| Подсистемы эксплуатации |
Службы эксплуатации и ремонта Персонал |
Развитие научного знания и его приложений к практической деятельности привело к все возрастающей дифференциации научных и прикладных направлений. Возникло много специальных дисциплин, которые часто используют сходные формальные методы, но настолько преломляют их с учетом потребностей конкретных приложений, что специалисты, работающие в этих областях знания (так называемые “узкие специалисты”), перестают понимать друг друга.
При этом наше время характеризуется резким увеличением числа различных комплексных проектов и программ, требующих для своего решения участия специалистов различных областей знаний. Таким образом, появилась потребность и в специалистах “широкого профиля”, обладающих знаниями не только в своей области, но и в смежных областях и умеющих эти знания обобщать, использовать аналогии, формировать комплексные модели и т.п. Понятие системы, ранее употреблявшееся в обыденном смысле, превратилось, как мы видели выше, в специальную общенаучную категорию.
В предыдущих главах были рассмотрены предлагаемые в данном курсе общие подходы к определению основных понятий и определений системных исследований. Целью данной главы является рассмотрение основных структур и механизмов управления, сложившихся в сложных управляемых системах. Достаточно подробно рассматривается генезис механизмов управления в сложных системах.
Слово “генезис” означает возникновение и становление какого-либо развивающегося явления. Именно к таким явлениям относится и феномен управления. В данном разделе говорится о возникновении и этапах становления механизма управления, как функциональной системы, развившейся в процессе эволюции и лежащей в основе процессов саморегуляции и саморазвития живой природы, общественных систем и их экономики, всей ноосферы, а также процессов познания.
Феномен управления долгое время считался исключительно общественным явлением, результатом сознательной деятельности человека. Успехи биологических наук, а также исследования при создании сложных технических систем на рубеже 40-50-х годов нашего столетия позволили существенно расширить видимую сферу действия управленческих процессов и подойти вплотную к более глубокому пониманию сущности феномена управления.
Тем не менее, в нашей философской и экономической литературе еще широко бытуют неадекватные определения управления - лишь как воздействия на объект. Многие авторы, даже спустя 40 лет после становления кибернетики, продолжают игнорировать (или не понимать) значение и определяющую роль обратных связей. Например, Философский словарь (1991 г.) трактует управление без привлечения понятий обратной связи, адаптации и самоорганизации. Здесь объяснение феномена управления философами лежит не в научной, а в прежней, идеологической, конфронтационной плоскости: “На практике наблюдаются два типа управления: стихийный и сознательный (плановый)”.
Стихийный - это, разумеется, “у них”, где и рынок, как нам представляли обществоведы десятки лет, не более чем зловещая “стихия рынка”. Если вникать в значения слов, то стихийно - значит непредсказуемо, что-то совершающееся без участия человека, его сознания и интеллекта. Но тогда не понятно, почему у них хорошо получается? И зачем они разработали даже науку управления - кибернетику? Ради чего еще более 100 лет тому назад открыли школы менеджмента и с тех пор обучение управлению, постоянно расширяясь, ныне превратилось в подлинную индустрию знаний?
Авторы словаря поясняют: “При первом типе управления воздействие на общество происходит в результате взаимодействия различных социальных сил (рынок, традиции, обычаи и т. п.), второй предполагает наличие специальных органов управления, действующих по заданной программе. Из социального управления как его особые отрасли выделяются управление государством, управление производством, управление в технике и др. Новые проблемы, связанные с совершенствованием управления при социализме, возникли в связи с осуществляемой в нашей стране радикальной реформой во всех сферах жизни” [7].
Оказывается, теперешнее состояние во всем - экономике, финансах, социальной сфере - результат сознательного управления? Авторам невдомек, что “радикальную реформу во всех сферах жизни” и не надо было бы проводить, если бы управление осуществлялось хотя бы на уровне здравого смысла, не говоря уже о научном управлении и использовании мирового опыта. Если бы познание этого важнейшего философского и социального феномена у нас не пребывало бы на столь низком уровне.
Здесь выход из тупика, по-видимому, должен осуществляться двумя параллельными путями: по линии массового ликбеза, а также по линии борьбы с нашим национальным бедствием - невостребованностью новых знаний, сознательным поворотом к ним спиной. Иначе как объяснить тот парадокс, что в десятках книг по экономике великое множество схем без обратных связей называются “схемами управления”, тогда как на самом деле они отражают лишь иерархию подчинения в командно-административной системе низших звеньев высшим звеньям. Именно в той самой командно-административной системе, осуществлявшей “воздействие” и приведшей нашу экономику к уровню, который мы наблюдали в середине 80-х годов.
При анализе центральной категории диалектики - категории развития, явно недостаточно внимания уделяется раскрытию ее связи с такими понятиями как информация, организация и управление. Тогда как в действительности развитие не есть просто изменения вообще, присущие всякому движению, а представляет собой изменения, связанные с процессами отражения (как всеобщего свойства материи), сопровождаемые упорядочением связей, накоплением информации, возникновением новых структур, их усложнением и детерминацией. Это - процесс самоорганизации, в котором важнейшее значение имеет генезис механизма управления.
Механизм управления не дан нам изначально. Он возник и развивался в ходе эволюции и имеет свои переходы от простых форм к более сложным формам (рис. 3.1). Физическое взаимодействие объектов и элементарные формы отражения (этап 0
) здесь явились необходимой предпосылкой. Далее можно выделить три этапа:
Этап 1
- простейший замкнутый контур с обратной связью на уровне обычного регулятора (гомеостазиса), с реакцией лишь на текущие воздействия. Появляется цель - самосохранение
;
Этап 2
- промежуточный, с программным изменением характера воздействия управляющего звена на объект при сохранении его устойчивости;
Этап 3
- механизм управления самоорганизующихся систем
. Отличается наличием 2-го контура обратной связи и органов памяти. Во 2-ом контуре осуществляется отбор полезной информации из 1-го контура: эта информация накапливается, формируя опыт, знания, синтезируется в определенные структуры, повышая уровень организации, активность и живучесть системы.
Особенностью первого этапа
является то, что управляющее звено начинает выявлять и оценивать процесс функционирования объекта путем фиксации отклонений от нормального режима функционирования, задаваемого некоторой целевой функцией. Поскольку обратная связь призвана уменьшить отклонение, то такая связь называется отрицательной обратной связи. Таким образом, можно сказать, что этот этап характеризуется появлением таких понятий, как отклонение
и 1-й контур обратной связи.
Объектами нашего рассмотрения являются в основном открытые
системы (объекты). Воздействие внешней среды вызывает отклонение
параметра объекта от нормы. Возникает информация
, обратная связь
, что в конечном итоге формирует замкнутые контуры и функциональные системы
.
Движения системы, направленные на сохранение устойчивости, являются положительными сторонами процесса развития, а отклонения, которые призвана убирать (уменьшать, исключать) система, можно назвать отрицательными сторонами процесса. Движущей силой развития выступает целенаправленная борьба противоположностей - положительной и отрицательной сторон процесса.
В “Диалектике природы” Энгельс отмечает особую роль в этой борьбе отрицательной стороны процесса, учет которой в процессах управления, как мы теперь понимаем, и есть использование отрицательной обратной связи. По существу и базирующаяся на множестве случайных отклонений так называемая стихия рынка является своего рода механизмом социальной саморегуляции на основе непрерывного учета отклонения спроса от предложения.
Таким образом, истоки активности системы связаны с исходными моментами любого управленческого процесса - с целевой функцией и отклонением
. В силу сказанного, понятие отклонения
заслуживает быть включенным в разряд общенаучных понятий. Оно является универсальным элементом взаимодействия, присущим любым системам. Без отклонения нет информации и процесса управления, нет развития. Определяющая роль отклонения отражена и в “золотом правиле” саморегуляции. Это правило звучит так: “Само отклонение от нормы служит стимулом возвращения к норме” [8]. Система вне среды не может быть активной, ибо только взаимодействие со средой, возникающие при этом отклонения, противоречия создают необходимое условие активности системы, ее самодвижение в направлении самосохранения. Такой средой явились, в частности, геосфера и атмосфера нашей Земли, где с возникновением органических соединений начали появляться и усложняться преемственные связи как реализация элементарных форм активности.
Любого типа упорядоченность возникает в результате какого-то воздействия окружающей среды на систему, которая, приспосабливаясь к изменяющимся условиям, накапливает полезную для себя информацию, повышает уровень своей организации. По существу, как считают биологи, вся содержащаяся в организме структурная информация вводится окружающей средой и ее изменение (саморазвитие) обусловлено в основном длительным влиянием среды. Следовательно, о прогрессивном развитии
можно говорить только по отношению к открытым системам
. О всяком развитии в замкнутой системе не может быть и речи.
Достаточно вспомнить десятилетия “железного занавеса” в истории нашей страны. Отгородившись от внешнего мира, от потока новых технологий, от воздействия мирового рынка, страна отставала в науке и технике, товары становились неконкурентоспособными, рубль — неконвертируемым и т.п.
В основе эволюции, которой руководит “мудрость природы”, лежит способ “проб и ошибок”, реализуемый через учет отклонений. Все те “пробы”, которые приводили к уменьшению отклонения, способствовали живучести образований и, таким образом, соответствовали требованиям эволюции, закреплялись, развивались дальше, приводя к упорядоченному усложнению внутренних связей, к качественным изменениям взаимодействий, к возрастанию активности.
Таким образом, отклонение
и, в более широком плане, разнообразие являются неотъемлемыми атрибутами прогресса и самосовершенствования функциональных систем. Взять живую природу: даже на уровне “вершины” ее развития — человека — эволюция направленно моделирует разнообразие, несхожесть индивидов как необходимое условие дальнейшего развития сообщества. Индивидуальность каждого человека в биологическом плане обеспечивается различием генетического кода: каждый человек в мире имеет уникальный состав белков. Индивидуальность человека в социальном плане, его творческие способности объясняются полученным им образованием и жизненным опытом, тезаурусом, который у каждого тоже свой.
При полном сходстве людей друг с другом теряется смысл взаимного общения, исключается интерес, борьба мнений, творчество. Людская однородность создала бы, отмечает В.И. Говалпо, тупиковую ситуацию, ибо нет отклонений, не возникает информация как основа поведенческого акта. Следовательно, нет и целенаправленной деятельности, соревновательности, нет развития [5].
Искусственное выравнивание людей (в любой форме) вместо того, чтобы дать простор их разнообразию, тормозит социальный прогресс. Как показала и многолетняя практика (социальный опыт) нашего хозяйствования, уравниловка в оплате труда, в других сторонах социальной жизни, низведение людей до обезличенных “винтиков” закономерно привели к снижению трудовой активности, к спаду темпов нашего развития во многих областях.
Итак, функциональные системы возникли под воздействием внешней среды благодаря качественному упорядочению связей: информация, как отражение, как сигнал отклонения стала образовывать (в виде отрицательной обратной связи) замкнутые контуры саморегуляции - ГОМЕОСТАЗИС.
При гомеостазисе благодаря процессам обмена вещества, энергии и информации организм находится в состоянии подвижного равновесия с окружающей средой, обеспечивая свою целостность.
Этот этап - качественный скачок в поступательном развитии уровней материи, означавший новый, более высокий уровень активности и отражательной способности материальных систем, и обусловивший дальнейший процесс их самоорганизации.
Гомеостазис,
который можно назвать “остовом” механизма управления, также не возникает сразу, а является продуктом естественного отбора и эволюции. Об этом свидетельствует, согласно У.Кеннону, несовершенство механизма гомеостазиса у тех классов позвоночных, которые предшествуют млекопитающим.
К гомеостазису относится и иммунитет как система защиты организма от всего генетически чужеродного (микробов, чужих клеток, тканей) или генетически изменившихся собственных клеток. Иммунитет осуществляет контроль над внутренним постоянством организма. Гомеостазис
характеризует, таким образом, 1-й этап становления феномена управления.
Второй этап является промежуточным
и отличается от первого тем, что к текущему механизму регуляции добавляется по мере необходимости некоторая дополнительная (новая) программа управления объектом. Лучше всего это проиллюстрировать примером из техники. Ракета (с механизмом стабилизации - 1-й контур) через некоторое полетное время начинает по жесткой программе наводиться на цель. При этом механизм стабилизации (регулятор) продолжает действовать.
Третий этап.
Формирование механизма управления в основном завершается на 3-ем этапе образованием 2-го контура обратной связи. Это контур отбора и накопления информации и опыта, контур адаптации, самообучения и, следовательно, самоорганизации
(рис. 3.2).
Сущность процесса развития заключается в целенаправленном накоплении информации с последующим ее упорядочением, структуризацией. Но в потоке информации, циркулирующей в 1-ом контуре обратной связи, в каждом цикле управления бывает много разнообразной информации (избыточной, повторяющейся), в том числе и “информационного шума”. Поэтому на входе во второй контур обратной связи имеется так называемый семантический фильтр
, который осуществляет отбор информации с учетом преемственности и ценности новых “порций” информации для целевой функции системы, для ее целостности.
Число таких порций информации от цикла к циклу непрерывно растет, и они начинают складываться (“оседать”, кристаллизоваться) в определенную структуру (гипотезы, теории, программы, изобретения и т.п.). Вот такие структуры и являются “точками роста” искомого феномена “развитие”. Именно целенаправленное собирание, интегрирование информации на основе отражения является предпосылкой, основным условием появления новой организации, новой структуры.
Любого типа упорядоченность возникает в результате какого-то воздействия окружающей среды на систему, которая, приспосабливаясь к изменяющимся условиям, накапливает полезную для себя информацию, повышает уровень своей организации. По существу, как считают биологи, вся содержащаяся в организме структурная информация вводится окружающей средой и ее изменение (саморазвитие) обусловлено в основном длительным влиянием среды.
Если принять за Бриллюэном, что структуру можно рассматривать как связанную, внутреннюю информацию, то происходящая во 2-ом контуре обратной связи структуризация и есть процесс возникновения новой (структурной) информации в результате циркуляции в организме оперативной информации. Это - созидание нового в самом процессе взаимодействия системы со средой в результате избирательного отражения и отбора информации об этом взаимодействии и есть процесссаморазвития
.
Обоснованная выше двухконтурная структура (см. рис. 3.2) названа обобщенной моделью механизма управления потому, что она задана на уровне его наиболее существенных признаков. Она, во-первых, едина для всех сфер, охватываемых кибернетикой, и, во-вторых, раскрывает системоорганизующую, “негэнтропийную” функцию управления во всех этих сферах.
Становление замкнутого контура саморегуляции создало благоприятные условия для дальнейшего прогресса живой субстанции, ибо гомеостазис обеспечил возможность многократных отражений воздействия среды, возможность сохранения и накопления полезных следов этих воздействий в структуре живого и, как следствие, постепенных изменений этой структуры. Здесь определяющее значение имела многократная повторяемость циклов воздействие - отражение, обусловленная пространственно - временным континуумом мира. Действительно, элементарный акт выбора еще не вносит организации. Единичное воздействие на клетку, единичный цикл отражения не могли привести к фиксированию полезных признаков и направленным изменениям в структуре клеток. Организацию мог внести только процесс
как серия актов, т. е. длительное чередование воздействий. Исследования, проведенные П. К. Анохиным, показали, что пространственно-временная структура внешнего макромира через непрерывно повторяющийся ряд воздействий трансформировалась в химический континуум молекулярного микромира живых существ, способствовала превращению химических структур в структуры функциональные.
На рис. 3.3 показаны в синтезированном виде результаты работ П. К. Анохина, И. И. Шмальгаузена и их интерпретация в рамках концепции о двухконтурной структуре механизма управления, предложенная Р.Ф. Абдеевым [8].
1-й контур —
этоконтур “оперативной информации”, или авторегуляции, как контур реакции живой субстанции на каждый единичный акт воздействия с целью сохранения устойчивости в данный момент;
2-й контур —
это контур “структурной информации” как контур отбора и запоминания множества “полезных следов” воздействия, контур накопления разнообразия, его формирования в определенную структуру (иначе говоря, контур развития и совершенствования организации).
Возрастание уровня организации живой субстанции повышает ее отражательную способность и приводит к возникновению опережающего отражения. “Благодаря этому протоплазма приобрела способность, — писал П. К. Анохин, — развитием своих молекулярных процессов опережать во времени и пространстве закономерное течение последовательности внешнего мира” [8]. Опережающее отражение как приспособительная реакция и как элемент организации появилось благодаря запоминанию реакций на прошлые воздействия внешнего мира (“прошлого опыта”) в генетическом коде с возможностью использования этой информации в процессе текущей (и будущей) жизнедеятельности.
В биологии было известно, что куколки некоторых насекомых остаются зимой на открытом воздухе и не погибают, хотя в протоплазме их клеток содержится вода. Анализы показали появление глицерина в протоплазме зимних куколок.
Выяснилось, что с первых осенних холодов в протоплазме клеток образуется глицерин, снижающий температуру ее замерзания и тем самым предохраняющий куколку от гибели. Была выдвинута гипотеза о том, что многократное воздействие внешней среды (низкая температура) отражается в протоплазме клеток реакцией, которая способствует определенному (приспособительному) изменению структуры клетки.
Под влиянием физических, химических и других воздействий внешней среды на микроуровне живого возникают мутации (случайные сдвиги), являющиеся одной из причин изменчивости в биологии. Мутации редки, чаще всего неудачны, но именно из них (из “удачных”) возникают новые побеги, которые закрепляются естественным отбором — решающим фактором эволюции (см. рис. 3.3). Естественный отбор выступает как “механизм, ответственный в конечном итоге за усложнение и совершенствование самого хранилища наследственной информации”
[9].
Механизм эволюции живой природы, его структура, как видим, также состоит из двух контуров обратной информационной связи. Принцип ОС составляет сущность всех биотических процессов, и эволюционного в частности. Именно в результате действия механизма обратной связи выделяются и закрепляются полезные мутации, а на уровне организмов выделяются и закрепляются индивиды, поведение которых наилучшим образом обеспечивает их стабильность (выживаемость) при изменении внешних условий.
Следует подчеркнуть специфику внешнего воздействия в механизме эволюции живой природы на нашей планете, его цикличность
Пространственно-временной континуум мира, в течение миллионов лет с годичной и суточной цикличностью изменяя параметры среды (температуру, давление, освещенность, влажность и т.д.), выступает как мощный и стабильный генератор воздействий.
В результате в ходе эволюции, по существу, выжили только те виды, в основе функционирования которых была заложена цикличность
Из сказанного можно заключить, что многократное воздействие внешней среды в сочетании с естественным отбором (фактором не циклическим, но тоже “подключенным” к механизмам отражения, обратной связи) способствовало формированию механизма управления, объединившего в себе две важнейшие для жизнедеятельности взаимосвязанные функции — саморегуляцию (1-й контур ОС) и саморазвитие (2-й контур ОС).
Процесс эволюции мог осуществиться только в том случае, если наряду и вместе с эволюцией живых организмов имела место эволюция самих механизмов, обеспечивающих процесс эволюции, механизмов, формирующихся на уровне информационно-структурных отношений, что и подтверждается генезисом механизма управления (см. рис 3.1).
