Анализ структуры системы

Структура системного анализа

Общий подход к решению проблем может быть представлен как цикл (рис. 4.8). При этом в процессе функционирования ре­альной системы выявляется проблема практики как несоответствие существующего положения дел требуемому. Для решения проблемы проводится системное исследование (декомпозиция, анализ и синтез) системы, снимающее проблему. В ходе синтеза осуществляется оценка анализируемой и синтезируемой систем. Реализация синтезированной системы в виде предлагаемой фи­зической системы позволяет провести оценку степени снятия про­блемы практики и принять решение на функционирование мо­дернизированной (новой) реальной системы.

При таком представлении становится очевидным еще один аспект определения системы: система есть средство решения про­блем. Основные задачи системного анализа могут быть представлены в виде трехуровневого дерева функций (рис. 4.9).

На этапе декомпозиции, обеспечивающем общее пред­ставление системы, осуществляются:

1. Определение и декомпозиция общей цели исследования и основной функции системы как ограничение траектории в про­странстве состояний системы или в области допустимых ситуа­ций. Наиболее часто декомпозиция проводится путем построе­ния дерева целей и дерева функций.

2. Выделение системы из среды (разделение на систему и «несистему») по критерию участия каждого рассматриваемого элемента в процессе, приводящем к результату на основе рассмотрения системы как составной части надсистемы.

3. Описание воздействующих факторов.

4. Описание тенденций развития, неопределенностей разного рода.

5. Описание системы как «черного ящика».

6. Функциональная (по функциям), компонентная (по виду элементов) и структурная (по виду отношений между элемента­ми) декомпозиции системы.

Глубина декомпозиции системы ограничивается. Декомпозиция дол­жна прекращаться, если необходимо изменить уровень абстрак­ции – представить элемент как подсистему. Если при декомпози­ции системы выясняется, что модель начинает описывать внутренний алгоритм функционирования элемента вместо закона его функ­ционирования в виде «черного ящика», то в этом случае произош­ло изменение уровня абстракции. Это означает выход за преде­лы цели исследования системы и, следовательно, вызывает пре­кращение декомпозиции.

В автоматизированных методиках типичной является деком­позиция модели на глубину 5-6 уровней. На такую глубину де­композируется обычно одна из подсистем. Функции, которые требуют такого уровня детализации, часто очень важны, и их де­тальное описание дает ключ к секретам работы всей системы.

Рис. 4.8.Общий подход к решению проблем

В общей теории систем доказано, что большинство систем могут быть декомпозированы на базовые представления подсис­тем.

К ним относятся:

· последовательное (каскадное) соединение элементов;

· параллельное соединение элементов;

· соединение с помощью обратной связи.

Проблема проведения декомпозиции состоит в том, что в сложных системах отсутствует однозначное соответствие между законом функционирования подсистем и алгоритмом, его реали­зующим. Поэтому осуществляется формирование нескольких ва­риантов (или одного варианта, если система отображена в виде иерархической структуры) декомпозиции системы.

Рис. 4.9.Дерево функций системного анализа

Наиболее применяемые страте­гии декомпозиции.

1. Функциональная декомпозиция. Декомпозиция базируется на анализе функций системы. При этом ставится вопрос, что делает система, независимо от того, как она работает. Основанием раз­биения на функциональные подсистемы служит общность функ­ций, выполняемых группами элементов.

2. Декомпозиция по жизненному циклу. Признак выделения под­систем — изменение закона функционирования подсистем на раз­ных этапах цикла существования системы «от рождения до гибе­ли». Рекомендуется применять эту стратегию, когда целью систе­мы является оптимизация процессов и когда можно определить последовательные стадии преобразования входов в выходы.

3. Декомпозиция по физическому процессу. Признак выделения подсистем – шаги выполнения алгоритма функционирования подсистемы, стадии смены состояний. Хотя эта стратегия полез­на при описании существующих процессов, результатом ее часто может стать слишком последовательное описание системы, ко­торое не будет в полной мере учитывать ограничения, диктуе­мые функциями друг другу. При этом может оказаться скрытой последовательность управления. Применять эту стратегию сле­дует, только если целью модели является описание физического процесса как такового.

