Системный анализ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

Системный анализ



1. Системный анализ как метод исследования

Особенности системного анализа. После изучения понятия «система», принципов функционирования сложных систем, подходов к их моделированию и измерению, появляется возможность рассмотреть системный анализ как метод для получения новых знаний о сложных системах. В этой роли системный анализ представляет собой достаточно формализованную технологию рассмотрения сложного объекта, включающую определённый набор конкретных этапов и шагов. При исследовании сложных систем принято использовать два подхода акцентируя один из них в зависимости от требований ситуации:

- Индукцию («от простого к сложному»). Сначала изучаются свойства отдельных частей системы - элементов, а уже на основе знания об их свойствах делается вывод о свойствах системы.

- Дедукцию («от сложного к простому»). Сначала изучаются свойства всей системы, уже на основе этого знания делаются выводы о свойствах элементов.

Эффективность системного анализа повышается в зависимости от увеличения сложности исследуемой системы, но при условии четкой формулировки единых системных целей при взаимосвязанном рассмотрении важных сторон системы. Системный анализ основывается на поиске конкретных механизмов целостности объекта и выявлении пространственного и логического размещения его связей.

Характеристика основных подходов, используемых в системном анализе системный онтология информатика диаграмма

В системном анализе используются следующие основные подходы:

1. Системный подход - направление методологий исследования, предполагающее рассмотрение объекта как множества элементов в совокупности отношений и связей между ними с учётом свойства целостности.

Основными характеристиками системного подхода являются целостность, иерархичность строения, структуризация, множественность и системность, рассмотренные выше.

2. Структурный подход - направлениие методологий исследования, предполагающее изучение структуры и функций системы с учётом зависимости между ними.

3. Интегральный подход - направление методологий исследования, предполагающее многоаспектный анализ сторон, свойств, функций, структуры и внешних взаимосвязей системы и выявление наиболее значимых из них.

4. Конструктивный подход - направление методологий исследования, предполагающее рассмотрение системы в виде объекта, преобразующего входы в выходы по некоторым законам

5. Проблемный подход - направление методологий исследования, опирающееся на понятие проблемы, как противоречия между целями, свойствами, функциями или состояниями системы и методы разрешения подобных проблем.

6. Ситуационный подход - направление методологий исследования, основанное на методах планирования типовых ситуаций и сценариев управления ими, а также методов определения прчинно-следственных связей.

7. Морфологический подход - направление методологий исследования, предполагающее точное формальное определение некоторой проблемы с выявлением множества его решений и основанное на применении методов морфологического моделирования

8. Инновационный подход - направление методологий исследования, предполагающее выявление экономически значимых новшеств и внедрение их в реальные бизнес-процессы организаций с целью повышения их эффективности (как правило, речь идёт об экономической эффективности).

9. Целеориентированный подход - направление методологий исследования, предполагающее структурную декомпозицию целей системы для выяснения целей и задач отдельных подсистем и элементов системы.

10. Нормативный подход - направление методологий исследования, основанных на рационализации и унификации применяющихся методов и технологий, а также на управлении требованиями к системам и процессам.

Принципы (закономерности) системного анализа. Системный анализ предоставляет исследователю удобную и эффективную схему решения проблемы практики за счёт всестороннего изучения объекта исследования как системы. Для использования этой схемы исследования необходимо руководствоваться следующими принципами:

1. Принцип конечной цели утверждает приоритет конечной (глобальной) цели системы. Он утверждает, что цель системы - это система целей её подсистем и элементов: сначала основная цель определяет подцели, а затем их достижение обеспечивает достижение основной цели.

Например, сначала заведующий кафедрой формирует план работы кафедры, направленный на достижение целей вуза (системы), а преподаватели выполняют этот план, способствуя достижению целей кафедры (подсистемы).

Принцип раскрывается через следующие правила:

- перед проведением системного анализа необходимо сформулировать цель исследования;

- анализ следует вести после выяснения основной цели, функции или основного назначения исследуемой системы;

- при исследовании любые изменения системы должны оцениваться относительно того способствуют или препятствуют они достижению конечной цели;

- цель функционирования искусственной системы задается системой, для которой исследуемая система является элементом.

Примечание - нижестоящие цели подчиняются вышестоящим.

2. Принцип измерения. Измерять параметры функционирования системы можно только на основе сопоставления их с параметрами системы более высокого порядка, выступающей в роли шкалы.

Для определения эффективности функционирования системы надо представить её как часть более общей и проводить оценку общих свойств исследуемой системы относительно целей и задач данной надсистемы.

Например, для оценки достижений кафедры необходимо измерить их по шкале, сформированной для многих кафедр вуза (определить рейтинг) и определить место кафедры на шкале заслуг.

Признак, по которому производится сравнение, называется мерой.

Примечание

- в ряде случаев, в частности в физике, метрологии и т.д., измерение параметров производится при помощи сравнения с эталонами;

- при научных исследованиях сравнение нового знания (методик, моделей и т.д.) производится с уже известными, нашедшими подтверждение на практике.

Данный принцип можно считать эквивалентным утверждению, что «всё познаётся в сравнении».

3. Принцип эквифинальности. Система может достигнуть требуемого конечного состояния, не зависящего от времени и определяемого собственными характеристиками системы при различных начальных и граничных условиях, различными путями. Это свойство означает сохранение устойчивости системы в течение определённого времени в определённом пространстве.