Следовательно, механизм управления не придуман людьми, а сформировался в процессе эволюции живой природы. Человек познает его и использует в своих целях. Раскрыв на рубеже второй половины XXв. общность механизма управления, его научные основы и создав специальные технические средства для интенсификации информационных процессов в контуре управления (скоростные системы передачи данных, ЭВМ, дисплеи и т.п.), человек осуществляет оптимизацию управления в конкретных областях своей деятельности. Человек и сам в процессах трудовой деятельности и повседневной жизни непрерывно накапливает опыт на основе ежедневно получаемой разнообразной информации. Он постоянно приобретает что-то в результате предыдущих событий, проб, ошибок и удач, их оценки и отбора. Поэтому он изменяется то в одном, то в другом отношениях и постоянно развивается в социальном плане. Это формирует тезаурус, питает интуицию человека и дает ему возможность ориентироваться в сложной обстановке, принимать нужные решения и при непредвиденных ситуациях, что пока недоступно автоматам, “искусственному интеллекту”
В мировоззренческом плане интересно отметить, что цикличность процессов управления перекликается с квантовыми концепциями в физике. Действительно, каждый информационно-управленческий цикл в 1-ом контуре (см. рис. 3.2) — это квант регулирования, т. е. элементарный, законченный акт регулирования Совокупность таких актов обеспечивает устойчивость объекта. А каждый цикл во 2-ом контуре (формулировка из крупинок информации, опыта новой теоретической концепции и использование последней при принятии очередного решения), как элементарный акт внедрения нового, — это квант развития. Из таких квантов складывается процесс саморазвития.
Концепция о двухконтурной структуре механизма управления основана на анализе и обобщении трудов многих ученых естествоиспытателей. В частности, И. И. Шмальгаузен различал и стабилизирующую форму, и движущую форму “естественного отбора, ведущего к прогрессивным изменениям” [10]
“Устойчивость и научение — две формы коммуникативного поведения. Живые организмы, в частности высшие виды живых организмов, способны изменять формы своего поведения на основе прошлого опыта”, — писал Н. Винер, имея в виду достижение специфических антиэнтропийных целей [11]
Подытоживая все сказанное, можно сформулировать следующее определение механизма управления: “Механизм управления есть закономерно возникшая в процессе эволюции специфически организованная форма движения материи, заключающаяся в целенаправленном многоцикличном преобразовании информации в двух взаимосвязанных, замкнутых обратными связями (ОС) контурах и функционально реализующая как сохранение устойчивости управляемого объекта (1-й контур ОС), так и развитие, дальнейшее повышение уровня его организации (или создание новых структур) путем отбора и накопления информации во 2-ом контуре ОС” [12].
Исследуя общие принципы организации в разных сферах, А. А. Богданов еще в первой четверти нашего столетия обнаружил “относительную бедность” организационных форм материи при фантастическом разнообразии явлений и процессов материального мира [18]. Позже кибернетика научно обосновала единство процессов управления и связи в живой природе, технике, обществе и мышлении, подтвердила многие идеи выдающегося отечественного естествоиспытателя, не оцененного современниками.
В мировоззренческом плане представляет интерес рассмотрение сходства процессов управления и познания. В основе данных процессов — активное отражение и цикличность. В их структуре по два контура ОС.
Процесс познания схематично изображен на рис. 3.4. 1-й контур ОС —многократные циклы испытаний, наблюдений, сбора информации, т. е. это область эмпирического знания, содержание которого черпается непосредственно из опыта. 2-й контур — отбор и обобщение информации, попытки выявить очередную относительную истину. Здесь может возникнуть научная гипотеза. Если она подтвердится при очередном эксперименте, то может стать основой новой теории, закрепиться в формулах, теоремах. Это уже теоретическая область. Другими словами, в 1-ом контуре ОС воспринимается явление, а во 2-ом познается его сущность, причем постижение сущности углубляется в ходе осуществления все более целенаправленного воздействия на объект, все более тонких экспериментов.
Схема диалектического пути познания раскрывает суть информационного взаимодействия активного познающего субъекта и исследуемого объекта в плане “основного вопроса философии”, отражая механизм движения познания от относительной истины к абсолютной. Каждый текущий результат оценивается на фоне всевозрастающего уровня знаний. Это и есть диалектический путь, логика познания, которое и есть “вечное, бесконечное приближение мышления к объекту” [19], к все большему соответствию наших представлений объективной природе вещей.
Выявление функционально-структурного сходства процессов эволюции живой природы и процесса познания приводит к следующему тезису: говоря о Диалектической Логике, следует иметь в виду не только теорию познания (к этому мнению склоняются многие философы). В самих процессах развития природы и общества имеют место четко выраженные логические закономерности, и подлинная диалектическая логика лишь как отражение этого существует в субъективной диалектике, в теории познания.
Повседневная практика показывает, что процессы развития в человеческом обществе складываются из великого множества контуров управления и (или) самоуправления. Каждый такой контур (будь то управление транспортным средством, заводом или руководство народными массами в социальной борьбе) представляет собой целенаправленный информационно-управленческий процесс, состоящий из управляемого объекта и управляющего субъекта (управляющего звена), замкнутых прямой и обратной информационными связями. Каковы бы ни были отличия в частностях (многоуровневость, специфика конкретных областей деятельности и т.п.), структура этого механизма едина и может быть представлена в виде обобщенной (до мировоззренческого уровня) модели, изображенной на рис 3.2.
Сходство структур обобщенной модели управления и механизма эволюции живой природы и их сопоставительный анализ подтверждают тезис о том, что этапы становления (генезис) механизма управления являются отражением и, одновременно результатом эволюции
живой природы. Другая крайне интересная проблема – структурное сходство обобщенной модели управления и процессов познания .
Системное исследование исторического процесса возникновения и усложняющегося упорядочения связей во взаимодействиях выявляет, таким образом, значение понятий цели
, информации
и управления
в диалектике объективного мира, способствуя раскрытию самого механизма самоорганизации
материи. Именно становление функциональных систем, процессов саморегуляции
в живой природе и формирование современного образа человеческой деятельности ознаменовали восхождение материи на следующие уровни развития, составив содержание биологической и социальной форм движения.
3.5
Вопросы для самопроверки
1.
Основные этапы становления механизма управления.
2.
Понятия “отклонение” и “гомеостазис”, их значение для понимания назначения 1-го контура обратной связи.
3.
Роль 2-го контура обратной связи в системах управления. Назначение семантического фильтра.
4.
Универсальность явлений самоорганизации.
5.
Двухконтурная схема и эволюция живой природы.
6.
Интерпретация информационных связей в двухконтурной схеме эволюции живой природы.
7.
Сходство процессов управления и познания.
8.
Интерпретация информационных связей в двухконтурной схеме процесса познания.
4. УПРАВЛЯЕМЫЕ СИСТЕМЫ И ИХ СВОЙСТВА
Целью данной главы является рассмотрение структуры управляемых систем и их основных особенностей. При рассмотрении управляемых систем использованы основные положения общей теории систем и кибернетики. Основной упор сделан на рассмотрение так называемых организационных систем, которые являются основным предметом рассмотрения в данном курсе. Подробно рассмотрены свойства этих систем.
Управляемые системы мы будем рассматривать в терминологии кибернетики Винера или, как говорят, в терминологии кибернетических систем. Мы уже говорили, что в настоящее время кибернетикой
принято называть учение об общих закономерностях процессов управления и связи в организованных системах, к числу которых относятся машины, живые организмы и их объединения (общества).
Как обещали, вернемся к появлению термина кибернетика. Само слово “кибернетика”
происходит от древнегреческого “кибернетис”, что означает управляющий, кормчий, рулевой. Впервые оно было использовано древнегреческим философом Платоном (427 - 347гг. до н.э.) для определения науки административного управления провинциями. В 1840г. французский физик Ампер, классифицируя и систематизируя науки, предложил кибернетикой назвать науку об управлении государством. При этом он не только обозначил необходимое место для кибернетики в ряду других наук, но и подчеркнул основные её системные особенности: “Беспрестанно правительству приходиться выбирать среди различных мер ту, которая более всего пригодна к достижению цели. Лишь благодаря углубленному и сравнительному изучению различных элементов, доставляемых ему для этого выбора, знанием всего того, что касается управляемого им народа, - характера, воззрений, истории, религии, средств существования и процветания, организаций и законов, - может оно составить себе общие правила поведения, руководящие им в каждом конкретном случае. Эту науку я называю кибернетикой от слова
“Kiberuhetih”, обозначавшего вначале, в узком смысле, искусство управления кораблем, а затем постепенно получившего у самих греков гораздо более широкое значение - искусства управления вообще”.
Ампер только еще пришел к выводу о необходимости кибернетики, а Б.Трентовский, польский философ-гегельянец, уже читал во Фрейбургском университете курс лекций, содержание которого опубликовал на польском языке в 1843г. Его книга называлась “Отношение философии к кибернетике как искусству управления народом”. Трентовский ставил целью построение научных основ практической деятельности руководителя (“кибернета”): “Применение искусства управления без сколько-нибудь серьезного изучения соответствующей теории подобно врачеванию без сколько-нибудь глубокого понимания медицинской науки”
. Он подчеркивал, что действительно эффективное управление должно учитывать все важнейшие внешние и внутренние факторы, влияющие на объект управления: “При одной и той же политической идеологии кибернет должен управлять различно в Австрии, России или Пруссии. Точно так же и в одной стране он должен управлять завтра иначе, чем вчера”.
Несомненно, Трентовскому удалось значительно продвинуться в понимании необходимости алгоритмизации человеческой деятельности в осознании системности человеческих коллективов, групп, формальных и неформальных образований, в понимании сложности управления людьми. Здесь уместно привести следующую оценку работы Трентовского, данную Н.Н. Моисеевым: “Я думаю, что его книга одно из удачных изложений методологических принципов управления в домарксистский период. Это веха, показывающая становление кибернетики как общей науки об управлении, о каркасе, как говорил Б.Трентовский, через который отдельные науки могут соединиться и взаимодействовать для достижения общих целей”
.
В современном понимании кибернетика
как общая теория управления возникла в 1948 году, когда вышла в свет книга американского учёного Норберта Винера “Кибернетика или управление и связь в животном и машине”. Н.Винер в своей книге первоначально определил кибернетику как науку об управлении и связи в животном и машине. Позднее, когда им были написаны книги “Кибернетика и общество”, “Творец и робот”, это определение было распространено на управление в любых системах: технических, биологических и социальных. Не отрицая глубоких, качественных различий между системами, кибернетика, подобно математике, ищет общие методы исследования.
Управление в организованных системах рассматривается, прежде всего, как процесс преобразования информации (смотри рис. 4.1): информация об объекте управления воспринимается управляющей системой, перерабатывается в соответствии с той или иной целью управления и в виде управляющих воздействий передаётся на объект управления. Поэтому понятие информации
принадлежит к числу наиболее фундаментальных понятий кибернетики.
В основе кибернетики лежит идея о возможности общего подхода к изучению процессов управления в системах различной природы. Сила данной идеи заключается в том, что оказалось возможным, кроме общих рассуждений методологического характера, предложить мощный математический аппарат для количественного и качественного описания процессов управления, а также использовать электронно-вычислительную технику для решения этих сложных задач. Таким общим подходом и является введение в кибернетику кардинального понятия информации
.
В самом деле, вне зависимости от того, с какими объектами связаны процессы управления, они всегда протекают следующим образом. Некоторые чувствительные органы (например, органы чувств человека или измерительные приборы) воспринимают информацию
о состоянии управляемого объекта.
Эта первичная информация передаётся
по тем или иным каналам связи (нервная система человека, электропровода, телефонные и телеграфные линии и т.п.) к органу, задача которого состоит в том, чтобы принять решение на основе полученной информации или, другими словами, переработать
информацию (человеческий мозг, управляющая вычислительная машина и т.д.).
Затем переработанная информация в виде сигнала управления используется для того, чтобы осуществить требуемое воздействие на управляемый объект. Следовательно, процессы управления связаны с получением, передачей, переработкой и использованием информации.
Вот почему можно дать развернутое определение кибернетики
как отрасли знаний, занимающейся установлением общих принципов и законов управления объектами различной природы (живой организм, машина, общество и пр.) для достижения ими заданных целей на основе получения, передачи, переработки и использования информации.
Процессы получения информации, её хранения и передачи называются в кибернетике связью
. Переработка воспринятой информации в сигналы, направляющие деятельность машин и организмов, называется управлением
. Если машина или организм способны воспринимать и использовать информацию о результатах своей деятельности, то говорят, что они обладают обратной связью
. Переработка информации, идущей по каналам обратной связи, в сигналы, корректирующие деятельность машин или организма, называется контролем (регулированием
).
С появлением понятия информации классическое представление о мире (материя плюс энергия) должно уступить место другому представлению о мире, состоящим из энергии, материи и информации.
Информационный
подход к процессам управления - первая особенность кибернетики.
Вторая особенность заключается в том, что с развитием кибернетики возросло значение дискретной
формы представления информации.
Роль и значение дискретной формы представления информации обусловлены тремя основными причинами. Во-первых, современные ЭВМ оперируют с дискретной информацией. Во-вторых, изучение сложных систем , в первую очередь биологических и социальных, часто требует рассмотрения величин качественного характера, которые нельзя в обычном смысле измерить и выразить числом. Так, врачи различают три (а с градациями - пять) степени атеросклероза. А как выразить числом, скажем отношение того или иного (индивидуального) зрителя к пьесе или фильму? Подобные качественные характеристики прекрасно описываются дискретными сигналами в тех или иных абстрактных алфавитах (например, оценками по 5-ти бальной системе). Третья причина увеличения роли дискретной информации заключается в её универсальности. Действительно, всякая непрерывная информация, после её измерения с той или иной степенью точности, выражается конечной последовательностью цифр (с запятой или без), т.е. в дискретном виде.
Теория кодирования,
раздел кибернетики, изучает формы представления информации в тех или иных алфавитах. Простой, но очень важный результат здесь заключается в возможности представления произвольной информации в любом алфавите, содержащем не менее двух букв. Таким образом, минимальным алфавитом, в котором можно записать дискретную информацию, служит двухбуквенный двоичный алфавит. Например, кодирование обычных букв и цифр двоичным алфавитом не что иное, как известный телеграфный код (азбука Морзе). Сигнал в двоичном алфавите - минимальная единица информации, своеобразный информационный атом, называемый битом
.
Теория алгоритмов -
аппарат описания преобразований дискретной информации. Под алгоритмом понимают любую конечную систему правил, позволяющую преобразовать выражения (последовательности слов) в каком-либо (абстрактном) алфавите в новые выражения в том же или другом алфавите. Указанные правила могут быть любой природы. Например, названия алгоритма заслуживает инструкция по составлению годового отчёта при условии, что она разработана настолько детально, что человеку, изучившему её, требуются только исходные данные.
Обычная словесная формулировка алгоритмов несовершенна ввиду присущей человеческим языкам неоднозначности. В результате одни и те же формулировки понимаются по-разному. Для точной, не допускающей никаких разночтений формулировки алгоритмов служат алгоритмические языки
. При использовании алгоритмического языка для записи конкретного алгоритма получается программа для ЭВМ на данном алгоритмическом языке.
Третья особенность кибернетики - метод кибернетических моделей
. Широкое использование дискретных форм представления информации позволило резко расширить класс изучаемых систем и успешно исследовать не только строгие количественные, но и приблизительные (качественные) взаимозависимости между элементами сложной системы благодаря введению принципиально нового метода научного анализа систем - математического моделирования
.
До появления математического моделирования в распоряжении исследователей было фактически лишь два принципиально различных метода: экспериментальный и теоретический (аналитический). В первом случае эксперименты производились либо с самой системой, либо с её физической, реальной моделью. Во втором - требовалось решать, как правило, аналитически, уравнения, описывающие всю систему.
Математическое моделирование занимает промежуточное положение: нет необходимости строить реальную физическую модель системы, её заменяет математическая модель, которая может быть записана далее на алгоритмическом языке. Это позволяет не решать сложные математические задачи, а моделировать поведение системы с помощью машинной программы (программы для ЭВМ, представленной на алгоритмическом языке). Такой подход позволяет получить целостное впечатление о сложных системах, отдельные части которых изучаются различными людьми или науками. Так, человеческий организм, отдельные его части (системы кровообращения, пищеварения, нервная система, железы внутренней секреции и т.п.), хотя и тесно связаны между собой, исследуются разными специалистами.
Науки, изучающие тот или иной конкретный класс систем (физиология нервной системы, экономика и др.), в результате глубокого проникновения в природу систем и составляющих их элементов создают основу для построения математических моделей этих систем. Кибернетика дает методы и средства для точного описания и изучения моделей, позволяющих получить целостное впечатление об их поведении.
Использование ЭВМ и методов моделирования обеспечивает кибернетике массу приложений в самых различных науках. Кибернетические методы исследований привели к превращению ряда описательных наук в точные науки. Большое значение приобретает метод математического моделирования в экономической науке.
В вероятностном, статистическом подходе
к процессам управления состоит четвертая особенность кибернетики. Указанная концепция во многом взята из статистической физики. Известно, что поведение газа в сосуде определяется случайным движением отдельных молекул. Аналогично при управлении, скажем, телефонным узлом считается, что вызовы на телефонные станции - случайные события во времени, так как каждый вызов связан с большим числом факторов, учесть которые не представляется возможным. Однако, найдя статистические характеристики случайных вызовов с помощью кибернетической модели массового обслуживания, удаётся сформулировать оптимальные законы управления телефонной сетью.
В кибернетике принято, что любой процесс управления подвержен случайным возмущающим воздействиям, это в одинаковой мере относится к системе управления производством и любой технической системе. В первом случае на производственный процесс оказывает влияние большое количество факторов (состояние оборудования, качество материала, своевременность доставки комплектующих изделий и пр.), учесть которые детерминированным образом невозможно. Поэтому считается, что на производственный процесс воздействуют случайные сигналы. В силу этого планирование работы предприятия может быть только вероятностным, и обсуждать выполнение плана к определённому сроку следует с какой-то вероятностью. То есть учет стохастичности экономической системы означает признание принципиальной невозможности предвидения каждого из отклонений в отдельности, но предполагает возможность с той или иной степенью оценить их вероятность.
Пятая особенность кибернетики вытекает из факта существования универсальных алгоритмических языков, которые обеспечили построение универсальных преобразователей информации
, т.е. современных электронных вычислительных машин (ЭВМ).
ЭВМ открывают неограниченные возможности автоматизации сложных процессов умственной деятельности человека. Они стали основой создания сложных автоматизированных информационно-аналитических и информационно-управляющих систем, важнейшим практическим средством и орудием исследования в кибернетике. При этом нет необходимости разрабатывать новые технические средства, реализующие те или иные алгоритмы управления для нового процесса. Достаточно познать и точно описать законы, которые управляют рассматриваемым процессом, и запрограммировать их на каком-либо из универсальных алгоритмических языков, понятных современной ЭВМ.
С кибернетикой Винера связаны такие продвижения в развитии системных представлений как:
· типизация моделей систем;
· выявление особого значения обратных связей в системе;
· подчеркивание принципа оптимальности в управлении и синтезе систем;
· осознание информации как всеобщего свойства материи и возможности ее количественного описания;
· развитие методологии моделирования вообще и в особенности идеи математического эксперимента с помощью ЭВМ.
Все это, без преувеличения, сыграло революционную роль в развитии общественного сознания, человеческой практики и культуры, подготовило почву для того невиданного ранее размаха компьютеризации, которая происходит на наших глазах в настоящее время.
