Якісні і формальні методи системного аналізу

План

 ВСТУП

1. Класифікація методів системного аналізу 3
2. Кількісні методи 4
3. Якісні методи 13
4. Приклади практичного застосування  методів

 системного  аналізу 17

ВИСНОВКИ

Перелік використаних джерел 

Вступ

    Системний аналіз, по суті, є каркасом, який об'єднує  необхідні наукові знання, методи та дії для розв'язання складних проблем. Роль методології системного аналізу зводиться до максимально точного формулювання задачі на кожному етапі і добору на кожному етапі методу, який в найбільшій мірі відповідній змісту задачі.

    Більшість методів розроблено задовго до появи  системного аналізу і використовується самостійно. Принциповою особливістю системного аналізу є використання методів двох типів – формальних(кількісних) і якісних. Внесок методології системного аналізу в розвиток таких точних методів, як чисельні й аналітичні методи, економіко-математичне моделювання, відносно невеликий. Те нове, що дає системна методологія, - це підхід не від методу, а від задачі, вимога комплексного використання цілої серії методів, або їхнього системного використання для вирішення різних частин і етапів проблеми. Однак цілий ряд неформалізованих методів був породжений розвитком системної методології і потребами системного аналізу проблем - неструктурованих або погано структурованих. До числа власних інструментальних досягнень системної методології відносяться методи сценаріїв, "Делфі", побудови й аналізу дерев цілей і інші. Тісно пов'язані з розвитком системного аналізу також і діагностичні методи. 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.Класифікація  методів системного  аналізу

Основу системного аналізу становить не формальний математичний апарат, а загальні ідеї, оригінальний підхід до проблеми, що вирішується, своєрідний понятійний апарат. Проте, ґрунтуючись на загальній теорії систем, він увібрав до себе ряд  інших дослідницьких підходів з  розробки багатьох споріднених і  суміжних наук. Тому при його здійсненні широко використовуються різні методи і математичний апарат інших наук (різний науковий інструментарій), зокрема  кількісні (економічний аналіз, статистичні, морфологічні методи), неформальні (метод  сценаріїв, експертних оцінок, діагностичні методи), графічні (теорія графів, сітьове  планування, способи графічного відображення взаємозв'язків, пропорцій, структури  тощо).

Нижче подається  неповний, однак достатньо представницький  перелік методів системного аналізу:

2.Якісні методи, використовувані системним аналізом

    Метод вільних асоціацій. Це один із найпростіших методів, який дозволяє знизити властиву людині критичність, що заважає виробленню оригінальних ідей. Він допомагає виробити цілком новий погляд на "збиту" проблему.

    Метод полягає в наступному: береться аркуш  паперу і на ньому пишеться слово  чи фраза, що має відношення до розглядуваної  проблеми. Потім до неї додається  інша фраза, потім ще одна и т.д. Важливо, щоб кожне нове слово додавало якусь нову грань усьому розумовому процесу. Так поступово виникає ланцюжок ідей, серед яких можуть виявитися досить продуктивні.

    Метод записної книжки. У записну книжку заноситься формулювання проблеми та всі відомі факти, що мають відношення до її вирішення. Потім ви починаєте обмірковувати все можливі шляхи вирішення проблеми, щоразу заносячи в книжку нові ідеї. Щодня розгляду проблеми присвячується певний час. З дня на день зростає кількість запропонованих варіантів. Наприкінці місяця ви робите ревізію своїм записам і складаєте список кращих ідей.

    Даний метод можна використовувати  і для колективної генерації  ідей. Кожен учасник веде свою записну книжку. Наприклад, на кінець місяця всі здають свої записи головному координатору, який зводить всі ідеї в спільний список. Потім за сформованим списком проводиться колективне обговорення.

    Складання анкет. Анкети складають для певних категорій працівників для поглиблення та розширення розуміння ними професійних проблем. Система запитань допомагає упорядкувати процес розгляду проблеми, деталізує і тим самим ніби спрощує його.

