Системный анализ и синтез проблемы

Вместе с тем анализ социально-экономических систем имеет свою специфику, связанную с учетом социальных и психологических факторов.

Процедуры структуризации проблемы:

1) уточнение структуры системы, как объекта анализа, в том числе состава подсистем, «технологии» процессов их функционирования, связей между подсистемами. Эта же процедура предусматривает уточнение границ системы, подлежащей анализу, и ее внешних связей. Решение этих вопросов неразрывно связано с уточнением границ рассматриваемой проблемы.

2) критический анализ функционирования системы.

Главная задача этого этапа — выявление причин, нарушающих эффективное функционирование системы или препятствующих повышению ее эффективности. При анализе причин нельзя ограничиваться лишь внешними причинами, необходимо исследовать их причинно-следственные связи и внутренние противоречия системы, выбирать пути решения подпроблем.

3) дифференциация и систематизация путей достижения целей.

Здесь используется тот же подход последовательной декомпозиции, который был принят при систематизации подцелей, что позволит построить «дерево путей достижения целей». На этом этапе оценивают значение выявленных подпроблем и их вклад в достижение главной цели. В эту процедуру входит анализ взаимосвязей выделенных подпроблем, их взаимообусловленности и вытекающей из этого очередности их решения.

Перечисленные выше основные процедуры структуризации проблемы рекомендуется выполнять параллельно-последовательно. При анализе объекта неизбежно будут выявлены недостатки системы, дефекты ее структуры, т. е. начнет накапливаться материал, который непосредственно относится уже ко второй процедуре, получивший выше наименованного критического анализа функционирования объекта. Для подпроблем, выявленных критическим анализом, удобно сразу же найти соответствующее их рангу место в «дереве путей достижения целей», во всяком случае, в его первой эскизной схеме.

2.5 Выявление и выбор альтернатив решения проблемы

Процесс выделения альтернатив решения проблемы — сложный и противоречивый процесс. С одной стороны, надо выявить все возможные варианты, чтобы свести их к минимуму, но существует опасность упустить лучшее решение; с другой стороны, исходное множество вариантов должно быть обозримым и, следовательно, достаточно узким, чтобы была возможность провести их тщательный анализ при допустимых затратах времени и других ресурсов.

Для углубленного анализа сложных организационных проблем необходимо разработать набор действительно различающих альтернатив, включая возможность бездействия.

Для удовлетворения перечисленных требований и формирования исходного множества альтернатив целесообразно придерживаться следующих рекомендаций [3, 4]:

путем анализа всех ограничений необходимо выделить множество физически реализуемых, или допустимых, альтернатив. Оптимальное или удовлетворительное решение проблемы следует искать только среди допустимых вариантов выбора;

при решении вопроса о включении альтернативы в исходное множество следует ориентироваться на цель принятия решения, отвечая на вопрос: обеспечивает ли данный вариант достижение желаемого результата хотя бы в принципе? Ответ на данный вопрос позволяет отсечь огромную часть потенциальных альтернатив из-за их очевидной непригодности с точки зрения заданной цели. Однако такая «очевидность» весьма субъективна. Она отражает опыт, проницательность, интуицию исследователя или лица, принимающего решение, его представление о цели выбора, а также способность предсказать возможные цели на будущее. Сформированные таким образом альтернативы будем называть разумными;

из множества разумных решений следует выделить такие, которые не хуже других альтернатив, т. е. не менее предпочтительны с точки зрения степени достижения цели. Обычно для выявления таких альтерната производится их оценка по выбранным показателям эффективности, и сразу исключаются те решения, которые по всем показателям не лучше хотя бы по одному показателю «хуже», чем некоторое допустимое решение. Оставшиеся альтернативы называются эффективными. Определение эффективных альтернатив на начальной стадии решения задачи возможно, если их число невелико и они сравнительно легко поддаются оценке. В противном случае выявление эффективных решений представляет собой непростую задачу, которая решается специальными методами.

