Исследование проблемы

Что же такое «проблема» и как необходимо ее решать?

Человек в процессе своей практической деятельности постоянно взаимодействует с внешней средой. Это взаимодействие носит пассивный и активный характер и выражается:

· В познании среды;

· В адаптации к среде;

· В воздействии на среду;

· В управлении средой.

Состояние системы и окружающей ее среды на какой-то момент или отрезок времени называется ситуацией . В качестве модели ситуации можно рассматривать определенное сочетание свойств системы и среды, которые можно охарактеризовать совокупностью контролируемых переменных (показателей).

В том случае, когда значения этих показателей (выраженных в некоторых шкалах, желательно в сильных) находятся в допустимых по какому-то критерию пределах, ситуация оценивается как благоприятная. В противном случае можно говорить о неблагоприятной ситуации. Такая ситуация часто называется проблемной.

Проблемная ситуация – это такое состояние системы и среды, при котором неудовлетворенность существующим положением осознана определенным лицом, но не ясно, что следует предпринять для ее изменения. Такая ситуация порождает проблему.

Неудовлетворенность ситуацией носит двойственный характер. С одной стороны, это отрицательное отношение к тому, что имеет место, и, по мнению конкретного лица(группы лиц или организации), не имеет право на дальнейшее существование. Так возникают проблемы борьбы с загрязнением окружающей среды, эпидемиями или таким негативным социальным явлением как безработица. Проблемы подобного типа иногда называют негативными .

Проблемы другого типа возникают, когда неудовлетворенность ситуацией основывается на стремлении человека получить нечто желаемое, то, что еще не существует, но, по его мнению, должно быть. Эти проблемы можно назвать позитивными . К таким проблемам относятся проблемы экономического и политического развития государства, развития науки и техники, совершенствования системы здравоохранения, изменения социального статуса научного работника и т.п. Эти проблемы возникают, когда стремятся изменить существующую реальность под некоторую прагматическую (нормативную) модель, которая адекватно отражает желаемую ситуацию.

Системный подход к понятию «проблема» отражен в приведенных ниже формулировках, отличающихся различным уровнем формализации и дающих возможность взглянуть на проблему с разных точек зрения.

1. Проблема (гр. Problema – задача) – это сложный теоретический или практический вопрос, требующий изучения и решения.

2. Проблема – это осознание субъектом невозможности разрешить трудности и противоречия, возникающие в данной ситуации, средствами наличного знания и опыта. Проблема осознается как такая противоречивая ситуация, в которой имеют место противоположные позиции при объяснении одних и тех же объектов, явлений и процессов или отношений между ними.

3. Проблема – это неблагополучное положение в какой-либо области человеческой деятельности, т.е. расхождение между требуемым(ожидаемым, желаемым) и фактическим состоянием системы или результатами ее функционирования.

4. Проблема – это осознание одним человеком или группой людей неудовлетворенностей в отношениях к состоянию некоторой системы и окружающей ее среды. Эти неудовлетворенности могут проявляться в трех основных формах:

· Неудовлетворенности от воздействия внешней среды на систему (неудовлетворенности по входу системы);

· Неудовлетворенности от воздействия системы на внешнюю среду (неудовлетворенности по выходу системы);

· Неудовлетворенности внутренним состоянием системы (неудовлетворенности по элементному составу, структуре, функциям, процессам и т.д.).

Этап осознания проблемы как некоторой иерархии неудовлетворенностей должен

заканчиваться формулировкой проблемы, т.е. вербальной моделью проблемы.

При формулировке проблемы полезно предварительно получить ответы на следующие системные вопросы.

1. Кто (конкретное лицо, организация или другой системный объект) неудовлетворен существующей ситуацией?

2. Что именно не удовлетворяет, и каковы иерархическая структура и ранжированная значимость этих неудовлетворенностей?

3. В какой среде осознается эта неудовлетворенность? Что представляет собой эта среда (какой ее состав и структура, какие процессы в ней протекают и какие релевантные факторы определяют ситуационное состояние среды)?

4. Как констатируемые неудовлетворенности соотносятся с общепринятой в данной культурной среде системой ценностей и с системой ценностей лица, формулирующего проблему?

5. Каковы пространственные и временные границы распространения этих неудовлетворенностей?

6. Выявлены ли эти неудовлетворенности в результате системного анализа или являются быстрой реакцией на какую-то ситуацию, т.е. каково соотношение объективного и субъективного при формулировке неудовлетворенностей?

7. Каковы возможные последствия сложившейся ситуации, если не принимать меры по ее нормализации?

На пути построения модели проблемы как объекта системного анализа существует много серьезных сложностей, некоторые из которых будут рассмотрены ниже.

Как уже отмечалось, проблема зарождается в недрах некоторой системы, которую в системном анализе называют проблемосодержащей системой (ПС - системой), в отличие от системы, которая эту проблему будет решать и которую называют проблеморазрешающей системой (ПР - системой).

В соответствии с системной методологией любая проблемосодержащая система является подсистемой системы более высокого иерархического уровня, называемой метасистемой, которая включает множество различных связанных между собой системных объектов.

Естественно, что все эти системы в той или иной мере взаимодействуют с рассматриваемой ПС - системой и число этих взаимодействий велико и разнообразно.

Системный аналитик подходит к исследованию проблемы с несколькими допущениями.

1. Проблемы взаимосвязаны и к их решению следует подходить холистически (гр – холизм. – философия целостности).

2. Проблемы не существуют сами по себе, а являются отражением суждения субъекта анализа о его взаимодействии с окружающей средой. Другими словами, проблемы, по существу, носят субъективный характер, т.к. они зависят от субъективных интерпретаций тех, кто их определяет.

3. Проблемы динамичны, во-первых, потому, что может быть столько формулировок проблем, сколько независимых субъектов занимаются ее анализом, а во-вторых, воздействует фактор времени и изменяется сама среда, в которой проблема зародилась, т.е. изменяется проблемосодержащая система.

Таким образом, основное предположение системного аналитика состоит в том, что проблема концептуально плохо структурирована. И это тем более верно, чем более тщательно и разносторонне изучается проблемная ситуация.

Очень хорошо эту мысль выразил писатель-фантаст П. Андерсон, сказав, что «проблема, сколь бы сложной она ни была, станет еще сложнее, если на нее правильно посмотреть ».

Различают структурную и неструктурную сложности.

Структурная сложность определяется большим числом элементов системы и связей между ними (например, структура такой системы как атомная электростанция, ракетный комплекс, спутниковая навигационная система и т.п.).

Неструктурная сложность определяется качеством отношения между объектом и субъектом исследования (например, оценка состояния экономического и социально-психологического состояния общества, экологическая обстановка в регионе и т.п.).

Основное различие этих сложностей в том, что в первом случае приходится иметь дело хотя и с большим числом свойств и параметров, но которые выражаются в сильных квалиметрических шкалах (их можно измерить количественно), а во втором случае – эти свойства слабоструктурированы и либо вообще пока не измеримы, либо измеримы в слабых шкалах (шкалы наименований или порядка).

Различают также объективную и субъективную сложности системных объектов.

Объективная сложность связана с сущностными свойствами анализируемого системного объекта, а субъективная сложность определяется особенностями субъекта анализа проблемы.

Формулировка проблемы должна в доступной форме попытаться ответить на следующий комплексный вопрос:

Какие факторы, под воздействием каких сил и обстоятельств, управляемые какими людьми или организациям, преследующими какие цели, приводят к ситуации, которую определенные субъекты деятельности воспринимают (классифицируют) как неудовлетворенность определенной степени, т.е. как проблему.

Полученная таким образом новая версия вербальной модели проблемы в обязательном порядке согласовывается с заказчиком или лицом, принимающим решение (ЛПР) по ликвидации или локализации проблемы.

