Особливості відображення об'єктів і процесів в організаційних агс суб'єктом системного аналізу

Основні види моделей об'єктів та процесів, що застосовуються у системному аналізі організаційних АГС

Модель “чорної скриньки”

В першому визначенні системи зроблено акцент на призначення системи, а про її устрій говориться побіжно. Для більш визначеної і точної характеристики конструкції системи необхідно розвивати її модель на основі набутих знань, щоб в результаті одержати більш зручну форму моделі, включаючи в модель в міру необхідності додаткові знання.

По-перше, наведене визначення нічого не говорить про внутрішній устрій системи. Тому її можна зобразити у вигляді непрозорої "скриньки", що виділена із зовнішнього середовища. Підкреслимо, що вже ця, максимально проста, модель якось відображає дві наступних важливих властивості системи: цілісність і відособленість від зовнішнього середовища.

По-друге, у визначені системи побіжно говориться про те, що хоча "скринька" і відособлена, виділена із зовнішнього середовища, вона не повністю ізольована від нього.

Адже досягнута мета — це заплановані наперед зміни в зовнішньому середовищі, деякі продукти роботи системи, що призначені для споживання ззовні неї. Інакше кажучи, система зв'язана із зовнішнім середовищем і за допомогою цих зв'язків впливає на нього.

Якщо зобразити зв'язки такої моделі стрілками, направленими від системи в зовнішнє середовище, то їх можна вважати виходами системи. Виходи системи в такій моделі відповідають слову "ціль" у визначенні системи.

Крім того, у визначенні є вказівка і на наявність зв'язків іншого типу: система є засобом, тому повинні існувати і можливості її використання, впливу на неї, тобто й такі зв'язки із зовнішнім середовищем, які направлені ззовні в систему. Зобразимо ці зв'язки також відповідними стрілками, направленими від зовнішнього середовища в систему, і назвемо їх входами системи. В результаті ми побудували модель системи, яка одержала назву "чорної скриньки".

Приклад. Розглянемо одну з функцій такої організаційної АГС як будівельна організація – "Розробка оперативного плана-графіку будівельно-монтажних робіт (БМР)". Метою реалізації цієї функції є оперативний план-графік БМР, тобто виходом в результаті реалізації функції є управляючий вплив на зовнішнє середовище, яким може бути будівельний майданчик, бригади робітників, деякий лінійний підрозділ будівельної організації, інші функціональні задачі наприклад, побудова графіків використання наявних чи потрібних ресурсів ) тощо. Входами можуть бути різні обмеження, організаційно-технологічна модель будівництва об'єкта (ОТМ), нормативи, тощо. На схемі наведено приклад одного з варіантів опису моделі "чорної скриньки" цієї функціональної задачі.

• Намагаючись максимально формалізувати модель "чорної скриньки", ми приходимо до завдання двох множин Х і У вхідних і вихідних змінних, але ніяких інших відношень між цими множинами фіксувати не можна (інакше це вже буде не "чорна", а прозора скринька).

• Простота моделі "чорної скриньки" обманлива.

• Завжди існує небезпека неповноти складання переліку входів і виходів як внаслідок того, що важливі з них можуть бути визнаними несуттєвими, так і в силу невідомості деяких з них в момент побудови моделі.

• Головною причиною безлічі входів і виходів у моделі "чорної скриньки" є те, що всяка реальна система, як і будь-який об'єкт, взаємодіє з об'єктами зовнішнього середовища необмеженою кількістю способів.

• Будуючи модель системи, ми з цієї незліченної множини зв'язків відбираємо кінцеву їх кількість для включення в список входів і виходів.

• Критерієм відбору при цьому є цільове призначення моделі, суттєвість того чи іншого зв'язку щодо цієї мети. Суттєве, важливе, включається в модель, те, що не є суттєвим, неважливим – не включається. Саме тут можливі помилки. Той факт, що ми не враховуємо в моделі, виключаємо з розгляду решту зв'язків, не позбавляє їх реальності, вони однаково діють незалежно від нас. І нерідко виявляється, що вони для нас несуттєві або невідомі, а на справді є важливими і мають бути враховані.

• Модель "чорної скриньки" часто виявляється не тільки дуже корисною, а в ряді випадків єдиною, що може бути застосована при вивченні систем.

• В багатьох існуючих методологіях проектування ІУСТ в різних видах зображення (нотаціях) використовуються моделі “чорної скриньки”.

