы эволюционируют в сторону усложнения организации и образования подсистем. При этом усиливаются такие эмергентные свойства (качества) системы, как управляемость и самоорганизация.

7. Важной особенностью эволюции систем является неравномерность, отсутствие монотонности. Периоды постепенного накопления незначительных изменений иногда прерываются резкими качественными скачками, существенно меняющими свойства системы. Обычно они связаны с так называемыми точками бифуркации — раздвоением, расщеплением прежнего пути эволюции. От выбора того или иного продолжения пути в точке бифуркации очень многое зависит, вплоть до появления и процветания нового мира вещей, организмов, социумов или, наоборот, гибели системы.

8. Любая реальная система может быть представлена в виде некоторого материального подобия или знакового образа, т.е. соответственно аналоговой или знаковой моделью системы. Моделирование неизбежно сопровождается некоторым упрощением и формализацией взаимосвязей в системе. Эта формализация может быть осуществлена в виде логических (причинно-следственных) и/или математических (функциональных) отношений⁴.

Остановимся подробнее на некоторых из этих свойств, имеющих наиболее непосредственное отношение к теории организации. Структура чаще всего рассматривается как упорядочение элементов системы, результат процесса организации. В прямом смысле структура — это строение системы. Вне систем структур не существует. Посредством структуры реализуются свойства, обеспечивающие желаемое функционирование системы. Структура характеризует систему со стороны ее строения, конструкции, пространственно-временного расположения частей, устойчивых взаимосвязей. Говоря о структуре, часто подразумевают большее: выделяют количество элементов, пространственное расположение, способ и характер их связи. Иногда употребляют понятие «структурные срезы», подразумевая горизонтальную структуру, вертикальную или штатную структуру, структуру планов и пр. В саморазвивающихся системах структура непрерывно меняется. В период организации систем структура усложняется, включаются новые связи, меняется пространственное расположение. При дезорганизации, напротив, связи ослабевают или исчезают, свойства элементов нарушаются, целостность системы уменьшается. Эмергентность как степень несводимости свойств системы к свойствам отдельных элементов, из которых она состоит, по существу отрицает применимость редукции к сложным динамическим системам, к организациям. Сочетание двух или нескольких взаимодействующих элементов, свойств (качеств, потенциалов) любой системы в подавляющем большинстве случаев придает системе новое качество, отличающее систему от простой суммы независимых качеств ее элементов. Это свойство в теории организации обозначают термином синергия — совместное действие. Более подробно это свойство организации рассмотрено ниже. Развитие системы — процесс закономерного изменения, перехода из одного состояния в другое, более «совершенное», от простого к сложному, «от низшего к высшему». Здесь имеется в виду «прогрессивное» развитие — поступательное «улучшение» в процессе развития. Взятые в кавычки слова этих дефиниций отражают традиционное субъективное отношение к сущности развития. Для отдельных, даже очень больших систем и для больших промежутков времени по-настоящему объективны лишь смена качественных состояний и усложнение. Категории совершенства, низшего и высшего, худшего и лучшего слишком относительны и условны, чтобы характеризовать качество сложных систем в процессе развития. В мире человеческих организаций (компаний, консорциумов, политических партий, государств, этносов, человеческого сообщества в целом) правильнее говорить не столько о прогрессивном развитии, сколько об онтогенезе организаций, об истории их индивидуального развития — от зарождения до конца существования. При таком понимании развитие характеризуется взаимодействием прогрессивных и регрессивных изменений на протяжении всего жизненного цикла системы. Полный цикл развития любой конкретной системы включает пять основных этапов: возникновение, становление, зрелость, регрессивные изменения, ликвидация. Возникновение и становление — прогрессивная ветвь развития, процесс организации. Возникновение делится на два этапа: 1) скрытый, когда в недрах старого появляются и растут новые элементы, и 2) явный, когда новые элементы образуют новую структуру. На этапе становления система растет, расширяется, превращается в организованное целое. В процессе становления системы возникают и более или менее успешно разрешаются противоречия между новыми и старыми элементами системы, противоречия между самими новыми элементами, противоречия между процессами дифференциации и интеграции. При этом происходят закономерные изменения свойств организации как системы: возрастает разнообразие ее элементов и связей между ними, увеличивается сложность и эмергентность системы.

Зрелость — состояние системы, когда процессы организации и дезорганизации уравновешивают друг друга и когда перечисленные выше свойства достигают оптимального сочетания для установившихся внешних условий функционирования, обеспечивая высокую устойчивость, — это высшая точка жизненного цикла организации. В зрелом состоянии все передаточные функции системы работают в стабильном режиме. Признаки зрелой системы:

• множество элементов;

• единство главной цели для всех элементов;

• наличие связи между элементами;

• целостность и единство элементов;

• структура и иерархичность;

• относительная самостоятельность;

• наличие функции управления;

• длительная работа в стационарном режиме.