Запропоновані Ф.Цвіккі методи знайшли широке поширення  як засіб активізації винахідницької діяльності, а при моделюванні задач планування особливо зручним засобом виявився ММЯ. Ідея ММЯ полягає у визначенні всіх можливих параметрів, від яких може залежати вирішення проблеми, і представлення їх у вигляді матриць-рядків, а потім у визначенні в цій морфологічної матриці-шухляді всіх можливих поєднань параметрів по одному з кожного рядка. Отримані варіанти рішень піддаються оцінці й аналізу з метою вибору найкращого . Побудова і дослідження МЯ згідно Ф.Цвіккі здійснюється в п'ять етапів:

1. точне формулювання поставленої проблеми;
2. визначення параметрів (класифікаційних ознак) Р, від яких залежить вирішення проблеми (процедура аналізу може бути ітераційною з уточненням або зміною набору Р в міру уточнення уявлень про досліджуваний об'єкт);
3. визначення всеможливих значень параметрів Р та представлення їх у вигляді матриць-рядків; далі формуються набори значень (по одному з кожного рядка) різних параметрів; кожне таке поєднання являє собою можливий варіант розв'язку проблеми;
4. оцінка всіх наявних у МЯ варіантів;
5. вибір з МЯ оптимального варіанта розв'язання проблеми.

    Для скорочення перебору етапи 3 і 4 можуть бути поєднані, а явно неприйнятні варіанти можна відразу виключити з розгляду.

    Методи  типу "мозкової атаки" або "колективної  генерації" ідей. Концепція мозкової атаки одержала широке поширення з початку 50-х років як метод систематичного тренування творчого мислення, спрямований на генерування нових ідей і досягнення згоди групи людей на основі інтуїтивного мислення. Методи цього типу відомі також під назвами мозкового штурму, мозкової атаки (МА), конференцій ідей, колективної генерації ідей.

    Метод МА заснований на припущенні, що серед  великого числа ідей можлива поява кількох досить продуктивних. Автор цього методу А.Осборн вважає, що гальмом на шляху оригінальних рішень, що виникають у мозку людини, є критичність. Людина боїться здаватися смішною через нестандартність свого рішення. Щось начебто синдрому "остраху виглядати дурником". Наділена таким синдромом - а більшість людей у тій або іншій мірі наділена ним - людина поступово втрачає здатність мислити "не як усі", пропонувати зухвалі й оригінальні ідеї. Тому одна з головних умов МА - в жодному разі не критикувати будь-яку висловлену, хай навіть божевільну, ідею.

    Переважно при проведенні МА або сесій МА намагаються дотримуватися певних правил, зміст яких зводиться до забезпечення якомога більшої свободи  мислення учасників МА і висловлення  нових ідей. Наприклад, рекомендується: 1) вітати будь-які ідеї, навіть якщо вони, на перший погляд, видаються сумнівними або абсурдними (обговорення й оцінка ідей проводиться пізніше); 2) не допускати критики; 3) не повідомляти про помилкові ідеї; 4) не припиняти обговорювати жодної ідеї; 5) висловлювати якомога більше ідей (бажано нетривіальних); 6) намагатися створювати своєрідні ланцюгові реакції ідей.

    Відтак  робота за методом МА проводиться  в два етапи: на першому учасники дискусії пропонують будь-які, нехай навіть найавантюрніші і найнеймовірніші варіанти рішень, на другому етапі всі рішення піддаються колективній критиці та аналізу.

На практиці сесії МА нагадують різного роду наради - конструкторати, засідання вчених і наукових рад, спеціально створюваних тимчасових комісій. В залежності від прийнятих правил і жорсткості їхнього виконання, розрізняють пряму мозкову атаку, метод обміну думками, методи типу комісій, метод суду (коли одна група вносить якнайбільше пропозицій, а інша - намагається їх максимально критикувати) тощо. Останнім часом зустрічаються випадки, коли МА проводять у формі ділової гри.

    В реальних умовах досить важко забезпечити  жорстке виконання необхідних правил, створити "атмосферу мозкової атаки"; на конструкторатах і радах заважає вплив посадової структури організації, важко зібрати фахівців на міжвідомчі комісії. Тому бажано застосовувати способи залучення компетентних фахівців, які не вимагають обов'язкової їхньої присутності в конкретному місці й у конкретний час і усного висловлювання своїх думок.

    Метод синектики. На думку автора цього методу У.Гордона, найбільш вірні рішення можуть пропонувати аж ніяк не фахівці, а навіть навпаки - дилетанти з досліджуваних проблем. Роль самих експертів зводиться до визначення наукового та практичної цінності кожної запропонованої ідеї.

