CC BY
300
Звягин Л.С. ©
Кандидат экономических наук, старший преподаватель, кафедра системного анализа и моделирования экономических процессов Финансового университета при Правительстве РФ
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛЕЙ
Аннотация
Системный анализ в его современном понимании представляет собой комплексную науку, миссия которой заключается в разрешении системных проблем, возникающих в различных сферах человеческой деятельности, путем интегрирования и координирования разрозненных научных знаний и методов в единый технологический процесс комплексного исследования на базе системной идеологии. Главным достоинством системного анализа выступает то, что он исходит из качественного анализа целостных объектов и явлений и раскрытия механизмов интеграции их частей в целое и без построения моделей этой науке не обойтись.
Ключевые слова: системный анализ, построение модели, система, модель.
Keywords: system analysis, the construction of the model, the system, the model.
Системный анализ является одним из самых востребованных научных направлений в России, равно как и одним из самых неисследованных. В историческом плане системный анализ является преемником исследования операций - специальной науки, занимающейся рациональными способами организации целенаправленной человеческой деятельности. Его возникновение было реакцией прикладной науки на потребности решения экономических, военно-технических, административно-управленческих и других крупномасштабных проблем, где применение операционных методов оказалось малоэффективным.
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 ее базовую аксиоматику, определяющую подходы к постановке системных проблем, принципы, методы и процедуры их разрешения.
В процессе своего развития системный анализ постепенно перерос рамки метода, «помогающего руководителю выбирать предпочтительный курс действий» в сложных проблемных ситуациях, и в данный период времени представляет собой междисциплинарное научное направление, предмет которого можно определить следующим образом.
Исходя из научного определения системный анализ - это метод познания, представляющий собой последовательность действий по установлению структурных связей между переменными исследуемой системы, и который опирается на комплекс общенаучных, экспериментальных, естественнонаучных, математических, экономических, статистических методов.
Определение понятия «Системный анализ», приведенные в книге одного из крупнейших советских специалистов в области применения компьютеров для решения разнообразных сложных задач Н.Н. Моисеева и учебнике для университетов России, написанном деканом факультета кибернетики Обнинского института атомной энергетики проф. А.В. Антоновым, одинаковы «Системный анализ - это дисциплина, занимающаяся проблемами принятия решения в условиях, когда выбор альтернативы требует анализа сложной информации различной физической природы[1]».
Системный анализ это совокупность понятий, процедур, методов, способов и средств для изучения и последующего решения сложных задач различной физической природы и характера. Объектом системного анализа выступают утилитарные проблемы различного уровня (от
©© Звягин Л.С., 2014 г.
государственного до личного), связанные с созданием новых и совершенствованием (модернизацией) существующих социальных, технических, технологических, концептуальных, информационных, экономических и других систем. К числу таких проблем относятся:
- формирование социально-экономического курса государства и определение стратегии развития отраслей промышленно-хозяйственного комплекса страны и регионов;
- планирование развития систем вооружения в условиях изменения военно-политической обстановки и обоснование тактико-технических требований к вооружению и военной техники;
- обоснование способов комплексного разрешения глобальных и региональных противоречий социального, экономического, политического, экологического и другого характера;
- технико-экономическое обоснование, проектирование, внедрение и научное
сопровождение эксплуатации систем различного функционального назначения;
- совершенствование организационно-управленческих структур 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;
- бизнес-планирование маркетинговых стратегий предприятий и фирм с учетом конкуренции, нестабильности рынков, экономических кризисов и финансовых дефолтов[3].
Без большого преувеличения можно утверждать, что системный анализ должен применяться при решении практически всех сложных проблем, возникающих в любых сферах деятельности.
Предметом системного анализа являются:
• теоретические исследования общих принципов поиска наилучших решений проблем на основе системного подхода;
• конкретные научные исследования отдельных вопросов (определение целей, их ранжирование, декомпозиция систем (решаемых проблем) на составные элементы, определение взаимосвязей между эле-ментами системы, между системой и внешней средой и последовательность их реализации;
• интеграция и развитие методов и приемов исследования, разработанных как в рамках системного анализа, так и в других научных направлений.