1 | | | | | | |

Предисловие

1. Типология решений и целеполагание

2. Системный анализ проблем предприятия

3. Процесс принятия решений в малой группе

4. Риск групповых решений

5. Методы многокритериального выбора

6. Метод анализа иерархий

7. Теория игр при выборе решения

8. Принятие решений с помощью платежной матрицы

9. Человеческая система переработки информации и ее связь с принятием решений

Библиографический список

ПРЕДИСЛОВИЕ

Дисциплина "Управленческие решения" является одной из важнейших и обязательных дисциплин учебной программы подготовки бакалавров и специалистов в области экономики и менеджмента. Здесь фокусируются многие направления этой специальности, а именно: теория организации, основы менеджмента, исследование систем управления, прогнозирование развития, системный анализ проблемной ситуации.

Выбор рационального управленческого решения - необходимое условие эффективности любой деятельности. От обоснованности управленческих решений зависит эффективность системы менеджмента предприятия. Качество управленческих решений – основной фактор рационального использования ресурсов и повышения качества продукции.

Современная научная и учебная литература достаточно полно раскрывает теорию принятия решений. Однако многие идеи, подходы и методы разработки решений, излагаемые в литературе, не поясняются на практических примерах. Этот недостаток лишает возможности научиться самостоятельно применять на практике теоретические концепции.

Данное учебно-методическое пособие включает девять лекционно-практических разделов, посвященных разработке и выбору управленческих решений.

Непосредственной основой для его написания стало содержание конспекта лекций “Разработка управленческого решения”. Новая расширенная редакция имеет практическую направленность, так как почти все изложенные методы и технологии сопровождаются конкретными примерами принятия решений.

При написании использовались современная научная и учебно-методическая литература по рассматриваемым вопросам, а также результаты научных исследований преподавателей, аспирантов и студентов кафедры Экономики и менеджмента

В первую очередь, пособие адресовано студентам специальностей экономика и менеджмент, но может быть полезно всем желающим овладеть методикой принятия объективного рационального решения проблем. Вследствие универсальности применяемых методологических подходов основные положения учебно-методического пособия могут быть использованы специалистами различных отраслей экономики.

Профессор, д-р экон. наук Э.Н.Кузьбожев

1. Типология решений и целеполагание

"Решение" в управленческой литературе понимается как процесс, акт выбора, результат выбора. Решение как процесс характеризуется тем, что он протекая во времени и осуществляется в несколько этапов: подготовка, принятие и реализация решения. Как акт выбора, решение характеризуется как выбор альтернативы, осуществляемый индивидуальным или групповым лицом, принимающим решение (ЛПР) с помощью определенных правил. Решение как результат выбора представляет собой предписание к действию.

В менеджменте (в процессном подходе) принятие решений рассматривается как связующий процесс, необходимый для выполнения всех управленческих функций: планирования, организации, мотивации и контроля. Основное содержание принятия решений – выбор из альтернатив, выбор того, что и как планировать организовывать, мотивировать и контролировать.

В отечественной и зарубежной литературе предприняты многочисленные попытки классифицировать управленческие решения по разнообразным основаниям.

Дадим краткую характеристику тех видов решений, которые наиболее характерны для управленческой практики в сфере материального производства.

Учитывая, что подготовка и принятие хозяйственных решений - основная обязанность каждого руководителя, а к разработке решений часто привлекаются и другие категории работников, целесообразно начать классификацию управленческих решений в разрезе субъектов управления. В связи с этим различаются решения единоначальника, коллегиального органа и коллективные решения.

В управлении производством действует принцип единоначалия, и, в итоге, персональную ответственность за все решения несет единоначальник. Однако встречаются решения, которые затрагивают интересы и деятельность всего производственного коллектива и при этом на длительный период. Поэтому они обычно вырабатываются при широком участии всех работников предприятия. Такие решения называются коллективными (например, разработка и утверждение коллективного договора). Решения, в разработке и принятии которых участвует определенный совещательный орган (совет директоров, производственное совещание, техсовет), являются коллегиальными. Эти решения принимаются по наиболее важным перспективным вопросам технической политики, экономики, а также организационным вопросам, требующим компетентного обсуждения на коллегии или собрании совещательного органа.

Наконец, по ряду важных тактических, но предшествующих реализации перспективных решений, единоначальником является руководитель. Руководитель должен уметь самостоятельно принимать решения. Как правило, он оставляет за собой самые важные, ключевые, а не частные и локальные решения.

Решения различаются и по объекту управления. В зависимости от степени охвата объекта выделяют общие, частные и локальные решения.

Общие (глобальные) решения охватывают всю управляемую систему. Принятие подобных решений требует глубокого и всестороннего изучения деятельности объекта как целостной системы. Частные решения касаются отдельных сторон деятельности объекта. Обычно они не требуют предварительного серьезного анализа работы всего объекта. Локальные решения отличаются от частных тем, что имеют отношение к конкретному элементу системного объекта (например, к одному цеху предприятия).

По длительности действия, масштабу и характеру целей решения подразделяют на стратегические и тактические.

Стратегические решения масштабны и рассчитаны на большой срок. Тактические решения обычно краткосрочны и принимаются для выполнения частных и локальных задач.

По степени обязательности различают категоричные и рекомендательные решения.

По степени полноты имеющейся информации решения могут приниматься в условиях определенности и неопределенности. В свою очередь, каждая из этих групп решений может быть подразделена на подгруппы. Например, в зависимости от степени неопределенности различают стандартные решения , решения при слабой неопределенности , значительной и большой неопределенности.

По характеру информации выделяют программируемые и непрограммируемые решения. К программируемым относятся стандартные и повторяющиеся решения, к непрограммируемым- разовые, слабоструктурированные решения, требующие творческого подхода, в значительной мере зависящие от здравого смысла и интуиции.

Программированное решение - это результат реализации определенной последовательности действий. Такие решения программируются под ситуации, повторяющиеся регулярно. Наличие банка подобных решений экономит время для управления периодически возникающими ситуациями. Непрограммируемые решения требуются при возникновении новых ситуаций. Поскольку в этих случаях заранее невозможно составить конкретную последовательность необходимых шагов, руководитель должен разработать процедуру принятия решения.

Целеполагание при принятии решений

Почти всегда при анализе действительности управляющий создает в своем сознании некую иерархическую структуру. Иерархия есть определенный тип системы, основанный на предположении, что элементы системы могут группироваться (уровни, кластеры, страты).

Пример. Человек намерен выйти в отпуск и куда-либо выехать. Турбюро предоставило ему список, включающий восемь предложений. Человек должен принять решение. Он начинает с того, что располагает эти альтернативы в иерархическом порядке, согласно схеме (рис. 1) . Прежде всего он выделяет два подмножества альтернатив: относящихся к морскому побережью; к горной местности. Затем каждое подмножество подвергается дальнейшему делению. В итоге возникает иерархия.

Гданьское

Побережье

Свиноуйсце

Щецинское

Мензиздруй

Закопане

Берутовице

Рис. 1. Пример иерархизации множества альтернатив

После иерархизации задача радикально меняется. Теперь решатель вместо выбора одного элемента из восьми возможностей должен принять три последовательных решения. На каждом этапе выбирается одна из двух альтернатив. Например, вначале решается, куда ехать -на море или в горы.

Закономерен вопрос, для чего нужна иерархия?

Предполагается, что решатели создают иерархию главным образом для того, чтобы уменьшить познавательное усилие и облегчить себе решение. Возможности человека относительно ограничены; он способен одновременно обрабатывать лишь несколько элементов. С помощью иерархии решатель уже не должен выбирать одну из восьми альтернатив. Вместо одного решения он принимает три, поочередно; в каждом случае- одну из двух.

Основной задачей в иерархии является оценка высших уровней исходя из взаимодействия разных уровней, а не из непосредственной зависимости от элементов на этих уровнях. Точные методы построения иерархий постепенно появляются в естественных и общественных науках, и особенно в задачах общей теории систем, связанных с планированием и построением социальных систем. Путем иерархической композиции, по сути, уклоняются от непосредственного сопоставления большого и малого. Концептуально, наиболее простая иерархия- линейная.

Преимущества иерархий в следующем.