Выбор альтернативы может осуществляться в условиях определенности или в условиях неопределенности.

Выбор альтернативы в условиях определенности — при наличии достаточно исходной информации выбор вариантов осуществляется на основании ее сопоставления значений целевой функции по всем сравниваемым вариантам, с учетом заданных ограничений.

Выбор альтернатив в условиях неопределенности — условия неопределенности — это условия, в которых исходной информации недостаточно дл определения численных значений целевой функции по каждому из сравниваемых вариантов.

К условиям неопределенности относятся:

неопределенность целей;

неопределенность условий и последствий решения проблемы;

неопределенность действий противоборствующей стороны.

2.6 Принятие решения и выбор оптимальных решений

Приемы выявления вариантов решений, а также методы сравнения и выбора наилучших вариантов определяются тремя факторами: [3]

постановкой задачи, определяющей предмет и характер выбора;

областью использования результатов решений;

полнотой и определенностью исходной информации, используемой для выбора решения.

Решения, зависящие от постановки задачи, можно разделить на три основных вида: [3]

решения, в которых осуществляется выбор альтернативных вариантов;

решения, в которых осуществляется выбор значений варьируемых параметров системы;

решения, в которых осуществляется выбор состава (или структуры) формируемых комплексов.

Выбор альтернативных вариантов представляет собой сущность решения таких подпроблем, при анализе которых выявились два или несколько взаимоисключающих (альтернативных) варианта. 3]

Альтернативные варианты — взаимоисключающие варианты принимаемых решений. [3]

Задача выбора альтернатив состоит в том, чтобы из двух или нескольких взаимно исключающих вариантов решения выбрать единственный вариант, который в конкретных условиях обеспечит наибольшую степень достижения целей.

Выбор значений варьируемых параметров системы представляет собой широкий класс так называемых оптимизационных задач, т. е. задач определения значений внешних (входных и выходных) параметров системы, обеспечивающих ее оптимальное взаимодействие с остальными подсистемами системы старшего ранга.

Чаще в задачах оптимизации речь идет об одновременном определении значений совокупности варьируемых параметров, которые при заданных условиях (ограничениях) обеспечивают максимум или минимум (т.е. экстремум) соответствующей целевой функции. В простейших задачах варьируется только один параметр, но в этих случаях принципиальное отличие от выбора альтернативных вариантов состоит в том, что оптимальное решение является наилучшим из всех возможных в данных условиях, а время как выбор альтернативы обеспечивает лучшее решение из числа заданных вариантов.

Выбор состава формируемых комплексов или набора компонентов относится к другому классу оптимизационных задач, поскольку по своей постановке и методам решений они несколько отличаются от предыдущих. К этому классу задач относится формирование сетевых планов выполнения комплексных работ в так называемых системах сетевого планирования и управления, выбор комплекса мероприятий, которые в пределах выделенных ограниченных ресурсов обеспечивают рост эффективности производства, выбор числа и типоразмеров оборудования.

Методы выбора альтернатив мало зависят от области использования результатов решения. На выбор решения влияют варьируемые параметры и неуправляемые факторы.

Категории варьируемых параметров:

проектно-конструктивные параметры системы — размеры аппаратов, их элементов, трубопроводов и т. п. (проектирование отдельных производств); емкость складов, параметры, определяющие мощность вспомогательных производств (при проектировании предприятий) и многие другие параметры;

режимные параметры системы (параметры внутреннего состояния) — температура, давление, концентрация компонентов и т. п.;

внешние (входные и выходные) параметры системы — объем выпуска продукции и используемые ресурсы.

Неуправляемыми факторами будем именовать те, изменение которых в процессе функционирования системы не относится к числу управляемых воздействий.

Для того, чтобы использовать математические (формализованные) методы выбора решений, необходимо располагать полной и достаточно определенной информацией. Какое содержание вкладывается в эти понятия?

Полной информацией, используемой для выбора альтернативных вариантов, считают такую информацию, которая позволяет определить численное значение целевой функции для каждой из сравниваемых альтернатив в условиях заданных ограничений.

