3.2. Методи та процедури системного аналізу

 

Абстрагування — уявне відособлення від тих або інших сторін, властивостей або зв'язків предметів (явищ) для виділення істотних ознак. Це один з основних процесів розумової діяльності людини, що спирається на знакове опосередковування і дозволяє перетворити на об'єкт розгляду різні властивості предметів. Це теоретичне узагальнення дозволяє відобразити основні закономірності досліджуваних об'єктів або явищ, вивчати їх, а також і прогнозувати нові, невідомі закономірності.

Види абстракції за видами неістотного:

примітивна абстракція – відволікається від одних властивостей предмета або явища, виділяючи інші його властивості або якості (виділення форми предмета, відштовхуючись від його кольору або навпаки). Через нескінченне різноманіття дійсності ніяке сприйняття не в змозі охопити всі її сторони, тому примітивна абстракція здійснюється в кожному процесі сприйняття і неминуче пов’язана з ним;

узагальнююча абстракція – дає узагальнену картину явища, відвернуту від часткових відхилень. У результаті такої абстракції виділяється загальна властивість досліджуваних об’єктів або явищ. Цей вид абстракції вважається основним у математиці та математичній логіці;

ідеалізація – заміщення реального емпіричного явища схемою, що ідеалізується, позбавленою реальних недоліків. У результаті утворюються поняття «ідеальних» об'єктів  («ідеальний газ», «абсолютно чорне тіло», «пряма» тощо);

ізолююча абстракція – пов’язана з мимовільною увагою, оскільки при цьому виділяється той зміст, на якому зосереджується увага;

абстракція актуальної нескінченності – відштовхування від принципової неможливості зафіксувати кожен елемент нескінченної множини, тобто нескінченні множини розглядаються як кінцеві;

конструктивізація — відвернення від невизначеності меж реальних об’єктів, їх «грубе», наближене подання.

За цілями:

формальна абстракція — виділення таких властивостей предмета, які самі по собі й незалежно від нього не існують (форма або колір). Цей тип абстракції служить основою засвоєння знань для опису предметів за їх зовнішніми властивостями, що служить передумовою теоретичного мислення;

змістовна абстракція — вичленення тих властивостей предмета, які самі по собі володіють відносною самостійністю (клітина організму). Цей тип абстракції розвиває здатність оперувати ними.

Поняття «абстрактне» протиставляється «конкретному», наприклад, конкретне мислення – абстрактне мислення. Абстрактне мислення (за нього відповідає ліва півкуля головного мозку) має на увазі операції з абстракціями («людина взагалі», «число три», «дерево» і т.д.), конкретне мислення (за яку відповідальна права півкуля головного мозку) має справу з конкретними об'єктами і процесами («брат Вася», «три яблука», «дуб у дворі», і т.д.). Здатність до абстрактного мислення є однією з відмінних рис людини, яка сформувалась одночасно з мовними навичками і багато в чому завдяки мові.

Конкретизація (від concretus – густий, твердий) – метод дослідження предметів у всій їх різнобічності, у якісній багатосторонності реального існування на відміну від абстрактного вивчення предметів. При цьому досліджується стан предметів у зв’язку з певними умовами їх існування та історичного розвитку.

Процес конкретизації спрямований на відновлення в мисленні об’єктивної цілісності, що існує через зв’язки одиничних речей.

Конкретизація сприяє наповненню когнітивної систематизованої картини якого-небудь предмета (явища, системи) певними відмітними ознаками та характеристиками.

Композиція (лат. compositio – складання, скріплення, з’єднання) – побудова цілісного об’єкта, всі елементи якого знаходяться в гармонійній єдності.

Декомпозиція – науковий метод, що використовує структуру завдання і дозволяє замінити рішення одного великого завдання вирішенням серії менших завдань. Декомпозиція має на увазі закріплення цілей, завдань, критеріїв їх досягнення і відповідних числових показників за структурними елементами організації різного ієрархічного рівня.

Глибина декомпозиції обмежується. Якщо при декомпозиції з'ясовується, що модель починає описувати внутрішній алгоритм функціонування елемента замість закону його функціонування у вигляді «чорного ящика», то в цьому разі відбулася зміна рівня абстракції. Це означає вихід за межі мети дослідження системи і зумовлює припинення декомпозиції.

У сучасних методиках типовою є декомпозиція моделі на глибину 5-6 рівнів. На таку глибину декомпозується зазвичай одна з підсистем. Функції, які вимагають такого рівня деталізації, часто дуже важливі, і їх детальний опис дає ключ до основ роботи всієї системи.

У загальній теорії систем доведено, що більшість систем можуть бути декомпозовані на базові підсистеми. До них відносять: послідовне (каскадне) з’єднання елементів, паралельне з’єднання елементів, з’єднання за допомогою зворотного зв’язку.

