Военная мысль 4. 2006 г. (стр. 63-70)
«Военная мысль» №4. 2006 г. (стр. 63-70)
Системный анализ: методологический и содержательный аспекты
Полковник в отставке Ф.Г. КОЛОМОЕЦ, кандидат военных наук
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ является одним из самых молодых методологических средств, выделившихся в относительно самостоятельное направление в середине прошлого века. В настоящее время теория и практика системного анализа продолжают активно развиваться. Относительно его содержания, а также соотношения с системным подходом, исследованием операций и теорией принятия решений нередко высказываются различные мнения. Поэтому, несмотря на наличие значительного количества работ, посвященных системному анализу, ощущается необходимость обобщения и уточнения некоторых его положений, а также рассмотрения системного анализа как полного цикла исследований с применением в его рамках различных методологических подходов и методов. Это тем более важно в условиях широкого использования в практике планирования строительства вооруженных сил программно-целевого метода, основывающегося на системно-аналитических процедурах.
Хотя системные идеи зародились примерно за 2500-2000 лет до н. э., системное движение набрало силу только после разработки австрийским биологом и философом Людвигом фон Берталанфи (1901-1972) в конце 40-х годов прошлого века основ общей теории систем. Параллельно с ним сходные разработки велись многими учеными в других отраслях науки. В 1954 году было основано Общество по исследованию в области общей теории систем. В настоящее время сообществом ученых признано существование и развитие науки о системах. Она представляет собой обширный комплекс научных дисциплин и научных направлений различного характера и включает общую теорию систем и специальные, частные системные теории.
Общая теория систем представляет собой общесистемную теорию (метатеорию) систем. Она содержит наиболее общие системные положения, которые имеют значимость для систем любой природы, и выполняет методологическую функцию по отношению к специальным системным теориям. В этой связи общую теорию систем называют еще логико-методологической метатеорией.
Специальных системных теорий много. В их число входят: системо-логия, кибернетика, информатика, синергетика, системный подход, системный анализ, исследование операций, теория принятия решений, системотехника и др. Среди частных системных теорий особую значимость для военных исследователей имеют системный подход, системный анализ, исследование операций и теория принятия решений.
Системный подход является важным методологическим направлением научных исследований и социальной практики. Он основывается прежде всего на положениях философии применительно к изучению объектов-систем, общей теории систем и ряде частных системных теорий.
Исходным философским положением, на котором базируется системный подход, является принцип системности действительности. Этот принцип тесно связан с такими важнейшими принципами диалектики, как принцип всеобщей связи и взаимодействия, принцип развития, принцип качественного различия части и целого. Однако системный подход как специальная общенаучная методологическая концепция находится с диалектикой в естественном отношении субординации: он выступает как конкретизация принципов диалектики применительно к исследованию, проектированию и созданию объектов-систем.
В самом общем виде главная особенность системного подхода, отличающая его как самостоятельную методологическую концепцию, заключается в использовании фундаментального методологического понятия системы как абстрактного единого образа исследуемых конкретных объектов любой природы, в выделении ведущих, определяющих сторон, тенденций развития системы, в представлении знания и решаемой проблемы или задачи как своеобразной концептутьной системы. Особо следует отметить его высокую степень обобщенности. Это обусловливается системностью действительности. В силу данного обстоятельства каждый исследователь или практик должен учитывать в любых сферах своей деятельности положения, требования, принципы и аспекты системного подхода.
Вместе с тем любой подход в теории и практике остается подходом. Он определяет принципиальную точку зрения исследователя или практика на рассматриваемый предмет, общие ориентиры познания реальности. Однако для решения конкретных научных или практических проблем исследователь или практик должен в рамках системного подхода использовать комплекс конкретных методологических средств, позволяющих корректно решать эти проблемы.