4. Декомпозиция по подсистемам (структурная декомпозиция). Признак выделения подсистем — сильная связь между элемента­ми по одному из типов отношений (связей), существующих в сис­теме (информационных, логических, иерархических, энергетичес­ких и т.п.). Силу связи, например, по информации можно оце­нить коэффициентом информационной взаимосвязи подсистем , где – количество взаимоиспользуемых информаци­онных массивов в подсистемах, – общее количество информа­ционных массивов. Для описания всей системы должна быть по­строена составная модель, объединяющая все отдельные моде­ли. Рекомендуется использовать разложение на подсистемы, только когда такое разделение на основные части системы не изменяется. Нестабильность границ подсистем быстро обесценит как отдельные модели, так и их объединение.

На этапе анализа, обеспечивающем формирование деталь­ного представления системы, осуществляются:

1. Функционально-структурный анализ существующей систе­мы, позволяющий сформулировать требования к создаваемой системе. Он включает уточнение состава и законов функциони­рования элементов, алгоритмов функционирования и взаимовли­яний подсистем, разделение управляемых и неуправляемых ха­рактеристик, задание пространства состояний Z, задание пара­метрического пространства Т, в котором задано поведение системы, анализ целостности и формулирование требо­ваний к создаваемой системе.

2. Морфологический анализ – анализ взаимосвязи компонентов.

3. Генетический анализ – анализ предыстории, причин разви­тия ситуации, имеющихся тенденций, построение прогнозов.

4. Анализ аналогов.

5. Анализ эффективности (по результативности, ресурсоем­кости, оперативности). Он включает выбор шкалы измерения, формирование показателей эффективности, обоснование и фор­мирование критериев эффективности, непосредственно оценива­ние и анализ полученных оценок.

6. Формирование требований к создаваемой системе, вклю­чая выбор критериев оценки и ограничений.

На этапе синтеза системы осуществляются:

1. Разработка модели требуемой системы (выбор математи­ческого аппарата, моделирование, оценка модели по критериям адекватности, простоты, соответствия между точностью и слож­ностью, баланса погрешностей, многовариантности реализаций, блочности построения).

2. Синтез альтернативных структур системы, снимающей про­блему.

3. Синтез параметров системы, снимающей проблему.

4. Оценивание вариантов синтезированной системы (обосно­вание схемы оценивания, реализация модели, проведение экспе­римента по оценке, обработка результатов оценивания, анализ результатов, выбор наилучшего варианта).

Структура системного анализа

Системный анализ в общем случае состоит из трех основных этапов: декомпозиции, анализа и синтеза (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Структура системного анализа

Этап декомпозиции

Этап декомпозиции обеспечивает общее представление системы и предполагает выполнение определенных мероприятий.

1. Определение и декомпозицию общей цели исследования и основной функции системы как ограничение траектории в пространстве состояний системы или в области допустимых ситуаций. Наиболее часто декомпозиция проводится путем построения дерева целей и дерева функций.

2. Выделение системы из среды по критерию участия каждого рассматриваемого элемента в процессе, приводящем к результату на основе рассмотрения системы как составной части надсистемы.

3. Описание воздействующих факторов.

4. Описание тенденций развития, неопределенностей разного рода.

5. Описание системы как «черного ящика».

6. Функциональная (по функциям), компонентная (по виду элементов) и структурная (по виду отношений между элементами) декомпозиции системы.

Глубина декомпозиции ограничивается. Декомпозиция должна прекращаться, если необходимо изменить уровень абстракции – представить элемент как подсистему (модель начинает описывать внутренний алгоритм функционирования элемента вместо закона его функционирования в виде «черного ящика» − выход за пределы цели исследования системы).

Рассмотрим основные виды декомпозиции.

1. Функциональная декомпозиция– базируется на анализе функций системы. При этом ставится вопрос, что делает система, независимо от того, как она работает. Основанием разбиения на функциональные подсистемы служит общность функций, выполняемых группами элементов.

2. Декомпозиция по жизненному циклу– выделение систем по изменению закона функционирования подсистем на разных этапах цикла существования системы от «рождения до гибели». Рекомендуется применять, когда целью системы является оптимизация процессов и когда можно определить последовательные стадии преобразования входов и выходов.