Например, по одному и тому же профилю можно обучаться и очно, и заочно, и на очно-заочной форме обучения.

4. Принцип единства означает совместное рассмотрение системы, и как целого, и как совокупности её элементов.

Например, учебная группа с одной стороны является самостоятельной единицей (целостностью), а с другой - объектом, состоящим из студентов (элементов).

5. Принцип связности. Рассмотрение любой части системы совместно с её окружением подразумевает проведение процедуры выявления связей между элементами системы и выявление связей с внешней средой (учет внешней среды)

Например, «лаборатория», как часть системы «кафедра», связана, помимо элементов системы, с такими сущностями внешней среды как «источники электроэнергии», «сервера университета» и т.д.

6. Принцип модульного построения утверждает, что полезно выделение модулей (подсистем) в системе и рассмотрение её как совокупность этих модулей (подсистем) (рис.6). Принцип указывает на возможность исследования части системы с учётом совокупности её входных и выходных связей с выходными модулями (подсистемами).

В этом случае можно исследовать свойства модулей (подсистем) через свойства элементов, входящих в неё.

Модули (подсистемы) экономической информационной системы можно поделить на следующие типы:

- средства производства (основные фонды);

- предметы труда (оборотные средства предприятия);

- производительные силы (кадровый ресурс);

Например, система «факультет» состоит из подсистем «кафедр», а «кафедры», в свою очередь, состоят из «лабораторий» и т.д.

7. Принцип иерархии гласит, что полезно введение иерархии частей и их ранжирование, поскольку это упрощает разработку системы и устанавливает порядок рассмотрения частей. Кроме того, появляется возможность исследовать общие свойства связей между уровнями (вертикальные связи) и между элементами, находящимися на одном уровне (горизонтальные связи). Иерархия позволяет решать проблемы перехода количественных изменений в качественные за счёт определения границ между уровнями.

Понятие «иерархии» связано с понятием «декомпозиции», т.е. с разделением системы на элементы, при котором полученные элементы несут часть целостных свойств декомпозируемой системы.

Например, уровни иерархии вуза или любой другой организации.

8. Принцип функциональности состоит в том, что цель искусственной системы достигается через её функционирование, т.е. цель определяет функциональное назначение системы, а структура и элементы определяют функции и функционирование системы.

Помимо структурных моделей системы существуют функциональные модели, позволяющие оценивать её функциональность. Нередко эти модели объединяются в одну - структурно-функциональную модель.

Например, для достижения цели, связанной с получением новых знаний, студенту необходимо принять участие в функционировании учебного процесса.

9. Принцип развития указывает на свойство изменчивости систем со временем. Такие изменения могут происходить в сторону улучшения показателей эффективности системы. В этом случае система называется развивающейся. Если же изменение показателей системы происходит в сторону ухудшения, то её называют деградирующей. Любые системы обладают жизненным циклом, в ходе которого они зарождаются, развиваются, деградируют и разрушаются. Для систем свойственен этап стабильного функционирования, когда процессы развития и деградации уравновешиваются.

Например, технические специальности зарождаются по мере появления новых технических систем, развиваются и на определённом этапе могут быть закрыты в связи с отказом от таких систем, т.е. погибнуть.

10. Принцип децентрализации указывает на то, что при сочетании в сложных системах централизованного и децентрализованного управления степень централизации должна стремиться к минимальной, но быть достаточной для обеспечения выполнения поставленной цели. Следовательно, система более эффективна при минимально необходимой для достижения цели степени централизации.

Например, рациональная степень централизации для кафедры вуза ближе к минимуму, чем к максимуму, а для военной части постоянной готовности - наоборот.

11. Принцип неопределенности заключается в учете неопределенностей и случайностей в системе. Принцип утверждает, что в системе могут быть определены не все структурные связи и элементы, функции или внешние воздействия, но при этом она может достигать своей цели.

Человек может приходить к верному решению, не располагая всеми знаниями в предметной области. Любое исследование позволяет собрать лишь некоторый, обычно небольшой процент информации об его объекте. Тем не менее, это не мешает человеку выявлять объективные законы вселенной.

Например, ни один студент не может полностью владеть всеми знаниями о предметной области, но может успешно сдавать экзамены, демонстрируя удовлетворяющие преподавателя знания.

2. Онтологический аспект системного анализа

Понятие онтологии в информатике. Понятие онтологии возникло в философии. Характерной чертой онтологического анализа является разделение объектов на классы и определение их онтологий, или же совокупности фундаментальных свойств, которые определяют их изменения и поведение [8].

Онтология - методология формализации некоторой области знаний с помощью концептуальной схемы, включающей структуру данных, релевантные классы объектов, их связи, правила и ограничения, принятые в этой сфере. Широко применяется в программировании и в моделировании бизнес-процессов как форма представления знаний о реальности.

Онтология проектирования - это формализованное описание знаний субъектов проектирования о процессе проектирования новых или модернизаций уже известных объектов, включая знания о самом объекте проектирования и также тезаурус предметной области [35].