Определенной считают информацию об однозначно предсказуемых значениях параметров и условиях. Такую информацию мы имеем: ишь при строго формализованной целевой функции и при описании свойств объекта исследования детерминированными либо статистическими моделями.

Методологические подходы, позволяющие выбрать решение однозначно, с определенной степенью вероятности и в условиях неопределенности:

Строгий выбор решения, которое однозначно определяет результат и может быть получен формализованными методами исследования операций при наличии полной и определенной исходной информации.

Выбор решения, определяющего результат с определенной вероятностью и оценивающего степень риска, может быть получен формализованными методами с использованием теории вероятностей, если система описывается стохастическими моделями, а объем информации достаточно полный.

Решение принимается в условиях неопределенности, когда отсутствует необходимая информация, или не было проведено должное исследование системы, тенденций ее развития и внешних условий, либо потому, что система находится под воздействием нестационарных случайных факторов.

Для принятия решений в условиях неопределенности используются:

эвристические методы;

теория игр;

комбинированные методы, в том числе имитационное моделирование.

Вся логика нахождения путей достижения целей направлена на то, чтобы сложную проблему расчленить на несколько сравнительно простых подпроблем, чтобы для каждой из них выявить возможные варианты решения.

Возникает вопрос: действительно ли совокупность наилучших решений отдельных подпроблем дает наилучшее решение проблемы в целом. Поиск обоснованного ответа на этот вопрос дает анализ связи между существенными подпроблемами. Такой анализ следует проводить по двум направлениям:

во-первых, рассмотреть связи подпроблем, обусловленные общностью решений по самой их сущности;

во-вторых, учесть связи подпроблем, обусловленные общностью ресурсов, выделенных на решение проблемы в целом.

Учитывая связи подпроблем можно идти по двум направлениям:

организационные мероприятия, которые не требуют ресурсов, кроме затрат труда на разработку самих решений;

организационно-технические мероприятия, для реализации которых потребуются лимитированные ресурсы, в том числе финансовые, трудовые, оборудование, приборы и т. д. (эти мероприятия, как варианты решения соответствующих подпроблем, оказываются взаимосвязанными по ограничениям ресурсов, выделенных на решение проблемы).

Таким образом, проект решения проблемы в целом складывается из вариантов решений отдельных (независимых) подпроблем или групп взаимосвязанных подпроблем, совокупность которых обеспечивает наибольшую с пень достижения целей в пределах ресурсов, выделенных на решение проблем Этапы выбора оптимальных решений:

Постановка оптимизационной задачи Для решения оптимизационной задачи необходимо построить:

целевую функцию или критерий оптимальности, которые зависели бы только от варьируемых (искомых) параметров и известных (заданных или измеряемых) показателей;

систему ограничений, определяющих заданные условия решения задачи и содержащих также лишь искомые и известные величины.

Приступая к разработке содержательной и математической постановки оптимизационной задачи, в первую очередь необходимо дать четкую формулировку сущности задачи.

Дальнейшей процедурой постановки оптимизационной задачи следует считать выбор варьируемых переменных. По определению, варьируемыми переменными следует считать те параметры, выбор которых максимально влияет на степень достижения целей. Это искомые значения параметров.

В общем случае при выполнении этой процедуры необходимо:

выделить все те параметры, изменение которых зависит от нас, а определение оптимальных значений составляет суть задачи;

рассмотреть позитивные и негативные последствия изменений этих параметров на функционирование объекта и убедиться (пока качественно), что в пределах допустимых изменений этих параметров может существовать компромисс между выигрышем в достижении одних подцелей и проигрышем в достижении других;

рассмотреть взаимосвязи выделенных параметров и выбрать взаимно независимые, учитывая при прочих равных условиях, какие из взаимосвязанных параметров наиболее употребительны (являются основными) в принятой системе.