Задачи системного анализа. Поскольку системный анализ направлен на решение слабоструктурированных проблем, то он решает следующие задачи:
- определение и упорядочение целей системы и возможных путей их достижения;
- моделирование функционирования системы;
- выбор критериев для сравнения решений;
- декомпозиции системы на составные элементы и определения взаимосвязей между этими элементами;
- определение относительной значимости (предпочтительности) отдельных цепей, мероприятий, критериев и моделей.
Методы системного анализа классифицируются по следующим признакам:
1. в зависимости от стадии решения конкретной задачи используются методы анализа, синтеза и оценивания;
2. в зависимости от способа получения и представления информации используются описательные и экспериментальные методы;
3. в зависимости от степени формализации выделяются три группы методов: математические (формальные); эвристические; комбинированные (математико-эвристические).
Системный анализ направлен на выработку конкретных рекомендаций или предположений по выбору курса действий, при этом активно использует достижения других научных направлений.
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 системный анализ все в большей мере привлекает внимание специалистов гуманитарных отраслей знания (социологов, филологов, юристов, политологов, историков, экономистов и др.). Которые справедливо усматривают в системном анализе не только инструментарий для решения различных проблем, но эффективное средство формирования конструктивных мировоззренческих позиций и осуществления результативной межнаучной коммуникации.
Развитие системного анализа во многом связано с возможностями применения компьютеров для решения задач анализа и синтеза систем.
В тоже время замечу, что системный анализ, как наука находится в стадии развития.
К основным процедурам системного анализа можно отнести:
• Формулирование целей системы;
• Изучение элементов системы, составление структуры системы с анализом взаимосвязи между ее элементами;
• Рассмотрение алгоритмов достижения цели;
• Построение моделей системы и верификацию этих моделей.
Поиск лучшего решения проблемы начинается с определения и упорядочения целей функционирования системы. При этом устанавливается соответствие между целями, возможными путям решения проблемы и потребными для этого ресурсами. Системный анализ характеризуется скорее не специфическим научным аппаратом, а упорядоченным, логически обоснованным походом к исследованию проблем и использует методы их решения, разработаны в других научных направлениях.
Системный анализ помогает более эффективно и последовательно использовать знания и интуицию специалистов, привлекаемых к решению проблемы, обеспечивает поиск наиболее реальных, максимально удовлетворяющих требования способов решений.
Системный анализ обеспечивает наиболее полную и всестороннюю проверку вариантов действий с учетом количественных и качественных оценок затрат и получаемого эффекта. Помогает лицам принимающим решения прояснить суть решаемых проблем, выявить основные последствия решений и учесть их при выборе действий. Количественные расчеты помогают более строго подойти к оценке возможных решений, учесть дополнительные, неформализуемые факторы и повысить объективность мнений специалистов, участвующих в оценках решений.
Системный анализ использует определенные логические элементы. Они формируются в логическую последовательность, обусловленную структурой проблемы и причинноследственными связями: «цели-ресурсы-пути достижения целей».
Системному анализу присуща определенная последовательность его проведения. Он содержит следующие этапы: постановка задачи исследования, формирование области исследования, выбор основы для сравнения, предварительное суждение, подтверждение (экспериментальная проверка), окончательное суждение и реализация принятого решения.
Моделью называют некий объект, который в определенных условиях может заменять оригинал, воспроизводя интересующие свойства и характеристики оригинала. Модели бывают материальные и абстрактные. Разновидностью абстрактных моделей является математические модели. Они будут объектом дальнейшего рассмотрения.
Построение математической модели системы есть процесс формализации определенных сторон существования, жизнедеятельности системы, ее поведения с точки зрения конкретной решаемой задачи. Различают статические и динамические модели. Статистическая модель отражает конкретное состояние объекта. Примером статической модели является структурная схема системы. Динамическая модель описывает процесс изменения состояний системы. При решении задач системного анализа цели исследования заключаются в изучении характеристик системы, прогнозировании путей развития системы, сравнении вариантов развития и т.п., т.е. интересуются, в основном, вопросами динамического поведения систем. Следовательно, можно сказать, что динамические модели находят более широкое применение, чем статические.