Хотя термин «онтология» изначально философский, в информатике он принял самостоятельное значение. Здесь есть два существенных отличия:

– онтология в информатике должна иметь формат, который компьютер сможет легко обработать;

– информационные онтологии создаются всегда с конкретными целями - решения конструкторских задач; они оцениваются больше с точки зрения применимости, чем полноты [9].

Онтологии могут быть специализированными (предметно-ориентированными), представляя в этом случае только некоторую ограниченную сферу знаний и общими.

Специалзированная онтология содержит специальные для этой сферы значения понятий. Например, понятие «кран» в строительстве означает подъёмный механизм, а в сфере сантехнических работ - механизм, ограничивающий подачу воды.

Общая онтология используются для общих понятий. Такая онтология содержат основной набор понятий и глоссарий (тезаурус), в котором они описаны.

Глоссарий - словарь узкоспециализированных терминов в какой-либо отрасли знаний с толкованием, иногда переводом на другой язык, комментариями и примерами. Тезаурус - особая разновидность словарей общей или специальной лексики, в которых указаны семантические отношения (синонимы, антонимы, паронимы, гипонимы, гиперонимы и т. п.) между лексическими единицами [9].

Язык описания онтологий -- формальный язык, используемый для кодирования онтологии [9]. Существуют следующие виды языков описания онтологий:

- традиционные языки спецификации онтологий: Ontolingua, CycL;

- языки, основанные на дескриптивных логиках (такие как LOOM);

- языки, основанные на фреймах (OKBC, OCML, F-Logic);

- языки, основанные на Web-стандартах (XOL, SHOE, UPML);

- современные языки для обмена онтологиями через Web (RDF, RDFS, DAML+OIL, OWL) [31].

Стандарт онтологического исследования IDEF5. IDEF5 (Ontology Description Capture) - стандарт онтологического исследования сложных систем. Методология IDEF5 обеспечивает наглядное представление данных, полученных в результате обработки онтологических запросов в простой естественной графической форме.

Онтологический анализ обычно начинается с составления словаря терминов, который используется при обсуждении и исследовании характеристик объектов и процессов, составляющих рассматриваемую систему, а также создания системы точных определений этих терминов. Кроме того, документируются основные логические взаимосвязи между соответствующими введенным терминам понятиями. Результатом этого анализа является онтология системы, или же совокупность словаря терминов, точных их определений взаимосвязей между ними. При построении онтологии должны быть выполнены следующие задачи:

1) создание и документирования словаря терминов (глоссария);

2) описание правил и ограничений, согласно которым на базе введенной терминологии формируются новые достоверные утверждения, описывающие систему;

3) построение модели, которая на основе существующих утверждений, позволит сформировать новые утверждения.

При рассмотрении каждой системы существует огромное количество утверждений, достоверно отображающих ее состояние в различных разрезах, а построенная онтологическим способом модель должна выбирать из них наиболее полезные для эффективного рассмотрения в том или ином контексте. Дополнительно, эта модель помогает описывать поведение объектов и соответствующее изменение взаимосвязей между ними, или, другими словами, поведение системы. Следовательно, онтология представляет собой словарь данных, включающий в себя и терминологию, и модель поведения системы.

Концепции и язык описания онтологий в IDEF5. Процесс построения онтологии, согласно методологии IDEF5 состоит из пяти основных действий:

1) изучение и систематизирование начальных условий, при котором формируются основные цели и контексты проекта разработки онтологии, определяются роли между членами проекта;

2) сбор и накапливание данных для построения онтологии;

3) анализ данных, заключающийся в группировке собранных данных для облегчения построения терминологии;

4) начальное развитие онтологии, в ходе которого формируется предварительная онтология, на основе отобранных данных;

5) уточнение и утверждение онтологии заверщающие процесс построеня онтологии.

Для поддержания процесса построения онтологий в IDEF5 существуют специальные онтологические языки: схематический язык (Schematic Language-SL) и язык доработок и уточнений (Elaboration Language-EL). SL является наглядным графическим языком, специально предназначенным для изложения компетентными специалистами в рассматриваемой области системы основных данных в форме онтологической информации. EL представляет собой структурированный текстовой язык, который позволяет детально характеризовать элементы онтологии.

Язык SL позволяет строить разнообразные типы диаграмм и схем в IDEF5. Основная цель всех этих диаграмм - наглядно и визуально представлять основную онтологическую информацию.

Виды схем и диаграмм IDEF5. Существует четыре основных вида схем, которые используются для накопления информации об онтологии в графической форме.

Диаграмма классификации. Обеспечивает механизм для логической систематизации знаний, накопленных при изучении системы. Существует два типа таких диаграмм: диаграмма строгой классификации и диаграмма естественной (видовой) классификации. Диаграмма строгой классификации отличается тем, что определяющие свойства классов высшего и всех последующих уровней являются необходимым и достаточным признаком принадлежности объекта к тому или иному классу.

Диаграммы естественной классификации или же диаграммы диаграмма естественной, наоборот, не предполагают того, что свойства класса являются необходимым и достаточным признаком для принадлежности к ним тех или иных объектов. В этом виде диаграмм определение свойств класса является более общим.

Композиционная схема. Композиционные схемы являются механизмом графического представления состава классов онтологии. Композиционные схемы позволяют наглядно отображать состав объектов, относящихся к тому или иному классу.