Модель складу системи

• Очевидно, що питання, які стосуються внутрішнього устрою системи, неможливо вирішити тільки за допомогою моделі "чорної скриньки". Для цього необхідні більш розвинуті, більш детальніші моделі. При розгляді будь-якої системи виявляється те, що її цілісність та відокремленість (відображені в моделі чорної скриньки) виступають як зовнішні властивості.

• Внутрішність же "скриньки" являється неоднорідною, що дозволяє розрізняти складові частини самої системи. Для більш детального розгляду деякі частини системи можуть бути, в свою чергу, розбиті на складові частини і т.д. Ті частини системи, які ми розглядаємо як неподільні, називатимемо елементами.

• Частини системи, що містять більш одного елемента, назвемо підсистемами. При необхідності можна ввести позначення або терміни, які вказують на ієрархію частин (наприклад, "підпідсистеми", або "підсистеми такого-то рівня"). В результаті створюється модель складу системи – обмежена множина підсистем і елементів.

• Побудова моделі складу системи тільки на перший погляд здається простою. Якщо задати різним експертам завдання визначити склад однієї і тієї ж системи, то результати їх роботи будуть значно відрізнятися. Причини цього не тільки в тому, що у них може бути різний рівень знань системи: один і той же експерт при різних умовах також може створити різні моделі. Існують ще три важливі причини цього факту.

• По-перше, різні моделі складу одержують внаслідок того, що поняття елементарності можна визначити по-різному. Те, що з однієї точки зору є елементом, з іншої — являється підсистемою, яку необхідно розділити на елементи далі.

• По-друге, як і будь-які моделі, модель складу є цільовою, і для різних цілей один і той самий об'єкт можна розбити на різні частини. Те, що для одного аналітика обов'язково відобразити в моделі, може абсолютно не цікавити іншого.

• По-третє, моделі складу відрізняються тим, що всяке розділення цілого на частини, всяке розділення системи на підсистеми є відносним, тобто значною мірою – умовним. Наприклад, гальмуючу систему автомобіля можна віднести або до ходової частини, або до підсистеми управління. Іншими словами, межі між підсистемами умовні, відносні.

• Модель складу обмежується знизу тим, що вважається елементом, а зверху — межами системи. Як ці межі, так і границі розділення на підсистеми визначаються цілями побудови моделі і, отже, не мають абсолютного характеру. Це не означає, що сама система або її склад нереальні. В цьому випадку ми маємо справу не з різними системами, а з різними моделями системи.

Модель структури системи

• Для досягнення деяких цілей достатньо створити моделі "чорної скриньки" або моделі складу. Однак є питання, вирішення яких за допомогою цих моделей неможливе.

• Необхідно правильно з'єднати всі деталі між собою, або встановити між елементами суттєві зв'язки — відношення.

• Сукупність необхідних і достатніх для досягнення цілей відношень між елементами створює структуру системи.

• Перелік зв'язків між елементами (тобто структура системи) є абстрактною моделлю: встановлені тільки відношення між елементами, але не розглянуті самі елементи.

• На практиці говорити про зв'язки можна лише після розгляду самих елементів (тобто розглянута модель складу). Теоретично модель структури можна вивчати окремо.

• З усіх відношень важливими, тобто суттєвими для досягнення мети, є лише деякі. Точніше, в модель структури (тобто в список відношень) ми включаємо тільки кінцеву кількість зв'язків, які, з нашого погляду, є суттєвими щодо мети, що розглядається.

• Розглянемо зв'язок між поняттями "відношення" і "властивість". У відношенні беруть участь не менш ніж два об'єкти, а властивістю ми називаємо деякий атрибут одного об'єкта. Ця відміна відображається і при їх математичному описі.

• Модель структури є черговим кроком в розвитку моделі систем, описує суттєві зв'язки між елементами (компонентами моделі складу). Кажучи, що властивості деякого об'єкта можна використовувати в системі, ми маємо на увазі встановлення деяких відношень між даним об'єктом та іншими частинами системи, тобто включення цих відношень до структури системи.

• Якщо модель складу системи дозволяє ідентифікувати сукупність частин та/або елементів системи, то моделі структури системи описують в тому чи іншому вигляді існування організаційної АГС в просторі та/або в часі в зовнішньому середовищі.

• В системному аналізі організаційних АГС та в проектуванні ІУСТ підприємств доводиться постійно мати справу з різними видами структурних моделей.