3. Декомпозиция по физическому процессу – признак выделения подсистем – шаги выполнения алгоритма функционирования подсистемы, стадии смены состояний. Стратегия полезна при описании существующих процессов. При реализации могут теряться (не учитываться в полной мере) ограничения, накладываемые функциями друг на друга. При этом может оказаться скрытой последовательность управления. Применять следует, если цель модели – описание физического процесса как такового.

4. Декомпозиция по подсистемам (структурная декомпозиция) – признак выделения подсистем – сильная связь между элементами по одному из типов отношений (связей), существующих в системе (информационных, логических, иерархических, энергетических, …. Рекомендуется использовать разложение на подсистемы только в том случае, когда такое разделение на основные части системы не изменяется. Нестабильность границ подсистем обесценит как отдельные модели, так и их объединение.

Этап анализа

Этап анализа обеспечивает формирование общего и детального представления системы.

1. Функционально-структурный анализ – позволяет сформулировать требования к создаваемой системе. Он включает уточнение состава и законов функционирования элементов, алгоритмов функционирования и взаимовлияния подсистем, разделение управляемых и неуправляемых характеристик, задание пространства состояний, задание параметрического пространства, анализ целостности системы, формулирование требований к создаваемой системе.

2. Морфологический анализ – анализ взаимосвязи компонентов.

3. Генетический анализ – анализ предыстории, причин развития ситуации, имеющихся тенденций, построение прогнозов.

4. Анализ аналогов.

5. Анализ эффективности – по результативности, ресурсоемкости, оперативности. Включает выбор шкалы измерения, формирование показателей эффективности, обоснование и формирование критериев эффективности, оценивание и анализ полученных оценок.

6. Формирование требований к системе – включая выбор критериев оценки и ограничений.

Этап анализа в общем случае включает в себя следующие основные стадии проектирования системы.

Стадия 1.Выявление главных функций (свойств, целей, предназначения) системы. Формирование основных предметных понятий, используемых в системе. Уяснение основных выходов в системе (тип выхода: материальный, информационный, услуга).

Стадия 2.Выявление основных функций и частей (модулей, подсистем) в системе. Понимание единства этих частей в рамках системы. Это стадия получения первичных сведений о структуре и характере основных связей. На этой стадии выясняется наличие преимущественно последовательного или параллельного характера связей между элементами, взаимной или односторонней направленности воздействий между ними.

Стадия 3.Выявление основных процессов в системе, их роли, условий осуществления; выявление стадийности, смен состояний в функционировании; выделение основных управляющих факторов. Здесь исследуется динамика важнейших изменений в системе; вводятся параметры состояний и факторы на них влияющие; определяется, управляемы ли процессы и способствуют ли они осуществлению системой своих главных функций.

Стадия 4. Выявление основных элементов окружающей среды, с которыми связана изучаемая система. Выявление характера этих связей. На этой стадии:

· исследуются основные внешние воздействия на систему;

· определяются их тип (вещественные, информационные, услуги), степень влияния на систему, основные характеристики;

· фиксируются границы системы, определяются элементы окружающей среды, на которые направлены основные выходные воздействия.

Здесь выясняется относительная зависимость системы от окружающей среды.

Стадия 5.Выявление неопределенностей и случайностей, влияющих на систему.

Стадия 6.Представление о системе как о совокупности модулей, связанных входами-выходами (выявление разветвленной структуры, иерархии).

Этим заканчивается общее описание системы. Его достаточно, если не предвидится непосредственная работа с рассматриваемой системой.

Стадия 7.Выявление всех элементов и связей. Ранжирование элементов и связей по их значимости.

Стадии 6 и 7 тесно связаны между собой: стадия 6 – предел познания «внутрь» системы; стадия 7 – более углубленные знания о системе, более углубленная ее детализация. Стадии 6 и 7 подводят итог общему, цельному изучению системы. Дальнейшие стадии рассматривают только ее отдельные стороны.