    Процес  синектики на перший погляд багато в чому нагадує МА - на початковому етапі також відбувається генерування якомога більшої кількості можливих рішень, найчастіше альтернативних (звідси й назва методу, у перекладі з грецької "синектика" означає поєднання абсолютно різних елементів); для цього використовуються так називані синектори - ведучі дискусії, що керують її ходом.

    Ключову роль відіграють судження за аналогією, яких У.Гордон виділяє чотири види:

• особистісна. Наприклад, при розробці виборчої кампанії учасники дискусії намагаються поставити себе на місце потенційного виборця і змоделювати його поведінку;
• пряма. Учасники шукають в навколишньому світі ситуацію, яка схожа з проблемною, але взята з іншої предметної області, і намагаються екстраполювати принцип дії об'єкта спостереження на об'єкт свого дослідження. Наприклад, спроба перенести систему мурашника або бджолиного вулика на людське співтовариство буде прямою аналогією. До прямої аналогії можна відвести також представлення суспільства Г. Спенсером в вигляді людського організму;
• символічна. Схожа на пряму аналогію, але тепер як зразок беруться об'єкти, принцип дії яких експерт пояснити не може;
• фантастична. Її зміст полягає в тому, що спочатку дається свобода бурхливій фантазії, потім вона поступово "приземлюється" і пристосовується до розв'язуваної проблеми. Фантастичне рішення стає своєрідним еталоном, до якого необхідно максимально наблизитися.
• Наради та семінари. Методики нарад і семінарів, які є настільки популярними у вітчизняній практиці, належать до категорії низько ефективних способів організації роботи експертів і вкрай низькопродуктивних з точки зору вироблення нових ідей щодо поставленої проблеми. Наради не лише не дозволяють повністю використати потенціал експертів, але й навпаки - гальмують їхню інтелектуальну творчість.

    Причина цього ховається в самій процедурі  побудови нарад. Нарада переважно складається з двох частин - доповідей та їх обговорень. Доповіді, що мають на меті ознайомлення присутніх з потрібною інформацією, насправді призводять до значних втрат часу. Набагато ефективніше розсилати інформацію в паперовому або електронному вигляді, що не тільки заощадить час, але й сприятиме кращій засвоюваності матеріалу. Обговорення також не належить до процесів генерування нових ідей.

    Метод сценаріїв. Даний метод є засобом початкового впорядкування проблеми та засобом одержання і збору інформації про взаємозв'язки даної проблеми з іншими та можливі (ймовірні) напрямки майбутнього розвитку.

    Спочатку  цей метод передбачав підготовку тексту, що містить логічну послідовність подій або можливі варіанти вирішення проблеми, розгорнуті в часу. Однак пізніше обов'язкова вимога часових координат була знята, і сценарієм стали називати будь-який документ, який містить аналіз розглянутої проблеми і пропозиції на її вирішення або розвиток системи, незалежно від форми його подачі. Таким чином, методи підготовки та узгодження уявлень про проблему або аналізований об'єкт, викладені в письмовій формі, називаються сценарієм.

    Зауважимо, що сценарій - це не передбачення майбутнього, а лише можливий варіант розвитку подій для їхнього подальшого аналізу. При написанні сценарію особлива увага в сценарії звертають на чинник часу і наявність зв'язків між подіями, а також на критичні точки розгалужень (або сідлові точки), в яких малі впливи можуть зробити величезний вплив на кінцевий результат.

    Сценарій  допомагає одержати відповідь на такі питання: а) як саме, крок за кроком, може виникнути та чи інша прогнозована ситуація; б) які можливості існують  на кожному етапі для кожної діючої особи, щоб впливати на процес, змінюючи його хід.

    Аналітики виділяють песимістичні, ймовірні й  оптимістичні сценарії. Ймовірний сценарій - це те, на чому звичайно засновуються рішення і розробка стратегії. Крайні ж варіанти допомагають ідентифікувати чинники, які не можна не брати до уваги при плануванні.

    Дві головні переваги сценаріїв:

• сценарії є одним із найбільш ефективних засобів послаблення традиційності мислення: вони змушують дослідника занурюватися в незнайомий і повний несподіванок світ майбутнього, а не розглядати лише ті його варіанти, що являють собою прості "проекції нинішнього часу, позбавлені будь-яких несподіванок".
• сценарії змушують дослідника займатися деталями і процесами, які він міг би легко упустити, якби обмежився тільки загальними міркуваннями.

