Особенности функционирования сложных технических систем на основе системного анализа

Аннотация: в статье рассмотрен принцип системного анализа для организации формирования и управления сложной технической системой транспорта агропромышленного комплекса. Системный анализ позволяет неизмеримо глубже и лучше осмыслить сущность технических систем, их структуру, организацию, задачи, законо-мерности развития, оптимальные пути и методы управления.

Транспорт агропромышленного комплекса представляет собой сложную техническую систему (ТС) для организации формирования и управлением которой требуются новые современные методологические подходы. Нужен новый более действенный принцип, которой помог бы разобраться в логических связях между отдельными элементами системы [1]. Такой принцип был найден и получил название принципа системного анализа.

Этот принцип определяет не только новые задачи, но и характер всей управленческой деятельности, научное, техническое, технологическое и оригинальное совершенствование которой обусловлено самой природой производственного процесса.

Системный анализ – это взаимосвязанное логико-математическое и комплексное рассмотрение всех вопросов, относящихся не только к замыслу, разработке, производству, эксплуатации и последующей ликвидации современных ТС, но и к методам руководства всеми этими этапами с учетом социальных, политических, стратегических, психологических, правовых, географических, демографических, военных и других аспектов.

Подчеркнем, что сущность системного анализа заключается не в математических методах и процедурах: его рекомендации далеко не обязательно вытекают из вычислений. Самым существенным является то, что систематически на всех этапах жизненного цикла любой ТС осуществляется сопоставление альтернатив, по возможности в количественной форме, на основе логической последовательности шагов, которые могут быть воспроизведены и проведены другими. Системный анализ позволяет неизмеримо глубже и лучше осмыслить сущность ТС, их структуру, организацию, задачи, закономерности развития, оптимальные пути и методы управления. Системный анализ обостряет интуицию руководителя и этим расширяет основу для его суждений, помогая таким образом выработать лучшее решение.

Чем отличается системный анализ от других методов?

Основные отличия его от других более или менее формализованных подходов при обосновании управленческих решений сводятся к следующему:

• рассматриваются все теоретические возможные альтернативные методы и средства достижения целей по жизненному циклу ТС (исследовательские, конструктивные, технологические, эксплуатационные и пр.), правильная комбинация и сочетание этих различных методов и средств;
• альтернативы ТС оцениваются обязательно с позиций длительной перспективы (особенно для систем, имеющих стратегическое назначение);
• отсутствуют стандартные решения;
• четко излагаются различные взгляды при решении одной и той же проблемы;
• применяются к проблемам, для которых не полностью определены требования стоимости или времени;
• признается принципиальное значение организационных и субъективных факторов в процессе принятия решений, и в соответствии с этим разрабатываются процедуры широкого исполь-зования качественных суждений в анализе и согласовании различных точек зрения;
• особое внимание уделяется факторам риска и неопределенности, их учету и оценке при выборе наиболее оптимальных решений среди возможных вариантов [2].

Повышение внимание системотехников к факторам риска и неопределенности непосред-ственно вытекает из распространения системного анализа на перспективные проблемы. Если риск понимается как потенциальная изменчивость объективных харатеристик анализируемых ТС, то неопределенность выражает отсутствие субъективных знаний о том, в какой форме проявятся эти явления.

Тенденций к системному анализу крупных проблем появляется только тогда, когда их масштаб возрастает до такой степени, что решения становятся сложными, трудоемкими и дорогостоящими. При обосновании таких решений, которые становятся предметом системного анализа, все большее значение приобретают факторы, рассчитанные вперед на 10-15 летний период. К факторам такого рода относятся, прежде всего, огромный рост капиталовложений на осуществление крупных программ, охватывающих длительный период, и все большая зависимость этих программ от результатов научных исследований и технических разработок.

Другой важной причиной необходимости учета длительной перспективы является стратегический характер самих целей, которые ставятся перед системным анализом и которые предопределяют политику правительства (или организации) на длительный период.

Важно отметить, что чем более общие и важные проблемы возникают перед руководителями различных уровней, тем больше возрастает значение системного анализа для их решения.

Где можно и нужно применять системный анализ? Его применение определяется типом проблем, которые мы и рассмотрим.

Все проблемы и зависимости от глубины их познания подразделяются на три класса:

• хорошо структуризированные или количественно сформулированные проблемы, в которых существенные зависимости выяснены настолько хорошо, что они могут быть выражены в числах и символах, получающих, в конце концов, численные оценки;
• неструктуризированные или качественно выраженные проблемы, содержащие лишь описание важнейших ресурсов, признаков и характеристик, количественные зависимости между которыми совершенно неизвестны;
• слабо структуризированные или смешанные проблемы, которые содержат как качественные, так и количественные элементы, причем качественные малоизвестные и неопределенные стороны проблемы имеют тенденцию доминировать.