* Иерархическое представление системы можно использовать для описания того, как влияют изменения приоритетов на верхних уровнях на приоритеты элементов нижних уровней.

* Иерархии предоставляют более подробную информацию о структуре и функциях системы на нижних уровнях и обеспечивают рассмотрение целей на высших уровнях.

* Естественные системы, составленные иерархически, строятся эффективнее, чем системы, собранные в целом.

* Иерархии устойчивы и гибки. Устойчивы в том смысле, что малые изменения вызывают малый эффект. Гибкие в том смысле, что добавления к хорошо структурированной иерархии не разрушают ее характеристик.

Практикам пока не известны стандартные процедуры генерирования целей для включения в иерархию. Обычно эта работа начинается с изучения литературы и обогащения мыслями, и часто, знакомясь с чужими работами, аналитики как бы проходят через стадию мозгового штурма для составления перечня всех концепций, существенных для задачи.

Следует помнить, что главные цели устанавливаются на вершине иерархии; их подцели - непосредственно под ними. На самом нижнем уровне размещаются возможные ресурсы. Для удобства компоновки (на схеме) названий целей, подцелей (факторов), ресурсов можно использовать карточки с их формулировками.

Ресурсы системы - это все то, что может использоваться и варьироваться для достижения желаемых целей и находиться внутри системы. В понятие “ресурсы” в широком смысле включаются не только материальные объекты, расход или функционирование которых могут быть охарактеризованы денежными или иными показателями, но и возможности типа “уровень образования или творческие возможности персонала, моральное состояние и желание добиваться поставленных целей и т.п.”

При характеристике ресурсов системы надо оценивать не только их наличие, но также степень и направления использования, принимая во внимание, что использование ограниченных ресурсов на каком - то одном участке означает потерянные возможности от применения этого курса на другом участке.

Еще более важное значение имеет описание возможностей увеличения ресурсов, особенно в будущих периодах. Например, через использование технических нововведений, осуществление исследований и разработок, повышение уровня профессиональной подготовки и образования персонала, а также определенные действия организационного характера, направленные, например, на увеличение бюджетных ассигнований на цели системы и т.п.

Основной метод структуризации системы целей - это метод построения дерева целей, базирующийся на принципах дедуктивной логики.

При построении дерева целей должны соблюдаться:

* Соподчиненность, полнота, согласованность и непротиворечивость целей в “дереве”. Это обеспечивается методикой его построения, основанной на последовательном развертывании генеральной цели развития комплекса на множество определяющих ее подцелей.

* Определенность, обеспечиваемая возможностью оценки достижения целей в количественной форме.

* Конкретность цели должна выражаться в конкретных показателях.

* Реальность, т.е. имеющиеся средства и ресурсы должны быть достаточными для выполнения цели в установленные сроки.

* Комплексность, обеспечивающая единство экономических, социальных, научно технических и производственных требований к цели.

Цель должна излагаться однозначно, формулироваться набором ключевых слов без излишней детализации. Формулировка цели может включать время ее достижения, быть адресной, характеризовать ее роль и место в системе целей, необходимость согласования с другими целями, указывать возможные пути и средства достижения, отражать источник (основание) ее возникновения. Формулировки целесообразно приводить в терминах событий, состояний, задач, достижение которых ожидается в будущем (например, «создать», «расширить», «увеличить»).

Системный анализ проблем предприятия

Системный анализ как методология применяется специалистами аналитиками при выявлении проблем организации. Российскими экономистами в прикладном плане он широко начал применяться в 70-х годах. Существует много точек зрения о последовательности системного анализа в решении организационных проблем. Иногда содержательно словосочетание системный анализ подменяется другими системными дисциплинами (например, комплексный системный анализ хозяйственной деятельности предприятия, либо экономический анализ).

Экономический анализ хозяйственной деятельности- это всего лишь составная часть процесса системного анализа и далеко не главная. Задача экономического анализа - поиск резервов повышения эффективности организации. Главная задача системного анализа - “вскрытие” проблемы , стоящей перед организацией, поиск альтернатив решения этой проблемы разработка программ мероприятий и организация более совершенного процесса, переводящего системный объект в новое состояние (уже не проблемное).

Проблема - это разновидность вопроса , имеющего конкретно поставленную цель. В момент постановки вопроса способы достижения целей неизвестны. Как только проблема однажды будет решена, вопрос переводится в состояние “задачи”, решаемой стандартными способами (например, методами исследования операций).

Из этого определения следует, что системный анализ противопоставляется исследованию операций . Исследование операций осуществляется в отношении стандартных вопросов, а системный анализ - только в отношении слабоструктурированных проблемных вопросов.

Считается что современная российская практика системного анализа проблем базируется на американском опыте ППБ (Планирование, Программирование, Разработка бюджета). Но не лишне знать, что некоторые российские специалисты утверждают, будто американская методология ППБ основана на опыте составления первого российского государственного плана (ГОЭЛРО).

Известно около пятидесяти вариантов последовательности проведения системного анализа. Но в каждом из них можно обнаружить несколько общих элементов. Это позволяет дать рекомендации о типовой последовательности.

Первый этап. Вначале ставится цель организации. Если цель известным арсеналом средств достичь нельзя, то констатируется наличие проблемной ситуации. Дается название проблемы.

Второй этап. Главная цель разбивается на составные части в виде иерархии (целеполагание).

Третий этап. Проводится диагностирование. Именно этот этап и является предметом “исследования систем управления”. Выявляются резервы и формулируются альтернативы достижения главной цели. Наименьшее число альтернатив-2 (бинарная ситуация). В практике решения сложных проблем стремятся к числу сформулированных альтернатив от 3 до 7.

Четвертый этап. Разрабатываются критерии и подбирается одна (максимум - две) наиболее выгодные альтернативы. Для каждой рациональной альтернативы разрабатывается программа мероприятий. Обычно мероприятия программы делят на три группы: организационные; технические; информационные.

На нижнем уровне дерева целей можно видеть эти три группы мероприятий. Информационные мероприятия занимают особое место в решении проблем, так как обеспечивают создание информационных технологий для поддержки управленческого решения. В американских учебниках по менеджменту это отнесено к функции коммуникации.

Компьютерная информационная система помогает готовить решение, но само решение в отношении слабоструктурированной проблемы принимает человек (решатель, ЛПР). После того, как программа разработана, создают условия для ее реализации, в т.ч. разрабатывают планы по этой реализации. Отсюда понятно, что в функцию планирования помимо самого процесса планирования производства также входит планирование организационно-технических мероприятий и их осуществление. Информационные системы связывают начало и конец управленческого цикла.

Практические аспекты системного анализа

решения проблемы организации

Рассмотрим последовательность системного анализа применительно к решению конкретной проблемы, стоящей перед предприятием: “повысить производительность труда на промышленном предприятии на “n” процентов”.

Предприятие сформулировало перед экспертно-консультационной фирмой конкретный вопрос: “помочь в поиске резервов производства его организации и управлении, чтобы обеспечить к концу следующего года рост производительности труда работников основного производства на “n” процентов”. Консультационная организация направила на это предприятие специалистов разного профиля для диагностического обследования и выявления структуры поставленного вопроса. Изучаемое предприятие является ведущим в данном регионе по производству строительных деталей (сборного железобетона). В ходе обследования перед исследовательской организацией стояли следующие вопросы:

* Разработать методологию анализа и решения проблемы увеличения производительности труда на основе интенсивных факторов технического и социального характера.

* Предложить руководству предприятия практически реализуемый метод формирования рационального варианта, программу развития, не противоречащую традиционному подходу, ранее применявшемуся на данном предприятии.

* Определить совокупность факторов роста производительности труда на основе социологического исследования.

В процессе исследования была составлена последовательность решения поставленного проблемного вопроса. Она включала в себя 7 этапов: формулирование проблемы; структуризация исследования; составление моделей объекта управления; прогнозирование будущих состояний объектов управления; диагностирование проблемы и формулирование альтернатив развития предприятия; отбор альтернатив; реализация программы мероприятий.