Схема взаимосвязей. Схемы взаимосвязей предназначены для визуализации и изучения взаимосвязи между различными классами объектов в системе. В некоторых случаях схемы взаимосвязей используются для отображения зависимостей между самими же классовыми взаимосвязями. В основу развития таких схем положено правило об изучении новой или плохо понимаемой взаимосвязи за счёт соотнесения её с изученной взаимосвязью.

Диаграмма состояния объекта. Диаграмма состояния объекта позволяет документировать тот или иной процесс с точки зрения изменения состояния объекта .

В происходящих процессах могут произойти два типа изменения объекта: объект может поменять свое состояние или класс. Между этими двумя видами изменений не существует принципиальной разницы: объекты, относящиеся к определенному классу K в начальном состоянии в течение процесса, могут просто перейти к его дочернему или просто родственному классу. Однако при формальном описании процесса, во избежание путаницы, целесообразно разделять оба вида изменений, и для такого разделения используется обозначения следующего вида: «класс: состояние». Таким образом, диаграммы состояния в IDEF5 наглядно представляют изменения состояния или класса объекта в течение всего хода процесса.

Онтологическое представление классификации системных понятий.

Таким образом, онтология научного знания в срезе системного подхода может быть построена. Рассмотрим отдельно онтологические схемы для теории систем и системного анализа.

Гносеологический и структурный аспекты системного анализа

Как метод познания системный анализ представляет собой совокупность методов и методик, позволяющих сузить предметную область до удобного для исследователя уровня.

На начальном уровне формируется семантическая мера «цель исследования», очерчивающая только необходимый исследователю круг задач. Затем определяется новая семантическая мера «точка зрения», которая позволяет решать задачи исследования с позиций тех или иных действующих лиц. Для познания закономерностей, действующих в исследуемой системе, используются различные методы моделирования. Результаты моделирования аккумулируются в общую модель, представляющую систему в удобном для исследователя виде, дальнейшее изучение которой позволяет познать саму систему.

В структурном аспекте можно выделить следующие этапы системного анализа:

- постановка задачи исследования (декомпозиция): выделение, определение цели и критериев функционирования объекта исследования и определение его наиболее важных аспектов.

- проведение системного исследования (анализ): изучение свойств объекта исследования с помощью методов моделирования (построения одной или комплекса моделей: от структурной до параметрической);

- создание формализованного представления о системе (синтез): обобщение информации, полученной при анализе, в виде формализованной модели системы, создание стратегии улучшения (оптимизации) объекта исследования на практике;

- оценка полученного результата (проверка): обобщение результатов оптимизации и формирование выводов о степени достижения целей исследования или принятие решения о возврате на одну из предыдущих стадий системного анализа.

В процессе функционирования системы выявляется проблема практики как несоответствие существующего положения дел требуемому. Для решения проблемы проводится системное исследование (декомпозиция, анализ и синтез) системы .

Декомпозиция используется для локализации необходимой для исследования части окружающего мира в виде системы и формулирования задачи исследования. В ходе анализа выявляются основные свойства системы, которые интересуют исследователя в контексте решаемой при помощи системного анализа задачи. Для анализа могут использоваться различные методы моделирования. Синтез заключается в обобщении полученных при анализе знаний в виде некоторого формализованного представления о системе (модели): информационной, функциональной, динамической и т.п.

В результате синтеза формируется формализованная модель системы, с помощью которой осуществляется аспектная оценка анализируемой системы. Если проверка проходит успешно, то формализованная модель становится проектом новой предлагаемой системы, в которой задача практики предполагается решенной. Реализация проекта предлагаемой системы позволяет провести оценку степени снятия проблемы практики и принять решение об успешном окончании системного исследования, об уточнении модели системы или, в худшем случае, о повторении системного исследования в другом аспекте.

Такой подход позволяет сформировать вектор исследования, направленный на всестороннее изучение реальной проблемы и обобщение результатов этого изучения в виде особого формализованного представления - модели системы (или системной модели), представляющий собой и объект для дальнейшего изучения и проект будущей реальной системы одновременно. Таким образом, вопрос формирования и исследования системной модели приобретает особый смысл. Важным аспектом этого подхода к системному анализу является возможность улучшения системы на основании экспериментов с системной моделью, поэтому он становится наиболее распространённым.

Таким образом, образом системный подход является важным общесистемным понятием и методом, применяемым в научных исследованиях, а системный анализ является конкретной научной методологией извлечения знаний.

Применим методологию системного анализа для изучения самой этой методологии. Для этого оценим по шагам эту методологию.

3. Этапы системного анализа

Выявление проблемы практики для системного исследования. Первым шагом в системном анализе является идентификация проблемы в предметной области (проблемы практики), которая определяет элемент предметной области - систему, которую следует исследовать. Далее система выделяется из окружающей среды, определяются цели и критерии её функционирования, перечень наиболее существенных ограничений, накладываемых на её функционирование. Система декомпозируется на наиболее значимые её компоненты, которые ранжируются на элементы и подсистемы. Затем намечаются наиболее важные аспекты, в которых на следующем этапе система будет анализироваться.

Модель предметной области

Предметная область - множество всех объектов, явлений и процессов, свойства и отношения между которыми рассматриваются в научной теории. Например, для системы планирования ресурсов учебного процесса предметной областью является образовательная деятельность вуза.