Проблема проведення декомпозиції полягає в тому, що в складних системах відсутня однозначна відповідність між законом функціонування підсистем і алгоритмом, що його реалізовує. Тому здійснюється формування декількох варіантів (або одного варіанта, якщо система відображена у вигляді ієрархічної структури) декомпозиції системи.

Найбільш часто вживані стратегії декомпозиції:

функціональна декомпозиція – базується на аналізі функцій системи. При цьому ставиться питання, що робить система незалежно від того, як вона працює. Підставою розбиття на функціональні підсистеми служить спільність функцій, виконуваних групами елементів;

декомпозиція за життєвим циклом. Ознака виділення підсистем – зміна закону функціонування підсистем на різних етапах циклу існування системи «від народження до загибелі». Для життєвого циклу управління організаційно-економічної системи виділяють етапи планування, ініціації, координації, контролю, регулювання. Для інформаційних систем розділяють етапи обробки інформації: реєстрацію, збір, передачу, обробку, відображення, зберігання, захист, знищення;

декомпозиція за фізичним процесом. Ознака виділення підсистем – кроки виконання алгоритму функціонування підсистеми, стадії зміни станів. Хоча ця стратегія корисна при описі існуючих процесів, результатом її часто може стати дуже послідовний опис системи, який повною мірою не враховуватиме обмеження, що диктуються функціями одна одній. При цьому може виявитися прихованою послідовність управління. Застосовувати цю стратегію слід тільки за умови, що метою моделі є опис фізичного процесу як такого;

декомпозиція за підсистемами (структурна декомпозиція). Ознака виділення підсистем – сильний зв’язок між елементами за одним із типів відносин (зв'язків), що існують у системі (інформаційних, логічних, ієрархічних, енергетичних і т.п.). Силу зв’язку за інформацією можна оцінити коефіцієнтом інформаційного взаємозв’язку підсистем:

,                                                   (2.1)

де N – кількість взаємовикористованих інформаційних масивів в підсистемах; N0 – загальна кількість інформаційних масивів.

Для опису всієї системи повинна бути побудована складена модель, що об’єднує всі окремі моделі;

декомпозиція за критерієм входу в організаційно-економічні системи. Ознака виділення підсистем: джерело дії на систему, це може бути вища або нижча система, а також внутрішнє чи зовнішнє середовище.

декомпозиція за типами ресурсів, споживаних системою. Формальний перелік типів ресурсів складається з енергії, матерії, часу й інформації (для соціальних систем додаються кадри і фінанси);

декомпозиція за кінцевими продуктами системи. Підставою можуть служити різні види продукту, що виробляються системою;

декомпозиція діяльності людини. Виділяється суб’єкт діяльності; об'єкт, на який спрямована діяльність; засоби, використовувані в процесі діяльності; навколишнє середовище, всі можливі зв'язки між ними.

Зазвичай декомпозиція здійснюється за декількома підставами, порядок їх вибору залежить від кваліфікації і переваг системного аналітика.

 

Приклад

Спроба вивчити діяльність підприємства, лише розчленувавши його на підрозділи, приречена на невдачу. Ми ніколи не зможемо зрозуміти, чому та або інша компанія досягає успіху, якщо вивчатимемо кожен її цех окремо, поза зв’язком з іншими підрозділами підприємства. Лише загальний дух корпорації, моральні й матеріальні стимули і реакції, що діють на підприємстві в цілому, злагодженість у взаємодії підрозділів, обумовлені загальною стратегією, пояснюють результат її роботи. Він зумовлений інтегральною якістю системи загалом, яка відсутня в кожній частині окремо, якщо частини роз’єднати.

 

Аналіз (від др.-грецьк. ἀνάλυσις «розкладання, розчленовування») – операція уявного або реального розчленовування цілого (речі, властивості, процесу, системи або відношення між предметами) на складові частини, виконувана в процесі пізнання або наочно-практичної діяльності людини.

На додаток до синтезу метод аналізу дозволяє отримати інформацію про структуру об’єкта дослідження.

Вивчення складних систем вимагає не лише аналітичного підходу, що розчленовує, але й іншого – цілісного, що досліджує систему в єдності всіх її частин. Цей підхід бере за основу не звичний нам аналіз, а протилежний дослідницький прийом – синтез, тобто об'єднання частин, виявлення системної якості, властивої лише всій системі в цілому.

Призначення синтезу полягає в тому, аби на основі знань про систему, отриманих при вирішенні завдань аналізу та декомпозиції, створити модель системи, визначити її структуру, параметри, що забезпечують ефективне функціонування системи, вирішення завдань і досягнення поставлених цілей.

