Системный подход и системный анализ как методологическая основа исследования и проектирования сложных систем

- специфика системного исследования;

- системный подход;

- системный анализ.

Системные исследования – это методология решения научно-технических и социально-экономических проблем, которые при всей их специфике и многообразии сходны в понимании исследуемых объектов как систем. В широком смысле, термин «системные исследования» используется для обобщения дисциплин, связанных с изучением и проектированием сложных систем. "Современное движение за синтез знаний происходит как под знаком общей теории систем, так и под знаком прикладных научных дисциплин "системные исследования" [34, с. 58].

Специфика системного исследования определяется не усложнением методов анализа, а выдвижением новых принципов изучения и конструирования объектов, новой ориентацией исследования. В самом общем виде эта ориентация выражается в стремлении построить целостную картину объекта. Более конкретно она реализуется в следующих принципах:

- при описании объекта как системы каждый ее элемент описывается не как таковой, а с учетом его "места" в целом;

- исследование системы неотделимо от исследования ее среды;

- необходимым элементом системного исследования выступает исследование порождения свойств целого из свойств элементов и наоборот;

- в системном исследовании недостаточны чисто причинные объяснения функционирования и развития объекта, необходимо исследование целесообразности;

- источник преобразований системы лежит обычно в ней самой, так как сложные системы характеризуются самоорганизацией и самонастройкой.

В главе 3 принципы системных исследований будут рассмотрены более подробно.

Системное исследование исходит из того, что специфика сложного объекта не исчерпывается особенностями составляющих его элементов, а связана, прежде всего, с характером взаимоотношений между элементами. Таким образом, важно различать исследование системного (сложного) объекта (системы) и системное исследование того же объекта. Например, существуют структурные исследования, которые могут абстрагироваться от всего, кроме структуры изучаемого объекта. Системное же исследование структуры объекта будет рассматривать ее в связи с другими системными элементами и факторами – целями, функциями и т.д.

Основу системных исследований составляют системный подход - общий метод исследования объекта как целого, и системный анализ - конкретное теоретико-прикладное направление, основанное на системной методологии и характеризующееся определенными принципами, методами и областями применения.

Системный подход есть совокупность методологических принципов исследования объекта как целого, т. е. как множества элементов, находящихся во взаимодействии, порождающем новые свойства. Системный анализ представляет собой комплекс специальных процедур, приемов и методов, обеспечивающих реализацию системного подхода. Следует подчеркнуть, что системный подход является адекватным исследовательским подходом при исследовании не любых объектов, произвольно называемых системами, а лишь таких объектов, которые представляют собой органичные целостности. В этот класс попадают биологические, социально-экономические и сложные технические объекты.

Главным для системного подхода является принцип целостности. В свое время аналитический подход явился метафизическим отрицанием первоначального целостного (нерасчлененного) восприятия природы. Системный подход есть возвращение к целостным представлениям на новом уровне. Системный подход – это интеграция, синтез рассмотрения различных сторон явления, объекта.

В противоположность аналитическому подходу, сводящемуся к разбиению сложноорганизованного целого, системный подход направлен на получение синтетической картины этого целого. При этом в системном подходе центральным моментом является понятие «система» и связанные с ним понятия: «структура», «функция», «организация», «элемент», «отношение», «связь» и т. д.

Системный анализ

Несмотря на широкое распространение, до сих пор термин «системный анализ» трактуется неоднозначно. Он известен как методология решения сложных проблем, как методология создания систем или совершенствования определенной области деятельности. Системный анализ рассматривается и как методология управления сложными системами.

В наиболее общем представлении системный анализ можно определить следующим образом: это междисциплинарная методология исследования и проектирования сложных систем, совокупность определенных научных методов и практических приемов решения разнообразных системных проблем, возникающих во всех сферах человеческой деятельности, на основе системного подхода. Системный анализ характеризуется, главным образом, не специфическим научным аппаратом, а упорядоченным, логически обоснованным подходом к исследованию проблем и использованию существующих методов их решения, которые могут быть разработаны в рамках других наук.

Исходным моментом применения системного анализа выступает сложная проблема. Для выделения предметной области системного анализа оказалось целесообразным множество исследуемых проблем разделить по характеру их структурности (то есть по степени развитости и определенности связей между явлениями и процессами, между факторами, причинами и следствиями). Известный американский ученый Г. Саймон выделил 3 класса таких про­блем:

1. Хорошо структурированные проблемы. Связи здесь могут быть выяснены четко, полно и могут иметь количественное выражение. При этом оно могут быть строго детерминированы (т. е. изменение фактора – причины ведет к однозначному изменению результативного признака, например, определение потребностей в условном топливе для выработки необходимого количества электроэнергии на тепловых станциях, определение количества персонала для выполнения функций при заданной трудоемкости и т. п.).

К этому же классу можно отнести и структурированные проблемы, в которых связи носят корреляционный характер высокой степени тесноты (например, определение темпов роста производительности труда в зависимости от динамики его фондовооруженности и энерговооруженности; формирование цен на основе факторов затрат, спроса и цен конкурентов).