Для решения хорошо структуризованных проблем используется методология исследования операций (ИО). Она состоит в применении моделей и методов (линейного, нелинейного, динамического программирования, теории массового обслуживания, теории игр и т.д.) для отыскания оптимальной стратегии управления целенаправленными действиями. Основная проблема применения методов исследования операций состоит в том, чтобы правильно подобрать типовую или разработать новую математическую модель, собрать необходимые исходные данные и убедиться путем анализа исходных предпосылок и результатов математического расчета, что эта модель отражает существо решаемой задачи.

В неструктуризованных проблемах традиционным является эвристический метод, который состоит в том, что опытный специалист собирает максимум различных сведений о решаемой проблеме, вживается в нее и на основе интуиции и суждений вносит предложения о целесообразных мероприятиях.

При таком подходе отсутствует какая-либо упорядоченная логическая процедура отыскания решения, и специалист, выдвигающий определенные предложения, не может сколько-нибудь четко изложить способ, на основе которого он от совокупности разрезанных исходных сведений пришел к окончательным рекомендациям. При решении проблемы такой специалист полагается на имеющийся собственный опыт, на опыт своих коллег, на профессиональную подготовленность, на изучение аналогичных проблем методом ситуаций, но не на четко сформулированную методику.

К слабо структуризованным проблемам, для решения которых предназначен системный анализ, относится большинство наиболее важных экономических, технических, политических и военно-стратегических задач крупного масштаба. Типичным проблемам такого рода являются те, которые:

• намечены для решения в будущем;
• сталкиваются с широким набором альтернатив;
• зависят от текущей неполноты технологических достижений;
• требуют больших сложений капитала и содержат элементы риска;
• внутренне сложны вследствие комбинирования ресурсов, необходимых для их решения;
• для которых не полностью определены требования стоимости или времени.

При осуществлении системного анализа в процессе структуризации проблемы некоторые ее элементы- подзадачи получают количественное выражение, и отношения между всеми элементами становятся все более определенными. Исходя из этого, в отличие от применения методов ИО, при использовании системного анализа совсем не обязательна первоначальная четкая и исчерпывающая постановка проблемы, эта четкость должна достигаться в процессе самого анализа и рассматривается как одна из его главных целей. Задачи методов ИО могут быть поставлены в количественной форме и решены на ЭВМ. В противовес этому стратегические проблемы, состоящие в выработке долгосрочной политики, в области производства, как правило, не могут быть сформулированы как задачи ИО. Проблемы такого рода являются предметом системного анализа. Стратегические задачи не являются легко квантифицируемыми (т.е. выражаемыми количественно) по причине отсутствия однозначного критерия оптимальности для фирмы в целом требуют при выработке решений привлечения субъективных суждений опытных руководителей и экспертов.

Подведем некоторые итоги по сути системного анализа.

1. Системный анализ связан с принятием оптимального решения из многих возможных альтернатив.
2. Каждая альтернатива оценивается с позиции длительной перспективы.
3. СА рассматривается как методология углубленного уяснения (понимания) и упорядочения (структуризации) проблемы.
4. В СА упор направлен на разработку новых принципов научного мышления, учитывающих взаимосвязь целого и противоречие тенденции. Более конкретно – систематически на всех этапах жизненного цикла любой ТС осуществляется сопоставление альтернатив, по возможности в количественной форме, на основе логической последовательности шагов.
5. Обостряется интуиция специалистов.
6. Применяются в первую очередь для решения стратегических проблем.

Итак, СА – это совокупность методов и средств выработки, принятия и обоснования решений (при исследовании, создании и управлении ТС, в частности).

Новизна системного анализа заключается в том, что он рассматривает проблему в целом, с постоянным ударением на ясность анализа, на количественные методы и на выявление неопределенности. Новыми также являются схемы или модели, где связи не могут быть адекватно выражены с помощью математической модели.

Достоинство системного анализа состоит в том, что он позволяет систематически и эффективно сочетать суждения и интуицию экспертов в соответствующих областях.

Системный анализ должен рассматриваться не как противопостановление субъективным сужде-ниям, а как структурная основа, которая обеспечивает использование суждений экспертов в различных областях для получения результатов, превосходящих любые индивидуальные суждения. Это его цель, и возможность этого он обеспечивает.

Но субъективность суждений, неточность знаний, интуитивность оценок и неопределенность сведений о природе и о действиях других людей приводят к тому, что на базе исследования можно добиться не больше, чем оценки некоторого преимущества выбора одной альтернативы по сравнению с другой.