Модель предметной области - система, имитирующая структуру или функционирование исследуемой предметной области и отвечающая основному требованию - быть адекватной этой области.

К моделям предметных областей предъявляются следующие требования:

- формализация, обеспечивающая однозначное описание структуры предметной области;

- доступность для понимания заказчиками и разработчиками на основе применения графических средств отображения модели;

- осуществимость, подразумевающая наличие средств физической реализации модели предметной области в информационной системе;

- обеспечение возможности для оценки эффективности реализации модели предметной области на основе определенных методов и вычисляемых показателей.

Постановка задачи системного исследования. При постановке задачи системного анализа осуществляется выявление конечной цели, т.е. формализация пожеланий заказчика в виде конкретных требований. Для постановки задачи системного анализа обязательно участие двух сторон: заказчика (лица принимающего решения) и исполнителя данного системного проекта. От заказчика требуется произвести анализ системы, которой он управляет, сформулировать цели и оговорить возможные варианты действий.

На этом этапе должны быть установлены и зафиксированы понятия эффективности деятельности системы. В соответствии с принципами системного подхода необходимо учесть максимальное число связей, как между элементами системы, так и по отношению к внешней среде. Исполнитель-разработчик не должен иметь профессиональные знания процессов, которые являются главными. Но обязательно наличие таких знаний у заказчика - руководителя или администратора системы. Заказчик должен знать - что надо сделать, а исполнитель - специалист в области системного анализа - как это сделать. Единственно верный путь - налаживать диалог между ними.

При проектировании искусственных объектов часто возникает проблема несоответствия между желаемым и существующим состоянием, между целью и результатом.

Причин, порождающих эту проблему, может быть несколько:

- нехватка ресурсов для достижения цели;

- непредвиденные воздействия окружающей среды;

- непредвиденное взаимодействие элементов внутри системы и т.д.

Из рисунка видно, что создание искусственной системы - итерационный процесс, т.е. достижение результата в виде искусственной системы нужного вида с первого раза маловероятно.

Проблемы, приводящие к возникновению дополнительных итераций при создании искусственных систем, появляются по следующим причинам:

- цели не могут быть выражены количественно и задаются семантически;

- неизвестен, не существует или не эффективен алгоритм достижения цели;

- информация, используемая при создании искусственной системы неполная, неоднозначная, противоречивая или ошибочная;

- могут существовать ограничения по ресурсам и т.д.

Рассмотрим другие проблемы этапа постановки задачи системного анализа:

Проблема согласования целей. В большинстве случаев, показателем полноты достижения цели системы служит показатель стоимости. Выбор критерия эффективности системы, является заключительным этапом формулировки целей и задач системы. От этого этапа будут зависеть наши представления о свойствах системы и результаты системного анализа.

Проблема оценки связей в системе. В экономических системах принято выделять три типа связей с внешней средой: продукция, деньги, информация. При постановке задачи возникает проблема согласования этих несопоставимых по размерностям показателей, поскольку без такого согласования невозможно установить единый показатель эффективности системы в целом.

Проблема оценки связей заключается в том, что количества продукции, суммы денег и показатели информационных потоков в каналах связи системы имеют стохастичную, вероятностную природу - их значения в данный момент времени нельзя предсказать абсолютно надежно. Поэтому при системном анализе часто приходится иметь дело не с конкретными значениями величин, не с заранее определенными событиями, а с их оценками по прошлым наблюдениям или по прогнозам на будущее. Отсюда возникает необходимость использования специальных, большей частью прикладных, методов математической статистики.

Анализ исследуемой системы. Следующим этапом системного анализа является изучение свойств объекта исследования с помощью методов моделирования (построения одной или комплекса моделей: от структурной до параметрической).

Как правило, для получения знаний о системе, на основании которых в дальнейшем формируется стратегия её улучшения (оптимизации), используются методы моделирования различных аспектов предметной области.

В результате анализа формируется представление о следующих характеристиках системы:

- структура и наиболее важные элементы;

- принципы функционирования;

- принципы сохранения устойчивости системы;

- наиболее важные параметры составляющие гомеостаз;

- основные системные закономерности, которые следует учитывать при формировании комплексной модели;

- важнейшие ограничения, связанные с функционированием.

Синтез системной модели. После накопления достаточного знания о системе и её особенностях, методология системного анализа требует синтеза этих знаний в виде интегрального формализованного представления (системной модели) и формирования на её основе стратегии улучшения системы. В данной связи особенно важно правильно интерпретировать полученные при анализе знания, поэтому при синтезе нередко возникает необходимость вернуться к стадии анализа и рассмотреть систему в каком-либо новом аспекте.

Для изучения накопленной информации о функционировании системы требуется формы представления и хранения этой информации. Современный системный анализ предлагает множество методик синтеза знаний в виде различных интегральных моделей. Для организованных систем, к числу которых относятся все виды организаций, коллективов, команд и групп наибольшие возможности для создания корректной системной модели предоставляет методология SADT.