Такой комплекс методологических средств, используемых для обоснования решений по сложным проблемам в самых различных сферах деятельности людей и общества, получил название системного анализа. В процессе системного анализа органически сочетаются анализ и синтез. Это характеризует процедуру обоснования решений, которая заключается в декомпозиции проблемы на компоненты, более доступные для изучения, применении наиболее подходящих методов для решения частных задач и, наконец, в объединении частных выводов и решений в общее.
К основным принципам системного анализа относятся:
целенаправленность (на начальных этапах должна быть определена и четко сформулирована главная цель);
подчиненность частных целей достижению главной цели;
рассмотрение исследуемых объектов или решаемых проблем как систем;
выявление и анализ нескольких вариантов решения проблемы и выбор рационального или эффективного варианта;
комплексность и сбалансированность применяемых методов исследования;
ведущая роль лица, принимающего решение (ЛПР), на основных этапах обоснования решения по сложным проблемам;
организация, методологическое обеспечение и проведение системного исследования системным аналитиком - центральной фигурой в системно-аналитической процедуре;
принцип первого лица - системный аналитик при подготовке, обосновании и участии в реализации решения должен иметь возможность постоянного общения с ЛПР или его компетентными представителями;
допуск системного аналитика ко всей информации по решаемой проблеме.
Для исследователей очень важно в первую очередь знать последовательность работ, выполняемых при применении процедур системного анализа, т. е. основные его этапы. Вместе с тем среди специалистов нет единого мнения по данному вопросу. В различных источниках излагаются разные варианты системного анализа, причем или в слишком общем виде, или применительно к решению конкретных проблем, каждой из которых свойственны свои особенности системного анализа. В связи с этим при изложении этапов системного анализа целесообразно пойти по пути системного обобщения, абстрагируясь от частной специфики проблем и выделяя самые основные, общие для большинства типов проблемных ситуаций этапы и последовательность их выполнения.
Кроме того, сегодня нельзя изложить даже самые важные этапы системного анализа в одном единственном варианте. Дело в том, что в настоящее время получили распространение два направления в системном анализе, ряд этапов в которых существенно отличаются друг от друга. Первое направление связано с анализом сложных проблемных ситуаций с использованием моделей, позволяющих определять показатели привлекательности альтернатив без моделирования операций систем. Второе направление основывается на методах теории эффективности, применение которых предусматривает использование моделей операций сложных систем. Основные этапы системного анализа для этих направлений показаны на рис. 1.
Первые два этапа практически одинаковы для обоих направлений. Третьи этапы имеют различия в наименованиях, но по содержанию близки. Для первого направления предусматривается обоснование и выбор критериев, по которым будут оцениваться показатели привлекательности альтернатив с точки зрения их соответствия цели. Для второго направления формируется вектор параметров целеполагания, представляющий также перечень критериев, но с установлением требуемых с точки зрения достижения главной цели оценок по критериям. После обоснования критериев или вектора параметров целеполагания осуществляется разработка допустимых альтернатив (стратегий) решения исследуемой проблемы, т. е. таких, которые обеспечивают решение проблемы, являются рациональными с точки зрения достижения цели.
Главная особенность варианта этапов системного анализа для первого направления заключается в том, что важное место в нем занимает построение модели для определения показателей привлекательности альтернатив. Модель отражает систему связей между компонентами проблемы, факторы, влияющие на привлекательность альтернатив. Для второго направления предусматривается обоснование решений с использованием методов теории эффективности. Важное место в нем занимает создание динамической модели операции сложной системы.
Седьмой и последующие этапы системного анализа для обоих направлений идентичны. Они выполняются с применением методов теории принятия решений при многих критериях. При этом сначала разрабатывается решающее правило, по которому необходимо сравнивать альтернативы. Затем по показателям привлекательности альтернатив или показателям эффективности операций на основе решающего правила осуществляется сравнение альтернатив и выбор одной или нескольких лучших из них. Окончательный выбор лучшей альтернативы является прерогативой ЛПР на основе его неявной системы предпочтений.