Для решения таких проблем используются формализованные методы, в частности, методы исследования операций (линейного, нелинейного, динамического программирования, теории массового обслуживания, теории игр, статистические и т. д.).

2. Слабо структурированные проблемы. Их характерной чертой является невысокий уровень тесноты связей между элементами. На результативный признак воздействуют многие факторные признаки – причины. Их воздействие отражается в изменениях результативного признака в очень большом интервале значений (пример – определение количества и структуры населения в долгосрочном периоде).

3. Неструктурированные проблемы. Связи в такого типа проблемах могут быть установлены только (или почти только) на основе логического анализа. Изменение результативного признака трудно предсказуемо (пример подобной проблемы - развитие науки и техники в долгосрочной перспективе). Для исследования неструктуризованных проблем традиционными являются экспертные и эвристические методы исследования. Их особенность состоит в том, что эксперт собирает максимум информации о решаемой проблеме и на основе интуиции выносит заключения и рекомендации. При таком подходе отсутствует строгая процедура отыскания решения, и специалист, выдвигающий определенные предложения, не может сколько-нибудь четко изложить способ, на основе которого он от совокупности разрозненных исходных сведений пришел к окончательным рекомендациям.

Системный анализ предназначен для исследования в первую очередь слабоструктурированных проблем, т. е. проблем, состав элементов и взаимосвязей которых установлен лишь частично. Такие задачи возникают, как правило, в ситуациях, характеризуемых наличием фактора неопределенности, и содержат в принципе неформализуемые элементы. К подобным проблемам относится большинство наиболее важных экономических, социальных, технических и политических задач.

Типичными проблемами такого рода являются те, которые:

а) имеют стратегический и долгосрочный характер;

б) сталкиваются с широким набором альтернатив;

в) зависят от неопределенности внешней и внутренней среды системы.

Помимо отмеченных признаков (слабой структурности и неопределенности) для системных проблем характерны также: многоаспектность, конфликтность, наличие риска.

Предмет системного анализа в теоретическом аспекте – это процесс подготовки и принятия управленческих решений; в прикладном аспекте – различные конкретные проблемы, возникающие при создании и функционировании систем. Предмет системного анализа как междисциплинарного научного направления можно определить также следующим образом [24, С.17]: во-­первых, это концепции и принципы постановки и раз­решения практических проблем на основе системной идеологии; во-вторых, способы интегpирования методов и результатов исследования специальных дисциплин в целевую технологию, направленную на разрешение возникшей проблемы; в-­третьих, методики, приемы и модели комплексного исследования и проектирования различных системных объектов.

Системный анализ является наиболее конструктивным направлением системных исследований [8]. В отличие от многих научных направлений, главной целью которых является открытие и формулирование объективных законов и закономерностей, присущих предмету изучения, системный анализ носит прикладной характер и, в основном, направлен на выработку конкретных рекомендаций, в том числе и на основе использования теоретических достижений различных наук в прикладных целях. Таким образом, системному анализу присущ «конструктивный прагматизм» [24] - строгaя ориентация на разреше­ние конкретных практических проблем. Любая модель, используемая для анализа (математическая, физическая, описательная или какая­-либо дрyгaя), должна строитьcя не ради модели, а использоваться как рабочий инструмент по­знания и разрешения конкретной системной проблемы. Дрyгaя особенность прикладного характера системных исследо­ваний состоит в том, что каждое из них имеет уникальный характер и проводится не само по себе, а в тесной взаимосвязи с фундаментaльными, поисковыми и конструкторскими исследованиями.

Стремление к конструктивному прагматизму определяет главное отличие системногo анализа от общей теории систем, объектами изучения которой являются не конкретные системы, а модели, принципы и законы, применимые к обобщенным системам независимо от их вида и поставленных задач исследования [24, С.39-41].

Решение вопроса о необходимости представления объекта в виде системы и применения для его исследования, проектирования или организации управления им системного анализа зависит, во-первых, от цели исследования, а во-вторых, от того, какая неопределенность в постановке задачи имеет место на начальном этапе ее рассмотрения. Эта неопределенность зависит от ряда факторов: от характера проблемной ситуации, от требуемой точности решения, от имеющейся информации об объекте, от возможности получения достоверной и точной информации; от принципиальных особенностей объекта и других.

Основная особенность системного анализа заключается в том, что он ориентирует исследователя, проектировщика не на то, чтобы предложить окончательную модель объекта или процесса обоснования и принятия решения (как это имеет место при математическом моделировании), а на разработку методики, позволяющей, во-первых, исследовать сложную слабо структуризованную проблему, а во-вторых, - постепенно формировать модель, направленную на ее решение, обосновывая ее адекватность на каждом шаге формирования с участием лиц, принимающих решения (ЛПР) [8].

Иными словами, в методике системного анализа главное - процесс исследования системной проблемы и постановки задачи. Как отмечалось выше, современная экономика характеризуется такими особенностями, что гарантировать полноту и своевременность постановки и решения многих экономических проектных и управленческих задач стало трудно без применения специальных приемов и методов, в том числе, без системного анализа.