Однако необходимо воздержаться от преувеличенных оценок результатов применения винеровской кибернетики. Простое сравнение идей Винера с более ранними подходами (например, Трентовского) показывает, что кибернетика не смогла дойти до рассмотрения действительно сложных систем, что винеровской кибернетике свойственен определенный техницизм. В рассмотрении информационных процессов качественная сторона информации принесена в жертву количественной; принцип оптимальности реализуется только в полностью формализованных задачах; при моделировании интеллекта учитывается только логическая компонента мышления. Это действительно так, но все же стремление некоторых специалистов по информатике отмежеваться от винеровской кибернетики выглядит как сверхреакция на ее недостатки. Справедливее рассматривать кибернетику Винера как важный этап в развитии системных представлений, давший ценные идеи и результаты, этап на котором встретились существенные трудности и обнаружились некоторые недостатки самой теории.
Одна из характерных особенностей управляемой кибернетической системы - способность изменять свое движение
, переходить в разные состояния под влиянием различных управляющих воздействий. Всегда существует некоторое множество движений, из которых производится выбор предпочтительного движения. Где нет выбора, там нет и не может быть управления.
Таким образом, управляемые системы рассматриваются не в статическом состоянии, а в движении и развитии, что коренным образом изменяет подход к их изучению и в ряде случаев позволяет вскрыть закономерности, установить факты, которые иначе оказались бы не выявленными. Устойчивость как функциональное свойство управляемых систем, имеющее решающее значение для оценки работоспособности систем, было бы невозможным без уяснения динамики происходящих в них процессов.
Как уже отмечалось, управляемая система постоянно находится в движении, ей присущ динамический характер. Термин "движение" хорошо известен из механики, где он означает изменение положения какого-либо объекта в пространстве с течением времени. В кибернетике движение имеет более общий смысл, а именно: всякое изменение объекта во времени. Движением называется, например, изменение температуры тела, заряда конденсатора, объёма или давления газа, суммы текущего счёта в банке, запасов сырья на складе, наконец, жизнь и мышление.
Все объекты, явления и процессы в природе взаимосвязаны
и влияют друг на друга, поэтому, выделяя какой-либо объект, необходимо учесть влияние среды на объект и объекта на среду. Следовательно, изучение поведения любой управляемой системы производится с учетом ее связей со средой.
В управляемых системах всегда присутствует орган, осуществляющий функции управления. В этом случае систему можно схематически представить в виде совокупности управляющей
и управляемой
частей (смотри рис.4.2). На рисунке стрелками указаны направления воздействий, которыми обмениваются части системы.
Заметим, что указанные простейшие управляемые системы никогда не являются изолированными. Они взаимодействуют с внешней средой, друг с другом, могут составлять более сложные системы, входящие в качестве элементов в управляемые и управляющие части сложных систем и образующие иерархию управляемых систем. Принцип иерархичности управления - это принцип многоступенчатого построения управляющих систем, при котором функции управления распределяются между соподчинёнными частями системы. Управляющие сигналы устройств старшего ранга носят обобщённый характер и конкретизируются в подчинённых устройствах.
Движение системы, изменение её состояния могут происходить под влиянием как внешних воздействий, так и в результате процессов, происходящих внутри системы. На каждую систему, строго говоря, оказывает влияние бесчисленное множество внешних воздействий, но далеко не все они существенны. Из множества воздействий отбирают лишь те, которые в условиях решаемой задачи существенно влияют на состояние системы. Эти внешние воздействия называют входными
величинами (входными воздействиями, входными переменными системы), а элементы системы, к которым приложены входные воздействия - входами системы.
Так, на движение самолета существенно влияют следующие факторы: сила и направление ветра, плотность атмосферы, положение рулей, тяговые усилия двигателей. Все они рассматриваются как входные воздействия на самолет.
Для решения задач управления выделяют два типа входных величин: управляющие
воздействия X
и возмущающие
воздействия M
(рис.4.3). К управляющим относятся такие величины, значениями которых можно распоряжаться при управлении системой и которые можно изменять с целью осуществления движения, предпочтительного по сравнению с другими возможными движениями управляемой системы. В приведенном примере управляющими воздействиями являются воздействия, создаваемые рулевыми плоскостями, и тяговые усилия двигателей, которые пилот изменяет по своему усмотрению. Возмущающие воздействия - влияние ветра и плотности атмосферы на движение самолета.
Воздействие системы на окружающую среду характеризуется значениями ее выходных
величин Y
(см. рис. 4.3). Совокупность выходных величин и их изменения определяют поведение системы, позволяют руководителю оценивать соответствие движения системы целям управления. При управлении движением самолета выходными величинами служат курс и скорость движения, поскольку значения этих величин характеризуют цель управления, которая состоит в том, чтобы обеспечить прибытие самолета в заданное место и время.
Изменение входных величин, как правило, вызывает изменение выходных величин. При этом изменения последних не всегда проявляются сразу: они могут запаздывать, но никогда не опережают изменения входных величин, которые - следствие, а входные - причина движения системы.
Возмущающие воздействия, влияющие на движение системы, могут иметь не только внешнее, но и внутреннее происхождение, например, изменение свойств элементов системы после длительной работы или в результате нарушения нормального функционирования элементов системы.
Состояние любой системы с заданной точностью можно охарактеризовать совокупностью значений величин m
, определяющих ее поведение, т.е. переменными состояния
систем.
Эти величины позволяют сравнивать состояния отдельных систем и судить об их различии, сравнивать состояния одной и той же системы в произвольные моменты времени для выяснения ее движения. Из всевозможных форм описания состояния системы наибольший интерес представляет способ, основанный на понятии пространства состояний
системы. Пространством состояний системы называется многомерное пространство, в котором каждое состояние системы изображается точкой, называемой изображающей точкой (она “изображает” данное состояние системы), координаты которой - переменные состояния системы m1
,m2,
...,mn
.
В реальных системах не все координаты могут изменяться в неограниченных пределах. Большая часть координат принимает значения, лежащие в ограниченном интервале
m
'i
< mi
< m
"i
,
где m
'i
и m
"i
- границы интервала возможных значений координаты m
i.
Область пространства состояний, в которой находится изображающая точка, называется областью допустимых состояний
. Говоря о пространстве состояний, имеют в виду лишь его допустимую область. Однако даже в ней не всегда любая точка изображает возможное состояние системы. Таким свойством обладает лишь непрерывное
пространство состояний, соответствующее системе, координаты которой принимают любые значения (в допустимых пределах). Существуют системы (дискретные
), в которых координаты принимают конечное число фиксированных значений. Пространство состояний этих систем также дискретно.
Для характеристики движения системы разделим все переменные на три группы:
* входные переменные, или входные воздействия X
и M
, представляющие сигналы, генерируемые системами, внешними по отношению к исследуемой системе, и влияющие на ее поведение;
* выходные переменные или переменные, характеризующие реакцию системы Y
, и позволяющие описать некоторые аспекты поведения системы, представляющие интерес для исследователя;
* переменные (координаты) состояния m
, характеризующие динамическое поведение исследуемой системы.
Учитывая относительность понятия, кибернетическую систему можно рассматривать как состоящую из частей (элементов), взаимодействующих друг с другом (рис. 4.4). В этом случае большинство выходных величин одной части одновременно являются входными величинами для другой части системы. Оставшиеся каналы остаются свободными, составляя входы и выходы всей системы в целом.
Движение системы представляют как цепь преобразований ее состояний. С одной стороны, можно полагать, что переход системы из состояния a
1 в момент времени t
1 в состояние a
2 в момент времени t
2 есть результат преобразования a
1, t
1 в a
2, t
2. С другой - можно рассматривать изменение выходных величин какой-либо системы под влиянием изменений входной величины так же, как ее преобразование.
Преобразование одного объекта в другой осуществляется посредством действия на объект оператора
. Объект, подвергающийся преобразованию, называется операндом
, а результат преобразования - образом
. Пользуясь этими терминами, можно описать всякое преобразование следующим образом: в результате воздействия оператора на операнд получается образ.
При изучении выходной величины Y
как результата преобразования входной величины X
связь между Y
и X
записывается в форме
Y = KX
,
где K
- оператор, характеризующий свойства данной системы.
Если система выступает в виде безинерционного линейного преобразователя (например, электронный усилитель, механический редуктор, фотоэлемент), то оператор K
преобразуется в коэффициент преобразования (коэффициент передачи) и представляет собой число k
, на которое нужно умножить значение входной величины, чтобы получилось значение выходной величины преобразователя:
Y
=
kX
.
Для нелинейного безинерционного преобразователя выходная величина является функцией от входной величины, и оператор K
приобретает смысл символа F
, обозначающего определенное нелинейное преобразование:
Y = F (X).
Состояние реальной системы не может измениться мгновенно, а происходит во времени в результате переходного процесса. В этом случае оператор становится сложнее и выражается не только при помощи одних алгебраических действий над операндами. Системы, переход которых из одного состояния в другое совершается не мгновенно, а в результате переходного процесса, называются динамическими
системами.
Состояние, в котором находится система, когда ни одна из ее координат не изменяется, называется равновесным состоянием, которое наступает в некоторых точках пространства состояний.
Под переходным режимом понимается режим движения динамической системы из начального состояния к какому-либо установившемуся режиму -равновесному или периодическому.
Периодическим режимом называется режим, при котором система через равные промежутки времени приходит в одни и те же состояния.
Необходимым условием работоспособности динамических систем служит их устойчивость, характеризующая одну из важнейших черт поведения динамической системы и являющаяся важнейшим понятием в управлении. Это значит, что система должна нормально функционировать, быть нечувствительной к неизбежным посторонним возмущениям различного рода, т.е. работать устойчиво, несмотря на действие посторонних возмущений.
Для определения устойчивости разработаны соответствующие критерии, позволяющие найти условия устойчивости и необходимые ее “запасы” по косвенным признакам.
Рассмотрим понятие устойчивости динамической системы на примере системы установления цен на рынке с устойчивым и неустойчивым состоянием равновесия.
Пусть зависимости спроса -S
и предложения P
некоторого товара от цены C
на рынке имеют вид, показанный на рис. 4.5, а скорость d
изменения цены прямо пропорциональна разности между спросом и предложением:
d = k
1 (S - P),
где k
1 - коэффициент ( k
1 >0 ), указывающий, на сколько возрастет цена товара в единицу времени, если разница между спросом и предложением будет равна единице.
Причины снижения спроса и увеличения предложения при повышении цены понятны. Повышение предложения при снижении цены ниже C
k возможно в частных случаях (например, при переходе на методы массового производства товара при снижении цен и росте спроса). На рис. 4.5. видно, что система имеет два равновесных состояния a
1 и a
2, ибо в этих точках спрос равен предложению и цена товара не изменяется (d
=0). Для выяснения устойчивости состояний равновесия определим, как будет изменяться цена после случайного малого отклонения от равновесных значений C
1 и C
2. В точке a
1 отклонению цены C
от значения C
1 соответствует разность S
-P
, которая вызывает изменение цены, восстанавливающее нарушенное равновесие; точка a
1 изображает состояние устойчивого равновесия системы. В точке a
2, наоборот, любое отклонение цены от C
2 приводит к дальнейшему изменению в том же направлении, и состояние системы в этой точке неустойчиво.
Управляемые системы, с которыми встречается человек, весьма разнообразны, поэтому целесообразно разбить их на некоторые классы. В классификации систем, предложенной С. Биром, в основу положены два критерия. Первый - степень сложности системы, по которому можно выделить три класса систем: простые, сложные и очень сложные.
Простые системы
характеризуются малым числом внутренних связей и легкостью математического описания. Сложные системы
, хотя и поддаются описанию, имеют разветвленную структуру и разнообразные внутренние связи. Наконец, к очень сложным
относятся системы, не поддающиеся непосредственному математическому описанию ввиду исключительного многообразия и сложности связей.
Второй критерий - различие между детерминированными и вероятными системами. Детерминированной системой
считают систему, в которой составные части взаимодействуют точно предвиденным образом (если известно предыдущее состояние, то безошибочно можно предсказать её последующее состояние).
Напротив, для вероятностной системы
нельзя сделать точного детального предсказания. Для такой системы можно тщательно и с большой степенью вероятности установить, как она будет вести себя в любых заданных условиях. Однако система остаётся неопределённой, и любое предсказание относительно её поведения не выйдет из логических рамок вероятностных категорий, при помощи которых это поведение описывается.
Следует указать на некоторую условность подобного разделения систем. Границы между ними являются областями, в которых лежат близкие по характеру системы. По мере развития математического аппарата и средств познания вообще границы сдвигаются в сторону упрощения систем, их детерминированности.
Роль руководителя сводится к тому, чтобы преобразовать производство в систему менее сложную и вероятностную, свести к минимуму влияние случайных факторов на работу предприятия.
В результате при двух классификационных признаках все системы можно разделить на пять категорий: простые и сложные детерминированные; простые, сложные и очень сложные вероятностные (см. рис. 4.6).
Приведём примеры перечисленных систем применительно к сфере промышленного производства.
К числу простых детерминированных систем
относится система размещения станков в цехе. Она строится исходя из условия движения деталей по маршрутам обработки. При такой постановке задачи можно минимизировать расстояния, которые проходят детали в процессе обработки. Если исследуются процессы, происходящие при движении материалов, то система становится вероятностной. Абстрактная система детерминирована, но она теряет это свойство, как только на систему накладывается влияние реальной действительности.
Сложной детерминированной системой
является электронная вычислительная машина. ЭВМ выполняет только предписанные ей операции. Если её поведение определено заранее не полностью, то это означает, что машина функционирует неправильно. К этому классу систем относятся также различные автоматы (вплоть до автоматизированных предприятий), в которых любое отклонение от строго предписанного образа действий считается неисправностью или даже аварией.
В качестве простой вероятностной системы
назовем систему статистического контроля качества продукции предприятия. Она основана на выборочной проверке либо одной, либо нескольких характеристик продукции (влажность и зольность отгружаемого шахтой угля), причем частота отбора проб зависит от степени риска отбраковки. Такая система весьма проста, целесообразность её применения связана с присущей ей вероятностной природой.
Наглядная иллюстрация сложной вероятностной системы
- система материально-технического снабжения предприятия. Поступление материалов или деталей на центральный склад и выдача их на участки являются случайными процессами по своей природе, но в то же время они полностью поддаются математическому описанию при помощи аппарата математической статистики. Даже когда динамика системы значительно усложнена, т.е. имеет очень много входов (запасы пополняются из многих источников) и выходов (запасами пользуется большое число потребителей), её все-таки следует отнести к указанному классу.
Наконец, к очень сложной вероятностной системе
относится само предприятие в целом. Внутренние связи крупного предприятия (технические, экономические, административные и др.) настолько сложны, что полностью описать их пока невозможно. То же самое в неизмеримо большей степени относится к мозгу человека.
Группировка систем в соответствии со свойственной им природой управления позволяет выделить научные методы исследования. Инструментарий системного анализа и исследования операций, средства вычислительной техники достигли такого уровня развития, что позволяют успешно решать задачи управления как простыми, так и сложными детерминированными системами. Простые вероятностные системы сравнительно легко поддаются анализу методами математической статистики. Наибольшую трудность для управления и исследования представляют два последних класса вероятностных систем - сложные и очень сложные (подавляющее большинство систем в обществе и производстве). До недавнего времени управление ими основывалось на опыте и здравом смысле. С точки зрения реальных потребностей сегодняшнего дня этого явно недостаточно. Человек уже не в состоянии решать стоящие перед ним проблемы управления, полагаясь только на свой собственный разум и не прибегая к помощи математико-аналитических и программно-технических средств.
Возникшие потребности в научно обоснованных методах и средствах управления нашли свое выражение в кибернетике - науке об управлении и системном анализе, особым предметом исследования которых являются сложные и очень сложные системы окружающего мира.
Традиционно современная кибернетика рассматривала, в основном, простые и сложные управляемые системы, для которых были применимы методы анализа и исследования технических систем. Традиционная теория автоматического управления техническими объектами, выросшая на существовавшей ранее теории автоматического регулирования, имеет дело с такими объектами, для которых процедура управления в самом общем виде представляется так, как показано на рисунке 4.7.
Не будем вдаваться в подробности приведенной схемы. Отметим только, что лицо, принимающее решение
(ЛПР
), может не только корректировать работу системы управления, но и в случае необходимости заменить ее. При этом, чтобы выбрать или построить удовлетворяющую ЛПР систему управления, необходимо знать детальное описание объекта и цели его существования. Так возникает цепочка: описание объекта управления - описание целей существования объекта управления - формирование критерия управления им - проектирование и создание системы управления. Следовало бы ожидать, что теория управления уделит одинаковое внимание всем элементам цепочки. Однако исторически этого не произошло. Как правило, специалисты в области управления прилагали усилия лишь к поиску процедуры управления объектом, когда и сам объект, и критерий управления им были уже описаны в точных терминах. Оптимизация управления была центральной проблемой традиционной теории автоматического управления. И лишь на последнем этапе ее развития внимание специалистов переместилось на проблему идентификации объекта управления и на проблему выявления критериев управления им.
Но здесь возник ряд трудностей, связанных с тем, что объектами управления стали системы, для которых привычные, наработанные десятилетиями приемы оказались неприменимыми. Действительно, в последнее время и в кибернетике и, особенно, в системном анализе принято иметь дело с другими (нетрадиционными) управляемыми системами и объектами. В отличие от традиционных управляемых систем их называют по-разному: плохо определенные или слабоструктурированные, организационные или "активные". Но независимо от названия эти новые объекты обладают рядом неожиданных свойств, отличающих их от привычных объектов управления. Ниже мы перечислим основные их свойства, а сейчас, взяв за основу название организационная система, сформулируем для нее определение, из которого будет более понятно содержание нетрадиционных управляемых систем (объектов).
Под организационными
понимают системы, имеющие своей целью организацию деятельности коллектива людей для достижения определенных целей.
Спектр организационных систем очень широк:
· экономические;
· социально-экономические;
· политические;
· образование;
· здравоохранение;
· военные организации;
· государство;
· международные организации и т.п.
Б.Трентовский в своей книге “Отношение философии к кибернетике как искусству управления народом”, изданной в 1843 году, подчеркивал главные сложности управления, связанные со сложностью поведения людей:
“Люди не математические символы и не логические категории, и процесс управления - это не шахматная партия. Недостаточное знание целей и стремлений людей может опрокинуть любое логическое построение. Людьми очень трудно командовать и предписывать им наперед заданные действия. Приказ, если кибернет вынужден его отдавать, всегда должен четко формулироваться. Исполняющему всегда должен быть понятен смысл приказа, его цели, результат, который будет достигнут, и кара, которая может последовать за его невыполнением, - последнее обязательно”.
С позиций диалектики Трентовский понимал, что общество, коллектив, да и сам человек - это система, единство противоречий, разрешение которых и есть развитие. Поэтому управленец должен уметь, исходя из общего блага, одни противоречия примирять, другие - обострять, направляя развитие к нужной цели.