Стадия 8.Здесь исследуются медленное, обычно нежелательное изменение свойств системы, которое принято называть «старением», а также возможность замены отдельных модулей на новые, позволяющие не только противостоять «старению», но и повысит качество системы по сравнению с первоначальным состоянием. К ней также относят улучшение характеристик модулей, подключение новых модулей и т.п.

Стадия 9.Исследование функций и процессов в системе в целях управления ими. Введение управления и процедур принятия решений. Здесь выясняется, где, когда и как система управления воздействует на основную систему, насколько это эффективно, приемлемо и удобно реализуемо.

Этап синтеза

Этап синтеза системы, решающей социально-экономическую проблему, включает следующие виды работ (рис. 1.3).

Рис. 1.3.Упрощенная функциональная диаграмма этапа синтеза системы, решающей проблему

1. Разработка модели проектируемой системы – предполагает выбор математического аппарата, моделирование, оценку модели по критериям адекватности, простоты, соответствия между точностью и сложностью, баланса погрешностей, многовариантности реализаций, блочности построения.

2. Синтез альтернативных структур системы, снимающей проблему.

3. Синтез параметров системы, снимающей проблему.

4. Оценка вариантов синтезированной системы – обоснование схемы оценивания, реализация модели, проведение эксперимента по оценке, обработка результатов оценивания, анализ результатов, выбор наилучшего варианта.

Классификация систем

Для составления классификации систем могут быть использованы различные классификационные признаки. В таблице 1.1 приведен пример классификации систем с использованием основных, наиболее часто встречающихся в системном анализе классификационных признаков.

СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ

СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ — метод изучения структуры различных систем, т. е. состава и взаимосвязей образующих их элементов, разложения элементов на отдельные подмножества, обладающие специфическими характеристиками взаимосвязей. С. а. включает также анализ структуры управляющих систем, иерархии управления, согласованности целей подсистем различных уровней, распределение выполняемых функций между уровнями и узлами системы и др. (см. Системный анализ).

Под структурой системы понимается состав ее элементов с соответствующими взаимосвязями. Сложность системы определяется числом образующих ее элементов, степенью их связанности, сложностью алгоритмов выбора тех или иных управляющих воздействий и объемом перерабатываемой при этом информации. Примером такой системы, изучаемой с позиций С. а., является система организации здравоохранения. Система здравоохранения — сложная непроизводственная отрасль народного хозяйства — тесно связана с другими его отраслями и поэтому должна оперативно учитывать возникающие изменения в структуре общества и народного хозяйства в целом. К числу особенностей системы здравоохранения, усложняющих задачи анализа и синтеза ее структуры, относятся, в частности, различия в сроках реализации результатов крупномасштабных научно-исследовательских программ и разработок новой медицинской техники (в ряде случаев они достигают 5—15 лет).

Система здравоохранения имеет сложную иерархическую структуру. При этом для каждого уровня иерархии и даже для подсистем одного уровня характерны свои критерии эффективности функционирования. Эффективность деятельности отдельных уровней и подсистем оценивается по определенному набору критериев. Поскольку система здравоохранения как объект управления характеризуется многими трудно формализуемыми факторами и в целом ряде случаев отсутствием возможности ее адекватной модели, то при принятии решений весьма ответственна и значительна роль субъективной составляющей. В этой связи важное значение приобретает использование оптимизационно-имитационных моделей, ориентированных на диалоговые режимы работы, как одного из важных средств принятия решений на различных иерархических уровнях. Такие системы моделей позволяют лицу, принимающему решения, проигрывать различные варианты построения структуры и функционирования системы в целом или ее подсистем и выбирать среди этих вариантов наилучший. Формализация процессов принятия управленческих решений требует разработки специальных методов, учитывающих многообразие критериев эффективности деятельности системы (см. Система управления).

Задачи анализа и синтеза структуры систем здравоохранения возникают на уровне всей системы, при организации научных исследований, разработке автоматизированных систем управления (см.) и т. д.