Структурна схема системи

• Очевидно, що визначення системи охоплює моделі "чорної скриньки”, складу і структури. Всі разом вони утворюють ще одну модель, яку називатимемо структурною схемою системи.

• У працях зустрічаються також терміни "біла скринька", "прозора скринька", що підкреслюють її відміну від моделі "чорної скриньки"; а також термін "конструкція системи", який ми застосовуватимемо для позначення матеріальної реалізації структурної схеми системи. У структурній схемі вказуються всі елементи системи, всі зв'язки між елементами в середині системи і зв'язки визначених елементів із зовнішнім середовищем (входи і виходи системи).

• Всі структурні схеми мають дещо загальне. Це спонукало розглядати їх як особливий об'єкт математичних досліджень. Абстрагування від змістовної сторони структурних схем дозволяє зосередитись в такий моделі тільки на загальному для кожної схеми. В результаті отримана схема, в якої позначається тільки наявність елементів і зв'язків між ними, а також (у випадку необхідності) різниця між елементами і між зв'язками. Така схема називається графом. Отже, граф складається з позначень елементів довільної природи, що називаються вершинами, і позначень зв'язків між ними, що називаються ребрами (іноді дугами). Наприклад, вершини можуть позначатися у вигляді кільця, а ребра – у вигляді ліній чи стрілок, позначають напрям дії зв'язку. До різних видів структурних схем відносяться лінійні, деревоподібні, матричні, сітьові. В організаційних АГС часто зустрічаються лінійні, деревоподібні (ієрархічні), матричні і сітьові структури; в технічних системах найчастіше зустрічаються сітьові структури; особливе місце в теорії систем займають структури із зворотними зв'язками, які відповідають кільцевим шляхам в орієнтованих графах.

Динамічні моделі систем

• Досі основну увагу було приділено поняттю системи, її складу і устрою, тобто моделям, які є ніби "фотографіями" системи, відображають її в деякий момент часу. В цьому розумінні, розглянуті варіанти моделей "чорної скриньки", складу, структури і структурної схеми системи можуть бути названі статичними моделями, що підкреслює їх нерухомий, ніби застиглий характер.

• Наступний крок у досліджені систем полягає в тому, щоб зрозуміти і описати, як система "працює", що діється з нею самою і з зовнішнім середовищем у ході реалізації поставленої мети. Очевидно, і підхід до опису, і рівень докладності опису процесів, що виконуються в системі, можуть бути різними. Однак загальним при цьому є те, що моделі, які розробляються, повинні відображати поведінку систем, описувати зміни, що відбуваються у часі, послідовність якихось етапів, операцій, дій, причинно-слідчих зв'язків.

• Системи, в яких відбуваються якісь зміни в часі, називатимемо динамічними, а моделі, що відображають ці зміни, — динамічними моделями систем. Вже на етапі "чорної скриньки" розрізняють два типи динаміки систем: їх функціонування і розвиток. Під функціонуванням розуміють процеси, що відбуваються в системі (і в зовнішньому середовищі), яка стабільно реалізує фіксовану мету (функціонують, наприклад, годинник, місцевий транспорт, кінотеатр, канцелярія, радіоприймач, університет). Розвитком називають те, що відбувається з системою при зміні її цілей. Характерною рисою розвитку є той факт, що існуюча структура перестає відповідати новій цілі. Для забезпечення нової функції доводиться змінювати структуру, а іноді й склад системи, перебудовувати всю систему.

• Не слід домислювати, що система завжди знаходиться або у фазі розвитку, або у стані функціонування. При докорінній перебудові системи якісь елементи і навіть підсистеми старої структури можуть продовжувати функціонувати в новій як досі. Можливі й такі системи, для функціонування яких деякі їх підсистеми повинні бути постійно в розвитку.

• Типи динамічних моделей такі, як і статичних, тільки елементи цих моделей мають часовий характер. Наприклад, динамічний варіант "чорної скриньки" – підсистема планування в економіці з визначенням початкового ("вхід") і кінцевого ("вихід") стану системи на деякий момент часу. Моделі складу відповідає перелік етапів, робіт у деякій впорядкованій послідовності дій. Наприклад, доведено, що будь-який алгоритм можна побудувати, використовуючи всього три оператори: "виконувати послідовно", "якщо..., то..." і "виконувати, поки не задовольниться деяка умова". Ці оператори можна розглядати як моделі мінімального складу алгоритму, хоча і не обов'язково складати алгоритм тільки з цих операторів. Динамічний варіант "білої скриньки" - це докладний опис процесу, що робиться або планується.