Целенаправленное функционирование организационных систем определяется присутствием в них человека. Кроме этого, присутствие человека приводит к определенной “активности” управляемых объектов. Смысл ее заключается в способности человека предвидеть управляющие воздействия со стороны управляющего органа и действия других элементов системы и с учетом этого выбирать (в рамках имеющихся альтернатив) свои действия и стратегию поведения, направленные на достижение тех или иных целей. Практика недавнего хозяйствования дает нам много примеров проявления эффекта “активности” организационных систем. Так, в отраслевых системах с централизованным планированием “активность” отдельных подсистем (объединений, предприятий, институтов, фирм и т.д.) при отсутствии согласования целей приводила к таким отрицательным явлениям, как завышение заявок на ресурсы и необходимые финансы; завышение себестоимости продукции; невыполнение планов по отдельным “невыгодным” видам продукции (в том числе по новой технике) при выполнении общих агрегированных показателей плановых заданий; занижение производственных возможностей предприятиями при составлении планов; завышение сроков реализации проектов и т.п.
Рассматривая, например, предприятие и его подразделения, можно и здесь, основываясь на материалах публикаций в широкой печати, привести длинный перечень проявления “активности” подсистем.
Теперь, как мы уже обещали, перечислим основные свойства нетрадиционных управляемых систем (или систем, нетрадиционных с точки зрения управления ими).
Каждый объект обладает такой структурой и функционирует так, что система управления им должна строиться с учётом всех его качеств и к нему нельзя применить какую-либо типовую (стандартную) процедуру управления. Если, например, удалось спроектировать систему управления движением для автомобиля ВАЗ 2103, то она пригодна для любого конкретного автомобиля такой модели. Если же спроектирована система управления для службы здравоохранения некоторого региона, то её нельзя перенести без изменений для такой же службы другого региона. При переносе надо учесть все индивидуальные особенности нового объекта управления. Это обстоятельство резко удорожает процедуру построения системы управления, ибо фактически нужно создавать столько систем управления, сколько объектов мы хотим охватить управлением.
Для традиционных, привычных для теории автоматического управления объектов всегда было ясно, зачем был создан тот объект, систему управления которым мы строим. Как правило, управленцы имели дело с объектами искусственного происхождения, созданными людьми для достижения понятных им целей. Станок должен был производить определённую обработку заготовок, самолёт должен был перевозить по воздуху пассажиров и грузы. Но не для всех объектов (даже созданных человеком) можно так же чётко сформулировать цель их существования. Сейчас, когда мы хотим управлять городами, отраслями народного хозяйства, регионами, экосистемами, мы попадаем в весьма затруднительное положение при попытке чётко сформулировать цель существования этих объектов. Даже созданные людьми, они возникли не по чьему-то плану, для решения какой-то конкретной задачи, а развивались постепенно в силу определённых социально-экономических и исторических причин. Каковы, например, цели существования сверхгородов? Или для чего возникла экосистема Азово-Черноморского бассейна? На такие вопросы практически невозможно ответить. А это приводит к весьма большим сложностям в формировании критерия управления. Ибо критерий управления в традиционных системах управления был теснейшим образом связан с целью существования объекта. Критерий управления самолётом был основан на достижении им своей цели существования - перевозки людей и грузов по воздуху, критерий управления производством синтетического каучука - на соображениях повышения качества продукта. Именно поэтому в различных системах управления, создаваемых для объектов нового класса, очень часто можно наблюдать реализацию различных критериев управления.
Следствием того, о чём говорилось в предшествующих двух пунктах, является неправомочность оптимизации (в классическом её понимании). Из-за отсутствия цели существования (в рамках теории управления) для рассматриваемых объектов нельзя построить объективный критерий управления. Критерий управления становится субъективным, целиком зависящим от лица, принимающего решения (ЛПР).
Эту чрезвычайно важную для дальнейшего мысль можно проиллюстрировать следующим примером, стоящим, правда, несколько в стороне от собственно задачи управления. Пусть с помощью людей-экспертов мы хотим измерить длину какого-либо предмета. Например, длину автомашины ВАЗ 2105. Каждый специалист называет некоторое число, которое, по его мнению, означает длину автомобиля. ЛПР (которое также может прикинуть длину автомобиля) анализирует показания экспертов. Если находится эксперт, оценивающий длину автомобиля в 10 м или в 50 см, то ЛПР вправе усомниться в его квалификации как эксперта. Отбросив такие аномальные предложения, ЛПР может просуммировать остальные числа и найти среднее арифметическое от полученного результата. Такое усреднение как бы объективизирует результат. Если экспертов было много, и они обладали неплохим глазомером, то результат экспертизы будет близок к истинной длине автомобиля.
Отметим две особенности описанной нами процедуры. Во-первых, если экспертов уже много, то появление некоторого нового эксперта не внесёт особых изменений в результат, полученный ЛПР. Другими словами, такая экспертиза обладает свойством устойчивости. Во-вторых, можно проверить качество экспертизы, взяв какое-либо измерительное приспособление, точность которого удовлетворяет ЛПР, и провести измерение. Та или иная близость данных измерения к результату, полученному с помощью экспертов, будет характеризовать качество экспертизы. А это позволяет ставить, например, задачу оптимизации формирования коллектива экспертов по их качеству или каким-либо социальным или физиологическим особенностям.
Теперь рассмотрим другой пример экспертизы. Группа людей заблудилась в пещере. После долгого блуждания они оказались на площадке, с которой путь, приведший их на нее, разветвляется. Влево и вправо уходят подземные коридоры. Требуется решить: куда идти? Руководитель группы (ЛПР) устраивает опрос. Сторонники движения по левому коридору высказывают свои соображения, их противники - другие. Для ЛПР доводы тех и других не кажутся слишком убедительными, и он проводит простое голосование. Предположим, что большинство участников этой экспертизы высказались за движение по левому коридору. Группа пошла по нему. После нескольких дней, ослабевшие от голода и жажды, они выбрались на поверхность. И с тех пор ЛПР мучает вопрос: правильно ли он принял решение? Ясно, что ответа на этот вопрос нет. Он был бы, если бы группа прошла и правым коридором. Возможно, что он сразу бы вывел их на поверхность, но весьма вероятно, что они могли бы навсегда остаться под землей. Оценить правильность выбора, его целесообразность, оптимальность в этом случае можно, только имея план пещеры, а значит "пройдя" по всем ее коридорам. В отличие от ситуации с измерением длины автомобиля, здесь нет возможности оценить качество принятого решения, если альтернативные решения не проверялись. Кроме того, экспертиза второго типа не обладает устойчивостью, характерной для предыдущего примера. Если бы после принятия решения о движении по левому коридору подавляющим большинством экспертов на площадку, где стоит группа, выбрался бы из левого коридора человек, тоже блуждающий в поисках выхода, и сказал бы, что этот путь ведет в тупик, то весь результат опроса рухнул бы. И дальнейшее движение было бы продолжено по правому коридору.
Ситуации, аналогичные поиску пути в пещере, складываются весьма часто. При решении о выборе тех или иных характеристик будущего изделия, при принятии тех или иных решений по структуре и методам функционирования систем и органов управления, при всяком “волевом” решении (хотя и подкрепленным рядом соображений самого ЛПР и других экспертов) всегда возникает ситуация с элементами неопределенности в достижении желаемого результата. Отсюда следует, что в этих случаях невозможно говорить об оптимальности получаемых решений. Качество созданной системы для управления объектами новой природы может оцениваться только субъективно самим ЛПР или их коллективом. Поэтому здесь уместнее говорить о целесообразности результата управления, а не об его оптимальности. Важно только, чтобы ЛПР в нужных случаях не боялось принимать решения.
В каком-то смысле объекты, с которыми сейчас сталкивается теория управления, подобны живым системам. С течением времени изменяется их структура и функционирование. Объекты как бы эволюционируют во времени. На предприятии строят новые цеха, возникают новые производства, меняется технология. Сеть ЭВМ растет, отдельные сети начинают соединяться между собой, стремясь к общемировой сети обработки данных. Меняется структура отрасли, города расширяют свои границы, меняется их застройка, смещаются транспортные и людские потоки. И эта динамичность должна быть учтена в системах управления подобными объектами. Они поневоле должны быть адаптивными, готовыми к изменению своего функционирования.
Как правило, никакой коллектив экспертов, знающих объект управления, не в состоянии сразу же обеспечить информацию, которой бы заведомо хватило для создания системы управления объектом. Существует несколько причин, почему это происходит. Описывая объект управления старого типа, управленец всегда знал о тех допущениях, которые он принял, строя описание. Он мог предполагать, что передаточная функция имеет тот или иной вид, что запаздывание не играет в его функционировании большой роли, что влияние параметров внешней среды незначительно и им можно пренебречь и т.п. И если созданная им система управления оказалась не слишком хорошей, то он знал, от каких допущений надо отказываться. Но при работе с объектами новой природы эти допущения нельзя сформулировать столь ясно и просто. Управленец в этом случае почти целиком полагается на экспертов, знающих объект управления. И тот или иной уровень допущений фактически предлагают они. Но, не будучи специалистами по системам управления, эксперты не могут оценить тот уровень полноты описания, который нужен специалисту по управлению.
Ведь само описание, вычленение в нем тех или иных аспектов и особенностей тесно связано с задачей управления. и это не всегда может уловить человек, смотрящий на объект управления другими глазами - глазами технолога.
При работе управленца со сложным объектом самые большие сложности возникают при контактах с технологами, знающими данный объект. Несходство их взглядов на него иногда приводит к полному непониманию друг друга, в результате чего возникает неполнота описания, которым руководствуется проектировщик системы управления.
Другая немаловажная причина неполноты описания объекта - незнание некоторых сторон функционирования его самим технологом. Некоторые ситуации, никогда не встречавшиеся им ранее, естественно, нельзя сообщить и проектировщику системы управления. Чаще всего это всевозможные аварийные ситуации.
Для иллюстрации возможных последствий аварий вспомним катастрофу с энергетической системой США, произошедшую несколько десятилетий назад. Развал системы возник по вине системы управления. Автоматическое отключение линий и источников энергии при перегрузках привело к тому, что значительная часть страны лишилась электроэнергии, а это привело к огромным потерям. Другим примером может служить система управления большой ЭВМ, её операционная система. Когда специалисты по её проектированию в шестидесятых годах создавали мультипрограммные операционные системы с развитыми системами прерываний и приоритетов, то они вовсе не рассчитывали на ситуации, в которых система управления блокировала бы сама себя из-за невозможности выйти из прерываний. И в том, и в другом случае управленцев подвела неполнота описания функционирования объекта и влияния сигналов управления на это функционирование.
Третья причина неполноты описания - отсутствие у самого технолога чёткого понимания функционирования объекта. Выдавая управленцу большое количество информации, он тем не менее не сообщает ему самой главной, по которой сам принимает решение о функционировании объекта. Делает он это не сознательно, ибо “самая главная информация” может учитываться им только на уровне собственной интуиции.
Для иллюстрации этого приведем следующий пример. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) распространила в ряде стран истории болезни нескольких больных из скандинавских стран. И попросила ведущих психиатров различных стран дать заочный диагноз на основании историй болезни. В нашей стране последние также были размножены и разосланы значительному количеству специалистов. Через некоторое время они собрались все вместе в Москве для обсуждения своих диагнозов. Была составлена и вывешена для всеобщего обозрения сводная таблица, в которой для всех больных были указаны диагнозы. Это была удивительная таблица! Почти для каждого случая имелся разброс диагноза от “практически здоров” до “заболевание X в самой тяжёлой форме”. Авторы диагнозов выходили на трибуну и обосновывали свою точку зрения. Самым интересным было то, что, привлекая одни и те же данные из истории болезни, они приходили к почти противоположным выводам. Споры фактически прекратились после выступления одной очень уважаемой пожилой специалистки в области психиатрии. Она сказала, буквально, следующее: “Коллеги, о чём мы спорим? Ведь мы все знаем, что как только к нам на приём придёт пациент, мы в первую же секунду определим - болен он или нет. Только мы не можем сказать, как это у нас получается.” И все согласились с выступавшей.
И, наконец, ещё одна причина, приводящая к неполноте описания сложных объектов. Эта причина состоит в том, что многие особенности функционирования объекта, а иногда и его структуры не могут быть описаны количественно. Они допускают лишь качественное, словесное описание. Переход от качественных описаний к некоторым формальным представлениям должен производиться управленцем, который не всегда в состоянии решить такую сложную проблему.
Во многих объектах управления люди являются элементами их структуры. Это характерно для так называемых организационных систем. В отличие от всех других элементов, образующих объекты, люди функционируют в нём с учётом своих личных интересов и целей. Их интересы и цели могут значительно отличаться от того, что они должны делать с точки зрения ЛПР. Их индивидуальное поведение практически невозможно учесть при создании системы управления, и требуются специальные приёмы для нейтрализации их воздействия на функционирование объекта управления. Иначе могут возникнуть ситуации вроде той, которая описана в следующем анекдоте.
Некто X, большой начальник, говорит подчинённым: “Я считаю, что должность A должен занять генерал в отставке в возрасте около 60 лет”. Один из подчинённых радостно восклицает, что он знает такого человека. Но X явно недоволен. “Идиот, - шепчет на ухо выступившему его сосед - он просто хочет посадить на это место своего приятеля”.
Существует ещё несколько особенностей объектов нового типа, с которыми теория управления начала сталкиваться с конца пятидесятых годов нашего столетия. Но и сказанного, по-видимому, вполне достаточно для того, чтобы оценить необходимость в новом подходе к объекту управления при попытке создать систему, управляющую им.
История эволюции термина “кибернетика”.
Что такое управляемые (кибернетические) системы. Какие их основные свойства?
Объясните основные функции процесса управления (по функциональной схеме).
Что такое информационный подход к процессам управления?
Какие основные особенности управляемых систем?
Что такое управляющая и управляемые части системы?
Дайте классификацию переменных, действующих на систему и описывающих её внутреннее состояние.
Понятие устойчивости динамической системы (поясните на примере зависимости спроса и предложения от цены товара).
Классификация систем по степени сложности и детерминированности.
Понятие организационной системы. Основные свойства нетрадиционных объектов управления.
Свойство уникальности в организационных системах. Поясните это свойство с точки зрения процессов управления такими системами.
Отсутствие формализуемой цели существования и отсутствие оптимальности в нетрадиционных объектах управления. Поясните эти свойства.
Неполнота описания системы. Как сказывается это свойство при реализации управления.
Чем определяется свойство "активности" системы
?
5.
ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА
Целью главы является изложение основной укрупненной схемы системного анализа. Эта схема рассматривается на уровне трех основных компонент, которые трактуются как три обязательных этапа при анализе любой проблемы средствами системного анализа. Дается характеристика каждого этапа и рассматриваются основные сложности, которые возникают при их реализации.
Для системного анализа характерно наличие определённых типов стандартных компонентов, которые практически всегда присутствуют в анализе любой проблемы. Сочетание этих характерных элементов в определённой последовательности, диктуемой структурой проблемы и причинно-следственными связями, и приводит к её системному решению. Основные элементы системного анализа образуют “кирпичи”, которые укладываются в единое здание анализа с соблюдением логической последовательности: цели - пути достижения целей - потребные ресурсы
. Можно сказать, что последовательность “цель - пути достижения целей - потребные ресурсы
”является логической основой системного анализа. Кроме того, следует также отметить, что при решении задач каждого этапа этой логической цепочки широко используются различные подходы, модели, методы и методики.
Действительно, если вглядеться в эту, на первый взгляд, чрезвычайно элементарную схему, то можно сказать, что системный анализ - это очень просто. Да, с точки зрения идеи, здесь, как мы и говорили выше, реализован элементарный здравый смысл. Более того, вы вправе сказать, что даже в обыденной повседневной жизни вы так и поступаете. Например, прежде чем принять какое-либо серьезное решение по важному для вас вопросу (приобретение дорогостоящих вещей, строительство дома или дачи и т.п.), вы всегда определяете, каким образом вы будете действовать (рассматриваете разные варианты путей достижения цели), обязательно оцениваете затратность вариантов ваших возможных действий (финансовые, временные и другие ресурсы) и выбираете единственный окончательный вариант, исходя из тех ресурсов, которыми вы располагаете.
Пожалуй, наиболее концентрированно основная схема системного анализа выражена в следующем тосте из известного всем фильма “Кавказская пленница”. “Я имею желание купить автомобиль, но не имею возможности. Я имею возможность купить козу, но не имею желания, Так выпьем же за то, чтобы наши желания совпадали с нашими возможностями!”. Кстати, отсюда следует, что приведенная схема отражает только логическую последовательность основных обязательных этапов, но не технологическую схему действий, так как к некоторым этапам мы можем возвращаться. Это является следствием того, что мы, по существу, решаем задачу отыскания приемлемого баланса между желаниями (целями) и возможностями (ресурсами).
Например, для решения своей проблемы мы сформулировали цель, далее прописали возможные варианты путей достижения целей (мероприятия по разрешению проблемы). Однако, после оценки затрат ресурсов по каждому из вариантов, выяснилось, что ни один из них не может быть реализован, так как затраты на любой из них превышают те ресурсы, которыми мы располагаем. Здесь возможны следующие варианты действий:
Þвернуться к этапу рассмотрения путей достижения цели и попытаться предложить менее затратные варианты. Если находятся варианты, согласующиеся с нашими ресурсами, то баланс достигнут;
Þесли не находится других приемлемых вариантов, то либо мы соглашаемся с тем, что на данный момент поставленная нами цель является недостижимой, либо мы пытаемся переформулировать нашу цель, сделав ее более реальной (“приземляем” свои желания). После этого мы опять отрабатываем всю схему и при этом вновь может возникнуть ситуация недостатка ресурсов и потребуются новые итерации и т.д.
Таким образом, действие в соответствии с данной схемой требует от нас достижения баланса между целями и ресурсами, а также всесторонней оценки вариантов наших действий по достижению цели и выбор из них наиболее рационального.
Предлагаемая схема, как правило, никогда не вызывает отторжения, поскольку она реализует нормальный здравый смысл. Но тогда возникает другой вопрос, если все так просто и понятно, то почему же у нас очень часто провозглашались (да и сейчас провозглашаются) очень хорошие цели, которые, как потом оказывалось, изначально были недостижимыми (либо не были указаны четкие пути их достижения, либо отсутствовали необходимые ресурсы, либо то и другое вместе). Это и такая цель, как “нынешнее поколение советских людей будет жить при коммунизме”, либо “каждой семье квартиру к 2000 году” и многие другие. Причем, чем грандиознее эти цели, тем больше всевозможных ресурсов тратится (большей частью впустую). Создается впечатление, что чем выше уровень руководителя, определяющего глобальные цели, тем меньше здравого смысла в его действиях по их оценке
Умение правильно использовать при решении тех или иных проблем логических элементов системного анализа во многих случаях предопределяет возможность получения требуемого результата. Рассмотрим кратко содержание этих элементов применительно к социально-экономическим системам, обратив внимание только на некоторые, на наш взгляд, наиболее интересные с позиций методологии системного анализа моменты.
Как хорошо формализованные, так и слабо структурированные проблемы должны быть приведены к виду, когда они становятся задачами выбора подходящих средств достижения заданных целей. Поэтому, прежде всего, необходимо определить цели. На первом этапе решения проблемы определяется, что
надо сделать для снятия проблемы, а на последующих этапах - как
это сделать и сколько
ресурсов для этого потребуется. Что же такое цели и в чем заключаются основные трудности выявления целей?
Цели.
Это желаемые состояния системы или результаты ее деятельности, достижимые в пределах некоторого интервала времени. Во имя осуществления целей создаются и развиваются сами системы.