Охарактеризуем конкретно каждый этап.

1.В первоначальном виде название проблемы обычно берут в том виде, в каком она изложена заказчиком предприятия. В последующем может выясниться, что первоначальная формулировка не выдерживает никакой критики и поэтому уточняется или формулируется совершенно другим образом.

2.Структуризация исследования задается с помощью иерархии целей.

Воспользуемся в нашем случае “типовым деревом”. Обратимся, в частности, к нижнему его уровню (рис. 2).

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

« СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА И УПРАВЛЕНИЯ »

Направление подготовки: 220100 «СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И УПРАВЛЕНИЕ»

Квалификация (степень) выпускника: магистр

Формы обучения: очная

Составитель: проф. В. Н. Романов

Санкт-Петербург

Рабочая программа составлена с учетом требований ФГОС ВПО к содержанию и уровню подготовки выпускника по направлению подготовки 220100 № 000 от 01.01.2001 г. и в соответствии с рабочими учебными планами направления подготовки, утвержденными ректором Университета.

Составитель и научный редактор: профессор В. Н. Романов

1 Цели и задачи дисциплины.. 3

2 Место дисциплины в структуре ООП: 4

3 Требования к результатам освоения дисциплины: 5

4 Объем дисциплины и виды учебной работы.. 7

5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами. 9

5.3 Разделы дисциплин и виды занятий. 11

6 Лабораторный практикум.. 11

7 Практические занятия (семинары) 12

Сборники задач. 14

б) Дополнительная литература. 14

в) Программное обеспечение. 15

г) Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы.. 15

10 Материально-техническое обеспечение дисциплины.. 16

1. Цели и задачи дисциплины:

Целью изучения дисциплины ознакомление магистрантов с современными проблемами системного анализа и управления и подготовка их к самостоятельной исследовательской работе по специальности.

Задачи курса – приобретение и развитие компетентности, умения свободно ориентироваться в проблемах системного анализа и управления, способности к самостоятельному мышлению, возможности самостоятельного изучения современной научной литературы по избранной специальности.

2. Место дисциплины в учебном процессе:

Дисциплина «Современные проблемы системного анализа и управления» является одной из основных дисциплин фундаментального цикла в структуре ООП магистра, обеспечивает профессиональную эрудицию и формирует навыки самостоятельного научного исследования, является базой при изучении последующих дисциплин, связанных с анализом и моделированием систем.

Дисциплина изучается магистрантами в течение первого и второго семестров. Она создает основу для знакомства с современными научными проблемами в области системного анализа и управления и методами их решения.

Для изучения дисциплины необходимы знания из курсов высшей математики, физики, информатики (математический анализ, функциональный анализ, теория матриц, статистика, логика, системный анализ и принятие решений, знание основных физических законов, статистической физики, квантовой механики, специальной и общей теории относительности, общей картины мира, знание современных компьютерных технологий). Входные знания магистрантов должны соответствовать общекультурной компетентности в объеме ОК-1, 2, 3, 4, 5 и профессиональной компетентности в объеме ПК-1, 2, 3, 4 .

Знание современных проблем системного анализа и управления составляет фундамент избранной специальности, без которого невозможна успешная деятельность выпускника вуза в специальных областях технических наук, организации и управления большими системами.

3.Требования к результатам освоения дисциплины:

Процесс изучения дисциплины направлен на приобретение и развитие компетентности в общекультурной и профессиональной сфере. В частности, в сфере общей культуры – в объеме ОК-1, ОК-2, ОК-3, ОК-4 , ОК-6, ОК-7, ОК-8 . В профессиональной сфере – в объеме ПК-1, ПК-2, ПК-3, ПК-4, ПК-5, ПК-6, ПК-7, ПК-8, ПК-10, ПК-11, ПК-12, ПК-13.

В результате изучения дисциплины магистрант должен:

Иметь представление:

О взаимосвязи современных проблем системного анализа и управления с проблемами других научных областей.

Знать :

Методы анализа связности систем;

Методы анализа устойчивости и адаптивности систем;

Методы анализа сложности систем,

Методы принятия решений в системах в условиях неопределенности.

Методы решения многокритериальных задач оптимального управления.

Уметь:

Применять методы анализа и принятия решений в реальных ситуациях;

Решать прикладные задачи многокритериальной оптимизации и управления в конкретных условиях;

Формулировать системные задачи и находить методы их решения

Владеть:

Навыками системного мышления при решении научно-исследовательских и практических задач.

4.1. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет __5__ зачетных единиц.

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа (всего)
В том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы (РГР)
Другие виды самостоятельной работы:
Домашнее задание
Подготовка к зачету и экзамену (всего) в том числе:
самостоятельное изучение теории и методов решения задач системного анализа и управления
изучение теории и методов при выполнении домашнего задания
изучение теории и методов при подготовке к защите РГР
изучение теории и методов при подготовке к практическим занятиям
изучение теории и методов при подготовке к защитам лабораторных работ
изучение теории и методов при подготовке к курсовому проектированию
работа со справочной научно-технической литературой
Общая трудоемкость час

4.2. Содержание дисциплины

4.3. Содержание разделов дисциплины

	Наименование раздела дисциплины
	Математическое описание системы и ее свойств.	Внешнее и внутреннее описание систем. Задача реализации. Описание на языке теории множеств и языке состояний. Связь «вход-выход». Системы с конечным числом состояний. Выбор удобного описания. Класс автоматов. Описание на языке энтропии и потенциальных функций. Стохастические системы. Идентификация. Роль ограничений в системе. Понятие нечеткого множества и его применение для описания систем, основные операции на нечетком множестве, функция принадлежности и ее определение. Нечеткая арифметика. Нечеткие множества высшего порядка. Глобальные свойства больших систем: размерность, сложность, связность, устойчивость, непредсказуемость поведения. Структурная устойчивость систем. Катастрофы и адаптируемость систем. Типы сложности систем и способы определения. Структурная, динамическая и вычислительная сложность. Связь между структурной и динамической сложностью. Аксиомы сложности. Классификация системных задач по вычислительной сложности. Машина Тьюринга.
	Методы анализа связности и сложности систем.	Связность структуры больших систем. Описание связности с помощью графа. Симплексы, комплексы и многомерные связи. Эксцентриситет. Понятие гомотопии. Дыры и препятствия. Цепи и границы. Расширение понятия топологической связности. Покрытия, разбиения и иерархия. Построение разрешающих форм. Алгебраическая связность. Линейные и нелинейные системы. Полугруппы и узловые соединения. Теорема декомпозиции Крона – Роудза и ее применение. Декомпозиция аналитических систем. Структурная сложность и иерархия. Схема связности. Понятие многообразия. Уровни взаимодействия. Динамическая сложность и проблема различных шкал времени. Сложность автоматов. Эволюционная сложность. Топологическая сложность. Сложность и теория информации.
	Методы анализа устойчивости и адаптивности систем.	Использование внешнего и внутреннего описания для анализа устойчивости систем. Структурная устойчивость. Связная устойчивость и адаптивность. Графы и процессы распространения возмущений в системе. Устойчивость системы «черный ящик» с обратной связью. Внутренние модели и устойчивость. Бифуркация Хопфа. Структурно-устойчивые динамические системы. Теория катастроф и ее использование при решении системных задач. Типы особенностей. Катастрофа типа сборки. Устойчивость по возмущению и по начальному значению. Адаптивность динамических процессов. Адаптивность и катастрофы. Системы Морса – Смейла и адаптивность.
	Проблемы управления и принятия решений.	Основные задачи системного анализа в управлении. Активное и пассивное управление. Эволюционные системы. Управляемые и неуправляемые системы. Область достижимости. Особенности границы достижимости. Устойчивость управления и обратная связь. Устойчивость по Ляпунову. Управление бифуркацией . Управляемая адаптивность. Понятие об управлении сингулярными распределенными системами. Проблема оптимизации в принятии решений. Проблема выбора и сложность. Одноцелевые и многоцелевые модели принятия решений. Полезность вариантов решений. Риск и его оценка. Эвристические методы поиска решения. Применение теории нечетких множеств к решению задач оптимального выбора. Функциональный подход, основанный на введении нечеткой меры расстояния. Нечеткая классификация, нечеткая логика. Задачи оптимального управления при многих критериях. Дискретные многокритериальные задачи и задачи с непрерывным временем. Марковские модели принятия решений.