• Приклад. На виробництві широко застосовують так звані сітьові графіки, тобто графи, що мають сітьову структуру; їх вершинами, наприклад є виробничі операції, а ребра вказують, які операції не можуть початися, поки не закінчаться попередні. Тут же деяким чином (наприклад, за допомогою завдання довжин або ваги ребер) зображується тривалість виконання операцій, що і дозволяє знаходити на графі "критичні" шляхи, тобто послідовності операцій, від яких залежать терміни виконання всіх робіт.

Стратифіковані моделі систем

Стратифікація пов'язана з трьома основними властивостями

ієрархічних систем:

• вертикальною декомпозицією;

• пріоритетом дій;

• взаємозв'язком характеристик якості функціонування системи.

• С т р а т и. В процесі відображення складних систем основна проблема полягає в тому, щоб знайти компроміс між простотою опису моделі системи, що дозволяє скласти і зберегти цілісне представлення про досліджуваний або проектований об'єкт, а також деталізацією опису, що дозволяє відобразити численні особливості конкретного об'єкту. Одним із шляхів вирішення цієї проблеми є завдання системи сім'єю моделей, кожна з яких описує поведінку системи з точки зору відповідного рівня абстрагування. Для кожного рівня існують характерні особливості, закони і принципи, за допомогою яких описується поведінка системи на цьому рівні. Таке зображення називається стратифікованим, а рівні абстрагування — стратами.

• Приклад стратифікації фрагменту системи управління

На схемі наведено приклад стратифікованого опису фрагмента моделі управління в організаційній АГС у вигляді двох страт:

• нижня – поточне планування, де система (об'єкт управління) описується у вигляді якісно більш детальних моделей, наприклад сітьових, із застосуванням відповідних методів);

• верхня – стратегічне планування, де система (об'єкт управління) описується за допомогою статистичних або інших моделей, що мають більшу невизначеність і потребують інших методів розв’язання задач.

• Приклад. Аналогічне зображення використовується при розробці банків і баз даних, в яких прийнято виділяти фізичний рівень збереження даних, логічний рівень і системно-логічний рівень.

• Страти можуть виділятися з урахуванням різних принципів. Наприклад, при зображенні системи управління підприємством страти можуть відповідати рівням управління: управління технологічними процесами (виробничим процесом) і організаційне управління підприємством. Якщо підприємство входить до об'єднання, то до цих двох страт може бути доданий рівень управління об'єднанням в цілому. Цей же принцип може бути покладений в основу виділення страт у структурі функціональної частини відповідної управляючої інформаційної системи. Стратифіковане зображення може використовуватися і як засіб послідовного поглибленого представлення про систему, її деталізацію. Чим нижче ми спускаємося по ієрархії страт, тим більш детальним стає розкриття системи. Чим вище піднімаємося, тим яснішим стає смисл і значення всієї системи. З'ясувати призначення системи за допомогою елементів нижньої страти в складних системах практично неможливо.

ОСНОВНІ ПРИНЦИПИ ТЕХНОЛОГІЇ БАГАТОАСПЕКТНОГО АНАЛІЗУ СТВОРЕННЯ ТА РОЗВИТКУ ОРГАНІЗАЦІЙНИХ АГС (розділ 4)

СУТНІСТЬ, ПОСЛІДОВНІСТЬ ТА ЕТАПИ БАГАТОАСПЕКТНОГО СИСТЕМНОГО АНАЛІЗУ ОБ’ЄКТІВ І ПРОЦЕСІВ КОМП’ЮТЕРИЗАЦІЇ ОРГАНІЗАЦІЙНИХ АГС

• Аналіз особливостей організаційних АГС дозволяє зробити висновок, що враховуючи мету створення деякої технології системного аналізу, можна уявити собі, з одного боку, сукупність цільових вимог до системи, що доводиться щораз враховувати системному аналітику у вигляді визначень: «позицій», «точок зору», «цілей», «призначень», «задач», «функцій», «заданих емерджентних властивостей» тощо. Тому з іншого боку повинні існувати множини взаємоузгоджених моделей системи (модельні обмеження у вигляді сукупностей елементів, відношень і властивостей), що відповідають даним цільовим вимогам.

• Системному аналітику завжди доводиться мати справу зі складними мінливими організаційними АГС та їх моделями, а також з необхідністю враховувати багатоаспектність їх системного аналізу.