Стремление к желаемому будущему (цели) является признанием того, что положение вещей в настоящем в чем-то нас не устраивает, т.е. существует некая проблема. Поэтому первым этапом постановки целей становится выяснение того, что же является этой самой проблемой. Этот этап носит название анализ проблем
и включает решение двух задач:
-идентификация основных проблем;
-разработка дерева проблем для установления причинно-следственных связей.
Анализ проблем составляет важную часть процесса формирования целей. Он включает в себя всесторонний анализ уже выявленных проблем, учет точек зрения различных заинтересованных сторон и внешнего окружения. В результате этого достигается сбалансированность анализа, при которой принимаются во внимание различные и иногда противоположные взгляды. Цель анализа состоит в получении общего представления о ситуации путем структуризации проблемы в виде дерева проблем.
Рассмотрим пример построения дерева для проблемы, связанной с распределением социальной помощи. Ниже приведен фрагмент дерева.
5.2.2 Анализ целей
При анализе проблем мы рассматриваем отрицательные аспекты существующей ситуации. Анализ целей представляет собой положительные (желаемые) аспекты нашей ситуации в будущем. И первое, что необходимо сделать - это переформулировать проблемы в цели. Таким образом, полученное в результате дерево целей можно рассматривать как положительное зеркальное отображение дерева проблем. Ниже на схеме показано, как можно проблемы переформулировать в цели.
| Проблема
|
Цель
|
| ¨ Неясность и неадекватность законодательства по социальной безопасности и социальной справедливости |
Þ |
¨ Рационализировать и усовершенствовать законодательство по социальной безопасности и социальной справедливости |
| ¨ Непредоставление в системе высшего образования квалификации по профилю, требующемуся на рынке труда |
Þ |
¨ Способствовать реформированию системы высшего образования в целях приведения ее в соответствие с требованиями рынка. |
| ¨ Отсутствие в системе высшего образования программ обучения социальной деятельности |
Þ |
¨ Создать в рамках высшего образования систему образовательных программ обучения социальной деятельности |
В целях должна найти отражение перспектива развития системы. Цели деятельности социально-экономических систем в существенной мере определяются условиями внешней среды. Процессу формирования (разработки) целей также обычно предшествует этап качественного описания развития системы и ее состояний в будущем при определенных предположениях об условиях внешней среды. Это дает возможность более четко сформулировать цели деятельности системы, пути достижения этих целей.
Цели деятельности вытекают из объективных потребностей и имеют иерархический характер. Цели верхнего уровня не могут быть достигнуты, пока не достигнуты цели ближайшего нижнего уровня. По мере перемещения вниз по уровням иерархии системы цели конкретизируются.
Необходимо добиваться четкой и конкретной формулировки целей, стремиться обеспечить возможность количественной или порядковой (“больше – меньше”, “лучше – хуже”) оценки степени их достижения. Например, рассмотрим цель – “поднять эффективность научных исследований”. Она звучит внушительно, но степень ее достижения сложно измерить. Если же ее сформулировать несколько по-иному, введя ряд подцелей, измеряемых количественно, в частности экономическую эффективность внедряемых разработок, их научно-технический уровень, число изобретений и патентов и т. д., степень достижения цели можно будет проконтролировать.
Цели деятельности системы необходимо конкретизировать по времени и по исполнителям. Это значит, что общий конечный результат, к которому стремится система, надо расчленить на частные задачи, решаемые в более короткие сроки, причем определить эти частные сроки решения. Кроме того, цели, стоящие, предположим, перед предприятием в целом, конкретизируются для отдельных производственных подразделений и звеньев аппарата управления. При этом необходимо добиваться того, чтобы коллектив каждого подразделения четко знал общие цели и свою роль в их достижении. Следует подчеркнуть особую важность сочетания обоих указанных выше элементов - знание общих целей и своей роли в их достижении.
Умение аппарата всех уровней управления, отдельных руководителей и специалистов грамотно ставить цели представляет важнейший ресурс государства, залог неуклонного повышения эффективности общественного производства.
Существует несколько технологий, позволяющих провести всесторонний анализ проблемы и ее детализацию. В основном, эти технологии используются при разрешении проблем, стоящих перед конкретной организацией и рассматривают ее с точки зрения системы, имеющей как внутренние проблемы, так и внешнее окружение. Например, при анализе сложных проблем и разработке проектов по их устранению используется логико-структурный подход (ЛСП
), который еще носит название целевого планирования.
В рамках ЛСП используется технология СВОТ – анализа. Это достаточно эффективный аппарат, позволяющий учесть все аспекты существующей проблемы, и поэтому остановимся на его рассмотрении более подробно.
СВОТ – анализ представляет собой инструмент оценки, с помощью которого проводится анализ организации (проблемы) с четырех сторон:
· сильные стороны
– внутренние положительные качества организации;
· слабые стороны
– внутренние отрицательные черты организации;
· возможности
– внешние факторы, улучшающие перспективы организации;
· угрозы
– внешние факторы, которые могут подорвать будущий успех организации.
СВОТ – анализ проводится, как правило, с привлечением всех заинтересованных сторон. Результаты этого анализа записываются в виде таблицы, состоящей из четырех клеток. Рассмотрим выше приведенную проблему о несовершенстве системы социального обеспечения со стороны реализации образовательных программ по повышению квалификации и переподготовке в сфере управления социальной сферой. Проанализируем возможности Сибирской академии государственной службы, используя технологии СВОТ - анализа.
| СИЛЬНЫЕ СТОРОНЫ
1. Хорошие контакты с органами социальной защиты 2. Хорошее местоположение 3. Высококвалифицированный персонал 4. Опыт организации учебного процесса по повышению квалификации и переподготовке |
СЛАБЫЕ СТОРОНЫ
1. Отсутствие учебных программ по управлению социальной сферой
2. Недостаток методического обеспечения
3. Отсутствие системы трудоустройства выпускников
|
ВОЗМОЖНОСТИ
1. Сотрудничество с зарубежными организациями, занимающимися этой проблематикой
2. Соответствие проблематики миссии СибАГС
3. Межрегиональный статус СибАГС
|
УГРОЗЫ
1. Низкая платежеспособность органов социальной защиты
2. Плохие транспортные связи с регионом
3. Нестабильность экономической и социальной обстановки
|
Построение такой таблицы существенно облегчает понимание проблемы и позволяет учесть все возможные аспекты при ее детализации. Такой представление полезно при построении дерева проблемы (дерева целей), так как позволяет учесть интересы всех заинтересованных сторон.
Но самый главный эффект достигается при использовании основной матрицы СВОТ – анализа. Эта матрица позволяет от первой таблицы, описывающей сильные и слабые стороны организации и влияние внешнего окружения, перейти непосредственно к набору мероприятий, которые обязательно необходимо реализовать при решении нашей проблемы. Эта матрица полезна для реализации второго этапа логической схемы системного анализа – выбор путей достижения целей, т.е. определение набора тех работ и мероприятий, реализация которых будет способствовать решению стоящей перед нами проблемы.
Эта матрица целенаправленно ориентирует нас на генерацию четырех видов обязательных мероприятий. Итак, матрица СВОТ – анализа имеет вид:
СИЛЬНЫЕ СТОРОНЫ
1. Хорошие контакты с органами социальной защиты 2. Хорошее местоположение 3. Высококвалифицированный персонал 4. Опыт организации учебного процесса
|
СЛАБЫЕ СТОРОНЫ
1. Отсутствие учебных программ по управлению социальной сферой
2. Недостаток методического обеспечения
3. Отсутствие системы трудоустройства выпускников
|
Мероприятия, которые необходимо провести, чтобы использовать сильные стороны для увеличения возможностей
1.
2.
3.
4.
|
Мероприятия, которые необходимо провести, преодолевая слабые стороны, используя предоставленные возможности
1.
2.
3.
4.
|
Мероприятия, которые используют сильные стороны организации для избежания угроз.
1.
2.
3.
4.
|
Мероприятия, которые минимизируют слабые стороны для избежания угроз
1.
2.
3.
4.
|
Ценность данного подхода становиться понятной при детализации конкретных проблем и составлении соответствующих планов мероприятий.
Как мы уже сказали, после определения проблемы следующим по важности этапом анализа становится выявление целей. Установить правильную цель важнее, чем найти наилучший путь ее достижения, так как даже не самый лучший путь все-таки приведет к цели, пусть не оптимальным способом. Выбор же неправильной цели приводит не столько к решению самой проблемы, сколько к появлению новых проблем. Итак, какие же подводные камни ожидают нас на этапе формирования целей?
Опасность подмены целей средствами ее достижения.
В практике системного анализа первоначально сформулированные цели по мере выполнения анализа часто изменяются или отменяются совсем. Действительные цели, как правило, шире, чем первоначально объявленные.
Пример.
Исследуется проблема “где лучше расположить новую больницу”. В результате анализа выясняется, что действительная цель - “улучшение медицинского обслуживания населения”, и среди предложенных альтернатив достижения этой цели находятся несколько более эффективных способов использования ресурсов для улучшения медицинского обслуживания, нежели строительство новой больницы. Это служит ярким примером того, как средства могут приниматься за цели.
Еще один пример
. Исследуется проблема о слиянии в одной из областей мелких деревообрабатывающих предприятий в одно крупное объединение, с очевидными выгодами технологического и экономического характера. Местные власти, изначально провозглашавшие заинтересованность в таком объединении и повышении эффективности этого производства, на деле “заблокировали” этот вариант. В результате анализа выяснилось, что при образовании мощного объединения деревообрабатывающие предприятия перейдут из системы местной промышленности в подчинение республиканского министерства, что резко снизит как отчисления в местный бюджет, так и процент производимых материалов и изделий, распределяемый в области.
Итак, исследование целей заинтересованных в проблеме лиц должно предусматривать возможность их уточнения, расширения или даже замены.
Множественность целей.
Цель никогда не бывает единственной. Обычно целей несколько, даже если они объединены одной формулировкой – “глобальная цель”, и важно при выявлении целей не упустить какую-нибудь существенную из них. Необходимо учитывать цели всех заинтересованных сторон (т.е. тех, кого данная проблема касается непосредственно). При этом по отношению к каждой из заинтересованных сторон также возникает проблема полноты задания ее целей. Вместе с неясностью первоначальной цели это приводит к необходимости каких-то рекомендаций относительно поиска действительных целей.
Полезными оказываются следующие способы:
· включать в рассмотрение цели, противоположные заявленным (как в приведенном выше примере – “не строить больницу”);
· включать цели “двойственные” (например, “минимизировать страдания” не то же самое, что “максимизировать удовольствия”);
· выявлять не только “желаемые”, но и “нежелательные” по последствиям цели (чтобы как можно раньше предвидеть возникновение новых проблем - типа загрязнения окружающей среды);
· допускать к рассмотрению вообще всякие цели (договорившись, что критика их будет позже), единственным ограничением может служить то, что цели должны быть четко сформулированы (излагаться в номинальной шкале, т.е. быть названиями).
Некоторой гарантией полного и всестороннего рассмотрения цели является рекомендация по количеству уровней дерева цели. Наличие в дереве целей одного или двух уровней подцелей гарантирует не только детализацию глобальной цели, но ее уточнение и более однозначное представление.
Опасность смешения целей.
Различие между целями не всегда очевидно, и существует опасность ошибочно принять одни за другие. Такая ситуация возникает обычно, когда специалисты-профессионалы, участвующие в решении проблем, навязывают свое видение мира и тем самым подменяют общие цели некоторыми локальными своими целями. “Операция прошла успешно, но пациент умер”, - это не дурная шутка, а действительно встречающееся среди хирургов серьезное высказывание при оценке операции.
Пример.
Имеется большое количество отмеченных конкурсными призами рекламных плакатов, которые не оказали никакого влияния на сбыт рекламируемой продукции.
Пример
. Обследование Национальной Службы Здоровья в Англии показало, что менее одного процента времени подготовки врачей этой службы посвящено профилактической медицине, хотя организация создавалась именно с этой целью.
Смешение целей может и не быть столь явным.
Пример.
Руководство города хотело бы уменьшить число нарушений правил дорожного движения и одновременно наказывать штрафом как можно больше нарушителей. Существует два хорошо известных альтернативных способа достижения этих целей - милицейская засада и открытое патрулирование. Первый способ увеличивает вероятность поимки нарушителя. Второй - отбивает охоту к нарушениям. Если цель - максимизировать число наказанных нарушителей или увеличить городской бюджет за счет штрафов, то, по-видимому, для этого лучше подойдет засада, как ни неприятно применять обманную тактику. Если же, с другой стороны, цель - уменьшение количества дорожных происшествий или числа попыток нарушить правила (даже если сами попытки станут более успешными, поскольку нарушитель будет действовать, точно зная, присутствует ли милиционер), то вполне может оказаться, что более частое и открытое присутствие милиционеров, способных немедленно покарать нарушителя, побудит водителей к осторожности и тем самым будет достигать цели наилучшим образом.
Примеры смешения целей можно продолжать. Именно это стало причиной экологических проблем Байкала, Аральского моря, появления проекта работ по переброске вод северных рек на юг и т.д.
Изменение целей со временем.
Изменение целей во времени может происходить не только по форме, в силу все лучшего понимания действительных целей, но и по содержанию - вследствие изменения объективных условий и/или субъективных установок, влияющих на выбор целей. Сроки старения целей различны и зависят от многих причин. Цели более высоких уровней долговечнее. В социальных системах цели высших уровней формулируются как интересы будущих поколений, сроки целей нижних уровней связаны с настоящими действиями и с действиями в ближайшем будущем. Динамичность целей также должна учитываться в системном анализе.
Далее мы еще вернемся к проблеме формулирования целей при рассмотрении методов построения деревьев целей (структуризации и детализации целей) и методик их количественной оценки и анализа.
5.2.5 Критерии при формировании целей
Термин “критерий” в системном анализе имеет более широкий смысл, чем, например, в теории оптимизации – “критериальная функция”. Более широкий смысл заключается в том, что критерий рассматривается как любой способ сравнения альтернатив. Это означает, что критерием качества альтернативы может служить любой ее признак, значение которого можно зафиксировать в порядковой или другой более сильной шкале. После того, как такая характеристика найдена (“критерий сформирован”), появляется возможность ставить задачи выбора Действительно, критерий - это некоторая функция от принятого решения, которая позволяет количественно оценить его целесообразность.
Применительно к проблеме формирования целей конкретное значение критерия должно характеризовать уровень достижения цели, эффективность используемых при этом методов и средств. Содержание процесса перехода от целей к критериям и многие особенности этого перехода становятся ясными, если рассматривать критерии как количественные параметры качественных целей. По существу, критерий является отображением ценностей (воплощенных в целях) на параметры альтернатив (допускающие упорядочение). Определение значения критерия для данной альтернативы является, по существу, косвенным измерением степени ее пригодности как средства достижения цели.
Если исходить из того, что критерий - это измеренная цель, которая имеет единственный численный измеритель, тогда цель и критерий полностью совпадают. Однако тождественность этих понятий имеет место только в самых простых случаях, когда для измерения уровня достижения простой, однозначной цели применяется четко выраженный единственный критерий. При системном анализе большинства практических проблем такие условия выполняются редко.
Наиболее сложную проблему представляет задача оценки и сравнения многокритериальных альтернатив. Многокритериальность реальных задач связана не только с множественностью целей, но и с тем, что одну цель редко удается выразить одним критерием, хотя к этому обычно стремятся. И, в принципе, возможны случаи, когда единственный критерий отвечает требованиям практики.
Например
, по стандартам ЮНЕСКО уровень медицинского обслуживания оценивается по статистике детской смертности.
Все же случаи, когда единственный критерий удачно отображает цель, скорее исключение. Это и понятно: критерий лишь приближенно (как и всякая модель) отображает цель.
Например
, критерий быстроты прибытия пожарных не адекватен цели борьбы с пожарами: он не связан с уменьшением числа возгораний. Число студентов на одного преподавателя не однозначно связано с качеством подготовки специалистов в вузе.
Решение может состоять не только в поиске более адекватного критерия, но и в использовании нескольких критериев, описывающих одну цель по-разному и дополняющих друг друга.
Например
, в процессе формирования критериев для достаточно ясной цели: “улучшить уборку мусора в большом городе”, были отвергнуты следующие, на первый взгляд, подходящие критерии:
· расходы по уборке мусора в расчете на одну квартиру,
· число тонн убираемого мусора в расчете на один рабочий человеко-час,
· общий вес вывозимого мусора и т.п.,
так как эти критерии ничего не говорят о качестве работы. Более удачными были признаны такие критерии, как:
· процент жилых кварталов без заболеваний,
· снижение числа пожаров из-за возгорания мусора,
· уменьшение числа укусов людей крысами,
· количество обоснованных жалоб жителей на скопление мусора.
Впрочем, очевидно, что и эти критерии отражают только отдельные стороны качества уборки мусора в городе.
Можно говорить, что многокритериальность является способом повышения адекватности описания цели, но при этом необходимо помнить, что дело не только и не столько в количестве критериев, сколько в том, чтобы они достаточно полно “покрывали” цель. Это означает, что критерии должны описывать по возможности все важные аспекты цели, но при этом желательно минимизировать число необходимых критериев. При формировании критериев ищется компромисс между полнотой (точностью) описания целей и количеством критериев.
При выборе критерия необходимо, чтобы выполнялось следующее условие: критерии, используемые для решения задач низшего уровня, должны соответствовать, увязываться с критериями, используемыми на следующем, более высоком уровне. Кроме того, необходимо, чтобы выбранные критерии и методы их определения нацеливали коллективы на повышение эффективности своей деятельности.
Критерий должен отвечать следующим основным требованиям:
· быть представительным;
· критичным (чувствительным) к изменению исследуемых параметров;
· по возможности простым.
Представительность критерия означает оценку основных (а не второстепенных) целей системы и учета всех главных сторон ее деятельности.
Критичность к исследуемым параметрам состоит в значительных изменениях величины критерия при сравнительно малых изменениях исследуемых параметров. Высокая критичность в ряде случаев облегчает проведение математических исследований.
Процесс формирования критериев должен идти сверху вниз при условии, что снизу вверх поступает необходимая для этого информация. Поэтому важнейшей обязанностью руководителей является обеспечение нижестоящих иерархических уровней критериями оценки, а вышестоящих - необходимой информацией.
Но не следует слишком критично относиться к тому, что расхождение между критериями и целями неизбежно. Древняя поговорка гласит: "Можно много пройти в башмаках, которые немного жмут".
Говоря о путях достижения поставленных целей, мы будем исходить из того, что задано множество альтернативных вариантов путей достижения цели, т.е. считается, что уже имеется то, из чего выбирать, и вопрос состоит в том, как выбирать. Это формальная постановка задачи: все главные трудности считаются уже преодоленными, и речь идет о “технических” трудностях. Но формирование множества альтернатив и является наиболее трудным, наиболее творческим этапом системного анализа. Выше мы частично касались проблемы формирования набора мероприятий при рассмотрении технологии СВОТ – анализа.
Важность этапа формирования множества альтернатив подтверждается тем, что далее идет поиск самой лучшей альтернативы в заданном множестве альтернатив, и если в это множество мы, по каким-то причинам, не включили действительно наилучшую, то никакие методы выбора ее не “вычислят”.
Процесс генерирования альтернатив является достаточно сложным и существуют методы коллективной работы по решению этих творческих задач. К этим вопросам обратимся при рассмотрении методов экспертного оценивания.