Системная модель организованной системы включает множество составляющих: в структурном, информационном, семантическом, лингвистическом, математическом и других представлениях. При этом для управления организованной системой на основе системной модели она должна иметь следующие свойства:

- интегрировано описывать структуру процессов организованной системы;

- давать информацию об информационных потоках внутри и между процессами организованной системы;

- позволять прогнозировать реакцию организованной системы как системы управления на те или иные управляющие воздействия, выраженные в виде целей конкретных процессов;

- иметь механизмы самоадаптации, как к незначительным, так и структурным изменениям внутри системы.

Технология создания системной модели организованной системы представляет собой следующие действия:

- разделение всех видов деятельности в организованной системе на процессы или бизнес-процессы;

- формализация каждого из них и взаимодействия между ними;

- выделение внутри бизнес-процессов подпроцессов и формализация каждого из них и взаимодействия между ними

- продолжение декомпозиции до уровня, достаточного для проводимого исследования.

Эта технология - методология структурного анализа SADT, реализующая стандарт IDef0 [17].

Подходы к улучшению исследуемой системы. Системный анализ предполагает не только изучение проблемы практики, но и создание методики её преодоления. Таких методик существует множество. Рассмотрим методики улучшения, основанные на применении структурно-функциональных моделей.

Наиболее популярными на сегодняшний день являются реинжиниринг и метод анализа и преобразования потока ценности (метод потока ценности - МПЦ) [12].

Оба метода направлены на повышение эффективности организационной системы за счёт оптимизации её структуры. Но между ними существует различие.

Реинжиниринг предполагает повышение производительности всех или нескольких процессов, определяющих функционирование организационной системы. Наибольшее внимание он уделяет решению вопроса интенсификации труда, вплоть до выведения человека из состава объекта управления. При этом широко применяется механизация и автоматизация процессов организованной системы. Ключевым параметром, по которому оптимизируется процесс, является производительность труда в единицу времени. Реинжиниринг использует высокотехнологичные средства и знания, которые могут устаревать в течение 2-3 лет, поэтому для его применения обычно используются внешние эксперты, сосредотачивающиеся на актуализации методов и средств, которые они используют. Обычному предприятию обычно экономически нецелесообразно иметь в штате таких экспертов. Из этого проистекает и главный недостаток реинжиниринга. Вопрос о ценности, производимой для потребителя, тем или иным процессом этим оптимизационным методом не рассматривается. В результате значительные инвестиции могут пойти на автоматизацию далеко не самых критичных для потребителя результатов деятельности системы.

В противоположность реинжинирингу МПЦ концентрируется на знаниях, присутствующих внутри организованной системы [12]. Задача МПЦ классифицировать все процессы на 3 категории: полезные для потребителя, полезные для функционирования организационной системы и бесполезные. Для этого также используется структурная модель. После классификации процессов, подпроцессов и функций организованной системы осуществляется оптимизация. При этом стратегия оптимизации следующая: бесполезные процессы стремятся исключить вовсе, а полезные только для функционирования самой организационной системы, а не потребителя - максимально уменьшить и удешевить. В результате формируется стратегия повышения производительности труда, но несколько иным путём.

Исследователи часто противопоставляют МПЦ реинжинирингу и наоборот, отмечая достоинства или недостатки каждого из методов. На наш взгляд, это не вполне правильно. МПЦ гораздо эффективнее на первых этапах оптимизации, когда в организационной системе достаточно много избыточных, зачастую бесполезных функций. Далее, по мере оптимизации, эти функции исключаются, и применение реинжиниринга становится более эффективным.

Проверка стратегии решения проблемы. В заключение системного исследования выполняется проверка полученного результата, т.е. обобщение результатов оптимизации и формирование выводов о степени достижения целей исследования. По результатам этой проверки принимается решение о возврате на одну из предыдущих стадий системного анализа или об окончании системного исследования.

Проверка обычно осуществляется на практике, хотя для ряда исследований применимы и математические методы. Мы будем рассматривать подход проверки практикой, поскольку именно он господствует при системных исследованиях организационных систем.

Для проверки любых оптимизационных стратегий на практике необходимо сначала реализовать их. Однако полномасштабная реализация даже самой привлекательной и продуманной стратегии обычно сопряжена с большими рисками, поэтому обычно проверку проводят на одном из процессов или даже подпроцессов, а затем принимают решение о реализации стратегии преобразования во всей организованной системе. Такой подход называют реализацией пилотного проекта.

Пилотный проект призван ответить на вопрос о правильности намеченной стратегии, поэтому в первую очередь ещё до начала его реализации выполняют:

- определение значений параметров интересующих исследователя параметров (например, затраты, процент дефектов, прибыль и т.д.);

- планирование изменений целевых параметров (например, рост прибыли на 15%);

- погрешность планирования параметров (например, рост прибыли не менее чем на 10%, на 15%±1,5% и т.д.).

После реализации пилотного проекта и сбора информации о его результатах производится сравнение полученных значений параметров с установленными в планах. Если фактическое изменение параметров функционирования организационной системы соответствует плану, то принимают решение о правильности выбранной стратегии оптимизации и определяют возможности для её применения для других процессов организационной системы. В противном случае определяют причины неудачи.

Причинами могут служить:

- ошибки и просчёты при внедрении пилотного проекта;

- ошибки при формировании стратегии оптимизации;

- ошибки при выполнении системного исследования.

Для первого случая, возможно, следует провести ещё один пилотный проект и если он оправдает ожидания, то принять выбранную стратегию.