При анализе структуры любых сложных систем, в т. ч. и в медицине, важное значение имеет наличие информации о взаимосвязи между ее отдельными элементами, поскольку эти взаимосвязи оказывают существенное влияние на функционирование всей системы. Так, в процессе развития медицины в ее различных областях появляются отдельные проблемы, наиболее интенсивно развиваемые различными учреждениями или группами ученых (в т. ч. из различных стран). Анализ структуры информационных взаимосвязей между научными проблемами, а также их количественных характеристик, приобретает особое значение при решении ряда практических управленческих задач. Напр., анализ структуры информационных связей между научными направлениями в области онкологии позволил построить информационную модель онкологии как научной дисциплины.

Структура системы управления здравоохранением должна включать сеть информационно-вычислительных центров, при этом информация из АСУ медицинских учреждений по каналам связи поступает в информационные центры различных уровней. Структура сети информационно-вычислительных центров должна способствовать осуществлению гибкого и оперативного управления системой здравоохранения.

Организм человека также представляет собой сложную систему, состоящую из большого числа взаимосвязанных элементов с многообразными взаимосвязями выполняемых ими функций. Поэтому особо важное значение имеет структурно-функциональный анализ деятельности организма человека в целом, отдельных его подсистем и органов (см. Функциональные системы), в т. ч. анализ на основе методов математического моделирования (см. Моделирование). В связи с расширением экспериментальных исследований по проблеме искусственного сердца и применением в клинике систем «организм — искусственный орган» особую актуальность приобрел системный анализ функционирования организма с искусственными органами. Использование искусственных средств для поддержания жизнедеятельности организма обычно приводит к существенным изменениям структурно-функциональной схемы различных физиол. механизмов организма; возникает задача анализа гомеостатических свойств организма в зависимости от структурно-функциональных особенностей его систем (см. Регулирование в биологических системах).

Задачи С. а. возникают и при моделировании систем на молекулярном уровне, поскольку основным объектом такого моделирования являются молекулярные комплексы в клетке.

Характерной чертой практических работ по анализу и синтезу структур является широкое применение математических методов, позволяющих формализовать процесс С. а. тех или иных систем. При этом основные усилия ученых, направлены на создание как точных, так и приближенных (эвристических) методов (см. Эвристические методы).

Библиография: Биологические аспекты теории управления, под ред. А. М. Петровского, М., 1976; Цвиркун А. Д. Основы синтеза структуры сложных систем, М., 1982, библиогр.

Анализ структуры системы

Анализ структуры организации.

Анализ структуры организации или диагностика структуры организации — означает выявление наличия в организации стандартного набора функций, необходимых для нормальной деятельности организации.
Стандартными являются административный, маркетинговый, финансовый, производственный отделы, а также отдел кадров и коммуникаций отдел квалификаций и отдел расширения.

Каждый отдел несет свою нагрузку, и является обязательными, и необходимыми для нормальной деятельности.
Эти функции могут совмещаться, и существовать как отдельное структурное подразделение.

Неразбериха в компании начинается тогда, когда работники компании выполняют эти функции стихийно и не осознанно, не отвечая за результаты работы.

Анализировать структуру организации следует регулярно. Это избавляет систему от разбалансировки.

Примером такой разбалансировки может быть частный случай в компании, когда излишнее преувеличение значимости бухгалтерии, в результате ведет к тому, что вся компания становится придатком главного бухгалтера.

Постоянно развивающаяся компания – это компания, которая занимает растущую долю рынка, в которой постоянно растет количество работников и их функций. Компания движется по восходящей спирали, в которой каждый последующий виток развития обеспечивается ростом качества организации, действиями по повышению уровня организации.

Каждый новый уровень развития организации требует от руководства, справляться с большим уровнем хаоса, замешательства и неблагоприятного внешнего воздействия, возросшим в результате расширения компании, либо внешней нестабильности в государстве. Топ-менеджерам необходимо повышать уровень менеджмента, чтобы вывести бизнес на следующий виток развития.

Чтобы выявлять участки хаоса в растущей компании, нужно осуществлять регулярные действия по анализу структуры организации.

Есть правило: «Если бизнес не растет – он вянет». Каждая компания стремится к повышению степени влияния на рынке, на покупателей, поставщиков, конкурентов, государственные органы, и т.д. Чем больше компания, тем выше потенциал ее выживания, поскольку тем больше степень ее влияния на окружение.