Проблема нахождения наилучшего пути достижения поставленной цели из нескольких альтернативных путей распадается на две части. Первая часть проблемы заключается в том, как из множества возможных вариантов отобрать наиболее рациональные и доминирующие, а вторая - как из сравнительно небольшого числа рациональных вариантов выбрать наилучший. В некоторых случаях первая часть проблемы решается на основе чисто качественных рассуждений.
Рассмотрим пример такого выбора. Имеется несколько разных вариантов организации производства (технологий), обеспечивающих выпуск конкретных объемов продукции. Естественно, каждый вариант имеет свою структуру и объемы затрат. Необходимо их сравнить и выбрать наиболее рациональный.
Доминирующие варианты (рис. 5.1) соединены кривой. О каждом из доминирующих вариантов можно сказать, что среди различных путей достижения поставленных целей нет других, которые обеспечивали бы получение данного результата с меньшими затратами или при данных затратах позволяли бы достичь больших результатов. Однако этот способ не позволяет руководителю определить, какому из доминирующих вариантов следует отдать предпочтение.
Для оценки вариантов действий, характеризующихся двумя показателями, могут использоваться так называемые “кривые безразличия”.
При построении “кривых безразличия” предполагается, что существуют сочетания двух показателей, эквивалентных с точки зрения общих целей. В прямоугольной системе координат по осям откладывают значения показателей и находят точки, характеризующие эквивалентные их сочетания. Соединив эти точки, получают “кривую безразличия”.
Само название таких кривых идет из широко используемого метода теоретического изучения проблем спроса и потребления. Здесь по осям координат откладываются количества некоторых взаимозаменяемых товаров. Кривая безразличия соединяет все точки, отражающие такие комбинации товаров (ассортиментные наборы), что покупателю безразлично, какую из них покупать.
Рассмотрим более подробно выбор лучшей стратегии с помощью “кривых безразличия” на примере определения оптимальной производственной программы. На рис. 5.2 приводятся такие кривые, построенные исходя из возможности производства различного количества продукции (от 200 до 900 единиц) при различных сочетаниях потребных трудовых ресурсов и используемого оборудования.
Для выбора лучшей стратегии нам необходимо также знание величин затрат, потребных для реализации той или иной стратегии. На рис. 5.3 приведены прямые равной стоимости. При построении этих прямых предполагалось, что каждая единица рабочей силы обходится в 200 стоимостных единиц и что каждая машина стоит 1000 стоимостных единиц. Таким образом, затраты 10000 единиц только на одни машины будут означать приобретение 10 машин. Подобные затраты только на рабочую силу будут означать использование 50 человек. Все другие комбинации количества рабочей силы и машин, требующие для своей реализации 10000 единиц стоимости, будут лежать на прямой 10000 единиц.
Кстати, следует отметить, что прямые равной стоимости также взяты из методов изучения спроса и потребления. Там они называются бюджетными линиями или линиями возможностей потребления
Если мы совместим “кривые безразличия” с линиями равных стоимостей, то получим график, изображенный на рис. 5.4.
Оказалось, что линия равных стоимостей в 20000 единиц касается "кривой безразличия", обеспечивающей выпуск 900 единиц продукции, только в одной точке. Отсюда следует, что минимально возможные затраты для выпуска 900 единиц продукции равны 20000 единиц стоимости при использовании 10 машин и 50 человек. Справедлива и обратная постановка задачи: затраты в 20000 единиц могут обеспечивать максимально возможный выпуск продукции, равный 900 единиц, при использовании 10 машин и 50 человек. При другом сочетании используемого количества машин и рабочей силы при затратах в 20000 единиц выпуск 900 единиц продукции не может быть достигнут.
На рис. 5.5 приводится график зависимости максимально возможного количества выпускаемой продукции от величины затрат или минимальных затрат при заданном уровне выпуска продукции.
Затраты
20000
15000
10000
200 700 900 Количество выпускаемой продукции
Рис. 3.5. Зависимость величины затрат от объёма и выпуска продукции
Теперь, располагая некоторыми дополнительными данными о спросе на продукцию, ресурсах и др., можно определить оптимальную производственную программу.
Наиболее сложную проблему представляет задача оценки и сравнения многокритериальных альтернатив.
Возможность принятия и реализации различных вариантов решения одной задачи (достижение одной цели путем использования различных средств и методов) характерна для всех сторон планово-управленческой деятельности в социально-экономических системах.
Одним из основных условий определения и распределения потребных ресурсов является их ограниченность, что вызывает необходимость определения приоритетности их выделения и экономного использования. В связи с этим важное значение приобретает проблема взаимозаменяемости ресурсов.
Ресурсы являются как бы фильтром, сквозь который приходится пропускать принимаемое решение. Если исследование показывает, что потребности не обеспечены ресурсами, то необходимо пересматривать цели и стратегии до тех пор, пока не будет достигнут баланс целей и ресурсного обеспечения путей их достижения.
Задание целей, выбор стратегии и определение потребных ресурсов всегда взаимосвязаны.
Имеющиеся ресурсы, способы их производства и потребления, возможность реализации тех или иных стратегий достижения поставленных целей активно воздействуют на процесс выработки целей. “...Человечество ставит себе всегда только такие задачи, которые оно может разрешить, так как при ближайшем рассмотрении всегда оказывается, что сама задача возникает лишь тогда, когда материальные условия ее решения уже имеются налицо, или, по крайней мере, находятся в процессе становления”.
С другой стороны, пересмотр целей и стратегии возможен и в том случае, если обнаружится недоиспользование одного или нескольких видов ресурсов.
5.5
Вопросы для самопроверки
1.
Что является логической основой системного анализа?
2.
Понятие “цель деятельности системы” и его содержание.
3.
Критерии и их роль в системном анализе.
4.
Проблемы выбора критерия
5.
Пути достижения поставленных целей. Проблема выбора наилучшего пути.
6.
“Кривые безразличия” при выборе эффективных путей достижения целей.
7.
Линии равных стоимостей и их использование.
8.
Потребные ресурсы для достижения поставленных целей.
6. СТРУКТУРИЗАЦИЯ В СИСТЕМНОМ АНАЛИЗ
Е
В данной главе рассматриваются методы последовательного разбиения отдельных проблем (процессов, систем и т.п.) на составные части. Детализация (структуризация) сложной проблемы является одним из основных приемов в системном анализе, позволяющем свести решение сложной задачи к последовательности более простых задач. Основой методов структуризации являются формализованные процедуры, использующие аппарат теории графов. Применение этого аппарата позволяет применять компьютерную технику для количественной оценки и анализа структурированных проблем. В главе предлагаемый аппарат демонстрируется на примерах построения деревьев взаимосвязей (деревьев целей) для конкретных задач.
6.1.1. Деревья взаимосвязей
Как уже отмечалось ранее, главными задачами системного анализа являются: определение и детализация на составные элементы целей и путей их достижения, выявление существующих между ними взаимосвязей, обеспечение определенной логики решения возникшей проблемы (цели - пути достижения целей - ресурсы
). Решению этих задач в существенной мере способствует применение метода структуризации, что дает основание выделить его среди других методов системного анализа и рассмотреть более подробно.
Метод структуризации основан на расчленении исследуемой проблемы на составные элементы с возможной последующей численной оценкой их относительной важности. Такую процедуру часто называют построением дерева целей. Однако поскольку в большинстве древовидных структур, предназначенных для решения тех или иных реальных задач, содержатся не только цели, но и средства их достижения (мероприятия, ресурсы и др.), то в общем случае их правильнее называть деревьями взаимосвязей или деревьями цели-средства.
В дальнейшем под деревом взаимосвязей будем понимать связный, неориентированный граф, вершины которого интерпретируются как элементы дерева, а ребра - как связи между ними. При этом допускается одно отступление от строгого определения понятия “дерево”, принятого в теории графов. Оно заключается в том, что элементы дерева взаимосвязей могут входить в состав более чем одного элемента более высокого уровня, т.е. не выполняется одно из свойств дерева, согласно которому число ребер дерева на единицу меньше числа вершин.
Дерево взаимосвязей, в общем виде, изображено на рис. 4.1. Оно представляет граф G=(X,R),
где X={X0,X1,...,Xm-1}
- множество элементов, принадлежащих m
-уровню дерева взаимосвязей. На нулевом уровне представлен начальный элемент (цель, мероприятие, ресурс) - X0
. Множество элементов на i
-м уровне определяется как Xi
={xi1
,xi2
,...,xi
k
i}
, 0 <= i
<= m-1
, где i
- номер уровня дерева взаимосвязей, а k
i
- количество элементов на i-
м уровне.
Множество ребер R={r
jiz}
графа G
обозначают взаимосвязи между элементами, из которых выходит ребро, и элементами, в которые оно входит. j
- номер элемента i
-го уровня, из которого выходит ребро, z
- номер элемента (i+1
)-го уровня, в который оно входит;
0 <= i
<=m-2
, 1 <= j
<=k
i
, 1 <= z
<= k
i+1
Одна из главных задач построения деревьев взаимосвязей состоит в том, чтобы установить полный набор элементов на каждом уровне и определить взаимосвязи и соподчиненность между ними (качественный аспект
). Другая задача - последующее определение коэффициента относительной важности (КОВ) элементов каждого уровня дерева взаимосвязей (количественный аспект
).
Общими правилами построения деревьев взаимосвязей являются следующие:
· соподчиненность, т.е. элементы нижнего уровня подчиняются элементам более высокого уровня, вытекают из них, обеспечивают их реализацию;
· сопоставимость, т.е. на каждом уровне дерева взаимосвязей рассматриваются элементы, сопоставимые по своему масштабу и значимости, полученные в результате детализации по одному принципу;
· полнота, т.е. дерево взаимосвязей на каждом уровне включает все элементы;
· определенность, т.е. формулировка целей и других элементов дерева взаимосвязей позволяет оценить степень их достижения в количественной или порядковой форме (“больше – меньше”, “лучше – хуже”);
· возможность внесения корректировок в дереве взаимосвязей как при изменении самих целей, так при изменении возможностей их реализации.
Иногда говорят, что элементы одного уровня дерева взаимосвязей должны удовлетворять принципу не пересекаемости, т.е. быть независимыми, логически не выводимыми друг из друга. Принципы детализации, используемые при построении реальных деревьев взаимосвязей, удовлетворяют данному условию только в отдельных частных случаях. Некоторые элементы одного уровня дерева взаимосвязей могут иметь полностью или частично одинаковые компоненты, входящие в их состав.
Попытка следовать принципу не пересекаемости резко сократит область применения метода структуризации, приведет к построению структур, слабо связанных с практическими задачами планирования и управления.
Дерево взаимосвязей может представлять полный
связный граф (содержать цели, мероприятия, ресурсы) или являться частным
несвязным графом (содержать или цели, или мероприятия, или ресурсы).
В зависимости от того, детализирует ли каждый рассматриваемый элемент один или несколько элементов более высокого уровня, можно выделить три типа деревьев взаимосвязей: с перекрестными связями, прямыми связями и со связями смешанного типа.
При прямых связях количество элементов по мере перехода на более низкие уровни дерева взаимосвязей всегда увеличивается (ветвление). При перекрестных же связях может иметь место уменьшение числа элементов (“сужение” дерева взаимосвязей).
Такое положение является типичным при переходе от целевых уровней к уровням мероприятий и от уровня мероприятий к ресурсному. Например, последний уровень дерева мероприятий содержит несколько десятков элементов, в то время как следующий за ним первый уровень ресурсов может содержать в агрегированном виде перечень всех видов ресурсов (материально-технические, трудовые, финансовые, информационные), т.е. всего несколько элементов, которые необходимы для реализации практически всех мероприятий.
Однако при сужении не используется степень детализации, полученная ранее (например, получены конкретные формулировки целей, а мероприятия опять сформулированы в самом обобщенном виде). Поэтому детализировать мероприятия следует для каждой цели отдельно
, тем более что КОВ одних и тех же мероприятий, предназначенных для реализации выявленных целей, могут быть разными.
Таким образом, при построении связанного графа (цели - мероприятия - ресурсы
) мероприятия следует структурировать для каждой конкретной цели, представленной на последнем уровне дерева целей, а ресурсы для каждого конкретного мероприятия, представленного на последнем уровне дерева мероприятий.
Для выявления полного набора элементов каждого уровня вначале лучше построить дерево с прямыми связями, а затем, если это необходимо, перейти к обобщенной структуре с перекрестными связями.
Второй вариант дерева взаимосвязей графически является более компактным. Кроме того, при определении КОВ отдельных элементов для второго варианта дерева взаимосвязей в том случае, когда оно является достаточно простым и оценку производит сразу для всех элементов одна группа экспертов, требуется меньшее количество анкет (все данные по оценке КОВ сводятся в одну анкету).
Однако, когда число элементов одного уровня превышает 8-12 (а такая ситуация практически всегда имеет место, начиная со 2-го или 3-го уровня), предпочтение следует отдать структуре с прямыми связями. В противном случае будет затруднено определение КОВ отдельных элементов дерева взаимосвязей.
Возможны различные принципы детализации дерева взаимосвязей, в частности:
1. Предметный принцип
. В соответствии с предметным принципом элементы дерева взаимосвязей разбиваются на элементы той же природы, только более дробные, например увеличение производства товаров народного потребления - на увеличение производства одежды, обуви и т.д. Иначе говоря, при применении предметного принципа структуризации на разных уровнях дерева взаимосвязей представлены элементы одного и того же типа, но сформулированные с разной степенью детализации. Объектами детализации могут быть и цели, и мероприятия, и ресурсы, когда они выражаются в виде конкретных объектов, поддающихся классификации.
Предметный принцип структуризации применяется для того, чтобы раскрыть содержание детализируемого элемента с точки зрения входящих в его состав компонентов. При применении данного принципа в формулировках детализирующих элементов меняется только объект, на который направлена данная функция или действие. Сама же функция или действие остаются без изменения. Например, “совершенствование подготовки кадров” детализируется на элементы “совершенствование подготовки кадров руководителей”, “совершенствование подготовки кадров рабочих” и т.д.
2. Функциональный принцип
. Для определения направлений детализации элементов, полученных при использовании функционального принципа, необходимо уточнить понятие функции. Введём следующее определение: функция
- это специфическая деятельность социально-экономической системы или её подсистемы, направленная на удовлетворение определённых общественных потребностей. Функция является продуктом процесса общественного разделения труда и специализации.
Определенные функции выполняют реально существующие системы (коллектив, человек, машина и т.д.). В дереве взаимосвязей определяется содержание тех функций, которые должны выполняться теми или иными конкретными системами для достижения поставленных целей. Поэтому при использовании функционального принципа выявляются отдельные функции, совокупность которых определяет содержание структурированной цели и путей её достижения. Например, цель “повышение уровня хозяйственного руководства” можно детализировать на совершенствование планирования, управления, организации и т.д. Иными словами, функциональный принцип детализации применяются для того, чтобы раскрыть содержание детализируемого элемента с точки зрения определения направления действий по достижению целей данного элемента. При применении данного принципа в формулировках детализирующих элементов меняются содержание функции, направления действия. Например, функцию управления можно детализировать на целеполагание, прогнозирование, планирование и т.д. на любом уровне управления.
При конкретизации понятия отдельных элементов, полученных на основе функционального принципа, применяются приводимые ниже принципы структуризации.
1. Принцип детализации по этапам воспроизводственного цикла
.(производство, распределение, обмен и потребление) или жизненного цикла технических объектов (НИОКР, внедрение в производство, производство, эксплуатация).
2. Принцип детализации по этапам принятия решения
.
3. Принцип охвата всех факторов, влияющих на решение рассматриваемой проблемы, и трансформации их в цели или мероприятия
. Например, в дереве целей “улучшение использования металла на машиностроительном предприятии” в подцели “улучшение использования конструкционных факторов экономии металла” выделяются такие элементы, как “уменьшение запасов прочности конструкции”, “упрощение формы конструкции”, “внедрение специальных профилей” и т.д.
4. Принцип адресности
. В этом случае та или иная цель, мероприятие или другой элемент конкретизируется по месту их исполнения. При использовании данного принципа дерево взаимосвязей строится не только для экономической системы в целом, например отрасли, но также и для её отдельных компонентов (объединений, предприятий и т.д.). Иными словами, мы можем начать решать другую задачу - построение дерева взаимосвязей не только для изучаемого объекта, но и для его составных элементов.
5. Принцип детализации по составным элементам процесса производства:
а) средства труда и предметы труда, например: повышение надежности технической системы, повышение долговечности инструмента, удовлетворение потребности народного хозяйства в сырье, повышение объема выпуска продукции и т.д.;
б) отношение между людьми и средствами производства, например, повышение дисциплины труда, улучшение социального климата в коллективе, увеличение срока использования оборудования и т.д.
6. Принципы, характеризующие структуру хозяйства
: промышленность, сельское хозяйство, транспорт и т.д. Соответственно могут выделяться такие цели, как: развитие промышленности и отдельных её отраслей, совершенствование торговли, совершенствование работы определённого цеха на предприятии и т.д. (Во многих задачах данный принцип может совпадать с принципом адресным.)
7. Системный принцип
: (на составные компоненты материальной системы). Например, разработка автомобиля - на разработку двигателей, кузова, системы подвески и т.д.
Безусловно, в одном дереве взаимосвязей использовать все эти принципы структуризации не нужно, все зависит от содержания конкретных задач, решать которые предполагается с помощью метода структуризации, от уровня исследуемой проблемы.
Используя перечисленные принципы при построении деревьев взаимосвязей, необходимо обязательно соблюдать следующее условие: элементы одного уровня дерева взаимосвязей должны быть сформированы на основании одного принципа детализации (предметного или функционального), т.е. на одном уровне не допускается смешение используемых принципов структуризации.
Использование в определенной последовательности данных принципов структуризации дает возможность, постепенно конкретизируя содержание элементов, добиться требуемого уровня детализации. Действительно, каждый из указанных принципов, взятый в отдельности, является только теоретической абстракцией. На практике не существует в отдельности, скажем, функции планирования и соответственно функциональной цели – “совершенствование планирования”, она обязательно должна быть привязана к определенному объекту. Например, такая функциональная цель, как “совершенствование планирования сбыта на промышленном предприятии”, является пересечением функционального и адресного принципов структуризации (планирование и сбыт рассматриваются как отдельные функции).
Наверное, невозможно предложить твердый порядок (последовательность) применения на практике предложенных принципов структуризации. Важно, чтобы при построении дерева взаимосвязей были даны ответы на все поставленные вопросы, вытекающие из целей применения данного метода, а в какой последовательности даются эти ответы - менее важно. Главным здесь является использование принципов структуризации в такой последовательности, чтобы специфика объекта, его основные особенности были выявлены на более раннем этапе. Например, при построении дерева взаимосвязей, предназначенного для выявления наилучших путей совершенствования деятельности предприятия вплоть до отдельных цехов этого предприятия, после определения содержания целей совершенствования деятельности предприятия в целом следует использовать адресный принцип структуризации, поскольку более конкретные мероприятия по их осуществлению могут быть различными для разных цехов.
Важным аспектом построения деревьев взаимосвязей, и в первую очередь деревьев целей, является вопрос учета целей внешних и внутренних по отношению к системе, для которой строится дерево, целей.
Такой учет можно осуществить, представив сразу же на первом уровне дерева внешние и внутренние цели. При таком подходе сразу же на первом уровне дерева целей выполняется принцип охвата интересов всех сторон, на достижение целей которых влияет работа анализируемого объекта.