4.4. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
	Структурный анализ и синтез систем
	Основы экспертизы систем на основе анализа данных
	Методы многокритериальной оптимизации
	Программное обеспечение теории моделирования и принятия решений
	Теория принятия решений
	Управление в системах диагностики
	Методы системного анализа данных
	Теория и методы учета неопределенности функционирования сложных систем
	Современные компьютерные технологии в науке
	Основы теории эффективности сложных систем
	Методы научных исследований технических и социально-экономических систем
	Научно-исследовательская работа
	Научно-исследовательская практика
	Педагогическая практика

5.3.1. Разделы дисциплины и виды занятий

6.1. Лабораторный практикум в компьютерном классе

	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ	Трудо-емкость
	1.Математическое описание системы и ее свойств	Математическое моделирование систем
	2. Методы анализа связности и сложности систем	Определение связности и сложности систем
	3. Методы анализа устойчивости и адаптивности систем	Определение устойчивости и адаптивности линейных систем
		Исследование моделей управления с обратной связью
	4. Проблемы управления и принятия решений	Принятие решений методом собственных значений в условиях неопределенности
	4. Проблемы управления и принятия решений	Выбор решающего правила в нечеткой классификации

7.1. Практические занятия (семинары)

	№ раздела дисциплины	Тематика практических занятий (семинаров)	Трудо-емкость
		Теоретико-множественное описание систем
		Системы с конечным числом состояний
		Нечеткие модели описания систем
		Типы сложности систем и способы их определения
		Описание связности с помощью графа
		Топологический анализ систем
		Покрытия, разбиения и иерархия
		Анализ устойчивости систем
		Анализ адаптивности систем
		Управление с обратной связью
		Выбор критериев оптимальности при принятии решений в условиях неопределенности
		Нечеткие модели принятия решений
		Нечеткая классификация
		Нечеткая логика

8. Курсовая работа не предусмотрена учебным планом

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

а). Основная литература

1. Н. Техника анализа сложных систем: Учебное пособие. СПб.: Изд-во СЗТУ, 2011.

2. Н. Основы системного анализа: Учебно-методический комплекс. СПб.: Изд-во СЗТУ, 2008.

3. Н. Нечеткие системы. СПб.: Издательство «ЛЕМА», 2009.

4. Элементарная теория устойчивости и бифуркаций / М.: Мир, 1983.

5. Касти Дж. Большие системы. М.: Мир, 1982.

7. Макаров И. М. Теория выбора и принятия решений / И. М. Макаров, Т. М. Виноградская, А. А. Рубчинский. М.: Наука, 1983.

б). Дополнительная литература

8. Айзерман М. А. Выбор вариантов. Основы теории / М. А. Айзерман, Ф. Т. Алескеров. М.: Наука, 1990.

9. Беллман Р. Принятие решений в расплывчатых условиях / Р. Беллман, Л. Заде // Вопросы анализа и процедуры принятия решений: Сб. переводов. Под ред. И. Ф. Шахнова. М.: Мир., 1976.

10. Борисов A. M. Обработка нечеткой информации в системах принятия решений / A. M. Борисов, А. Б. Алексеев, Г. В. Меркурьева. М.: Радио и связь, 1989.

11. Винер Н. Кибернетика, или управление и связь в животном и машине. М.: Наука, 1989.

12. Волкова В. Н. Теория систем и методы системного анализа в управлении и связи / В. Н. Волкова, В. А. Воронков, А. А. Денисов. М.: Радио и связь, 1983.

13. Гиг Дж., ван. Прикладная общая теория систем: В 2-х книгах. М.: Мир, 1981.

14. Глушков В. М. Моделирование развивающихся систем / В. М. Глушков, В. В. Иванов, В. М. Яненко. М.: Наука, 1983.

15. А. Многокритериальные модели формирования и выбора вариантов систем / Ю. А. Дубов, С. И. Травкин, В. Н. Якимец. М.: Наука, 1986.

16. Дюбуа Д . Теория возможностей / Д. Дюбуа, Д. М. Прад. Радио и связь, 1990.

17. Г. Сложные технические системы. М.: Высшая школа, 1984.

18. Калман Р. Очерки по математической теории систем / Р. Калман, П. Фалб, М. Арбиб. М.: Мир, 1971.

19. Квейд Э. Анализ сложных систем. М.: Сов. Радио, 1969.

20. Л. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения / Р. Л. Кини, X. Райфа. М.: Радио и связь, 1981.

21. Системный анализ и целевое управление / Д. Клиланд, В. Кинг. М.: Сов. Радио, 1974.

22. Клир Дж. Системология. Автоматизация решения системных задач. М.: Радио и связь, 1990.

23. Кофман А. Введение в теорию нечетких множеств. М.: Радио и связь, 1982.

24. И. Объективные модели и субъективные решения. М.: Наука, 1987.

25. Лорьер Ж.-Л. Системы искусственного интеллекта. М.: Мир, 1991.

26. Мелентьев Л. А. Системные исследования в энергетике. М.: Наука, 1987.

27. Месарович М. Теория иерархических многоуровневых систем / М. Месарович, Д. Мако, И. Такахара. М.: Мир, 1973.

28. Месарович М. Общая теория систем: Математические основы / М. Месарович, И. Такахара. М.: Мир, 1976.

29. Н. Математические задачи системного анализа. М.: Наука, 1981.

30. Методы принятия технических решений / Э. Мушик, П. Мюллер. М.: Мир, 1990.

31. Науман Э. Принять решение − но как? М.: Мир, 1987.

32. Негойце К. Применение теории систем к проблемам управления. М.: Мир, 1981.

33. Нечеткие множества и теория возможностей. Сб. переводов. Под ред. Р. Ягера. М.: Радио и связь, 1986.

34. Нечипоренко В. И. Структурный анализ систем. М.: Сов. Радио, 1977.

35. Оптнер С. Системный анализ для решения деловых и промыш­ленных проблем. М.: Сов. радио, 1969.

36. Орловский С. А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации. М.: Наука, 1981.

37. Пантл А. Методы системного анализа окружающей среды. М.: Мир, 1979.

38. Перегудов Ф. И. Введение в системный анализ / Ф. И. Перегудов, Ф. П. Тарасенко. М.: Высшая школа, 1989.

39. Подиновский В. В. Парето-оптимальные решения многокритериальных задач / В. В. Подиновский, В. Д. Ногин. М.: Наука, 1982.

40. Прикладные нечеткие системы. Сб. переводов. Под ред. Т. Терано. М.: Мир, 1993.

41. Н. Основы системного анализа: Учебное пособие. СПб.: СЗПИ, 1996.

42. Н. Системный анализ. СПб.: СЗТУ, 2005.

43. Н. Системный анализ для инженеров. СПб.: СПб. государственный университет, 1998.

44. Романов В. Н. Интеллектуальные средства измерений / В. Н. Романов, B. C. Соболев, Э. И. Цветков. М.: РИЦ "Татьянин день", 1994.

45. Росс Введение в кибернетику. М.: ИЛ, 1959.

46. Саати Т. Аналитическое планирование. Организация систем / Т. Сааати, К. Кернс. М.: Радио и связь, 1991.

47. Н. Основания общей теории систем. М.: Наука, 1974.

48. Саркисян С. А. Анализ и прогноз развития больших технических систем / С. А. Саркисян, В. М. Ахундов, Э. С. Минаев. М.: Наука, 1983.

49. Современные методы идентификации систем. Под ред. Эйкхоффа. − М.: Мир. − 1983.

50. Н. Транспортно-производственные системы. Киев: Наукова думка, 1986.