Системный анализ имеет и ограничения, как и другие способы исследования. Например, чистая интуиция. При использовании чистой интуиции в противоположность интуиции, применяемой в системном анализе, не предпринимается никаких усилий, чтобы выявить структуру проблемы или установить причинно-следственные связи и получить решения. Интуитивный процесс состоит в том, чтобы узнать все, что можно, о проблеме, вжиться в нее и подсознательно найти решение. Интуитивный процесс состоит в том, чтобы узнать все, что можно, о проблеме, вжиться в нее и подсознательно найти решение [2].

Ограниченность системного анализа обусловлена:

• неизбежной неполнотой анализа;
• приближенностью меры эффективности;
• отсутствием способов точного предсказания будущего.

Некоторые факторы социально-политического характера должны играть важную роль при разработке и выборе альтернатив. Однако в настоящее время не существует даже приближенных способов измерить эти факторы, и приходится их учитывать интуитивно.

Чрезвычайно важно заострить на неизмеряемых факторах внимание ответственного руководителя, который принимает решения.

Недостатки системного анализа заключаются в следующем. Многие факторы, имеющие фундаментальное значение, не подаются количественной обработке и могут быть упущены из рассмотрения или умышленно оставлены для последующего рассмотрения, а потом забыты. Иногда им может придаваться неправильный вес в самом анализе либо в решении, основанном на таком анализе.

Другая причина в том, что исследование может внешне выглядеть до такой степени научным и количественно точным, что ему может быть приписана совершенно неоправданная обоснованность, несмотря на то, что она включает много субъективных суждений. Другими словами, мы можем быть так очарованы привлекательностью и точностью чисел, что просмотрим упрощения, сделанные для достижения этой точности, упустим анализ качественных факторов и преувеличим важность абстрактных вычислений в процессе решения. Но без анализа мы сталкиваемся с еще большей опасностью упущения улучшения тех или иных соображений и неправильного «взвешивания» отдельных факторов.

Еще одним недостатком системного анализа является то, что он находится на начальной стадии своего развития, его методологию еще никак нельзя назвать устоявшейся, а практическая применимость и эффективность во многом зависят от совершенства экономических, математических, логических методов и уровня конкретных знаний о сложнейших общественнополитических и социально-экономических процессах, от возмож-ностей получения соответствующей информации о них.

Даже при четкой логическо-структурной основе исследования и применении формальных методов оценки альтернатив и поиска наилучших решений огромную роль на всех его стадиях продолжают играть субъективные суждения и интуиция экспертов и лиц, ответственных за принятие решений. Потому системный анализ практически никогда полностью не достигает таких стандартов научного исследования, как объективность, точность и воспроизводимость результатов.

В чем заключается основное значение системного анализа?

В качестве основного и наиболее ценного результата системного анализа признается не количественное определенное решение проблемы, а увеличение степени ее понимания и возможных путей решения у специалистов и экспертов, участвующих в исследовании проблемы, и, что особенно важно, у ответственных лиц, которым предоставляется набор хорошо проработанных и оцененных альтернатив.

Полезность новых методов анализа и управления и в первую очередь системного анализа состоит в следующем:

1. в большем понимании и проникновении в суть проблемы: практически усилия выявить взаимосвязи и количественные ценности помогут обнаружить скрытые точки зрения за теми или иными решениями;

1. в большей точности: более четкое

формулирование целей, задач снизит, хотя и не устранит, неизбежно неясные стороны многоплановых целей;

1. в большей сравнимости: анализ (политика) может быть осуществлен таким образом, что планы для одной страны или района могут быть с пользой увязанной и сравнены с планами и политикой в отношении других районов; при этом можно выявить общие элементы;
2. в большей полезности, эффективности: разработка новых методов должна привести к распределению денежных ресурсов более упорядоченным образом и должна оказать помощь в проверке ценностей интуитивных суждений.

Решение проблем с помощью системного анализа требуют привлечения соответствующих аналитических процедур, теории, методов, подходов среди которых следует отметить: -использование вычислительных машин и моделирования;

• теорию ячеек;
• теорию множеств;
• теорию графов;
• теории сетей;
• кибернетику;
• теорию информации;
• теорию автоматов;
• теорию игр;
• теорию решений;
• теорию очередей.

Целям исследования наиболее соответствует математическое моделирование, так как математическая модель обладает важными достоинствами – четкостью, возможностью строгой дедукции, проверяемостью, алгоритмичностью. Поэтому с использованием элементов выше указанных теорий необходимо сформулировать экономико-математическую модель, критерии и алгоритм оптимизации транспортного процесса.

Список использованных источников

1. Сметнев С.Н., Евтюшенков Н.А. Транспорт в системе АПК //Автомобильный транспорт. – 2012. - № 3. – С. 12-16
2. Спицнадель В.Н. Основы системного анализа. – СПб.: Бизнес-пресса, 2010. – 326 с.