Однако при таком подходе, на наш взгляд, не соблюдается важный принцип системного анализа, согласно которому в иерархических системах деятельность системы данного уровня подчинена целям системы более высокого уровня управления. Этим важным принципом следует руководствоваться также и при построении дерева целей.
Внутренние же цели автоматически появятся при правильном построении дерева целей на его более низких уровнях.
В некоторых случаях задачу определения правильного соотношения между целями и средствами усложняет то обстоятельство, что некоторые средства достижения поставленных целей из-за своей высокой актуальности и большого значения помещают на один уровень с целями, на выполнение которых направлены эти средства. Например, строя дерево целей совершенствования деятельности предприятия, нельзя на одном уровне с такими целями, как “увеличение объема выпуска продукции”, “освоение новых видов продукции”, поместить такой элемент, как “повышение производительности труда”. Он является, пускай самым главным, но все же средством достижения перечисленных выше целей и должен быть представлен на более низких уровнях дерева взаимосвязей.
Глубина детализации элементов дерева взаимосвязей (число его уровней) в основном определяется целями исследования. Если, например, поставлена задача подробно изучить все взаимосвязи при совершенствовании управления на предприятии, то дерево строится вплоть до уровней, позволяющих выявить это влияние на низовые звенья предприятия (участки, бригады).
Выбор принципа структуризации элементов дерева взаимосвязей и глубины структуризации в существенной мере зависят также от того, характеризуют или нет ключевые слова (являющиеся объектом структуризации в формулировке элемента дерева) реальный объект (обувь, самолет и т.д.) или понятие (производительность труда, качество и т.д.). Во втором случае возможность структуризации по предметному принципу отсутствует.
Кроме того, направление и глубина структуризации зависят также от того, являются или нет ключевые слова однозначными, четко определенными понятиями. Например, в такой цели, как “повысить производительность труда” ключевое понятие “производительность труда” является однозначным, в него вкладывается определенный смысл. Его можно структурировать только с позиций конкретизации видов работ и адресной привязки с целью определения значения, требуемого уровня повышения производительности труда и определения мероприятий по достижению данной цели.
Другое дело, если производится структуризация такой цели, как “повысить качество выпускаемой продукции”. Данную цель обязательно надо структурировать в направлении раскрытия понятия качество, поскольку оно не является однозначным, а включает такие составные компоненты, как долговечность, надежность, внешний вид и т.д.
Поэтому чем сложнее, менее определенным является ключевое понятие, тем больше уровней содержит дерево взаимосвязей.
В дереве взаимосвязей может быть так называемое явление “зависание ветвей”. Его суть заключается в том, что не все ветви при структуризации заканчиваются на одном уровне. Особенно часто это имеет место в том случае, когда производится параллельная структуризация разнохарактерных элементов (научно-технических, производственных, социальных, экономических). При этом производственная цель, связанная с увеличением объема выпуска какого-либо вида продукции, имеет, как правило, большую глубину детализации по сравнению с экономической целью: “улучшить экономические показатели работы”.
Такое отсутствие симметрии в структуре дерева взаимосвязей затруднит последующее определение КОВ. В некоторых случаях можно рекомендовать введение дополнительных уровней для устранения явления зависания. Например, вместо того чтобы сразу раздельно представлять такие элементы, как “сделать работу более привлекательной в социальном плане” и “улучшить экономические показатели работы предприятия”, можно дать вначале их обобщенную формулировку: “улучшить социально-экономические показатели работы предприятия”.
Из трех типов рассматриваемых деревьев (дерево целей, дерево мероприятий, дерево ресурсов) наиболее простым с точки зрения его построения является дерево ресурсов. Действительно, исходный перечень ресурсов практически является одинаковым для решения любой проблемы. Кроме того, существуют классификации отдельных видов ресурсов, использование которых дает возможность достаточно просто определить состав элементов такого дерева. Процедуры оценки КОВ элементов дерева ресурсов аналогичны процедурам оценки КОВ деревьев целей и мероприятий. По этим причинам ниже мы будем рассматривать в основном построение и расчет деревьев целей и мероприятий.
Если поставленные цели не могут быть полностью достигнуты с помощью выбранных способов (например, из-за ограниченности ресурсов), следует уточнить эти цели, пути их достижения, а также КОВ. Таким образом, для окончательного определения структуры дерева взаимосвязей и КОВ необходимо совмещать движение по уровням дерева сверху вниз и снизу вверх.
В дереве взаимосвязей, если его рассматривать как связный граф, могут содержаться целевые уровни, уровни мероприятий и ресурсов. С другой стороны, если рассматривать дерево взаимосвязей в качестве несвязного графа, оно разбивается на три изолированных дерева: целей, мероприятий и ресурсов, которые, если этого требует специфика рассматриваемой проблемы, можно строить обособленно.
Возникает вопрос: где проходит раздел между целевыми уровнями и уровнем мероприятий, если они представлены в дереве взаимосвязей, являющемся связным графом? Для правильного ответа на этот вопрос, прежде всего, следует исходить из того, что цель - это желаемый результат, а мероприятие - это конкретное действие (способ) по достижению поставленных целей.
Поскольку в деревьях взаимосвязей элементы более высоких уровней являются целями, а элементы более низких уровней - средствами достижения поставленных целей и такая закономерность сохраняется для всех уровней дерева взаимосвязей, то, рассматривая изолированно одну формулировку элемента, далеко не всегда можно сказать, является он целью или мероприятием. Для ответа на этот вопрос необходимо изучить всю структуру дерева взаимосвязей.
Общие принципы построения деревьев взаимосвязей, изложенные выше, справедливы также для случая построения частных типов деревьев: целей, мероприятий и ресурсов.
Ниже речь пойдёт о трансформации этих общих принципов применительно к конкретным задачам построения деревьев целей. Приводимые примеры характеризуют в основном отраслевой и более низкие уровни управления, хотя излагаемый материал может использоваться при построении деревьев целей более высоких уровней планирования и управления.
При построении дерева целей используется логика И (конъюнкция). Если речь идёт о построении полного дерева целей, то на его первом уровне детализация производится исходя из принципа охвата всех сторон деятельности
исследуемого объекта (научно-технической, производственной, экономической и социальной).
Довольно часто дерево целей строится для решения какой-то одной проблемы, например научно-технической. В этом случае структурируется только эта сторона деятельности, а другие аспекты могут учитываться в выбранной системе критериев.
При структуризации элементов на целевых уровнях мы должны дать ответ на вопрос: какой результат должен быть достигнут? При этом учитывается, что ответ на вопрос “когда?” для всего дерева взаимосвязей получен при определении интервала времени, для которого оно строится. Для структуризации комплекса целей и мероприятий, как функций времени, необходимо использовать иные методы, нежели структуризация, например, методы сетевого планирования.
После того как получена достаточная степень конкретности при определении функционального содержания структурируемой цели, следует использовать предметный принцип структуризации, т.е. раскрыть предметное содержание каждой целевой функции. Например, при дальнейшей конкретизации цели “совершенствование сбыта на промышленном предприятии” указываются конкретные виды промышленной продукции, сбыт которых необходимо совершенствовать.
Далее резонно возникает вопрос: как мы будем оценивать степень достижения поставленных целей. Для ответа на этот вопрос необходимо знать их требуемые значения. Поэтому при структуризации целесообразно выявить конкретные требуемые значения уровня достижения поставленных целей.
Следовательно, построение дерева целей может заканчиваться изложением требований к уровню достижения отдельных конкретных подцелей или их нормативных значений.
Здесь следует отметить, что нормативные значения не обязательно формируются только на последнем уровне дерева целей. В ряде случаев можно определить нормативные (требуемые) значения отдельных целей параллельно со структуризацией этих целей, т.е. представить такие нормативы на каждом уровне дерева, а не только на последнем. Например, в дереве целей по сокращению длительности цикла “исследование - производство” может быть определено нормативное значение снижения длительности данного цикла, как в целом, так и по его отдельным этапам и стадиям: научно-исследовательские работы, опытно-конструкторские работы, внедрение в производство и т. д.
При первоначальном построении дерева целей в нём могут быть представлены только ориентировочные требуемые (желаемые) значения уровня достижения поставленных целей, например максимальные (минимальные). После окончательного построения всего дерева взаимосвязей и оценки имеющихся ресурсов при движении снизу вверх по его уровням происходит окончательное уточнение возможного уровня (нормативов) достижения поставленных целей.
Возможность появления при структуризации целей альтернативных вариантов отдельных элементов с позиций достижения целей элементов более высокого уровня говорит об окончании построения целевых уровней и о переходе к построению дерева мероприятий.
Ниже рассмотрены примеры построения деревьев целей некоторых проблем.
Важным аспектом экономической деятельности отрасли, объединения, предприятия является обеспечение роста прибыли и рентабельности, других экономических показателей, что достигается в первую очередь за счет снижения издержек производства.
Такие важные цели, как увеличение объема выпуска продукции, повышение ее качества и др., рассматриваются, прежде всего, как важнейшие производственные цели деятельности социально-экономической системы, хотя, безусловно, при построении дерева мероприятий по их выполнению будет выделен и комплекс экономических мероприятий (материальное стимулирование, ускорение оборачиваемости оборотных средств и т.д.). Таким образом, основное содержание дерева целей экономической проблемы определяется ее структуризацией в направлении конкретизации отдельных экономических показателей, характеризующих экономические аспекты развития социально-экономической системы вплоть до их нормативных значений.
В качестве примера дерева целей экономической проблемы рассмотрим дерево целей снижения издержек производства (рис. 6.2). При построении данного дерева целей на первом уровне использовался принцип структуризации - охват всех направлений снижения издержек. На втором и третьем уровнях структуризации использован предметный принцип. Заканчивается построение данного дерева целей формулированием требуемых значений отдельных показателей, характеризующих уровень достижения данных целей.
система управление анализ цель
Структура данного дерева определяется в результате детализации социальной проблемы в направлении раскрытия ее содержания вплоть до конкретных нормативных значений отдельных показателей, характеризующих уровень достижения поставленной социальной цели. На рис. 6.3 приводится пример дерева целей социальной проблемы. В качестве главной на нулевом уровне структуризации принята цель – “обеспечить требуемый уровень социального развития коллектива”.
На первом уровне дерева целей проведено раскрытие содержания главной цели, для чего она структурирована на отдельные компоненты по принципу охвата всех направлений социального развития коллектива.
На втором уровне происходит дальнейшая конкретизация понятия главной цели на основе детализации подцелей, выделенных на первом уровне структуризации.
Далее, на третьем, а если потребуется, и на четвертом уровне используется предметный принцип структуризации. Такая степень детализации дает возможность на последнем уровне дерева целей представить конкретные значения отдельных нормативных показателей, характеризующих требуемый уровень достижения поставленной социальной цели. Например, повысить уровень квалификации 50 станочников в среднем на два разряда.
При структуризации элементов на уровнях мероприятий должны быть получены ответы на вопросы: как, каким образом, путем создания или совершенствования какой системы должны быть достигнуты поставленные цели? В качестве принципа структуризации на первом уровне дерева мероприятий можно рекомендовать принцип охвата всех видов деятельности по выполнению поставленных целей: научной, технической, производственной, социально-экономической, хозяйственной, организационной.
При этом следует учитывать, что для реализации какой-либо экономической цели требуются и экономические, и производственные, и другие мероприятия; для реализации какой-либо научно-технической цели могут потребоваться, в свою очередь, научные, технические, экономические и какие-то иные мероприятия. Иногда на первом уровне структуризации излагается сразу несколько и научно-технических, и производственных, и других мероприятий. Тогда на этом уровне целесообразно их сгруппировать в рамках этих обобщенных видов мероприятий (выделив контуры научно-технических, производственных и других мероприятий).
Поскольку не все мероприятия обладают одинаковой эффективностью с точки зрения достижения поставленных целей, а ресурсы ограничены, после количественной оценки степени предпочтения этих мероприятий часть из них может быть не принята к практической реализации.
При определении элементов на первом уровне дерева мероприятий необходимо не детализировать элементы последнего уровня дерева целей, а выявлять наиболее полный набор различных способов достижения поставленных целей. Таким образом, на стыке уровней целей и мероприятий в дереве взаимосвязей происходит переход от конкретизации содержания поставленных целей к выявлению различных методов, путей их достижения.
После получения требуемого уровня детализации отдельных направлений достижения поставленных целей во многих случаях возникает необходимость конкретного указания тех материальных систем, которые требуется совершенствовать или создавать в рамках выполнения намеченных мероприятий, т.е. использовать принцип выявления материальных систем. Например, для выполнения целей автоматизации производства требуется оснастить производственный процесс определенными видами оборудования.
В этом случае структуризация на уровнях мероприятий заканчивается перечислением комплекса работ по созданию (доведению до требуемых характеристик) отдельных компонентов материальной системы (системный принцип структуризации).
Глубина детализации на основе использования системного принципа определяется уровнем построенного дерева цели - средства (отраслевой, объединения и т.д.). Действительно, структурировать систему можно на очень большое число уровней вплоть до отдельных элементарных деталей.
При системном принципе частичная взаимозаменяемость элементов с точки зрения структуры самой системы отсутствует. Действительно, отсутствие хотя бы одной компоненты системы делает ее неполной, невозможным достижение целей, на выполнение которых направлено ее функционирование.
Однако даже при реализации системного принципа структуризации может существовать частичная взаимозаменяемость элементов с точки зрения достижения целей вышестоящего уровня, поэтому не всем мероприятиям уделяется одинаковое внимание. Все зависит от выбранной системы критериев и типа задач, для решения которых используется дерево мероприятий. Например, автомобиль состоит из кузова, двигателя, колес и других элементов. Отсутствие хотя бы одного из них в дереве мероприятий по созданию автомобиля недопустимо, т.е. здесь при использовании принципа структуризации применяется логика “И” и отсутствует какая-либо взаимозаменяемость элементов системы с точки зрения выполняемых ими функций. Поэтому целевая значимость таких мероприятий одинакова и равна целевой значимости создания автомобиля в целом. Однако, если комплекс разрабатываемых мероприятий направлен на улучшении конструкции автомобиля или разработку автомобиля, ряд узлов которого уже создан, то исходя из критерия, характеризующего существующий уровень проработанности конструкции, разным элементам системы могут быть даны различные оценки, включая нулевые. Иными словами, существует частичная взаимозаменяемость и используется логика “И”/“ИЛИ”.
Здесь следует также отметить, что в результате последующей ресурсной оценки может оказаться, что к реализации принимается только одно мероприятие из ряда рассматриваемых, т.е. оцениваемые элементы оказались как бы полностью альтернативными. Но поскольку это было выяснено только после ресурсной оценки, а не в процессе построения дерева мероприятий, такую логику будем рассматривать как предельный случай логики “И”/“ИЛИ”, а не как логику “ИЛИ”.
При использовании логики “ИЛИ” в процессе построения дерева мероприятий речь идет, по существу, о построении нескольких отдельных деревьев, соответствующих каждому альтернативному варианту. После выбора на каждом уровне структуризации лучших альтернативных элементов получается единственное дерево, принятое к практической реализации.
При движении сверху вниз по уровням дерева мероприятий, так же как и по уровням дерева целей, происходит построение дерева мероприятий (целей) в интервальных понятиях и чисто качественная привязка мероприятий к целям. При последующем движении снизу вверх при переходе к точечным формулировкам взаимосвязи между целями и мероприятиями приобретают жесткий однозначный характер. Если цель сформулирована точечно (увеличить производительность труда на таком-то предприятии за пять лет на 30%), то и система мероприятий по достижению этой цели должна быть сформулирована конкретно и, в окончательном варианте, содержать только логику “И”.
В дереве мероприятий (целей) могут быть представлены специфичные и общие мероприятия (цели). К числу специфичных относятся такие мероприятия, как разработать какую-то специальную технологию, техническую систему. Общие мероприятия - это совершенствование планирования, материально-технического снабжения и т.д., реализовывать которые целесообразно при решении самых разнообразных проблем на разных уровнях планирования и управления. Относительно общих мероприятий (целей) можно говорить о типовом, стандартном наборе таких элементов, применяемом при построении самых разнообразных деревьев мероприятий (целей).
При соединении и согласовании целевых уровней с уровнями мероприятий, а также уровней мероприятий с ресурсными уровнями, необходимо соблюдать принцип совпадения степени детализации. Суть этого принципа заключается в том, что степень дробности элементов на первом уровне дерева мероприятий должна соответствовать степени дробности элементов на последнем уровне дерева целей. В противном случае та степень конкретности, которая была достигнута в результате структуризации целей, не используется.
В общем случае можно выделить два подхода к выявлению комплекса мероприятий, направленных на достижение какой-либо цели
: построение дерева мероприятий параллельно с построением дерева целей или после полного построения дерева целей.
В первом случае
на всех уровнях структуризации каждой цели ставится в соответствие комплекс мероприятий по ее реализации. Например, цели “разработать конкретный тип турбогенератора с определенными параметрами” ставится в соответствие мероприятие “осуществить комплекс мероприятий по разработке данного типа генератора с требуемыми характеристиками”. Иными словами, принципы структуризации в деревьях целей и мероприятий совпадают, а количество мероприятий на каждом уровне в дереве мероприятий в точности соответствует количеству целей на каждом уровне дерева целей. Какой-либо дополнительной информации о структуре отдельных мероприятий и их содержании при использовании первого подхода мы не получаем. Мы имеем в этом случае только обобщенное дерево мероприятий, структура которого очевидна и без специального его построения, поскольку она повторяет структуру дерева целей. Как инструмент управления полученное в результате использования первого подхода дерево мероприятий применять нельзя.
Гораздо более продуктивным является второй подход
. При его использовании дерево мероприятий является продолжением дерева целей. Каждой подцели, представленной на последнем уровне, ставится в соответствие комплекс мероприятий в виде дерева мероприятий. Иными словами, каждая цель (подцель последнего уровня), имеет свое дерево мероприятий. В этом случае уровни мероприятий дерева цели - средства не имеют одной общей для них вершины. Многие подцели могут иметь одинаковые мероприятия, входящие в построенные для них деревья мероприятий. После анализа таких частных деревьев мероприятий и исключения повторяющихся элементов можно построить обобщенное дерево мероприятий, между первым уровнем которого и последним уровнем дерева целей существуют перекрестные связи. Однако так поступать можно только в том случае, когда в дальнейшем не предполагается проводить оценку относительной важности отдельных мероприятий, так как мероприятия, имеющие одинаковые формулировки, для разных целей могут иметь различные значения КОВ. При определении КОВ обобщенное дерево мероприятий целесообразнее строить после определения этих коэффициентов. Тогда каждому обобщенному мероприятию такого дерева может быть поставлен в соответствие и обобщенный КОВ.
Подводя итог, можно сказать, что основное отличие дерева мероприятий от дерева целей заключается в том, что в результате построения дерева целей получается система требуемых (нормативных) значений отдельных показателей и параметров, определяющих уровень достижения поставленных целей, а в результате построения дерева мероприятий - развернутый перечень работ, которые необходимо выполнить, чтобы поставленные цели были достигнуты.
Область применения метода структуризации вне зависимости от уровня управления можно разделить на две группы задач:
· определение направлений развития (цели, мероприятия, ресурсы) отдельных социально-экономических систем (хозяйство республики, концерн, фирма, предприятие и т.д.);
· решение отдельных конкретных проблем и задач (планирование и управление межотраслевой научно-технической разработкой, совершенствование сбыта и т.п.) в рамках улучшения работы социально-экономической системы.