Традиційно  сценарій створюється наступним  чином. Група висококваліфікованих фахівців складає план, де прагне головним чином намітити галузі науки, техніки, економіки, політики, які не повинні бути упущені з уваги при постановці і вирішенні проблеми. Кожен такий розділ розгортається у можливий, ймовірний хід подій, починаючи від сформованої до дійсного часу ситуації або деякої значної події в майбутньому, яка вплине на постановку та вирішення проблеми або взаємозалежного кола проблем. Різні розділи сценарію, як правило, пишуться різними групами фахівців або окремими фахівцями. Використання широкого кола фахівців різних профілів забезпечує багатосторонній, різноаспектний розгляд проблеми, дозволяє простежити її розгалуження, взаємозв'язок з іншими проблемами.

    Сценарії  можуть використовуватися на різних етапах системного аналізу, коли потрібно зібрати й упорядкувати дуже різнорідну і неструктуровану інформацію. Але головною сферою застосування цього інструменту є аналіз проблеми та прогнозування й аналіз майбутніх умов.

    Останнім  часом поняття сценарію усі більше розширюється в напрямку як галузей  застосування, так і форм представлення  і методів їхньої розробки: у сценарій вводяться кількісні параметри  та встановлюються їхні взаємозалежності, пропонуються методики підготовки сценарію з використанням комп’ютерів (машинних сценаріїв), методики цільового управління сценарію.

    Методи  експертних оцінок. В них розглядаються форми експертного опитування (різні види анкетування, інтерв'ю), підходи до оцінювання (ранжування, нормування, різні види упорядкування і т.д.), методи опрацювання результатів опитувань, вимоги до експертів і формування експертних груп, питання тренування експертів, оцінки їхньої компетентності (при опрацюванні оцінок вводяться і враховуються коефіцієнти компетентності експертів, вірогідності їхніх думок), методики організації експертних опитів.

    Метод "Делфі" (або метод "дельфійського оракула") був розроблений американським дослідником О.Хелмером для вирішення складних стратегічних проблем з метою одержати більш широких джерел надзвичайно дефіцитної інформації про майбутнє, Максимально позбутися суб'єктивних чинників у судженнях і оцінках майбутнього, стимулювати способи мислення фахівців шляхом створення спеціальної інформаційної системи зі зворотним зв'язком, усунути перешкоди в обміні інформацією між фахівцями, тиск авторитету й інші форми тиску, забезпечити підвищення вірогідності прогнозів шляхом спеціальних процедур кількісної оцінки думок експертів і їхнього машинного опрацювання.

    На  відміну від сценаріїв, метод "Делфі" передбачає попереднє ознайомлення експертів, що залучаються, із ситуацією за допомогою якоїсь моделі: такою моделлю може бути як строга математична модель, наприклад, економетрична модель розвитку економіки, так і неформальний опис процесу, наприклад, сценарій. У системному аналізі основною формою моделі, що підлягає удосконаленню і насиченню інформацією за допомогою експертних оцінок, є, як правило, дерево цілей.

    Фахівцям  пропонується оцінити структуру  моделі в цілому і дати пропозиції про включення в неї не врахованих зв'язків. При цьому використовується анкетний метод з уніфікованими формами запитань, відповідей і оцінок. Результати кожного етапу опитування і систематизація його результатів доводяться знову до відома всіх експертів, що дозволяє їм далі коригувати свої судження на основі отриманої інформації. Ця інформація далі зіставляється й аналізується на основі використання даних експертами кількісних оцінок. Існує цілий ряд процедур усереднення й об'єктивізації думок експертів, а також процедури оцінок авторитетності і питомої ваги думок самих експертів, наприклад, їхньої взаємної оцінки компетентності в тій або іншій галузі.

    Метод "Делфі" спочатку розглядався  О.Хелмером і його колегами як ітеративна процедура при проведенні мозкової атаки, що сприяла б зниженню впливу психологічних чинників при повторенні засідань і підвищенні об'єктивності результатів. Однак майже одночасно "Делфі"- процедури стали засобом підвищення об'єктивності експертних опитів із використанням кількісних оцінок при оцінці "дерева цілей" і при розробці "сценаріїв".