С точки зрения разрешения проблемы в сложной организационно-технической системе очень важен десятый этап системного анализа - участие системных аналитиков в реализации принятого решения, который еще называется управлением реализацией решения. Это обусловливается тем, что для проблем, по которым обосновываются решения с помощью системного анализа, заблаговременная проверка доброкачественности обоснованных решений невозможна. Она осуществляется только в ходе реализации решения. В этой связи процедуры системного анализа носят, как правило, итеративный характер: они очень редко выполняются за один полный цикл. Обычно системный анализ проводится с неоднократным повторением исследований в полном формате или с возвратом к выполнению исследований начиная с одного из промежуточных этапов. На рис. 1 это показано возвратными стрелками, в том числе для случаев, когда ЛПР не удовлетворен вариантом решения или проблема не устранена.
Выделение основных этапов современного системного анализа на общенаучном уровне не является самоцелью. Опыт показывает, что сложные исследования по военной проблематике являются, как правило, междисциплинарными. В них используются положения, подходы и методы как военной науки, так и других составляющих системы наук, причем для обоснования решений по многим проблемам вполне достаточно выполнения основных этапов системного анализа без введения дополнительных этапов и подэтапов.
В процедуре системного анализа для обоих направлений можно выделить две взаимосвязанные части. П е р в а я из них включает первый - пятый этапы, выполнение которых носит творческий характер,
не имеет жестких правил и алгоритмов. Большую роль при этом играют эвристические и логико-эвристические методы, а на пятом этапе - еще и конкретные методы моделирования. В результате выполнения первой части системного анализа формируется модель проблемной ситуации. Вторая часть включает остальные этапы, связанные прежде всего с решением задачи выбора из допустимых альтернатив с использованием методов теории принятия решений при многих критериях. Совокупность двух частей системного анализа образует модель обоснования решения по исследуемой проблеме.
Таким образом, если системный подход представляет собой совокупность идей и принципов системных исследований, то его рецептурной, методической реализацией при обосновании решений по сложным проблемам является системный анализ. Таково нынешнее соотношение системного подхода и системного анализа. Следует отметить, что на начальном этапе системного движения они часто отождествлялись. Так, в одном из словарей отмечается, что «в широком смысле термин «системный анализ» иногда употребляют как синоним системного подхода». Такая трактовка была обусловлена, видимо, недостаточной разработкой положений системного анализа, прежде всего из-за отсутствия хорошо обоснованных методов теории принятия решений при многих критериях. В настоящее время такие методы имеются, и системный подход и системный анализ получили качественную определенность как частные системные теории.
На основе рассмотренных двух направлений при проведении исследований могут использоваться различные варианты общего построения системного анализа. Среди них можно выделить пять основных вариантов.
Первые два варианта прямо соответствуют двум рассмотренным направлениям, т. е. предусматривают выделение лучшей альтернативы при использовании моделей проблемных ситуаций и методов теории принятия решений. Они используются в том случае, когда главная цель достаточно ясна, а для второго направления и формализована.
Особенность третьего варианта общего построения системного анализа, основывающегося на его втором направлении, состоит в том, что в нем для повышения степени обоснованности вырабатываемых решений используется сочетание различных моделей операций исследуемых систем (например, аналитических и имитационных).
Четвертый вариант предусматривает комплексирование первого и второго направлений системного анализа. Он применяется при подготовке, например, операций, проводимых группировками войск. При этом первое направление используется для выбора рационального варианта боевого состава группировки, прежде всего количественно-качественного состава вооружения и военной техники. Для определения показателей качества альтернатив строится модель проблемной ситуации, как правило, на основе методологических положений квалиметрии. После реализации системно-аналитической процедуры применительно к первому направлению проводится такая же процедура для второго направления. Она позволяет определить рациональные способы проведения операции группировкой войск. Комплексирование двух направлений системного анализа значительно повышает обоснованность принимаемых решений и планов.