 

Примітка

Системний підхід дає можливість розглянути з іншого ракурсу ефективність функціонування систем: взаємодія між частинами системи виявляється набагато важливішою, ніж результативна робота окремих її частин. Наприклад, точна, ефективна робота відділу маркетингу фірми не дасть позитивного результату, якщо не налагоджена його взаємодія з виробничими підрозділами, фінансовим відділом, керівництвом фірми і т.д. Жоден з елементів складної системи не може бути пізнаний без урахування його зв'язків з іншими елементами.

 

Синтез спрямований на виконання таких основних завдань:

розроблення моделі системи;

структурний синтез;

параметричний синтез;

оцінювання системи.

Для використання прийомів синтезу в першу чергу потрібно сформулювати причини, що об’єднують різні частини в ціле. Часто для досягнення яких-небудь цілей недостатньо застосувати окремі розрізнені засоби, що є в наявності. Тоді ці засоби об’єднують у систему засобів, яка, завдяки своїй інтегральній, новій якості володіє великими можливостями для реалізації цілей, ніж розрізнені засоби. Здійснюється досягнення цілей за рахунок виконання системою певної функції, ролі в іншій, ширшій системі, в яку вона входить як частина. Так, робітник виконує певні функції в бригаді, бригада – в цеху, цех – на підприємстві, підприємство – на ринку. Об’єднання елементів у ціле, яке дозволяє виконувати певну роль, функцію системи в ширшій системі і є здійсненням синтезу

Індукція (лат. inductio – наведення) – висновок від фактів до деякої гіпотези (загального твердження), метод міркування від часткового до загального.

Дедукція (лат. deductio – виведення) – метод мислення, при якому часткове положення логічним шляхом виводиться із загального, висновок за правилами логіки; ланцюг висновків (міркування), ланки якого (вислови) пов’язані відношенням логічного проходження.

Метод міркування від загального до часткового. Початком (посилками) дедукції є аксіоми, постулати або просто гіпотези, що мають характер загальних тверджень («загальне»), а кінцем – наслідки з посилок, теорем («приватне»). Якщо посилки дедукції істинні, то істинні і її наслідки.

Формалізація (formalization):

процес подання інформації про об'єкт, процес, явище у формалізованому вигляді;

метод відображення певної сфери у вигляді формальної системи, коли форма виділяється в особливий предмет дослідження незалежно від змісту.

За допомогою формалізації відбувається відображення результатів мислення в точних поняттях або твердженнях.

Протиставляється інтуїтивному мисленню і пов’язана з процесом абстракції. Формалізація відіграє істотну роль в аналізі й уточненні наукових понять. Невідповідність між формалізацією і змістовним знанням є важливим джерелом розвитку науки, призводить до послідовної зміни одних елементів формалізму іншими, що точніше відображають досліджувані об’єкти і явища.

Лінеаризація (лат. linearis – лінійний) – метод наближеного подання замкнутих нелінійних систем, при якому дослідження нелінійної системи замінюється аналізом лінійної системи, в деякому розумінні еквівалентної початкової. Методи лінеаризації мають обмежений характер, тобто еквівалентність початкової нелінійної системи і її лінійного наближення зберігається лише для обмежених просторових або тимчасових масштабів системи, або для певних процесів, причому якщо система переходить з одного режиму роботи на інший, то слід змінити і її лінеаризовану модель. Застосовуючи лінеаризацію, можна з’ясувати багато якісних і особливо кількісних властивостей нелінійної системи.

Структуризація – це розподіл системи на ієрархічні підсистеми і компоненти та встановлення між ними зв’язків і відносин, що дозволяє здійснювати управління такою системою.

Основні завдання структуризації :

розподіл системи на блоки, які підлягають управлінню;

розподіл відповідальності за різні елементи системи, визначення зв’язків між різними структурними елементами;

визначення витрат – часу, грошей, матеріальних ресурсів;

створення єдиної бази для планування, складання кошторисів, контролю за витратами тощо;

встановлення взаємозв’язків між елементами системи;

визначення комплексу робіт та завдань.

У перекладі з англійської «реструктуризація» (restructuring) – це перебудова структури чого-небудь.

Реструктуризація компанії – це зміна структури компанії (порядку розташування її елементів), а також елементів, що формують її бізнес, під впливом чинників зовнішнього або внутрішнього середовища. Реструктуризація включає: вдосконалення системи управління, фінансово-економічної політики компанії, її операційної діяльності, системи маркетингу і збуту, управління персоналом.

Основною причиною реструктуризації зазвичай є низька ефективність їх діяльності, яка виражається в незадовільних фінансових показниках, у нестачі оборотних коштів, у високому рівні дебіторської і кредиторської заборгованостей.