Расширение – единственный критерий мощности и потенциала компании. Следовательно, от нее требуется увеличение объемов производства, объемов продаж, увеличение численности персонала, рост активов, и проч.

Это ведет к усложнению структуры и все большей специализации отделов, из которых она состоит. Как правило, в момент своего зарождения компания состоит из владельца и одного – двух сотрудников, реализующих все жизненно важные функции: производство, продажу продукции, учет и распределение финансов, управление запасами, контроль качества.

Для своевременной реализации ключевых функций в маленькой компании владельцу и его соратникам приходится чередовать выполнение этих функций, занимаясь то одним, то другим. Универсализм приводит к крайне низкой производительности труда, поэтому объем производства продукта такой компании крайне мал, ее доход низок, степень влияния на окружение незначительна, а сколь-нибудь серьёзная внешняя проблема может оказаться роковой.

Чтобы повысить потенциал своего выживания этой компании необходимо расширяться, увеличивая доход, и наращивая объемы выпуска продукции. Ей также необходимо сформировать специализированные органы защиты от внешнего и внутреннего враждебного воздействия, такие как служба безопасности и контрольно-ревизионный отдел, без которых любая крупная компания станет жертвой либо внешних «хищников», либо внутренних «паразитов».

Чем крупнее компания, тем совершеннее ее системы коммуникации и координации, т.е. системы документооборота, логистики, управления запасами, и т.п.

В бизнесе разум – это учетная система и подразделение аналитики компании. В отличие от мелких компаний, где весь учет ведется «в тетради на коленке», крупные компании обладают эффективными ERP-системами, позволяющими накапливать и систематизировать информацию о деятельности компании, трансформируя успешные действия в стратегию, ноу-хау и регламенты взаимодействия подразделений, а затем сохранять и передавать накопленные знания посредством системы обучения.

В результате крупные компании не реагируют спонтанно на изменения внешних условий, как это делают мелкие бизнесы. Посредством «разума» крупные компании предсказывают ожидающиеся изменения окружения, и осознанно меняют модель своего поведения, определенным образом влияют на окружение, используя изменения окружения для достижения своих целей. Например, с помощью маркетинга и рекламы крупные компании формируют новые рынки сбыта, а также создают новые потребности у потребителей.

Рассмотрим еще одно правило: функция определяет структуру.

Например, структура ритейловой сети, с многочисленными торговыми точками сильно отличается от структуры производственного предприятия, скажем, завода по выпуску автомобилей.

Хотя и в структуре завода, и в структуре розничной сети будут подразделения со схожими названиями: бухгалтерия, маркетинговый отдел, юридический отдел, но их строение будет разным. Так в ритейле коммерция будет представлять собой структуру категорийного менеджмента, в то время как на заводе коммерция — это дилерская сеть.

Повышение уровня организации на каждом витке развития означает выявление и решение той проблемы, которая сдерживает рост компании.

Причина всегда находится внутри компании. Неблагоприятное внешнее воздействие на компанию устраняется реорганизацией внутри самой компании.

Причина неэффективной работы компании, на данном этапе, всегда можно определить, как неразбериха или завал в структуре отдела организации, который отвечает, или должен отвечать, за данную область.

Потенциал выживания компании определяется ее размерами, разветвленностью структуры, уменьшением универсализма подразделений, наличием эффективных систем коммуникации и координации, наличием эффективных систем управления. Если владелец понимает законы развития бизнеса и использует их для построения своей компании, размер данной компании и срок ее жизни ничем не ограничен.

У владельца, находящемуся внутри компании, возникает эффект «замыленного глаза», который мешает увидеть истинную причину остановки развития компании.

Поэтому мы рекомендуем анализ структуры организации внешними специалистами.

Анализ структуры организации включает аудит процессов, организационной структуры, системы контроля и учета, экономического анализа, финансового планирования, и других систем бизнеса.

Анализ структуры организации позволяет выявить основные «болезни роста» и предложить рецепты их решения.

Вы получите структуру компании «как есть», и предложение «как надо», а также программу действий по выводу бизнеса на новый уровень.

Эту программу вы можете реализовать самостоятельно или совместно с нашей консалтинговой компанией.