51. Ю. Анализ данных методами многомерного шкалиро­вания. М.: Наука, 1986.

52. Теория полезности для принятия решений. М.: Наука, 1978.

53. С. Элементы теории потенциальной эффективности сложных систем. М.: Сов. Радио, 1971.

54. Форрестер Дж. Мировая динамика. М.: Мир, 1978.

55. Форрестер Дж. Основы кибернетики предприятия. М.: Прогресс, 1971.

56. Теория гомологий / П. Хилтон, С. Уайли. М.: Мир, 1966.

57. А. Методы синтеза систем в целевых программах . М.: Наука, 1987.

58. Многокритериальная оптимизация. М.: Радио и связь, 1992.

59. Экспертные системы. Сб. переводов. Под ред. Р. Форсайта. М.: Мир, 1966.

в). Программное обеспечение

операционные системы Microsoft Windows; стандартные офисные программы Microsoft Office и OpenOffice; Math Soft Apps; MatLab 6.5; пакет обучающих программ к виртуальным лабораторным работам LabWorks Supervisor Workplace 1.2; портал «Гуманитарное образование» http://www. humanities. edu. ru/; федеральный портал «Российское образование» http://www. edu. ru/; федеральное хранилище «Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов» http://school-collection. edu. ru/; портал Росаккредагенства http:// www. fepo. ru/ . Интернет-тестирование базовых знаний. специализированные программы по принятию решений и системному анализу на сайте автора http://www. vadim-romanov. ucoz. ru

г). Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы

электронная база данных учебно-методической литературы кафедры общей и технической физики (ОТФ) СПГГУ;

· электронные версии учебников, пособий, методических разработок, указаний и рекомендаций по всем видам учебной работы, предусмотренных вузовской рабочей программой, находящиеся в свободном доступе для студентов, обучающихся в вузе, на внутрисетевом сервере http://www. spmi. ru/;

научная Электронная Библиотека http://www. e-library. ru;. информационная система «Единое окно доступа к образовательным ресурсам» (http://window. edu. ru/); рекомендуемые поисковые системы http://www. yandex. ru/, http://www. google. ru/, http://www. google. сom/ и др. личный сайт автора http://www. vadim-romanov. ucoz. ru

10. Материально-техническое обеспечение дисциплины

1. Аудитории, оснащенные компьютером и мультимедийным оборудованием для проведения лекционных и практических занятий.

2. Для проведения лабораторных занятий необходима специализированная лаборатория, оснащенная специализированными программами по системному анализу с возможностью: проводить виртуальные компьютерные исследования, работать с электронными изданиями вуза и доступа в Интернет, оборудованная необходимым количеством рабочих мест и доступностью сетей Internet не менее 12 час/нед.

3. Необходимое современное оборудование и измерительные приборы для оснащения лаборатории в соответствии с рекомендациями УМО вузов, контролирующего данное направление.

4. Электронные и технические средства Lab Works Supervisor Workplace 1.2 для выполнения работ и компьютеризации лабораторного практикума.

Последовательность изложения вопросов и их глубина может быть различной в зависимости от состава аудитории и уровня подготовки студентов. Кроме того, преподаватель имеет право выбора способа изложения того или иного вопроса наиболее адекватного составу слушателей. Лекционный курс рекомендуется излагать с использованием мультимедийных средств.

Основные приемы изучения дисциплины и используемый соответствующий методический материал рассмотрены в учебниках и учебных пособиях (приведены в списках основной и дополнительной литературы):

1 Образовательные технологии: программно – целевой метод обучения (последовательное и ясное изложение материала, разумное сочетание абстрактного и конкретного, обучение по примерам; на практических занятиях для развития самостоятельного мышления и умения рассуждать рекомендуется применение исследовательского и эвристического методов); самостоятельное чтение студентами учебной, учебно-методической и справочной литературы и последующее обсуждение в виде выступлений по освоенному ими материалу на семинарских занятиях ; использование иллюстративных анимационных и видеоматериалов (видеофильмы, фотографии, аудиозаписи, компьютерные презентации), демонстрируемых на современном оборудовании.

2 Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации: конкретные формы и процедуры текущего, промежуточного и итогового контроля знаний доводятся до сведения обучающихся в течение первого месяца обучения. Для организации изучения дисциплины рекомендуются разработанные автором и утверждённые вузом фонды оценочных средств , включающие домашние задания, контрольные работы , курсовой проект, тесты и методы контроля (защита, коллоквиум, зачёт, и др.), позволяющие оценить знания, умения и уровень компетентности студентов.

Контроль приобретенных навыков практической работы в лабораториях кафедры осуществляется в два этапа: при выполнении лабораторных работ и при защите теоретической части работы, результатов моделирования и оценки их достоверности.

Ежемесячно проводится оценка текущей успеваемости в форме аттестации студента и сведения передаются в деканат.

3 Итоговый контроль осуществляется защитой контрольной работы, приемом зачета и экзамена в виде тестирования. Экзаменационные тесты, разработанные автором и утверждённые вузом, должны строго соответствовать содержанию курса читаемых разделов дисциплины в данном семестре. Студенты допускаются к сдаче экзамена при наличии положительных результатов по: контрольным работам; выполненным и защищенным заданиям на семинарских занятиях, домашних заданий и зачетов.

В семестре во время изучения дисциплины студент очной формы обучения должен выполнить 14 практических работ в соответствии с методическими указаниями к каждой работе, согласно календарному учебному плану и индивидуальному графику. Индивидуальный график работ является общим для всех студентов СПГГУ, в нем темы работ очередного занятия распределены на каждого студента согласно его порядковому номеру в журнале группы (журнал находится у старосты группы).

По выполненным работам студент составляет отчеты. Отчёт оформляется в печатном виде на листах формата А4 в соответствии с требованиями, предъявляемыми кафедрой. Обязательная защита отчетов происходит публично на аудиторном занятии преподавателю, ведущему занятия, либо комиссии.

В соответствии с рабочей программой необходимо выполнить две контрольные работы в семестре, одна из которых домашняя, вторая – аудиторная. Контрольные работы выполняются по заданиям, аналогичным тем, что приведены в указанных выше методических пособиях, разработанных на кафедре СПГГУ и других вузов. В контрольных работах даются задачи, аналогичные типовым задачам, разобранным в учебных пособиях, приведенных в основной и дополнительной литературе.

Вся информация по организации учебного процесса продублирована на кафедральных информационных стендах.

Разработчик:

Системный анализ - это методология решения крупных проблем, основанная на концепции систем. При этом, системный анализ имеет свою специфическую цель, содержание и предназначение.

В центре методологии системного анализа находится операция количественного сравнения альтернатив, которая выполняется с целью выбора альтернативы, подлежащей реализации. Если требование разнокачественности альтернатив выполнено, то могут быть получены количественные оценки. Но для того, чтобы количественные оценки позволяли вести сравнение альтернатив, они должны отражать участвующие в сравнении свойства альтернатив (выходной результат, эффективность, стоимость и другие).

Термин "системный анализ" впервые появился в связи с задачами военного управления в исследованиях RAND Corporation (1948). Первая книга по системному анализу вышла в 1956 году, ее авторами были американские ученые Кан и Манн. В отечественной литературе этот термин получил широкое распространение лишь после выхода в 1969 г. в издательстве "Советское радио" книги Станфорда Л. Оптнера "Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем".

В системном анализе решение проблемы определяется как деятельность, которая сохраняет или улучшает характеристики системы. Приемы и методы системного анализа направлены на выдвижение альтернативных вариантов решения проблемы, выявление масштабов неопределенности по каждому варианту и сопоставление вариантов по их эффективности.

Целью системного анализа является упорядочение последовательности действий при решении крупных проблем, основываясь на системном подходе. Системный анализ предназначен для решения того класса проблем, который находится вне короткого диапазона ежедневной деятельности.

Системный анализ как методология решения проблем претендует на то, чтобы исполнять роль каркаса, объединяющего все необходимые знания, методы и действия для решения проблемы. Именно этим определяется его отношение к таким областям, как исследование операций, теория статистических решений, теория организации и другим подобным.

