Лекция 12 Неформализуемые этапы исследования сложных систем

прикладная диалектика
Алгоритмизация СА
Формулирование проблемы
Определение целей
Этапы системных исследований
Претворение в жизнь результатов

Проектирование новых систем и изменений в существующих системах;
Внедрение в практику результатов, полученных в ходе анализа.

Системный анализ возник в ответ на требования практики, поставившей нас перед необходимостью изучать и проектировать сложные системы, управлять ими в условиях неполноты информации, ограниченности ресурсов, дефицита времени.

– теория или практика,
– наука или искусство,
– творчество или ремесло,
– эвристика или алгоритмичность,
– философия или математика

Системный аналитик готов привлечь к решению проблемы любые необходимые для этого знания и методы — даже те, которыми он сам лично не владеет; в этом случае он не исполнитель, а организатор исследования, носитель цели и методологии всего исследования.

Составляют единое целое!

?

Виды деятельности:

Введение

акцентируется на трудностях формулировок проблем и способах преодоления этих трудностей.

2.

Необходимость преодоления сложности, природа которой связана с неполной формализуемостью (в том числе и цели), требует систематического применения неформальных знаний и методов.

Системный анализ намеренно объединяет теорию и практику, здравый смысл и абстрактную формализацию.

IV

II

I

Высокие

Низкие

Высокие

Академические (формализованные)
Житейские знания
(неформализованные)
знания

III

Низкие

Согласно Митроффу, в данной ячейке «…мы не имеем ни глубоких "житейских" знаний изнутри об организации, которую мы изучаем, ни очень хороших формальных теорий, которые при их приложении к организации объяснили бы что-нибудь, кроме очевидного».

IV

II

I

Высокие

Низкие

Высокие

Академические (формализованные)
Житейские знания
(неформализованные)
знания

III

Низкие

Традиционно научные круги делают упор на ячейке IV.

IV

II

I

Высокие

Низкие

Высокие

Академические (формализованные)
Житейские знания
(неформализованные)
знания

III

Низкие

Практики, конечно, должны предпочитать ячейку II другим ячейкам.

IV

II

I

Высокие

Низкие

Высокие

Академические (формализованные)
Житейские знания
(неформализованные)
знания

III

Низкие

Согласно Митроффу, «…именно тут должны быть сосредоточены наши усилия. Именно тут мы должны работать. Мы не можем создать нечто близкое к прикладной социальной науке, если оно не будет основано на обоих типах знаний и на уважительном отношение к ним обоим».

IV

II

I

Высокие

Низкие

Высокие

Академические (формализованные)
Житейские знания
(неформализованные)
знания

III

Низкие

Согласно Митроффу: «Ячейка III связана с «обычной» для работы системного аналитика ситуацией, когда … мы не имеем ни глубоких "житейских" знаний изнутри об организации, которую мы изучаем, ни очень хороших формальных теорий, которые при их приложении к организации объяснили бы что-нибудь, кроме очевидного. Далее, традиционно научные круги делают упор на ячейке IV. Они ценят формальные теории выше знаний практика, даже если и соглашаются когда-либо, что практики вообще способны обладать чем-то, что называется "знанием". Предполагается, что практики, конечно, должны предпочитать ячейку II другим ячейкам. Остается еще одна ячейка — I. Думаю, что именно тут должны быть сосредоточены наши усилия. Именно тут мы должны работать. Я не верю, что мы можем создать нечто близкое к прикладной социальной науке, если оно не будет основано на обоих типах знаний и на уважительном отношении к ним обоим».

собранием философских установок, полезных советов и рецептов, снабженных арсеналом вспомогательных

математических и технических средств, с привлечением знаний из любых предметных наук, которые имеют отношение к рассматриваемой проблеме.

Прикладная диалектика — метод познания, обеспечивающий согласование системности знаний и системности мира на любом уровне абстракции.

- технические системы;
- природные системы;
- социотехнические системы.

Типы систем:

- ! социотехнические системы!

 Резкое преобладание в них субъективного над объективным, эвристического над формальным, знаковых отношений над физическими взаимодействиями.

 Чисто психологические аспекты человеческих взаимоотношений являются существенными, что еще более «удаляет» системный анализ от «чистых наук» типа физики и математики.

 При этом еще более важным отличием социосистем является особое значение временного фактора: эти системы меняются в ходе исследования как сами по себе, так и под влиянием самого анализа.

Диалектический подход, лежащий в основе системного анализа, помогает создать динамическую модель текущих событий и с ее помощью спланировать и организовать действия всех участников анализа.

является планом этого процесса.
Операции системного анализа реализуются в последовательности,

удобной для аналитика применительно к данной конкретной ситуации. Чем выше квалификация аналитика, тем более разнообразны проводимые им исследования.