Каждая организация должна обладать всеми этими признаками системы. Выпадение хотя бы одного из них неизбежно приводит к нарушениям в деятельности организации.

Типичные примеры сложных систем

В области организации производства и технологии — производственный комплекс предприятия как совокупность производственных комплексов цехов и участков, каждый из которых содержит некоторое число технологических линий; последние состоят из станков и агрегатов, рассматриваемых обычно как элементы сложной системы; в области автоматизированного управления — процесс управления предприятием или отраслью народный хозяйства как совокупность процессов сбора данных о состоянии управляемых объектов, формирования потоков информации, ее накопления, передачи и обработки, синтеза управляющих воздействий; в области вычислительной техники — математическое обеспечение современных вычислительных комплексов, включающее операционную систему для управления последовательностью вычислений и координации работы всех устройств комплекса, библиотеку стандартных программ, а также средства автоматизации программирования (алгоритмические языки, трансляторы, интерпретирующие системы), средства обслуживания и контроля вычислений; каждую из упомянутых частей можно представить в виде системы с иерархической многоуровневой структурой, состоящей из отдельных взаимосвязанных программ, процедур, операторов и т. д.; в области городского хозяйства — регулирование уличного движения в крупном городе или районе с большими потоками автомобилей на автомагистралях и очередями на перекрестках средствами автоматизированного управления движением с учетом реальных ситуаций и пропускной способности улиц; системы автоматической городской и междугородной телефонной связи; другие экономические, организационные, биологические и т. п. объекты и процессы.

3.Имеет ли решение проблема коллективного выбора?

Практика коллективного выбора насчитывает очень длительную и интересную историю. Мы знаем о принятии коллективных решений еще в Древней Греции, в Новгороде. Во времена Ивана Грозного смотрители тюрем выбирались голосованием.

По-настоящему теория коллективного выбора началась в конце XVIII века во времена французской революции, когда Кондорсе, великий французский ученый, придумал пример, который показал, что правило простого большинства, которое с самых древних времен рассматривалось как процедура демократического волеизъявления, может приводить к ситуациям, когда принять решение невозможно. Этот пример был назван «парадоксом голосования». Потом в течение более 150 лет ученые пытались преодолеть этот парадокс, придумывая более изощренные процедуры. Оказалось, что все они подвержены какой-то версии этого парадокса, когда решение не может быть принято.

В этой области работали многие известные ученые, например, профессор Оксфордского университета Чарлз Доджсон, более известный как Льюис Кэролл, автор «Алисы в стране чудес».

И только в 1951 году великий американский ученый лауреат Нобелевской премии Кеннет Эрроу сформулировал задачу иначе. Он сформулировал несколько условий, которым должна удовлетворить любая разумная процедура при принятии решения. Например, имена избирателей и кандидатов не должны иметь значение, иначе говоря, процедура не может ассиметрично относиться, например, к Иванову против Петрова или придавать больший вес какому-то избирателю. Другой пример – условие Единогласия: если все говорят, что альтернатива А лучше, чем альтернатива В, таким должно быть и коллективное решение⁵.

Результат, названный теоремой Эрроу (или парадоксом Эрроу), был потрясающим. Оказалось, что единственная процедура, которая этим разумным условиям удовлетворяет – это диктаторская процедура. Иначе говоря, из группы надо назначить кого-то диктатором и дальше все решения будет принимать он. Это было просто шокирующее известие в науке, повлекшее за собой активные исследования.

Теорема Эрроу не говорит о том, что демократия невозможна. Она говорит о том, что демократия – гораздо более тонкое понятие, чем просто голосование. Когда Эрроу объяснял свою модель, он ввел одно условие, названное Независимостью от отвергнутых альтернатив.

Логика этого условия следующая: если 3 человека баллотируются на какой-то пост, и коллективное решение – это А лучше, чем В, а после этого С сказал, что он не участвует в выборах, почему это предпочтение между А и В должно измениться от того, что С участвует или не участвует в выборах, если коллективное решение выработано.

На самом деле, это оказалось очень сильным условием, которое приводит к процедурам типа большинства голосов.

Существуют и нелокальные процедуры, которые условию Независимости от отвергнутых альтернатив не удовлетворяют – это, например, процедура суммирования рангов. Эта процедура была предложена французским академиком Борда, современником Кондорсе. Есть и другие такие процедуры, даже классы таких процедур, так называемые процедуры подсчета очков, процедуры выбора на мажоритарном графе и др. Надо сказать, что в этой области порядка существенно меньше, как и следовало ожидать. Связано это с высокой сложностью таких правил.

Сейчас началась очень большая и очень серьезная работа, связанная с вычислительными моделями коллективного выбора. Одно из последних предложений этой теории — управление светофорами в Австралии, в Сиднее, другое – управление диспетчерской службой аэропортов.