Система, таким образом, есть то, что решает проблему.

Проблемой называется ситуация, характеризующаяся различием между необходимым (желаемым) выходом и существующим выходом. Выход является необходимым, если его отсутствие создает угрозу существованию или развитию системы. Существующий выход обеспечивается существующей системой. Желаемый выход обеспечивается желаемой системой.

Проблема - это разница между существующей и желаемой системой. Проблема может заключаться в предотвращении уменьшения выхода или же в увеличении выхода. Условия проблемы представляют собой существующую систему ("известное"). Требования представляют желаемую систему. Решение проблемы есть то, что заполняет промежуток между существующей и желаемой системами. Поэтому система, заполняющая промежуток, является объектом конструирования и называется решением проблемы.

Проблема характеризуется содержащимся в ней неизвестным и условием. Может быть, одна или много областей неизвестного. Неизвестное может быть определимо качественно, а не количественно. Количественной характеристикой может служить диапазон оценок, представляющих предполагаемое состояние неизвестного. Существенно, что определение одного неизвестного в терминах другого может быть противоречивым или избыточным. Неизвестные могут быть выражены только в терминах известного, т.е. такого, объекты, свойства и связи которого, установлены.

Поэтому известное определяется как количество, значение которого установлено. Существующее состояние (существующая система) может содержать и известное, и неизвестное; это означает, что существование неизвестного может не препятствовать способности системы функционировать. Существующая система, по определению, логична, но может не удовлетворять ограничению. Таким образом, действие системы само по себе не является конечным критерием хорошего, так как некоторые идеально работающие системы могут не обеспечить достижение целей. Определение целей может быть дано только в терминах требований к системе.

Требования к системе есть средство фиксации однозначных утверждений, определяющих цель. Хотя требования к системам устанавливаются в терминах объектов, свойств и связей, цели могут быть определены в терминах желаемого состояния. Цели и желаемое состояние для данного набора требований к системе могут полностью совпадать. Если они различны, то говорят, что требования представляют желаемую систему. Вообще, цели отождествляются с желаемой системой.

Промежуток между существующей и желаемой системой образует то, что называется проблемой. Цель действий состоит в том, чтобы свести к минимуму промежуток между существующей и предлагаемой системой. Сохранение или улучшение состояния системы отождествляется с промежутком между существующим и желаемым состоянием.

При решении проблем делового и промышленного мира наиболее важными пунктами являются объективность и логичность.

Объем знаний, широко подтвержденный наблюдениями, становится очевидностью. Наблюдение есть процесс, посредством которого данные отождествляются с системой для последующего объяснения этой системы.

Процесс объяснения должен быть рациональным, то есть проведенным логично.

Сохранение существующего состояния определяется как способность удерживать выход системы в предписанных пределах.

Улучшение состояния системы определяется, как способность получить выход выше или помимо того, который получается при существующем состоянии.

Объективность является основным требованием при наблюдении.

Рациональность (логичность) определяется как процесс мышления, основанный на использовании логического вывода.

Процесс нахождения решения проблемы концентрируется вокруг итеративно выполняемых операций идентификации условия, цели и возможностей для ее решения. Результатом идентификации является описание условия, цели и возможностей в терминах системных объектов (входа, процесса, выхода, обратных связей и ограничения), свойств и связей, т. е. в терминах структур и входящих в них элементов.

Всякий вход системы, является выходом этой или другой системы, а всякий выход - входом.

Выделить систему в реальном мире, значит указать все процессы, дающие данный выход.

Искусственные системы - это такие, элементы которых сделаны людьми, т. е. являются выходом сознательно выполняемых процессов человека. Во всякой искусственной системе существуют три различных по своей роли подпроцесса: основной процесс, обратная связь и ограничение.

Входом называется то, что изменяется при протекании данного процесса. Во многих случаях компонентами входа являются "рабочий вход" (то, что "обрабатывается") и процессор (то, что "обрабатывает").

Процесс переводит вход в выход. Способность переводить данный вход в данный выход, называется свойством данного процесса.

Выходом называется результат или конечное состояние процесса.

Связь определяет следование процессов, т. е. что выход некоторого процесса является входом определенного процесса.

Основной процесс преобразует вход в выход.

Обратная связь выполняет ряд операций: сравнивает выборку выхода с моделью выхода и выделяет различие, оценивает содержание и смысл различия, вырабатывает решение, сочлененное с различием, формирует процесс ввода решения (вмешательство в процесс системы) и воздействует на процесс с целью сближения выхода и модели выхода.

Процесс ограничения возбуждается потребителем выхода системы, анализирующим ее выход. Этот процесс воздействует на выход и управление системы, обеспечивая соответствие выхода системы целям потребителя. Ограничение системы, принимаемое в результате процесса ограничения, отражается моделью выхода. Ограничение системы состоит из цели (функции) системы и принуждающих связей (качеств функции). Принуждающие связи должны быть совместимы с целью.

Если структуры и элементы условия, цели и возможностей известны, идентификация имеет характер определения количественных отношений, а проблема называется количественной.

Если структура и элементы условия, цели и возможностей известны частично, идентификация имеет качественный характер, а проблема называется качественной или слабо структурированной.

Как методология решения проблем, системный анализ указывает принципиально необходимую последовательность взаимосвязанных операций, которая (в самых общих чертах) состоит из выявления проблемы, конструирования решения и реализации этого решения. Процесс решения представляет собой конструирование, оценку и отбор альтернатив систем по критериям стоимости, времени эффективности и риска с учетом отношений между предельными значениями приращений этих величин (так называемых маргинальных отношений). Выбор границ этого процесса определяется условием, целью и возможностями его реализации. Наиболее адекватное построение этого процесса предполагает всестороннее использование эвристических заключений в рамках постулированной системной методологии.

Редуцирование (уменьшение) числа переменных производится на основе анализа чувствительности проблемы к изменению отдельных переменных или групп переменных, агрегирования переменных в сводные факторы, выбором подходящих форм критериев, а также применением там, где это, возможно, математических способов сокращения перебора (методов математического программирования и т. п.).

Логическая целостность процесса обеспечивается явными или скрытыми предположениями, каждый из которых может являться источником риска. Отметим еще раз, что структура функций системы и решения проблемы в системном анализе постулируется, т. е. являются стандартной для любых систем и любых проблем. Меняться могут только методы выполнения функций.

Совершенствование методов при данном состоянии научных знаний имеет предел, определяемый как потенциально достижимый уровень. В результате решения проблемы устанавливаются новые связи и отношения, часть которых обусловливает желаемый выход, а другая часть определят непредвиденные возможности и ограничения, которые могут стать источником будущих проблем.

Системный анализ с практической точки зрения представляет собой универсальную методику решения сложных проблем произвольной природы. Ключевым понятием в данном случае является понятие «проблемы», которое можно определить как «субъективное отрицательное отношение субъекта к реальности». Соответственно этап выявления и диагностики проблемы в сложных системах является наиболее важными, т. к. определяет цели и задачи проведения системного анализа, а также методы и алгоритмы, которые будут применяться в дальнейшем при поддержке принятия решений. В тоже время этот этап является наиболее сложным и наименее формализованным.

Анализ русскоязычных трудов по системному анализу позволяет выделить два наиболее крупных направления в данной области, которые можно условно назвать рациональный и объективно-субъективный подходы.

Первое направление (рациональный подход) рассматривает системный анализ как набор методов, и в том числе методов, основанных на использовании ЭВМ, ориентированных на исследование сложных систем. При таком подходе наибольшее внимание уделяется формальным методам построения моделей систем и математическим методам исследования системы. Понятия «субъект» и «проблема» как таковые не рассматриваются, а вот понятие «типовых» систем и проблем как раз встречается часто (система управления - проблема управления, финансовая система - финансовые проблемы и др.).

При таком подходе «проблема» определяется как несоответствие действительного желаемому, т. е. несоответствие между реально наблюдаемой системой и «идеальной» моделью системы. Важно отметить, что в данном случае система определяется исключительно как та часть объективной реальности, которую необходимо сравнить с эталонной моделью.