Следующий вопрос, на котором следует остановиться при обсуждении подходов к построению модели, - это целевое предназначение модели. Перед тем как приступать к созданию математической модели необходимо уяснить существо решаемой задачи, для которой создается данная модель. Ошибочным будет разработка модели системы, описывающая все стороны, все аспекты существования и развития системы. Такая модель будет излишне громоздка и скорее всего не пригодна для проведения каких-либо серьезных исследований. Модель всегда должна быть конкретной, нацеленной на решение поставленной задачи. Для оценки характеристик надежности системы необходимо строить модель надежную, для решения задач прогнозирования развития производственных процессов - производственную модель, для решения экономических задач - экономическую модель. Если перед системными аналитиками ставится задача исследования ряда аспектов, то целесообразнее создавать несколько моделей, а не пытаться разрабатывать одну всеобъемлющую модель. Правда, в этом случае необходимо, чтобы разные модели, отражающие различные аспекты существования и развития системы, были взаимосвязаны по входным и выходным параметрам и характеристикам системы. Такая взаимосвязь достигается путем проведения итеративных расчетов на моделях, т.е. осуществляется последовательный расчет моделей. Те параметры, которые известны до проведения расчетов, задаются в качестве входных в каждой из моделей, где их присутствие необходимо. Недостающие параметры получают расчетным путем и последовательно включают в модели от первой к последующим по мере проведения расчетов. На начальном этапе эти параметры заменяют оценками, принадлежащими области определения параметра. По мере получения результатов модели должны уточняться и процесс расчетов по уточненным моделям должен повторяться. В этом заключается итеративность процесса. Расчеты прекращаются, когда исследователь отмечает сходимость процессов уточнения параметров.
Выделяют два класса моделей:
• Аналитические;
• Имитационные[2].
Вопрос о том, какой модели следует отдать предпочтение при проведении исследований характеристик системы, не является очевидным. Аналитическая модель имеет некоторые преимущества по сравнению с имитационной моделью. Во-первых, аналитическая модель дает решение поставленной задачи в законченной форме. Во-вторых, применение аналитической модели обеспечивает глубину анализа. С помощью аналитических моделей можно проводить исследование характеристик в некоторой области определения параметров, в которой модель адекватна описываемым явлениям или процессам. Применение аналитических моделей позволяет получить решение в виду функциональной зависимости исследуемых характеристик от параметров модели. Имитационная модель за один цикл ее применения производит расчет характеристик в одной точке. Для получения функциональной зависимости выходной характеристики от параметров модели необходимо провести многократные расчеты на имитационной модели.
С другой стороны, построить аналитическую модель для сложной системы очень трудно. При таком построении требуется принимать существенные упрощающие предположения, которые могут привести к тому, что построенная модель будет неадекватна описываемым процессам или явлениям. В этом смысле имитационные модели имеют преимущества, так как они могут быть построены в самых общих предложениях о функционировании системы. Следовательно, имитационные модели могут быть более адекватны. К недостаткам аналитических моделей относится так же и то, что простая модификация проекта или изменение предположений о функционировании элементов структуры может потребовать коренной перестройки модели, в то время как у имитационной модели потребуется изменить лишь входную информацию.
Резюмируя все вышесказанное можно заключить, то что системный анализ в его современном понимании представляет собой научную дисциплину, миссия которой заключается в разрешении системных проблем, возникающих в различных сферах человеческой деятельности, путем интегрирования и координирования разрозненных научных знаний и методов в единый технологический процесс комплексного исследования на базе системной
идеологии, а главным достоинством системного анализа выступает то что он исходит из качественного анализа целостных объектов и явлений и раскрытия механизмов интеграции их частей в целое.
Литература
1. Антонов А. В. Системный анализ [Текст]/ А.В. Антонов. - М.: Высшая школа, 2008. - 456 с.
2. Теоретические основы системного анализа / изд. 2-е, исправленное и переработанное / Новосельцев В.И., Тарасов Б.В.; под ред. В.И. Новосельцева // - М: Майор, 2013. - 536 с.:
3. Качала В. В. Основы теории систем и системного анализа [Текст] / В. В. Качала. - М.,2007. - 216 с.