Проблема манипулирования. Существует письмо Плиния младшего, председателя Римского сената, в котором описывается одно дело, по которому сенаторы должны были голосовать. В этом письме он рассуждает, как он должен поступить, если сенаторы станут неискренне высказывать свои предпочтения, т.е. голосовать неискренне. Это — проблема манипулирования, когда человек может высказывать свои неискренние предпочтения, но при этом получить лучшее для себя решение. Этой науке почти 2 тысячелетия, это было известно, это обсуждалось, но научную базу подвели под это двое американских ученых – экономист Марк Саттертуэйт и философ Алан Гиббард. Они доказали, что при очень широких предположениях процедуры будут либо диктаторские, либо манипулируемые. Т.е. если процедура не является диктаторской, всегда будет возможность манипулировать.

Однако возникает вопрос, до какой степени процедура манипулируема? Образно говоря, если я искажаю свое предпочтение, действительно ли я получаю выгодное для себя решение и до какой степени выгодное. И не может ли быть такой ситуации, когда я попытаюсь исказить свое решение, ведь я же не знаю предпочтение других людей, а получу для себя нечто худшее. И вот оказалось, что из тех 40 процедур, которые известны на сегодняшний день, в реальных выборах активно используются порядка 15 и все они сильно манипулируемы.

Например, процедура относительного большинства – это процедура, которая действительно сильно подвержена манипулированию. Об этом знали еще древние греки. Об этом знаем и мы, но сегодня у нас есть рецепты, как можно этого избежать.

Теория коллективного выбора тесно соприкасается с другой наукой, которая называется «конструированием экономических механизмов». Это очень богатая и интересная область, в которой задача ставится таким образом: можно ли придумать неманипулируемые и эффективные механизмы, если речь, например, идет о вложении денег на строительство дороги, и каждый из нас должен вложить средства. При этом мне, как отдельно взятому человеку, выгодно сказать, что мне дорога не очень-то нужна и у меня денег нет. Тогда дорогу все равно построят, а я эти деньги сэкономлю. Но на самом деле можно придумать такие механизмы, когда все дружно захотят платить и участвовать в этих общественных проектах. Это сложная наука, но у нас она только начинает развиваться.

До сих пор качество принимаемых индивидуальных и групповых решений оценивалось исключительно по их количественным показателям. Однако этого недостаточно. Как известно, существенное влияние на принятие решений, сопряженных с риском, оказывает оценка полезности их результатов: возможного выигрыша в случае успеха и потерь при неудаче.

В некоторых случаях может оказаться, что коллективный выбор не
соответствует ни одному из индивидуальных решений. Интересы лиц иногда
не совпадают с запросами группы. И если речь идет о полезности риска для
группы, то и решение должно приниматься в соответствии с коллективной
необходимостью.

Экспериментальные исследования сравнительного отношения к риску при принятии решения по одной и той же задаче отдельным лицом и группой
показали, что группа идет на риск значительно более охотно, чем
отдельные личности. Это обусловлено рядом причин: разделение
ответственности за исход рискованных действий между членами группы;
стремление следовать в своем выборе, за лидером; нежелание оказаться
более осторожным, чем другие, и т. д. Однако далеко не во всех случаях
качество групповых решений выше по сравнению с индивидуальными.
Групповое решение бывает лучше индивидуального обычно в том случае, если участники группы не имеют опыта принятия индивидуальных решений. С другой стороны, опыт групповых решений повышает качество решений,
принимаемых индивидуально.

Исследования показывают также, что преимущества группового решения тесно связаны с типом решаемой задачи. Оно оказывается более эффективным при решении трудно формализуемых задач, а также задач, требующих от принимающего решения большого опыта.

Организуя коллективный выбор способа действий, особенно в условиях,
сопряженных с риском, необходимо учитывать вероятность существенных
отклонений принятых групповых решений от возможных оптимальных.

Причинами таких отклонений могут быть отсутствие у отдельных членов группы собственного мнения, тенденциозный подбор информации,
неоправданный оптимизм и т. п. С целью устранения этого в коллективе
должна быть создана и поддерживаться деловая атмосфера, обстановка
свободного обмена мнениями, невзирая на ранги и авторитеты. Лишь в этих
условиях можно рассчитывать на то, что «два ума» окажутся лучше, чем
один.

Какой же общий вывод можно сделать на основании сравнения индивидуальных и коллективных решений? Прежде всего, нужно отметить, что решения, принимаемые коллективно, не всегда лучше, чем решения индивидуальные. Вместе с тем, как показывает анализ, групповые решения являются более эффективными по сравнению с индивидуальными, когда дело касается трудноформализуемых задач, а также проблем, разрешение которых требует большого опыта. Думается, что коллективная работа может повысить качество решений в социальной сфере, если при этом будут стимулироваться критическое мышление и учитываться мнение специалистов, не входящих в группу, принимающую решение.