Методология системного анализа

5.1. Методология системного анализа и общая теория систем.

Методология, как наука о методах, включает в себя три основные части: понятия, принципы и методы — формируемые индуктивно (от опыта и практических потребностей).

Предмет исследования методологии и теории один (в данном случае системы). Теория, по определению, охватывает все множество высказываний о предмете исследования. В чем тогда заключается роль методологии?

В развитых теориях (т.): т. математического анализа, т. функционального анализа, т. множеств, теоретические основы радиотехники, теоретические основы электротехники и др. — методология либо отсутствует (в математических теориях), либо присутствует в незначительных объемах (в прикладных теориях). Следовательно, средствами методологии можно компенсировать отсутствие или недостаточное развитие теории.

В области системных исследований все множество задач и методов их решения должно определяться теорией (см. ромбовидную и пирамидальную структуры системного анализа, рис. 14, 16). Однако, недостаточный уровень развития теории ("дырочно-решетчатый" вид ромбовидной и пирамидальной структур, рис. 15) требует привлечения методологических средств [113]. Часть методологических средств мы уже использовали при синтезе ОТС, это — понятийный аппарат и отдельные принципы. Так, принцип целостности заложен в определение системы в форме функции, принцип динамики систем заложен в стадиях существования систем, принцип моделирования — в пространство отображения (моделирования) систем, принцип качественно-количественного исследования — в "зеркальность" формы и содержания и др. (Ретроспективу принципов см., например, в работе [37]).

Другая часть методологических средств системного анализа осталась пока невостребованной. К ней относится ряд принципов и почти все традиционные методы. Такой большой запас методов объясняется их частно-научной или междисциплинарной сущностью, тогда как синтез ОТС мы осуществили оригинальным путем, опираясь на классические науки и теории (диалектическая логика, исчисление высказываний, элементы теории множеств, топологии, теории вероятностей и др.), оставив методы и ряд принципов традиционного системного анализа в резерве.

Таким образом, в тандеме "ОТС—методология системного анализа" мы будем использовать: из ОТС — понятия, определение предмета исследований, структуру области исследований, классификацию задач, основные закономерности, методы исчисления высказываний, алгебры логики, вероятностной логики и т. д.; из методологии будем дополнять их рядом принципов и многочисленными традиционными методами.

5.2. Общие принципы традиционного системного анализа.

В общих принципах мы можем выделить ряд принципов (гипотез), которые уже были использованы при синтезе ОТС. Другая часть общих принципов может быть использована при углублении и детализации ОТС. Помимо общих возможны частные принципы, например, характерные для отдельных стадий, классов, типов, видов систем и т. д.

ЦЕНТРАЛЬНАЯ ГИПОТЕЗА 1 или принцип целостности системы.

ГИПОТЕЗА 2 или принцип организации реального объекта.

ГИПОТЕЗА 3 или принцип внутренней структуры реального объекта.

ПРИНЦИП 1. Основой сходства и различия систем является тип свойств материальных объектов. Этот принцип использован для классификации систем.

ПРИНЦИП 2. Функция, как отличительный признак системы, может отражать отношения системы с самой системой, с базой и с внешней средой. Этот принцип использован при определении внешней функциональной структуры системы.

ПРИНЦИП 3. Функции систем различаются по степени стационарности и устойчивости. Этот принцип использован для классификации систем.

ПРИНЦИП 4. Источником систем может быть неживая природа, живая природа и человек. Этот принцип использован для классификации систем.

ГИПОТЕЗА 4 или принцип конечности существования систем.

ПРИНЦИП 5. В основе анализа систем лежит их моделирование. Этот принцип использован при определении системного пространства.

ПРИНЦИП 6. Время имеет сложную структуру. Этот принцип использован при определении подпространства времени и системного времени.

ПРИНЦИП 7. Повышение устойчивости системы достигается усложнением ее структуры, в том числе за счет иерархических построений.

ПРИНЦИП 8. Эффективным направлением развития иерархических структур является чередование жесткого и дискретного построения ее уровней.

"В биологических системах мы наблюдаем по мере перехода от более элементарных на более высокие уровни закономерное чередование этих двух уровней. Так в гаплоидном организме выпадение даже одного гена может угрожать ему гибелью. Однако гаплоидные организмы редки и, как правило, в каждом ядре клетки имеется два гаплоидных набора хромосом, способных к взаимной замене и компенсации — случай простейшей дискретной системы. Соотношение ядра и плазмы опять имеет характер жесткого взаимного дополнения с разделением функций и невозможностью, как правило, раздельного существования. Сходные клетки одной ткани представляют вновь систему дискретную с возможностью взаимной замены клеток. Разные ткани в одном органе жестко дополняют друг друга. Парные и множественные органы опять представляют случай статистической дискретной системы. Системы органов (нервная, кровеносная, выделительная и т. д.) вновь связаны между собой жестко в целостном организме. Такое чередование дискретных и жестких систем мы видим и далее" [125].

ПРИНЦИП 9. Свойства системы имеют двойственный характер: укрепляют отношения ее частей или разрушают их.

"Двойственность свойств является источником богатства поведения системы" [155, с. 41, Молчанов А. М.], ее стабилизации или распада. Одной из форм двойственности является наличие в системах положительных (усиливающих начальное воздействие) и отрицательных (ослабляющих начальное воздействие) обратных связей.

ПРИНЦИП 10. Каждая задача системного анализа в первую очередь зондируется качественными методами, а затем — формальными.