    В тих випадках, коли відсутня об'єктивна  інформація, зокрема про майбутнє, метод "Делфі" є найбільш надійним засобом одержання багатосторонніх і водночас досить обґрунтованих даних. У системному аналізі метод "Делфі" використовується на етапі оцінювання сучасного стану тих чинників, що не піддаються безпосередній кількісній оцінці (наприклад, сучасних соціальних чинників, що впливають на формування цілей), на етапі одержання й опрацювання прогнозної інформації.

    У конкретних методиках самі "Делфі"- процедури використовують в різній мірі. Найчастіше в спрощеному вигляді організується послідовність повторень (циклів) мозкової атаки. В більш складному варіанті розробляється програма послідовних індивідуальних опитувань за допомогою анкет, які виключають контакти між експертами, але передбачають між турами їх ознайомлення з думками інших. Анкети від туру до туру можуть уточнюватися. Для зниження дії таких чинників, як навіювання або пристосування до думки більшості, від експертів можуть вимагати обґрунтування своїх точок зору, однак це не завжди призводить до бажаного результату, а іноді навпаки - може посилити ефект пристосовування. В найбільш розвинених методиках експертам присвоюються коефіцієнти ваги (значущості їхніх оцінок), які обчислюються на основі попередніх опитувань, уточнюються від туру до туру і враховуються при отриманні узагальнених результатів оцінок.

    3. Кількісні методи

    Сіткові методи. Найбільше наочним і зручним засобом відображення динамічних процесів, їхнього аналізу і планування із застосуванням елементів оп- тимізації є широко відомі сіткові методи. Такі методи як МКП, ПЕРТ та їхні модифікації використовуються в системному аналізі головним чином на етапі побудови комплексних програм розвитку. Елементи нижніх рівнів дерева цілей, перегруповані за ознакою часових логічних взаємозв'язків, можна перетворити в сітку. Аналіз цих сіток може послужити для подальшого коригування дерева цілей. Більш складні багатовимірні сітки використовуються для розподілу сфер відповідальності, розподілу робіт для конкретних виконавців.

    Метод дерева цілей. Спеціально для потреб системного аналізу розроблений метод дерева цілей, на даний час є головним методом системного аналізу.

    З математичної точки зору, дерево цілей  являє собою зв'язний граф, вершини якого інтерпретуються як цілі, а ребра (дуги) як зв'язки між цілями.

Формується  таке "дерево" шляхом поділу загальної  цілі на під цілі, а їх, у свою чергу, - на більш детальні складові, які називають під цілями нижчих рівнів або, починаючи з деякого рівня, - функціями. Як наслідок, отримується повна та відносно стійка структура цілей, проблем, напрямків, яка протягом деякого періоду часу мало змінюється при неминучих змінах, що відбуваються в будь-якій динамічній системі.

    Таким чином, змістовно дерево цілей дозволяє пов'язувати цілі вищого рівня з конкретними засобами їхніх досягнень на нижчому рівні через ряд проміжних ланок.

    В якості основного інструмента системного аналізу метод дерева цілей використовується на багатьох етапах. Зокрема, він використовується для структуризації й аналізу проблем, структуризації системи, декомпозиції критеріїв оптимальності, при проектуванні організації в якості інструмента забезпечення повноти охоплення функцій управління.

    Матричні  форми представлення  й аналізу інформації. Матричні форми представлення й аналізу інформації не є специфічним інструментом системного аналізу, однак широко використовуються на різних його етапах у якості допоміжного засобу. Матриця є не тільки надзвичайно наочною формою представлення інформації, але і формою, що у багатьох випадках розкриває внутрішні зв'язки між елементами, допомагає з'ясувати і проаналізувати частини структури, які не спостерігаються. Чудовим прикладом блискучого використання властивостей матриць є відкриття Менделєєвим періодичної таблиці елементів, що дозволила упорядкувати цілий ряд об'єктивних закономірностей, властивих хімічним елементам, інтерполювати й екстраполювати їхні властивості в тих випадках, коли елементи ще не були відкриті.