Следующая процедура постановки задачи состоит в том, чтобы выразить целевую функцию (критерий оптимальности) через варьируемые параметры и заданные (известные) величины.

Решение задачи и анализ результатов.

Нахождение численных значений варьируемых переменных, соответствующих условиям задачи, составляет собственно решение задачи.

Для решения оптимизационных задач используются разнообразные методы математического программирования, выбор которых зависит от особенностей постановки задачи и от ее размерности.

Размерность — общее число варьируемых переменных и использованных ограничений.

Получив решение оптимизационной задачи, следует подвергнуть ее анализу. Например, если условием эффективности является максимум функции, то необходимо убедиться, что найденное решение соответствует именно максимуму. Это можно установить по знаку второй производной.

Следующим шагом необходимо оценить чувствительность оптимума, т. е. установить, существенной ли будет потеря эффективности при некоторых отклонениях от найденного оптимума.

Заключение

Исследование общих закономерностей проблем требует системного исследования, которое предполагает системный анализ и системный синтез. Системным анализом исследуются компоненты проблемы, но не изолированно, сами по себе, а во взаимосвязи этой части с целостным. Системный синтез предполагает объединение компонентов целого в надструктурно-функциональные образования, обеспечивающие реализацию интегральных функций. Системный анализ и системный синтез составляют целостную совокупность способов изучения проблемы и выявляют системообразующие факторы и характеристики, которые выражают целостность проблемы.

Структурно единство анализа и синтеза означает как взаимозависимость знаний (аналитического и синтетического) или задач исследования, так и характеристику способа осуществления каждой из них в отдельности. Уже элементарный процесс отражения простейшей координации и ее различных элементов есть одновременно и анализ и синтез в смысле получения аналитического знания посредством синтеза и синтетического знания посредством анализа. Анализ всей проблемы осуществляется посредством синтеза ее частей.

Особенностью системного анализа и синтеза проблем является выработка и отсев идей, особенно это касается инновационных проблем, а средством решения проблем является система. Причем выбор решения проблемы в целом складывается из тех вариантов решения отдельных (независимых) подпроблем или групп взаимосвязанных подпроблем, совокупность которых обеспечивает наибольшую степень достижения целей в пределах ресурсов, выделенных на решения проблемы.

По сути дела, в системном анализе методы анализа и синтеза взаимно переплетаются, при осуществлении аналитической процедуры постоянно обращается внимание на способы объединения отдельных результатов в единое целое и влияние каждого из элементов на другие элементы системы.

Системный анализ и синтез, как правило, имеют дело с перспективой развития, поскольку своевременное правильное решение проблемы влечет за собой дальнейшее развитие всей системы.

В настоящее время уже разработаны концептуальные основы, терминологический аппарат, исследованы закономерности применения системного анализа и синтеза проблем. Вместе с тем и концептуальные подходы, и методология системного анализа и синтеза постоянно развиваются и требуют дальнейшего изучения.

Список использованной литературы Анфилатов В. С., Емельянов А. А., Кукушкин А. А. Системный анализ в управлении. — М.: Финансы и статистика, 2005. — 368 с.

Игнатьева А.В., Максимцов М. М. Исследование систем управления. Гриф МО РФ. — М.: Юнити, 2009. — 167 с.

Малин А.С., Мухин В. И. Исследование систем управления. — М.: ГУ ВШЭ, 2005. — 399 с.

Мухин В. И. Исследование систем управления. Гриф МО РФ. — М.: Экзамен, 2006. — 479 с.

Системный анализ актуальных проблем экономики: Сборник трудов/Под ред. проф. Завельского М. Г. — СПб: Питер, 2007. — 465 с.

Теория систем и системный анализ в управлении организациями. Справочник. — М.: Финансы и статистика, 2009. — 848 с.

Тимченко Т. Н. Системный анализ в управлении: Учебное пособие. — М.: Издательский Дом РИОР, 2008. — 161 с.

Релевантная информация — это информация, имеющая отношение только к данной конкретной проблеме.