ПРИНЦИП 11. Наряду с качественными и формальными методами при решении задач системного анализа целесообразно максимально использовать графические, табличные и имитационные методы и средства.

ПРИНЦИП 12. Понятия системного анализа могут находиться в отношениях: подчинения, соподчинения, перекрещивания, внеположенности.

Этот принцип использован при формировании полной и непротиворечивой системы понятий ОТС.

ПРИНЦИП 13. При решении любой задачи системного анализа первичной должна быть модель системы в целом, составленная с необходимой степенью точности.

Этот принцип реализован введением пространства отображения (моделирования) систем.

ПРИНЦИП 14. Задачи системного анализа могут решаться приемами итерации, детализации, укрупнения, аналогий.

ПРИНЦИП 15. Первичным в системе является целостность. Элементы в системе могут быть дискретными, непрерывными, размытыми, совпадать с системой, отсутствовать.

ПРИНЦИП 16. Система не есть множество, ее можно рассматривать как множество при наличии соответствующих условий [3].

Этот принцип мы учли, отказавшись от теоретико-множественной основы ОТС и положив в основу ОТС диалектическую логику и исчисление высказываний.

ПРИНЦИП 17. Системный анализ может быть усилен анализом функционирования, прогнозированием эволюции, системным синтезом.

Этот принцип мы учли, включив в область системного анализа всю область системных исследований.

ПРИНЦИП 18. В распоряжении системного анализа имеется возможность использования сходства (изоморфности) закономерностей на различных структурных уровнях, определяемых, прежде всего, взаимосвязью и единством противоположностей, переходом количества в качество, развитием, как отрицанием отрицания, и круговоротами.

Этот принцип мы учли при формировании структуры и правил вывода ОТС.

ПРИНЦИП 19. Каждому качественно специфичному классу систем свойственны свои специфические системные свойства, именуемые специоморфизмами.

ПРИНЦИП 20. В иерархической системе сила связи между уровнями определяется не только их близостью. Системно-иерархическая субординация целесообразностей является достаточно жесткой: конфликт между целесообразностями разных структурных уровней, как правило, разрешается в пользу "вышестоящих" уровней.

ПРИНЦИП 21. Внешняя среда системы не является системой.

ПРИНЦИП 22. Внешние отношения системы определяются функцией, внутренние — составом и структурой.

Перечисленные общие принципы характеризуют достаточно большое, но не все, число аспектов системных исследований. Эти принципы не образуют систему, в систему их организует развиваемая здесь общая теория систем.

В дальнейшем, в разделах, посвященных отдельным стадиям систем, мы будем приводить или формулировать дополнительно частные принципы.

5.3. Методы традиционного системного анализа.

Все множество требуемых в системном анализе методов определяется множеством возможных задач. Из классификации задач (§2.4) следует, что, во-первых, число методов может быть бесконечно (поскольку число свойств бесконечно) и, во-вторых, в системном анализе могут использоваться методы любых частно-научных, междисциплинарных, системных теорий и ОТС. Описывать привлекаемые посторонние методы не входит в нашу задачу — достаточно, что мы о них упомянули. Однако, среди всего этого множества методов есть собственные методы системного анализа, развиваемые нами в основном дедуктивно в рамках ОТС, и есть методы индуктивные, сгруппированные в рамках традиционного системного анализа. Собственные методы ОТС мы будем приводить по мере изложения разделов ОТС. Ниже опишем методы традиционного системного анализа (см. , например, [148]).

Под методом будем понимать алгоритм решения типовой задачи по заданной постановке [200].

Классифицировать методы системного анализа подобно задачам не имеет смысла. Практика выработала практически эффективные признаки классификации методов:

5.4. Методики и общий алгоритм системного анализа.

Определим методику как средство практического решения задачи, комплекса задач, проблемы, комплекса проблем. В отличие от метода, реализующего обычно один какой-либо принцип, закон или закономерность, в методике может быть реализован ряд принципов, или ни одного принципа (чистая эмпирика), один, ни одного или несколько методов. В методике должны быть учтены различные технические и технологические условия анализа (источники информации, точность и достоверность информации, инструментальное обеспечение, совместимость методов и др.) [178].

Обозначения: "$$\black\pmb{\rightarrow}$$" — движение информации; "$$\black\rightarrow$$" — действие методов и средств; А, Б, В, Г, Д — стадии изменения систем (статическая, возникновения и синтеза, функционирования, деградации и распада, эволюции, соответственно, которые будут рассмотрены в последующих главах); I—VIII — этапы.

Зададим методику системного анализа проблемы в виде перечня этапов, решаемых на каждом этапе задач, информационной взаимосвязи между этапами и перечня используемых на каждом этапе методов, принципов и средств [79].

МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЯСНЕНИЯ. При изучении курса "Системный анализ" необходимо стремиться к такому объему и качеству теоретической и методологической подготовки, которая позволяла бы для любой практической задачи, имеющей системный характер, разработать новую или использовать готовую методику ее решения. Методы — это те "кирпичи", которые могут быть заложены в методику, но могут и отсутствовать.

Таким образом, практический инструмент системного анализа — это набор методик.

Для облегчения разработки новой методики или адаптации известной, сформулируем общий алгоритм системного анализа (рис.19). Общий алгоритм имеет структуру, близкую к структуре методики: указываются последовательные этапы алгоритма и используемые на каждом этапе методы и средства. Завершается общий алгоритм естественной детализацией дальнейших исследований по стадиям изменения каждой из исследуемых систем. Исследованию отдельных стадий изменения систем посвящены следующие разделы учебного пособия.

Контрольные задания и вопросы.