Этот метод дает возможность даже при проведении чисто качественного анализа получить новые идеи, раскрыть новые возможности решения исследуемой проблемы на разных уровнях планирования и управления
. К этому надо добавить ещё преимущества, которые даёт ясная картина взаимосвязей между задачами на разных уровнях.
Все это значительно уменьшает возможность упустить из рассмотрения какие-либо важные факторы и взаимосвязи.
Метод структуризации используется при составлении различных организационных структур, детализации и конкретизации функций планирования и управления, а также отдельных систем на их элементы. Он также применяется для получения новой информации в результате рассмотрения комбинаций идей, систем, проектов и др.
Метод структуризации улучшает качество управленческих решений, принимаемых по разнообразным вопросам, поскольку его применение способствует конкретизации целей деятельности предприятия (фирмы, концерна, АО), что является одним из важнейших этапов в процессе подготовки решений.
Более ограниченными являются возможности применения в практической работе количественных оценок коэффициентов относительной важности (КОВ), поскольку во многих случаях в основу КОВ положены экспертные оценки. Однако преимущества количественных оценок при анализе систем неоспоримы и поэтому в следующих главах будут рассмотрены основные методы экспертного оценивания и их применения для расчета различных весовых коэффициентов, в том числе и КОВ.
Можно выделить следующие направления применения метода структуризации при принятии решений.
Во-первых
, для ранжирования и определения приоритетности порядка и сроков разработки, внедрения, использования отдельных проектов, программ, мероприятий, задач и т.д.
Во
-вторых
, для выбора наилучших работ с точки зрения обеспечения выполнения целей, стоящих перед каким-либо экономическим объектом того или иного уровня.
В-третьих
, для построения организационных структур управления различными экономическими объектами.
В-четвертых
, в программно-целевом планировании для выявления проблем, решать которые целесообразно путем разработки комплексных программ, и определения их содержания.
Использование метода структуризации помогает при составлении программ и планов сконцентрировать ресурсы на выполнении мероприятий, самых эффективных для достижения поставленных целей.
Важным вопросом практической реализации метода структуризации является соответствие дерева “цели – средства
” иерархической организационной структуре, в рамках которой осуществляется выполнение поставленных задач. Однако на практике осуществить такую привязку трудно. Действительно, поставить в соответствие каждому элементу дерева “цели - средства” организационный элемент не всегда возможно. Здесь практически всегда нарушается принцип однозначного соответствия, т.е. различные задачи, вытекающие из разных элементов дерева целей, выполняются в одном организационном подразделении или, наоборот, одна задача реализуется в нескольких подразделениях различных организационных структур, а интеграция их деятельности происходит на более высоком уровне управления. Поэтому говорить о реальном содержании такого однозначного соответствия не имеет смысла.
В этом отношении, видимо, более правильным будет говорить о таком соответствии для дерева мероприятий, а не для дерева целей.
Действительно, каждое мероприятие должно иметь строгую адресную привязку, что нельзя сказать о функциональных целях. Обеспечить строгое взаимно - однозначное соответствие между данной целью и определенным элементом организационной структуры управления вряд ли возможно. Правда, эта задача решается проще, если цель получена в результате использования предметного принципа классификации и сформулирована достаточно конкретно. Например, “увеличить производство верхнего трикотажа”. За выполнение такой цели должен нести ответственность определенный орган управления.
Дерево “цели – средства
” является статической моделью, в то же время реальные экономические процессы носят динамический характер. Можно предложить два подхода к учету динамического характера
реальных экономических процессов в методе структуризации.
Первый подход
заключается в построении для каждого временного интервала, на который делится какой-то рассматриваемый период времени, своего дерева “цели-средства
”, в котором предусматривается изменение состава целей и средств их достижения, а также их относительной важности.
Второй подход
предполагает внесение корректировок в раннее построенное для определенного временного интервала дерево “цели-средства
” в соответствии с постановкой новых целей и изменением условий их реализации. В связи со значительной трудоемкостью этой работы ее нецелесообразно проводить очень часто, например, при составлении каждого годового плана. В то же время частота корректировок должна обеспечивать выявление и своевременное включение в дерево “цели – средства” новых целей и задач, учет последних достижений науки и техники, изменений потребностей, области применения выпускаемой продукции и многое другое.
Близкими с точки зрения используемых методов построения к деревьям “цели - средства” являются сетевые модели. Однако сходство между ними носит внешний характер, поскольку по своей сути и области применения это различные методы. Деревья “цели – средства” строятся для одного определенного момента времени, в то время как сетевые модели характеризуют процесс выполнения комплекса каких-то мероприятий, направленных на достижение определенных целей во времени. Ребра между вершинами в дереве “цели – средства” характеризуют отношения вида “входит в состав...”. Дуги между вершинами в сетевых моделях планирования и управления характеризуют процессы, направленные на описание последовательности реализации определенных мероприятий.
В отличие от дерева “цели – средства” сетевой график позволяет отобразить технологическую взаимосвязь всего комплекса работ в целом и его отдельных элементов, увязать входные и выходные параметры каждого элементы структурируемого мероприятия, учитывая их соподчиненность, определить продолжительность каждого этапа и всего мероприятия в целом.
Сетевые модели планирования и управления следует использовать после построения дерева “цели – средства”, когда определены и проанализированы цели и мероприятия по их достижению. Те мероприятия, которые на основе использования метода структуризации были включены в планы, в дальнейшем детализируются с помощью сетевой модели. Таким образом, сетевые модели дополняют дерево “цели – средства”, позволяют детально проработать плановые задания. Для целей планирования они помогают ответить на вопросы: “что нужно сделать”, “когда работа будет выполнена”, “кто в ней участвует”.
Чисто внешнее сходство дерево “цели – средства” имеет и с деревом решений, имеющим также древовидную структуру. Однако в этой структуре узлы обозначают точки принятия решений, а ребра - различные альтернативные варианты решений или условий внешней среды. Дерево решений применяется для выбора наилучшего варианта решения из ряда альтернативных вариантов с учетом вероятностей реализации различных условий внешней среды. Дерево решений может дополнять дерево цели - средства и использоваться для выбора лучшего варианта мероприятий достижения поставленной цели из числа альтернативных, для того чтобы лучший вариант включить затем в дерево “цели – средства”. Если дерево мероприятий (с полным набором альтернативных вариантов) рассматривать как средство оценки и выбора более эффективной цепочки мероприятий, то такое дерево, по существу, является деревом решений. В основе применения дерева решений лежат формальные методы динамического программирование и теории статистических решений.
Методу структуризации присущи также определенные недостатки. Известное недоверие к методу структуризации объясняется и тем, что деревья “цели – средства”, как правило, системные аналитики строят самостоятельно, без привлечения руководителей исследуемого объекта. Необходимо, как это уже указывалось, привлекать к работе по практическому применению метода структуризации и лиц, принимающих решения, и экспертов для получения количественных оценок различных аспектов анализируемой проблемы.
6.5
Вопросы для самопроверки
1.
Основное назначение метода структуризации.
2.
Понятие "дерево взаимосвязей". Назначение дерева взаимосвязей.
3.
Общий вид дерева взаимосвязей. Основные обозначения.
4.
Основные принципы детализации деревьев взаимосвязей.
5.
Предметный и функциональный принципы. Их определение.
6.
Принцип адресности при детализации деревьев взаимосвязи.
7.
Методика построения деревьев взаимосвязей и порядок применения основных принципов.
8.
Распределение и назначение элементов дерева взаимосвязей в зависимости от уровней дерева.
9.
Дерево целей и порядок его построения.
10.
Метод структуризации и деревья взаимосвязей в задачах принятия решений.
11.
Основные направления применения метода структуризации при принятии решений
7. МЕТОДЫ ЭКСПЕРТНОГО ОЦЕНИВАНИЯ
Основной целью данной главы является рассмотрение методов количественной оценки локальных подпроблем (подпроцессов), полученных в результате структуризации проблем. Поскольку речь идет об анализе компонент сложных проблем (систем), имеющих, как правило, качественное описание, то для количественной оценки этих компонент используются методы и технологии экспертного оценивания. Рассматриваемые в главе процедуры экспертного оценивания могут быть использованы и непосредственно на этапах структуризации проблемы (формирование локальных проблем и их качественное описание).
Практический опыт использования методов системного анализа показал, что предпочтение, где такое возможно, следует отдавать достаточно простым методам. Это положение относится и к экспертным методам. Экспертные методы широко используются при определении коэффициентов относительной важности (КОВ) в деревьях взаимосвязей и, вообще, когда необходимо из указанного множества свойств и взаимосвязей отобрать лишь существенные, наиболее важные. Приходиться также прибегать к помощи экспертов, чтобы проранжировать рассматриваемые свойства и взаимосвязи по степени их важности и существенности. В данной главе будут рассмотрены некоторые из методов экспертных оценок, которые могут быть использованы как при построении деревьев взаимосвязей и выборе предпочтительных управленческих решений, так и при разрешении других проблем с помощью аппарата системного анализа.
Следует отметить, что при анализе сложных систем некоторые из существенных свойств и взаимосвязей либо вообще не допускают количественного описания, либо не представляется возможным в рассматриваемый момент времени получить о них количественные данные. Поэтому в этих случаях необходимо с помощью экспертов получить информацию качественного характера, основанную на опыте и интуиции специалистов. Такие качественные оценки носят название экспертных оценок
.
Более того, выработка сложных решений в ситуациях неопределенности требует участия не одного эксперта, а группы эрудированных специалистов, хорошо осведомленных во многих областях знаний. Основное преимущество групповой оценки как раз и заключается в возможности разностороннего анализа количественных и качественных аспектов таких проблем. Кроме того, существуют проблемы, где без участия группы специалистов просто невозможно обойтись. Таковы прогнозы в области политики, науки и техники, а также задачи выбора предпочтительной альтернативы с учетом комплекса качественно различных факторов.
При использовании мнений группы экспертов предполагается, что организованное взаимодействие между специалистами позволит компенсировать смещения оценок отдельных членов группы и что сумма информации, имеющейся в распоряжении группы экспертов, будет больше, чем информация любого члена группы. Кроме того, очевидно, что сумма факторов, которые имеют отношение к данной проблеме и могут быть рассмотрены группой специалистов, как правило, больше или, по крайней мере, так же велика, как сумма факторов, которые может учесть отдельный эксперт. Анализ прогнозов, выполненных отдельными специалистами и оказавшихся неверными, показал, что одна из наиболее распространенных ошибок заключалась в том, что принимались во внимание факторы, которые впоследствии оказались малозначащими, и, наоборот, упускались наиболее существенные факторы.
В общем случае предполагается, что мнение группы экспертов надежнее, чем мнение отдельного индивидуума, т.е. что две группы одинаково компетентных экспертов с большей вероятностью дадут аналогичные ответы на ряд вопросов, чем два индивидуума. Предполагается, что коллективная ответственность позволяет специалистам принимать более рискованные решения и что интервал оценок, полученных от группы экспертов, включает в себя “истинную” оценку.
Однако групповым оценкам присущи известные недостатки. Xотя правило “ум хорошо, а два лучше” и служит одной из основных предпосылок организации групповых экспертиз, существует много трудностей, припятствующих получению надежной и согласованной групповой оценки.
Существенные затруднения связаны с решением проблемы соизмерения и объединения оценок экспертов, входящих в группу. Вопрос о возможности соизмерения и объединения индивидуальных оценок правомерен даже в тех случаях, когда все признаки, характеризующие рассматриваемые объекты, измерены с помощью одной и той же шкалы. Традиционные способы получения групповой оценки с помощью средних величин оказываются применимы только тогда, когда коллектив экспертов однороден в смысле характера ответов. В случае неоднородности коллектива средние оценки теряют содержательный смысл и могут оказаться в определенном смысле “хуже”, чем индивидуальные оценки, на основе которых они получены. Значительные трудности возникают и из-за различной “чувствительности” экспертов к предпочтениям. Имеются и другие проблемы при групповой экспертизе. И все же практика показывает, что экспертные методы дают более надежные результаты, чем любые другие методы групповых решений.
Для рационального использования информации, полученной от экспертов, необходимо преобразовать ее в форму, удобную для дальнейшего анализа. Возможности формализации информации зависят от особенностей объекта анализа, надежности и полноты имеющихся данных.
Важным для формализации информации является наличие у эксперта системы предпочтений, что означает способность эксперта сравнивать и оценивать возможные значения признаков объекта анализа путем приписывания каждому признаку определенного числа. В зависимости от того, по какой шкале заданы эти предпочтения, экспертные оценки содержат больший или меньший объем информации.
При использовании экспертов для анализа предметной области вводится понятие фактора
, которым определяются свойства, характеристики и признаки объектов или взаимосвязи между ними. Условно факторы можно разделить на дискретные и непрерывные. Под дискретными понимают факторы с определенным (обычно небольшим) числом уровней. Если уровни образуют непрерывное множество, такие факторы рассматриваются как непрерывные. При формализации экспертной информации используются различные шкалы: порядковые, шкалы отношений, номинальные и др.
Наиболее распространенными в практике экспертных оценок являются анкетные методы и методы групповой экспертизы. К анкетным методам относятся ранжирование и нормирование, а также метод парных сравнений. Наиболее перспективными при групповой экспертизе являются метод Дельфы и некоторые его модификации.
Достоинством этих методов является простота, относительно малая стоимость, возможность одновременного охвата больших групп экспертов, возможность получения количественных результатов на основе статистического анализа экспертных данных. Недостатки этих методов следующие:
* незнание отношения опрашиваемого (серьезное или нет, заинтересованность в результатах и т.п.);
* неуверенность в том, правильно ли были поняты вопросы, поставленные в анкете;
* субъективность интерпретации вопросов;
* неполнота и возможность частичных ответов на вопросы.
Применительно к построению дерева взаимосвязей анкетными методами можно оценить коэффициенты относительной важности (КОВ) одного уровня дерева, так как по существу нужно упорядочить элементы (цели, подцели) по важности с точки зрения обеспечения цели верхнего уровня.
Метод ранжирования
. Наиболее распространенными из анкетных методов являются ранжирование и нормирование. Метод ранжирования
состоит в том, что эксперту предлагается присвоить числовые ранги каждому из приведенных в анкете факторов. Ранг, равный единице, приписывается наиболее важному, по мнению эксперта, фактору, ранг, равный двум, присваивается следующему по важности фактору и т.д.
Порядковая шкала, получаемая в результате ранжирования, должна удовлетворять условию равенства числа рангов N
числу ранжируемых элементов. Иногда возникает ситуация, когда эксперт затрудняется провести четкое разграничение между некоторыми элементами. В этом случае вводятся так называемые стандартизованные
или связанные ранги
(R
св
).
Например, эксперту предлагается проранжировать по важности факторы, используемые в отделе труда и заработной платы предприятия (см. таблицу 7.1). Факторам 3 и 5, поделившим между собой второе и третье места приписывается связанный ранг
R
св
= (2 + 3)/2 = 2.5,
а факторам 2,4 и 6, поделившим соответственно 4,5 и 6 места, приписывается
R
св
= (4 + 5 + 6)/3 = 5.
В итоге получается следующая ранжировка (последний столбец таблицы).
Сумма рангов Sn
, полученная в результате ранжирования n
факторов, равна сумме чисел натурального ряда:
Sn
= n * (n + 1)/2.
При большом числе оцениваемых факторов их “различимость”, с точки зрения эксперта, уменьшается. Поэтому число факторов не должно быть более 20, а наибольшая надежность процедуры ранжирования обеспечивается при n
< 10.
Известно, что одним из недостатков анкетных методов является значительная субъективность экспертной оценки, поэтому для повышения степени ее объективности обычно проводят анкетирование нескольких экспертов. В случае, если ранжирование производится несколькими экспертами, то наивысший ранг присваивается фактору, получившему наименьшую сумму рангов, и наоборот, фактор, собравший наибольшую сумму рангов, получает самый низкий ранг N
. Для формализации этой процедуры удобно воспользоваться относительными весами факторов, которые можно вычислить путем следующей обработки анкет.
Результаты опроса m
экспертов относительно n
факторов сводятся в матрицу размерности m*n
(см. таблицу 7.2), которая называется матрицей опроса
. Здесь Aij
- ранг j
-го фактора, данный i
-м экспертом. При обработке матриц опроса переходят к преобразованным рангам по формуле
Sij = Amax - Aij.
При этом матрица опроса преобразуется в матрицу преобразованных рангов (Таблица 7.3), для каждого столбца которой определяется сумма
По данным таблицы 7.3 определяется относительный вес каждого фактора по всем экспертам:
, где 
Для примера рассмотрим ситуацию: четыре эксперта проранжировали по важности три фактора из таблицы 5.1. Матрица опроса приведена в таблице 7.4.
Полученная согласно приведенным выше формулам матрица преобразованных рангов приведена в таблице 7.5. Найдем суммарный вес каждого фактора (по всем экспертам) Rj, после чего вычислим относительный вес факторов и запишем их в последней строке этой же таблицы.
Таким образом, самый большой относительный вес имеет третий фактор (0.317), который и получает наивысший ранг R=1, а наименьший ранг R=6 получит шестой фактор с самым низким весом (0.033).
При анализе оценок, полученных от экспертов, часто возникает необходимость выявить конкордацию
- согласованность их мнений по нескольким факторам. Для этого используют коэффициент конкордации
, который является числовым критерием согласованности мнений экспертов в рассматриваемой группе. Коэффициент конкордации определяется по формуле
V=S
/S
max,
где S
- сумма квадратов разностей рангов (отклонений от среднего), определяемая по формуле
S
max
-максимальное значение S
, которое имеет место в случае, когда все эксперты дают одинаковые оценки.
Можно показать, что суммарное квадратичное отклонение от их среднего значения для суммарных (по всем экспертам) рангов факторов при наилучшей согласованности будет определяться значением
В приведенных формулах, как и ранее, m
- число экспертов в группе, n
- число факторов. Величина коэффициента конкордации может меняться в пределах от 0 до 1, причем его равенство единице означает, что все эксперты дали одинаковые оценки, а равенство нулю означает, что связи между оценками, полученными от разных экспертов, не существует. Коэффициент конкордации удобно рассчитывать по формуле, предложенной Кендаллом:
В случае V
< 0.2 - 0.4 говорят о слабой согласованности экспертов, а большие величины V
> 0.6 - 0.8 свидетельствуют о сильной согласованности экспертов. Слабая согласованность обычно является следствием следующих причин:
· - в рассматриваемой группе экспертов действительно отсутствует общность мнений;
· - внутри группы существуют коалиции с высокой согласованностью мнений, однако, обобщенные мнения коалиций противоположны.
В рассмотренном выше примере для m
=4, n
=3 (таблица 7.4) найдем сумму квадратов отклонений в соответствии с приведенной выше формулой:
S
= (11 - 8)2
+ (8 - 8)2
+ (5 - 8)2
= 18,
в этой формуле среднее значение определяется как m
(n
+1)/2 = 8.
Полученная величина коэффициента конкордации V
= 0.56 показывает среднюю степень согласованности мнений экспертов.
Для определения степени согласованности мнений двух экспертов удобно пользоваться коэффициентом ранговой корреляции
(по Спирмену):
содержание ..
201
202
203 ..
|
|