Успішні компанії також часто проводять структурні перетворення. Адже будь-яка модифікація масштабів бізнесу або ринкових умов вимагає адекватної зміни системи управління і проведення програм реструктуризації.

Реінжиніринг бізнес-процесів (РБП) – фундаментальне переосмислення і радикальне перепроектування ділових процесів для досягнення різких, стрибкоподібних покращань у вирішальних, головних показниках діяльності компанії (фірми, підприємства), таких як вартість, якість, швидкість виконання. На відміну від інших технологій поліпшення бізнесу (виробництва) головна риса РПБ – створення абсолютно нових і більш ефективних процесів (бізнесу, виробництва), без урахування того, що було раніше.

Алгоритмізація (algorithmization) – метод опису систем або процесів шляхом створення алгоритмів їх функціонування. Алгоритмізація процесів – опис процесів мовою математичних символів для одержання їх алгоритму.

Алгоритм:

строго детермінована послідовність дій, що описує процес перетворення об’єкта з початкового стану в кінцевий, записана за допомогою зрозумілих команд;

це послідовність дій, спрямованих на отримання певного результату за кінцеве число кроків.

Алгоритми мають ряд важливих властивостей:

скінченність – алгоритм має завжди завершуватися після виконання скінченої кількості кроків. Процедуру, яка має решту характеристик алгоритму, можливо, без скінченності, називають методом обчислень;

дискретність – процес, що визначається алгоритмом, можна розчленувати (розділити) на окремі елементарні етапи (кроки), кожен з яких називається кроком алгоритмічного процесу чи алгоритму;

визначеність – кожен крок алгоритму має бути точно визначений. Дії, які необхідно здійснити, повинні бути чітко та недвозначно визначені для кожного можливого випадку;

вхідні дані – алгоритм має деяку кількість (можливо, нульову) вхідних даних, тобто величин, заданих до початку його роботи або значення яких визначають під час роботи алгоритму;

вихідні дані – алгоритм має одне або декілька вихідних даних, тобто величин, що мають досить визначений зв’язок з вхідними даними;

ефективність – алгоритм вважають ефективним, якщо всі його оператори досить прості для того, аби їх можна було точно виконати за скінчений проміжок часу з допомогою олівця та аркуша паперу.

Моделювання – метод дослідження явищ і процесів, що ґрунтується на заміні конкретного об’єкта досліджень (оригіналу) іншим, подібним до нього (моделлю).

Основні види моделювання – фізичне і математичне.

Фізичне моделювання, при якому модель і об’єкт, що моделюється, мають одну і ту саму фізичну природу.

Математичне моделювання – моделювання, при якому модель являє собою систему математичних співвідношень, що описують певні технологічні, економічні чи інші процеси. Найчастіше застосовуються два способи математичного моделювання:

аналітичний, що передбачає можливість точного математичного опису строго детермінованих систем,

ймовірнісний, що дозволяє отримати не однозначне рішення, а його імовірнісну характеристику параметрів.

Експеримент (від лат. experimentum – проба, досвід) – метод дослідження деякого явища в керованих умовах. Відрізняється від спостереження активною взаємодією з об’єктом, що вивчається. Зазвичай експеримент проводиться в рамках наукового дослідження і служить для перевірки гіпотези, встановлення причинних зв'язків між феноменами.

Ідентифікація (лат. identifico – ототожнювати) – ототожнення, прирівнювання, уподібнення, розпізнавання. Наприклад, ідентифікація мінералів (англ. mineral identification).

Ідентифікація – це процес розпізнавання системою (людиною, дослідником, операційною системою) іншої системи або об’єкта (людини, користувача, предмета, процесу тощо).

Класифікація (лат. classis – клас і facio - роблю) – система розподілення об'єктів (процесів, явищ) за класами (групами тощо) відповідно до визначених ознак. Інколи вживають термін «категоризація» у значенні «розподілення об’єктів на категорії». Оскільки в результаті класифікації утворюється хоча б один клас (група), принаймні з одним елементом, – можна визначати класифікацію як групування.

Тестування застосовується для визначення відповідності предмета випробування заданим специфікаціям. До завдання тестування не входить визначення причин невідповідності заданим вимогам (специфікаціям). Тестування – один із розділів діагностики.

Технологія тестування складається з таких частин:

зовнішня дія;

реакція випробовуваного;

оцінка реакції і висновки.

Верифікація (лат. verificatia – підтвердження; лат. verus – істинний, facio – роблю) – логіко-методологічна процедура встановлення істинності наукової гіпотези (так само, як і поодинокого, конкретно-наукового твердження) на основі їхньої відповідності емпіричним даним (пряма або безпосередня верифікація) або теоретичним положенням, що відповідають емпіричним даним (непряма верифікація).