Во втором случае необходимо оценить саму стратегию и попробовать её изменить. После этого появляется возможность повторения пилотного проекта.

Для третьего случая требуется повторное, более детальное и глубокое системное исследование.

Пример применения системного анализа для образовательной деятельности. Рассмотрим систему планирования учебного процесса.

На первом этапе определим предметную область для системы. Предметной областью для этой системы является образовательная деятельность вуза со всей совокупностью ограничений и особенностей, которые ей присущи.

Проблемой практики является необходимость повышения эффективности деятельности структурного подразделения, участвующего в функционировании этой системы.

Для решения этой проблемы возникает цель, которую можно сформулировать как достижение максимальной экономии ресурсов, при сохранении высокого качества предоставляемой услуги.

Как мы рассматривали выше, элементами системы планирования ресурсов являются структурные подразделения, одним из которых является кафедра, осуществляющая непосредственную деятельность по предоставлению образовательной услуги. Поэтому рассмотрим решение проблемы практики, с точки зрения администрации кафедры вуза.

Таким образом, появляется возможность сформулировать задачу исследования как повышение эффективности деятельности кафедры в рамках системы планирования учебного процесса.

На втором этапе проведём анализ предметной области, которою формирует учебный процесс.

Основным выводом из анализа схемы рассматриваемой системы является возможность представления системы планирования учебного процесса в виде системы управления плановыми документами кафедры. Следовательно, кафедра является важным звеном системы планирования. На данном этапе можно оценить и другие свойства системы планирования, такие как её гомеостаз, входящая и исходящая документация, организационная сложность, степень автоматизации и другие. Этап анализа должен дать информацию для формирования комплекса моделей, которые принято называть системной моделью.

Для моделирования функциональной структуры принято использовать функциональное, процессное или объектно-ориентированное моделирование. На третьем этапе применим для создания системной модели методологию SADT.

На основе системной модели появляется возможность предложить методы оптимизации этой модели для решения поставленной задачи. В прикладной информатике основным методом решения задач практики является внедрение информационных систем. Но это не означает, что любую систему следует автоматизировать. Для того чтобы это было оправдано, необходим дополнительный анализ экономических, организационных, технологических, социальных и других факторов с помощью методов математического или аналитико-графического моделирования.

В нашем примере решение об автоматизации системы планирования на уровне кафедры - является предлагаемым решением поставленной задачи.

Следующим шагом в системном анализе в прикладной информатике является выбор инструментария.

Сопоставим каждой характеристике шкалу, в которой отрицательные свойства оцениваются в обратном порядке:

- «высокая» - 1 балл;

- «средняя» - 2 балла;

- «низкая» - 3 балла.

Получим, оценку:

- для ERP-систем - 6 баллов;

- для систем электронного документооборота - 9 баллов;

- для web-технологий - 10 баллов.

Таким образом, для решения проблемы практики наиболее подходящим инструментом является web-технология.

На четвёртом этапе системного анализа сформулируем способ решения поставленной задачи. Для этого необходимо построить информационную систему планирования учебного процесса применительно к кафедре вуза.

Таким образом, при помощи системного анализа можно решать сложные задачи практики в предметной области организационных систем.

4. Системная инженерия

Понятие «системная инженерия» вынесено в название в стандарте ИСО/МЭК 15288 [2] и привязано к понятию жизненного цикла системы. На сегодняшний день понятие считается новым, но некоторые понятия уже приняты и могут использоваться. Основной сферой применения системной инженерии является разработка высокотехнологичной продукции: современных компьютеров и средств связи, всевозможных программных средств, а также классических сверхсложных объектов: самолётов, морских и космических кораблей, а также некоторых комплексов вооружения.

В некотором роде системная инженерия - это мост между теорией систем и проектированем высокотехнологичных систем, между теорией и практикой. Один из наиболее известных авторов в этой области А.И. Левенчуктак определяет это понятие

«Системная инженерия - это практическое применение научных, инженерных и управленческих навыков, необходимых для преобразования операционных требований в описание конфигурации системы, которая наилучшим образом удовлетворяет этим требованиям. Это общий процесс решения проблем, который применяется ко всему техническому управлению в проекте, посвященном разработке системы, предоставляя механизм формулирования и совершенствования определений изделий и процессов системы» [23].

Выводами из этого определения являются следующие:

1) системная инженерия - это методология, используемая для разработки сложных систем, а не язык описания требований или онтологий;

2) методология системной инженерии шире существующих в организациях-разработчиках подходов, поскольку вносит в практику возможность использования глубоких научных методов;

3) системная инженерия - не метод повышения скорости и экономической эффективности разработки, а методология повышения её качества;

4) системная инженерия эффективная на больших, ответственных проектах по созданию сложных систем.

Основные функции системной инженерии [23]:

- определение проблемы - указание потребностей и ограничений путем анализа требований и взаимодействия с заказчиком;

- анализ решений - выделение набора возможных способов удовлетворения потребностей и ограничений, их анализ и выбор оптимального;

- планирование процессов - определение задач, которые должны быть выполнены, объема ресурсов и затрат, необходимых для создания изделия, очередности задач и потенциальных рисков;

- контроль процессов - определение методов мониторинга проекта и процессов, измерение прогресса, оценка промежуточных изделий и принятие по мере необходимости корректирующих действий;

- оценка изделий - определение качества и количества создаваемых изделий путем оценочного планирования, тестирования, демонстрации, анализа, верификации и контроля.