Для сложных проблемных ситуаций может организовываться пятый вариант общего построения системно-аналитических процедур, являющийся наиболее характерным для обоснования решений на стратегическом уровне, которое специалистами называется планированием. Для таких уровней характерна значительная неопределенность главной цели. Если же цель будет определена неверно, то не будет получено и рациональное решение со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями. В связи с этим в процессе планировании поводятся две взаимосвязанные процедуры системного анализа по первому варианту. Первая из них предназначена для обоснованного выбора главной цели, а вторая - рациональных путей и способов ее достижения.
Рассмотренные пять вариантов построения системного анализа представляют собой модели обоснования решений по сложным проблемам или системно-аналитические образцы развертывания исследований. Видимо, специалисты из различных областей науки и практики могут привести и другие варианты построения системно-аналитических процедур.
Кроме системного анализа вопросами обоснования решений по сложным проблемам занимается исследование операций. В этой связи необходимо четко представлять то, что является общим у системного анализа и исследования операций, а также различия между ними.
Как известно, исследование операций является прикладной научной дисциплиной, которая занимается разработкой и применением количественных методов для обоснования решений. Термин «исследование операций» появился в годы Второй мировой войны, когда возникла насущная необходимость выработки руководству вооруженных сил (в первую очередь Англии и США) предложений по решению ряда сложных проблем. Для этого создавались специальные комплексные группы из ученых различных специальностей (математиков, физиков, инженеров, биологов и др.). Первоначально эти проблемы были связаны с рациональным распределением различных сил и средств и применением вооружения. В последующем методы исследования операций стали широко применяться во всех сферах деятельности общества.
Вариантов этапов исследования операций в различных работах приводится также много. Например, один из известных зарубежных специалистов X. Таха в процесс операционного исследования включил следующие пять этапов: идентификацию проблемы (формулировка цели исследований, выявление возможных альтернатив решения применительно к исследуемой проблемной ситуации, определение присущих исследуемой системе требований, условий и ограничений); построение модели; решение поставленной задачи с помощью модели; проверку адекватности модели; реализацию результатов исследования (выполняется в тесном контакте группы исследователей с ЛПР, его помощниками и представителями).
Специалисты-математики выделяют в операционном исследовании шесть этапов: формулировку проблемы; выбор модели; нахождение решения с помощью модели; тестирование решения; организацию контроля; создание режима благоприятствования для реализации принятого решения.
Из сопоставления этапов системного анализа (рис. 1) и исследования операций видно, что у них много общего, в том числе наличие неформальных (творческих) этапов. Отметим, что в обоих рассмотренных вариантах этапов исследования операций не указан такой необходимый этап, как принятие решения ЛПР. Кроме того, в исследовании операций первые два этапа должны совпадать с первыми двумя этапами системного анализа. Хотя в виду большей определенности компонентов проблемных ситуаций эти этапы для операционных исследований значительно проще.
X. Райфа в своей работе по исследованию операций приводит следующее высказывание Э. Квейда на одном из симпозиумов по системному анализу и теории принятия решений: «В широком смысле слова любое аналитическое исследование, призванное помочь принимающему решение выбрать предпочтительное действие среди множества альтернатив, могло бы называться системным анализом». И тут же высказывает свое суждение: «Принято считать, что термин «системный анализ» относится к анализу решений в очень сложных задачах, которые определены довольно неточно. Об «исследовании операций» же говорят в случае анализа решения для более ограниченного класса ситуаций, когда и структура задачи и цели в ней довольно хорошо определены. Конечно, никакой четкой границы между двумя этими категориями нет».