    Матриці використовуються для представлення  й аналізу систем і їхніх структур. Перебудова дерева цілей у матрицю  буває зручною для аналізу  структури дерева цілей, виявлення взаємозв'язків і відношень між цілями на етапі добору варіантів. При вирішенні задач добору конкретних варіантів заходів або засобів широко використовуються різні типи таблиць рішень. І, нарешті, так звані функціонально-цільові матриці є одним з основних інструментів проектування організацій, орієнтованих на ціль.

    Методи  економічного аналізу. На всіх стадіях системного аналізу при вивченні економічних процесів застосовуються добре відпрацьовані методи економічного аналізу. В процесі системного аналізу значна частина інформації не має кількісних оцінок або, за своєю природою, не може їх мати, тому основним завданням системного аналізу є шляхом структуризації і введення суб'єктивних оцінок перетворення системи в деякий комплекс завдань, який найкраще вирішуються методами економічного аналізу.

    Статистичні методи. Широке коло статистичних методів аналізу трендів, факторного аналізу, статистичної екстраполяції і ряд інших можуть використовуватися в якості інструментів отримання інформації про майбутнє на етапі прогнозування майбутніх умов розвитку.

    Однак їх використання вимагає наявності  великої кількості досить достовірної вихідної інформації, що пов'язується із значними витратами. Тому в сис

темному аналізі надають перевагу в одержанні  інформації про майбутнє менш трудомісткими  та більш ефективними процедурами  експертних оцінок. Статистичні методи використовуються лише за наявності заздалегідь підготовленого статистичного матеріалу.

    Кібернетичні  моделі. Кібернетичні моделі, що відображають процеси управління в системах, повинні використовуватися щоразу, коли дані процеси є предметом системного аналізу. У кібернетичних моделях можуть використовуватися найрізноманітніші виразні, відносно прості засоби - схеми, блок-схеми, таблиці, діаграми. Однак, якщо досліджувані процеси управління є складними, то доводитися вдаватися до більш розвинутих засобів. Оскільки процес системного аналізу являє собою дослідницький процес здобування, систематизації і переробки інформації, то процес системного аналізу може бути зображений кібернетичними моделями різного типу. До цього доводиться вдаватися, якщо ставиться завдання аналізу процесу системного дослідження з метою автоматизації окремих процедур.

    Економіко-математичні  моделі описового  типу. Економіко-математичні моделі описового типу (які описують стан об'єкта або його поведінку) є найважливішим засобом представлення економічних систем у процесі системного аналізу в тій їхній частині, де достатня кількісна інформація. Найбільше практичне застосування знаходять при цьому добре відпрацьовані і відносно прості моделі матричного типу, зокрема моделі галузевих, міжгалузевих і міжрегіональних балансів типу "витрати-випуску".

    Нормативні  операційні економіко-математичні  моделі. Нормативні операційні економіко-математичні моделі служать для знаходження оптимальних і наближено оптимальних рішень. Моделі такого типу (оптимізаційні, імітаційні, ігрові) можуть використовуватися в системному аналізі в тому випадку, якщо вони заздалегідь відпрацьовані і для них зібрана та проаналізована вихідна інформація. Співвідношення складається таким чином, що швидше системний аналіз є допоміжним засобом для економіко-математичних методів, але засобом надзвичайно важливим, оскільки вирішує ключові проблеми економіко-математичного моделювання. Перша з них - це ув'язка економіко-математичних моделей у системи моделей за посередництвом установлення взаємозв'язків їхніх критеріїв на різних рівнях ієрархії і різних аспектів економічної діяльності; друга - трансформація неструктурованої і погано структурованої інформації в строго класифіковані та кількісно оцінені показники, без чого "не працюють" економіко-математичні моделі.

4. Приклади  практичного застосування  методів системного аналізу

Елементи  теорії ігор

Типові  приклади

    Приклад 1. Фірма виготовляє устаткування для легкої промисловості. Експертами виробничого відділу фірми розглядаються три конструкторські варіанти устаткування: А-1, А-2, А-3. Для спрощення допустимо, що за технічними характеристиками ці три типи майже ідентичні, однак залежно від зовнішнього вигляду та зручності використання кожен тип може мати три модифікації: М-1, М-2, М-3 залежно від закупленої технології виробництва. Собівартість виготовлення устаткування наведена в табл.

    Собівартість  виготовлення устаткування, тис. ум.од.