Если опираться на понятие «проблемы», то можно сделать заключение, что при рациональном подходе проблема возникает только у системного аналитика, который имеет некую формальную модель некоторой системы, находит данную систему и обнаруживает несоответствие модели и реальной системы, что и вызывает его «отрицательное отношение к реальности». Волкова, В.Н. Системный анализ и его применение в АСУ / В.Н. Волкова, А.А. Денисов. - Л.: ЛПИ, 2008. - 83 с.

Очевидно, что существуют системы, организация и поведение которых строго регламентирована и признана всеми субъектами - это, например, юридические законы. Несоответствие модели (закона) и действительности в данном случае является проблемой (правонарушением), которую нужно решить. Однако для большинства искусственных систем строгих регламентов не существует, а субъекты имеют свои личные цели по отношению к подобным системам, редко совпадающие с целями других субъектов. Более того, конкретный субъект имеет свое собственное представление о том, частью какой системы он является, с какими системами он взаимодействует. Понятия, которыми оперирует субъект, могут кардинально отличаться от «рациональных» общепринятых. Например, субъект может вообще не выделять из окружающей среды систему управления, а использовать некую только ему понятную и удобную модель взаимодействия с миром. Получается, что навязывание общепринятых (даже если и рациональных) моделей может привести к возникновению «отрицательного отношения» у субъекта, а значит к появлению новых проблем, что в корне противоречит самой сути системного анализа, который предполагает улучшающее воздействие - когда хотя бы одному участнику проблемы станет лучше и никому не станет хуже.

Очень часто постановку задачи системного анализа в рациональном подходе выражают в терминах задачи оптимизации, т. е. идеализируют проблемную ситуацию до уровня, позволяющего использовать математические модели и количественные критерии для определения наилучшего варианта разрешения проблемы.

Как известно для системной проблемы не существует какой-либо модели, исчерпывающе устанавливающей причинно-следственные связи между ее компонентами, потому оптимизационный подход кажется не вполне конструктивным: «…теория системного анализа исходит из отсутствия оптимального, абсолютно лучшего варианта разрешения проблем любой природы… предлагается итеративный поиск реально достижимого (компромиссного) варианта разрешения проблемы, когда желаемым можно поступиться в угоду возможному, а границы возможного могут быть существенно расширены за счет стремления достичь желаемого. Тем самым предполагается использование ситуативных критериев предпочтительности, т. е. критериев, которые не являются исходными установками, а вырабатываются в ходе проведения исследования…».

Другое направление системного анализа - объективно-субъективный подход, основанное на работах Акоффа, ставит понятие субъекта и проблемы во главу системного анализа. По сути, в данном подходе мы включаем субъекта в определение существующей и идеальной системы, т.е. с одной стороны системный анализ исходит из интересов людей - вносит субъективную составляющую проблемы, с другой стороны исследует объективно наблюдаемые факты и закономерности.

Вернемся к определению «проблемы». Из него, в частности, следует, что когда мы наблюдаем нерациональное (в общепринятом смысле) поведение субъекта, и субъект не имеет отрицательного отношения к происходящему, то нет и проблемы, которую нужно было бы решать. Данный факт хотя и не противоречит понятию «проблемы», но в определенных ситуациях исключать возможность существования объективной составляющей проблемы нельзя.

Системный анализ имеет в своем арсенале следующие возможности решить проблему субъекта:

* вмешаться в объективную реальность и, устранив объективную часть проблемы, изменить субъективное отрицательное отношение субъекта,

* изменить субъективное отношение субъекта, не вмешиваясь в реальность,

* одновременно вмешаться в объективную реальность и изменить субъективное отношение субъекта.

Очевидно, что второй способ не решает проблему, а всего лишь устраняет ее влияние на субъект, а значит объективная составляющая проблемы остается. Справедлива и обратная ситуация, когда объективная составляющая проблемы уже проявилась, но субъективное отношение еще не сформировано, либо по ряду причин оно пока не стало отрицательным.

Вот несколько причин, почему у субъекта может отсутствовать «отрицательное отношение к реальности»: Директор, С. Введение в теорию систем / С. Директор, Д. Рорар. - М.: Мир, 2009. - 286 с.

* имеет не полную информацию о системе или использует ее не полностью;

* меняет оценку взаимоотношений с окружающей средой на психическом уровне;

* прерывает взаимоотношение с окружающей средой, которая вызывала «отрицательное отношение»;

* не верит информации о существовании проблем и их сущности, т.к. полагает, что сообщающие ее люди очерняют его деятельность или преследуют свои корыстные интересы, а может быть и потому, что просто лично не любит этих людей.

Следует помнить о том, что при отсутствии отрицательного отношения субъекта объективная составляющая проблемы остается и в той или иной степени продолжает влиять на субъект, либо проблема может существенно обостриться в будущем.

Поскольку выявление проблемы требует анализа субъективного отношения, то этот этап относится к неформализуемым этапам системного анализа.

Каких-либо эффективных алгоритмов или приемов на настоящий момент не предложено, чаще всего авторы работ по системному анализу полагаются на опыт и интуицию аналитика и предлагают ему полную свободу действий.

Системный аналитик должен обладать достаточным набором инструментов для описания и анализа той части объективной реальности, с которой взаимодействует или может взаимодействовать субъект. Инструменты могут включать методы экспериментального исследования систем и их моделирования. С повсеместным внедрением современных информационных технологий в организациях (коммерческих, научных, медицинских и др.) почти каждый аспект их деятельности регистрируется и сохраняется в базах данных, которые уже сегодня имеют очень большие объемы. Информация в подобных базах данных содержит детальное описание, как самих систем, так и истории их (систем) развития и жизни. Можно сказать, что сегодня при анализе большинства искусственных систем аналитик вероятнее столкнется с недостатком эффективных методов исследования систем, нежели с недостатком информации о системе.

Однако субъективное отношение должен сформулировать именно субъект, а он может не обладать специальными знаниями и потому не способен адекватно интерпретировать результаты исследования, проведенного аналитиком. Поэтому знания о системе и прогнозные модели, которые в итоге получит аналитик, должны быть представлены в явном, доступном к интерпретации виде (возможно на естественном языке). Такое представление можно назвать знаниями об исследуемой системе.

К сожалению эффективных методов получения знаний о системе на текущий момент не предложено. Наибольший интерес представляют модели и алгоритмы Data Mining (интеллектуальные анализ данных), которые в частных приложениях используются для извлечения знаний из «сырых» данных. Стоит отметить, что Data Mining является эволюцией теории управления баз данными и оперативного анализа данных (OLAP), основанной на использовании идеи многомерного концептуального представления.

Но в последние годы в связи с нарастающей проблемой «перегрузки информацией», все больше исследователей используют и совершенствуют методы Data Mining для решения задач извлечения знаний.

Широкое применение методов извлечения знаний весьма затруднено, что с одной стороны связано с недостаточной эффективностью большинства известных подходов, которые базируется на достаточно формальных математических и статистических методах, а с другой - с трудностью использования эффективных методов интеллектуальных технологий, которые не имеют достаточного формального описания и требуют привлечения дорогих специалистов. Последнее можно преодолеть, используя перспективный подход к построению эффективной системы анализа данных и извлечения знаний о системе, основанный на автоматизированном генерировании и настройке интеллектуальных информационных технологий. Такой подход позволит, во-первых, за счет применения передовых интеллектуальных технологий существенно повысить эффективность решения задачи извлечения знаний, которые будут предъявляться субъекту на этапе выявления проблемы при системном анализе. Во-вторых, исключить потребность в специалисте по настройке и использования интеллектуальных технологий, т. к. последние будут генерироваться, и настраиваться в автоматическом режиме. Берталанфи Л. Фон. История и статус общей теории систем / Берталанфи Л. Фон // Системные исследования: ежегодник. - М.: Наука, 2010. - C. 20 - 37.