Литература

12. Дрогобыцкий, И.Н. Системный анализ в экономике: Учебник для студентов вузов / И.Н. Дрогобыцкий. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2013. - 423 c.

13. Дрогобыцкий, И.Н. Системный анализ в экономике: Учебник / И.Н. Дрогобыцкий. - М.: ЮНИТИ, 2013. - 423 c.

14. Дрогобыцкий, И.Н. Системный анализ в экономике / И.Н. Дрогобыцкий. - М.: Финансы и статистика, 2009. - 512 c.

15. Дрогобыцкий, И.Н. Системный анализ в экономике: Учебник / И.Н. Дрогобыцкий. - М.: ЮНИТИ, 2016. - 423 c.

16. Кагарлицкий, Б.Ю. История России: Миросистемный анализ / Б.Ю. Кагарлицкий, В.Н. Сергеев. - М.: Ленанд, 2014. - 432 c.

17. Качала, В.В. Теория систем и системный анализ: Учебник для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования / В.В. Качала.. - М.: ИЦ Академия, 2013. - 272 c.

18. Кириллов, В.И. Квалиметрия и системный анализ: Учебное пособие / В.И. Кириллов. - М.: НИЦ ИНФРА-М, Нов. знание, 2013. - 440 c.

19. Кириллов, В.И. Квалиметрия и системный анализ: Учебное пособие / В.И. Кириллов. - М.: ИНФРА-М, 2012. - 440 c.

20. Козлов, В.Н. Системный анализ, оптимизация и принятие решений / В.Н. Козлов. - М.: Проспект, 2016. - 176 c.

21. Костусенко, И.И. Системный анализ инвестиционно-инновационных процессов в АПК: Учебное пособие / И.И. Костусенко. - СПб.: Проспект Науки, 2014. - 176 c.

22. Лексин, В.Н. Реформы и регионы: Системный анализ процессов реформирования региональной экономики, становления федерализма и местного самоуправления / В.Н. Лексин, А.Н. Швецов. - М.: Ленанд, 2012. - 1024 c.

23. Лившиц, В.Н. Системный анализ рыночного реформирования нестационарной экономики России: 1992-2013 / В.Н. Лившиц. - М.: Ленанд, 2013. - 640 c.

24. Онищенко, Г.Г. Системный бенчмаркинг канализования. В 2-х т. / Г.Г. Онищенко, Ф.В. Кармазинов и др. - СПб.: Профессия, 2011. - 992 c.

25. Пиляева, В.В. Системный анализ в менеджменте / В.В. Пиляева. - М.: КноРус, 2013. - 304 c.

26. Попов, В.Б. Системный анализ в управлении: Учебное пособие / В.Б. Попов. - М.: Финансы и статистика, 2009. - 368 c.

27. Самсонов, Р.О. Системный анализ геоэкологических рисков в газовой промышленности / Р.О. Самсонов. - М.: Научный мир, 2007. - 272 c.

28. Самсонов, Р.О. Системный анализ геоэкологических рисков в газовой промышленности / Р.О. Самсонов, А.С. Казак, В.Н. Башкин, В.В. Лесных. - Вологда: Инфра-Инженерия, 2007. - 282 c.

29. Северцев, Н.А. Системный анализ и моделирование безопасности. / Н.А. Северцев. - М.: Высшая школа, 2006. - 462 c.

30. Сердюцкая, Л.Ф. Системный анализ и математическое моделирование экологических процессов в водных экосистемах / Л.Ф. Сердюцкая. - М.: КД Либроком, 2009. - 144 c.

31. Сухова, Л.Ф. Системный анализ в экономике: Учебное пособие / Л.Ф. Сухова и др. - М.: Финансы и статистика, 2009. - 512 c.

32. Тимченко, Т.Н. Системный анализ в управлении: Учебное пособие / Т.Н. Тимченко. - М.: ИД РИОР, 2013. - 161 c.

33. Тихомирова, О.Г. Управление проектом: комплексный подход и системный анализ: Монография / О.Г. Тихомирова. - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 301 c.

34. Чернов, Ю.Г. Психологический анализ почерка: системный подход и компьютерная реализация в психологии криминологии и судебной экспертизе / Ю.Г. Чернов. - М.: Генезис, 2011. - 464 c.

35. Шумский, А.А. Системный анализ в защите информации / А.А. Шумский, А.А. Шелупанов. - М.: Гелиос АРВ, 2005. - 224 c.

36. Юдицкий, С.А. Теория систем и системный анализ в управлении организациями: Учебное пособие / С.А. Юдицкий. - М.: Финансы и статистика, 2012. - 848 c.

37. Яковлев, С.В. Теория систем и системный анализ. Лабораторный практикум: Учебное пособие для ВУЗов, перераб., и доп / С.В. Яковлев. - М.: ГЛТ, 2015. - 320 c.

38. Яковлев, С.В. Теория систем и системный анализ (лабораторный практикум): Учебное пособие для вузов / С.В. Яковлев. - М.: Горячая линия -Телеком , 2015. - 320 c.

Размещено на Allbest.ru

...