Таким образом, системный анализ может применяться на этапе постановки любой задачи, если возникают сложности с описанием проблемы, с выбором модели и доказательством ее адекватности, с поиском рационального решения. Кроме того, существуют проблемы, которые в принципе не могут быть исследованы без использования методов системного анализа. Такие задачи ранее решались обычно на основе интуиции и опыта экспертов [8].

К областям приложения системного анализа относятся задачи, связанные с: анализом целей, функций и целеобразованием; определением стратегии развития регионов, отраслей, предприятий и организаций; формированием прогнозов и перспективных планов, целевых комплексных программ; разработкой или совершенствованием структур; исследованием специфических особенностей управления и механизмов обратных связей; определением характера и степени влияния на организацию условий ее функционирования (внешней среды); исследованием процессов принятия управленческих решений во всех блоках и элементах системы; исследованием эмерджентных свойств и их влияния на функционирование системы и другие сложные задачи.

Потребность в системном анализе возникает в следующих ситуациях [34, с. 325]:

- при решении новых проблем, когда с помощью системного анализа формулируется проблема, определяется, что и о чем нужно знать и понимать, кто должен знать и понимать;

- если решение проблемы предусматривает увязку цели со средствами ее достижения;

- если проблема имеет разветвленные связи, вызываю­щие отдаленные последствия в разных отраслях народного хозяйства;

- при решении проблем, где существуют трудно сравниваемые варианты решений или достижения комплекса целей;

- во всех случаях, когда создаются совершенно новые системы;

- в случаях, когда осуществляется совершенствование производства или управления в организации;

- во всех проблемах, связанных с автоматизацией и внедрением информационных систем,

- если принимаемые на будущее решения должны учи­тывать факторы неопределенности и риска;

- когда выработка ответственных решений принимается на длительную перспективу;

- везде, где требуется выработка критериев оптимально­сти с учетом целей развития и функционирования сис­темы.

Одним из наиболее ценных результатов системного анализа является увеличение степени понимания и возможных путей решения сложной проблемы.

Как системный подход, так и системный анализ сочетают в себе объективные и субъективные аспекты, обусловленные их двойственной природой: с одной стороны, системные исследования – это теоретическое и прикладное направление, с другой – искусство.

Системная методология в ее современном понимании сформировалась как результат большого числа научных и философских работ, объединенных в такие направления, как системный подход, системный анализ, общая теория систем, кибернетика, системотехника, системология, синергетика и другие. Непосредственным стимулом, ускорившим разработку системной методологии, послужили потребности в исследовании и создании классов объектов, характерных для эпохи научно-технического прогресса. Поэтому для системной проблематики характерно, что она «вызрела», прежде всего, в недрах практической деятельности. «Системное движение пронизало все области науки и было вызвано общим для всех наук противоречием между методами классической парадигмальной науки и способами их применения для решения задач «организованной сложности»» 1.

Выводы

Эволюция научного познания шла по пути усложнения исследуемых проблем в различных предметных областях. Потребность в новых принципах исследования была обусловлена усилением целостности хозяйства, сложности и изменчивости происходящих в нем процессов, ускорением научно-технического прогресса и другими явлениями. Необходимость междисциплинарного характера исследований привела к появлению системной методологии. В рамках этой методологии сформировался целый комплекс направлений – теория систем, теория самоорганизации, кибернетика, синергетика и другие. Несмотря на специфику, общим для данных направлений было целостное рассмотрение изучаемого явления или объекта.

В этом ряду теорию систем следует рассматривать как теоретическую базу, а системный анализ – как прикладную методологию исследования и проектирования реальных систем, как совокупность методов изучения и разрешения системных проблем, которые носят слабоструктурированный характер. Дальнейшее развитие науки и общества, по-видимому, все более будет опираться на системные методы исследований как наиболее адекватные характеру этого развития.

Вопросы и задания для самоконтроля

· Каковы научные предпосылки развития системных исследований?

· В чем заключаются особенности современного научного познания?

· Перечислите особенности современного хозяйства, определяющие его целостность.

· В чем состоит значение теории самоорганизации?

· Каковы ключевые положения «Тектологии» А.А. Богданова?

· Какие научные направления формируют современную картину мира?

· В чем сходство и различие общей теории систем, синергетики и кибернетики?

· Определите специфику системного исследования.

· Какова основная идея системного подхода?

· На решение каких проблем направлен системный анализ?

· Почему системный подход является методологической основой исследования и проектирования систем?

· Почему системный анализ имеет междисциплинарный характер?

· Какова роль системного анализа в процессе решения сложных проблем?

· Когда возникает потребность в системном анализе?

· В чем заключается «конструктивный прагматизм» системного анализа?

· Какова связь и различия между системным подходом и системным анализом?

· Какие сферы научного знания послужили основой формирования теории систем и системного анализа?

· В чем различие между теорией систем и системным анализом?

· В чем состоит ключевая идея кибернетики?

· Как происходило развитие системных исследований в естественных и общественных науках?

· Какова роль технического прогресса в системных исследованиях?

· Что является предметом синергетики как науки?

· В чем состоит прикладное значение синергетики?