Для каждой проблемы может потребоваться особый, специально для нее приспособленный алгоритм анализа.

Этапы ликвидации проблем

причастных сторон
Определение
ресурсов

Опорная последовательность действий


Возможность возврата к уже пройденным действиям, если

это необходимо

Наиболее трудно поддаются формализации, но «плата» на их некорректное выполнение является максимальной

Определение конфигуратора

Формализация проблемы

Построение идеальной системы

Агрегирование критериев

Определение критериев

Выявление целей

Определение проблематики

Определение проблематики

Выявление целей

Первоначальная постановка проблемы

Первоначальная постановка проблемы

то, какой именно должна быть действительная рабочая формулировка проблемы.
1.
Постановка

формальной задачи, которую надо решать, для традиционных наук – начальный этап работы. В исследовании и проектировании сложной системы это промежуточный результат, которому предшествует длительная и кропотливая работа по структурированию исходной проблемы.

Проблемосодержащая система не является ни изолированной, ни монолитной: она связана с другими системами и входит как часть в некоторую надсистему; сама она в свою очередь состоит из частей, подсистем, в различной степени причастных к данной проблеме.

Проблемосодержащая система — система, в деятельности которой проявилась данная проблема как некоторое отрицательное, нежелательное явление.

Проблемосодержащая система не является ни изолированной, ни монолитной: она связана с другими системами и входит как часть в некоторую надсистему; сама она в свою очередь состоит из частей, подсистем, в различной степени причастных к данной проблеме.

К любой реальной проблеме необходимо априори относиться не как к отдельно взятой, а как к "клубку" взаимосвязанных проблем — проблематике.

Этап формулирования проблемы состоит в определении проблематики

Первоначальная формулировка проблемы — начальный объект, который сам подлежит изучению и уточнению, поскольку предлагаемая заказчиком формулировка является его моделью реальной проблемной ситуации.

2.

Необходимо учитывать не только точку зрения заказчика, но и позиции других заинтересованных сторон.

Слово "заинтересованный" следует понимать в широком смысле, поскольку в перечень необходимо включить и тех, кто на самом деле не заинтересован в решении проблемы и будет сопротивляться возможным переменам.

Необходимо учитывать не только точку зрения заказчика, но и позиции других заинтересованных сторон.

Модель неизбежно имеет целевой характер, является приблизительной, упрощенной. Поэтому следует проверять предложенную формулировку на адекватность, что обычно приводит к развитию, дополнению, уточнению первоначального варианта описания проблемы.

Строя проблематику, системный аналитик дает развернутую картину того, кто из заинтересованных лиц и в чем заинтересован, какие изменения и почему они хотят внести.

С этой целью приходится проанализировать: "Какие существующие обстоятельства и прошлый опыт заставляют именно этих заинтересованных лиц, именно в данной культурной среде, включающей именно эти ценности, воспринимать данное состояние дел как проблему"

Ответ на этот вопрос следует дать на всех языках конфигуратора.

с исследуемой.
Проблема
Расширение до проблематики
Классификация проблем, включаемых в проблематику
От проблем «жестких»

(допускающих формализацию в виде постановки математических оптимизационных задач, хорошо структурированных, формализуемых, формальных)
(hard problems, well-defined problems)

До проблем «рыхлых» (слабо структурированных, неформализуемых, выражаемых на естественном языке)
(soft problems, ill-defined problems)

В практике системного анализа наблюдается тенденция сводить все проблемы к одному типу.

Различение "жестких" и "рыхлых" проблем в ходе анализа - одно из условий хорошего анализа (но не его гарантия!).

НО:

Частично теряем полезную информацию

Привносим ложную информацию

Исследовать «рыхлую» проблему как жесткую гораздо опаснее, чем наоборот

!

приведены к виду, когда они становятся задачами выбора подходящих средств

для достижения заданных целей.

Указываем направление, в котором следует "уходить" от существующей и не устраивающей нас ситуации. Трудность в том и состоит, что возможных направлений много, а выбрать нужно только одно.

нужно предусматривать возможность их уточнения, расширения или даже замены. В

этом и состоит одна из основных причин итеративности системного анализа. Иначе возникает опасность подмены целей средствами.

1.

Пример:

В одном исследовании проблемы "где лучше разместить новую больницу" выяснилось, что действительная цель - улучшение медицинского обслуживания населения, и среди предложенных альтернатив нашлись более эффективные способы использования ресурсов, нежели строительство новой больницы.

При выявлении целей необходимо изучение системы ценностей, прежде всего той, которой обладают лица, принимающие решения (однако во многих случаях необходимо принять во внимание системы ценностей и остальных заинтересованных сторон), поскольку система ценностей предопределяет стиль мышления.