Из изложенного следует, что специалисты в принципе не против включения исследования операций в системный анализ как его специфического приложения для обоснования решений по хорошо определенным проблемам. Разделяющие их признаки обусловливаются только степенью определенности и связанной с ней сложностью исследуемых проблем: исследование операций «работает» с хорошо структуризованными проблемами (хорошо описываемыми математическими средствами), а системный анализ - со слабоструктуризованными и неструктуризованными проблемами (не полностью или вообще не описываемыми математическими средствами). При этом последний позволяет обосновывать только рациональные, эффективные или оптимальные по Эджворту-Парето решения. Это принципиально, так как часто в работах ведется речь о принятии оптимальных решений по слабоструктуризованным и неструктуризованным проблемам (например, по сложнейшим неструктуризованным проблемам функционирования и строительства вооруженных сил). А нередко можно прочитать и услышать и о «наиболее оптимальных» решениях. Видимо, сказывается влияние специалистов по исследованию операций и внешняя красивость термина «оптимальный».
Связь системного анализа, исследования операций и теории принятия решений показана на рис. 2.
Соприкосновение на рис. 2 эллипсов, характеризующих области применения системного анализа и исследования операций, означает близость данных теорий, так как они предназначены для обоснования решений по сложным проблемам. Пересечение областей системного анализа и теории принятия решений показывает, что в рамках системно-аналитических процедур используются методы теории принятия решений при многих критериях.
Наличие общей части у областей применения теории принятия решений и исследования операций означает, что теорией принятия решений наряду с другими рассматриваются задачи оптимального выбора (оптимизации), в которых применяются методы исследования операций. В свою очередь исследование операций использует ряд положений теории принятия решений.
Методы теории принятия решений могут применяться самостоятельно для решения задач выбора, если тип проблемы, главная цель, альтернативы и критерии ясны и существует модель проблемной ситуации. Методы этой теории используются и для решения других ее традиционных задач, например, распределения альтернатив по классам (сортировки), упорядочения альтернатив по ценности, важности (ранжирования).
Роль и значимость системного анализа в методологическом арсенале военных исследователей вытекает уже из того факта, что подавляющее большинство проблем деятельности вооруженных сил являются слабо-структуризованными или неструктуризованными. 6 использовании системного анализа для решения этих проблем следует выделить два момента. Во-первых, в деятельности вооруженных сил всегда существует множество проблем, решение которых возможно непосредственным применением системного анализа. Во-вторых, наиболее сложные проблемы решаются с использованием программно-целевого метода, основывающегося на системно-аналитических процедурах.
Отсюда - большая роль и непреходящая значимость системного анализа для военных исследований.
Уже из беглой характеристики основных этапов вариантов системного анализа для двух направлений видна их сложность. Особенно с учетом того, что ряд важных его этапов носит неформальный характер. В современном системном анализе наблюдается устойчивая тенденция по выработке методических подходов и рекомендаций, которые позволяют повысить обоснованность неформальных его этапов. Но это уже другая тема.
Из характеристики основных этапов и вариантов системного анализа видна вся их сложность и слабая формализуемость. Поэтому в ходе системного анализа ЛПР, системный аналитик и эксперты должны творчески и рационально сочетать науку и искусство, логические, эвристические и другие методы исследований.
Уемов А.И. Системный подход и общая теория систем. М.: Мысль, 1978.
Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ: Учебное пособие, для вузов. М.: Высшая школа, 1989; Коломоец Ф.Г. Основы методологии научных исследований. Рекомендации по проведению диссертационных исследований. Мн.: Харвест, 2004; Коломоец Ф.Г. Основы системного анализа и теории принятия решений: Пособие для науч. работников, учащихся вузов и практиков. Мн.: Тесей, 2005.
Философский энциклопедический словарь. М., 1989. С. 587.
4 Саати Т., Керне К. Аналитическое планирование. М.: Радио и связь, 1991.
Таха X. Введение в исследование операций: В 2-х книгах. Кн. 1/ Пер. с англ. М.: Мир, 1985.
Шикин Е.В.,Чхартишвили А. Г. Математические методы и модели в управлении: Уч. пособие. М.: Дело, 2002.
Райфа X. Анализ решений (введение в проблему выбора в условиях неопределенности). М.: Наука, 1977. С. 387.