2.

Пример:

Поведение человека определяется тем, как он себя сопоставляет с окружающим миром: «Человек – царь природы» или «Человек – часть природы».

Технократическая система ценностей

«Человек – часть природы»

«Человек – царь природы»

Природные ресурсы ограничены

 Природа как источник неограниченных ресурсов

Гармония с природой

 Превосходство над природой

Природа дружественна

 Природа враждебна или нейтральна

Окружающая среда в хрупком равновесии

 Управляемая окружающая среда

Социокультурное развитие

 Информационно-технологическое развитие общества

Общественные интересы

 Рыночные отношения

Гарантии безопасности

 Риск и выигрыш

Коллективистская организация

 Индивидуальное самообеспечение

Разумность целей

 Разумность средств

Знания, понимание

 Информация, запоминание

Культура

 Образование

Гуманистическая система ценностей

При поиске существенных целей, объединенных в глобальную цель, полезно:
1) Использовать модель над- и подсистем относительно проблемосодержащей системы, позволяющую учесть интересы всех заинтересованных сторон;
2) Так как по отношению к каждой из сторон также возникает проблема полноты задания ее целей, то в этой связи полезно включать в рассмотрение цели, противоположные заявленным (а также «двойственные»), и выявлять не только «желаемые», но и «нежелательные» по последствиям цели.

3.

Избегать смешения целей.

4.

Пример:

Внешне очень элегантное здание , построенное в городке университета графства Сассекс. Несмотря на то, что это здание в 1965 г. получило золотую медаль Королевского Общества Архитекторов, его внутренняя планировка непригодна ни для учебных, ни для административных целей.

Учитывать изменение целей со временем вследствие как лучшего понимания проблемы, так и изменения внешних условий (объективных условий и/или субъективных установок, влияющих на выбор цели).

5.

Пример:

В социальных системах цели высших уровней часто формулируются как интересы будущих поколений, сроки целей нижних уровней связаны с настоящими действиями и с действиями в ближайшем будущем.

Установить правильную цель важнее, чем найти наилучшую альтернативу для ее решения. Т.к. не самая лучшая альтернатива все-таки ведет к цели, пусть не оптимальным способом. Выбор же неправильной цели приводит не столько к решению проблемы, сколько к появлению новых.

глубокой) аналогией служит программирование решения задачи на ЭВМ. Программист имеет

в распоряжении все операторы некоторого языка и должен составить из них программу решения задачи. Разные программисты составят различные программы; одна из них будет написана изящнее; в какой-то из них использованы новинки; какая-то окажется "старомодной". Однако все они решают одну и ту же задачу. Подобно этому, системный аналитик может в разной (хотя и не полностью произвольной) последовательности использовать различные операции исследования систем или спланировать свои действия заранее (для хорошо структурированных, например технических, задач), а может выбирать очередную операцию в зависимости от исхода предыдущей, либо использовать готовый алгоритм или "готовые" подпрограммы анализа.

Отличие состоит в том, что системный анализ применим к системам любой природы.

При этом алгоритмы системного анализа существуют, но они не являются универсальными. Бросаются в глаза общность в целом и различия в деталях таких алгоритмов. Одни алгоритмы могут быть узкоспециализированными, другие – дополнять друг друга, частично пересекаться и т.д.

Алгоритм – прагматическая (нормативная) модель действительности

Выбор алгоритма определяется выбором модели системы.

Если понимать формализацию узко (в идеале как математическую постановку задачи и вполне однозначную программу ее решения), то системный анализ в принципе не может быть полностью формализован, поскольку в нем большую и очень важную роль играют этапы, на которых системный аналитик и привлекаемые им эксперты должны выполнить творческую работу, что характерно для научной работы вообще.

 Формирование и использование моделей
 Определение конфигуратора;
 Определение проблемы и проблематики;
 Выявление целей;

 Формирование критериев;

 Оптимизация;

 Выбор;

 Декомпозиция;

 Агрегирование;

 Исследование информационных потоков;

 Исследование ресурсных возможностей;

 Наблюдения и эксперименты над исследуемой системой;

 Генерирование альтернатив;

 Реализация, внедрение результатов анализа.

В системном анализе переплетаются особенности, присущие как науке, так и искусству.

Д.К. Джонс, говоря о проектировании систем (частном случае системного анализа), выразил эту мысль так: "Скажем сразу, что проектирование не следует путать ни с искусством, ни с естественными науками, ни с математикой. Это сложный вид деятельности, в котором успех зависит от правильного сочетания всех этих трех средств познания; очень мала вероятность добиться успеха путем отождествления проектирования с одним из них… При решении любой задачи проектирования необходимо определенное сочетание логики и интуиции. Пути такого сочетания интуитивного с рациональным не установлены; пожалуй, их и невозможно установить в общем виде, в отрыве от конкретной задачи и конкретного человека, так как они зависят от того, какое количество объективной информации имеется в распоряжении проектировщика, а также от его квалификации и опыта".

Д.К. Джонс, говоря о проектировании систем (частном случае системного анализа), выразил эту мысль так: "Скажем сразу, что проектирование не следует путать ни с искусством, ни с естественными науками, ни с математикой. Это сложный вид деятельности, в котором успех зависит от правильного сочетания всех этих трех средств познания; очень мала вероятность добиться успеха путем отождествления проектирования с одним из них… При решении любой задачи проектирования необходимо определенное сочетание логики и интуиции. Пути такого сочетания интуитивного с рациональным не установлены; пожалуй, их и невозможно установить в общем виде, в отрыве от конкретной задачи и конкретного человека, так как они зависят от того, какое количество объективной информации имеется в распоряжении проектировщика, а также от его квалификации и опыта".

системный анализ является прикладной наукой, его конечная цель – изменение

существующей ситуации в соответствии с поставленными целями. Поэтому окончательное суждение о правильности и полезности системного анализа или его неправильности можно сделать на основании результатов его практического применения.

Был выделен самостоятельный раздел системного анализа - "теория практики"

Практика системных исследований и практика внедрения их результатов, хотя и имеют много общего, существенно различаются для систем разных типов.

- естественные системы;
- реальные искусственные системы;
- социотехнические системы.

Классификация систем (по Чеклэнду):

- естественные системы;

В этих системах связи образованы и действуют "природным образом".

К естественным системам относятся:
- физические,
- химические,
- биологические,
- экологические системы и т.п.

Содержательное, научное обоснование дают естественные науки

В этих системах связи образованы в результате человеческой деятельности, хотя эти связи имеют естественную природу.

К реальным искусственным системам относятся:
- машины,
- механизмы,
- другие технические системы и т.д.

Научное обоснование дают естественные и технические науки

- реальные искусственные системы;

В результате участия людей наиболее существенные связи в таких системах принадлежат не природе, а культуре (они условны, имеют знаковый характер), и смысл любой ситуации определяется отношением к ней субъекта.

Большинство реальных проблемных ситуаций относится именно к этому типу, как в масштабах мелких (например, как следует относиться к стареющим родителям?), так и в крупных (например, следует ли прекратить ядерное устрашение?)

Научное обоснование дают связанные с данной проблематикой естественные, технические и гуманитарные науки, совокупность которых определяется природой исследуемой системы

- ! социотехнические системы!

Поскольку доля "рыхлых", слабо структурированных проблем наиболее велика в исследованиях систем третьего типа, то наиболее сложна и практика их внедрения.

Пример:

В практике системного анализа имеется много случаев, когда хорошие и правильные (как впоследствии показывала практика) результаты системных исследований были отвергнуты лицами, принимающими решения; известны случаи, когда внедренные в практику рекомендации использовались лишь до тех пор, пока их автор сам участвовал в их реализации..

Понятие развития играет в «теории практики» Акоффа важную роль и требует пояснений.

Пусть нужды - это то, что необходимо для выживания.

Желания называются "оправданными" , если их удовлетворение ради одних не скажется отрицательно на развитии других.

Тогда развитие определяется как увеличение способности организации удовлетворять свои собственные и чужие нужды и оправданные желания.

По Акоффу «практикующий системный аналитик» - «…не тот, кто, столкнувшись с проблематикой организации, собирает симптомы, ставит диагноз и выписывает рецепт, подобно врачу, имеющему дело с пациентом, а тот, кто, оказывая поддержку и помощь, делает других способными справляться со своими проблемами более успешно, чем они это могут сделать без его помощи. Таким образом, системный аналитик более похож на учителя, чем на доктора. Учителя знают, что они не могут научиться вместо своих учеников; ученики должны научиться сами. Но учителя могут помочь ученикам научиться большему и быстрее, чем это они могут без учительской помощи». [Акофф].

понимании. Хотя прикладной системный анализ в сегодняшнем состоянии не вполне

отвечает этому определению. Скорее, данное определение отражает направление развития прикладного системного анализа, которое осознанно осуществляется в последние годы. Итак: с практической стороны системный анализ есть теория и практика улучшающего вмешательства в проблемные ситуации; с методологической стороны системный анализ есть прикладная диалектика.

Руководители: д.т.н., проф. Колоколов Ю.В., к.т.н., доц. Моновская А.В. Проект «Курс лекций «Исследование сложных систем» выполнен на кафедре ПТЭиВС, ОрелГТУ, 2006 г.