• Таким чином, з прагматичної (технологічної) точки зору багатоаспектний системний аналіз – це деяка технологія застосування сукупності прийомів встановлення модельних вимог та знаходження під них сукупностей альтернативних багатоаспектних моделей (допустимих модельних обмежень) з обов'язковим узгодженням їх на кожному кроці їхнього існування.

• Таке узгодження є постійною перевіркою відповідності допустимих модельних обмежень заданим модельним вимогам. При такому узгодженні першим кроком є встановлення модельних вимог. Отже, встановлені вимоги самі стають обмеженнями для знаходження допустимих модельних обмежень самої системи, що аналізується з урахуванням багатьох аспектів.

• Вимоги та обмеження в процесі багатоаспектного аналізу можуть мінятися місцями.

• Комплексність і технологічність системного аналізу організаційних АГС полягає в ітеративному використанні принципу багатоаспектності.

• Методологія аналізу організаційних АГС з позицій функціонально-структурної організації (ФСО) припускає здійснення вертикальної і горизонтальної взаємоузгоджених декомпозицій:

• цілей організаційних АГС;

• функцій АГС в межах УЕ, ОУ, ЕЗС;

• технологій виконання функцій (бізнес-процесів);

• організації АГС (організаційних елементів).

Технологічна послідовность системного аналізу

• Будь-яка спроба встановити порядок, правила, послідовність здійснення якихось цілеспрямованих дій, тобто спроба формалізувати процес створення АГС, є позитивною тому, що це підвищує таку емерджентну властивість складних організаційних АГС, як технологічність.

• Якщо розуміти таку формалізацію вузько (в ідеалі як математичну постановку задачі і цілком однозначну програму її розв'язання), то системний аналіз не може бути повністю формалізований, оскільки в ньому більшу і дуже важливу роль грають етапи, на яких системний аналітик і залучені ним експерти повинні виконувати творчу роботу.

• Існує кілька варіантів технологічної послідовності системного аналізу Приклади двох з них наведені в таблиці.

Послідовність дій з виконання системного аналізу, що запропонована С.Янгом	Послідовність дій з виконання системного аналізу, що запропонована Ю.І.Черняком
Визначення цілі організації	Аналіз проблеми
Виявлення проблеми	Визначення системи
Діагноз	Аналіз структури системи
Пошук рішення	Формулювання загальної цілі і критерію
Оцінка і вибір альтернативи	Декомпозиція цілі, виявлення потреб у ресурсах, композиція цілей
Узгодження рішення	Виявлення ресурсів, композиція цілей
Затвердження рішення	Прогноз і аналіз майбутніх умов
Підготовка до введення в дію	Оцінка цілей і засобів
Управління застосуванням рішення	Відбір варіантів
Перевірка ефективності	Діагноз існуючої системи
	Побудова комплексної програми розвитку
	Проектування організації для досягнення цілей

• В таблиці наведені деякі пропозиції із послідовності етапів системного аналізу в процесі вирішення складних проблем в діяльності системних аналітиків.

• Запропонований далі підхід враховує, що кожна виявлена цільова вимога може бути досягнута на деякій множині варіантів агрегатів функцій управляючого елементу (ФУЕ), функцій об’єкту управління (ФОУ), функцій елементів зовнішнього середовища (ФЕЗС), а кожна агрегативна функція на множині варіантів технології бізнес-процесів і організаційних елементів АГС.

• При цьому кожна агрегативна функція реалізується в деякій операційно-процедурній схемі (бізнес-процесів), що визначає технологічні відношення організаційних елементів і властивості системи в тих чи інших ситуаціях.

• Тому на першому етапі необхідно проводити декомпозицію цілей АГС з позицій виживання системи в зовнішньому середовищі з визначенням основних емерджентних властивостей такої АГС.

• Методологія системного аналізу організаційних АГС повинна діяти в інтересах суб'єкта і бути спрямованою на максимально повне врахування цілей і задач, ним сформульованих.

• Взаємовідносини суб'єкта з проблемою організаційних АГС, яка виникла в нього, засновані на системному аналізі його цілей і обмежень, засобах системного опису об'єктів і процесів, методах та засобах вирішення проблеми на розроблених моделях для конкретних ситуацій.

• Звернемо увагу на аспекти системного аналізу, які постійно виникають і безпосередньо впливають на необхідність використання багатоаспектного поняття складної системи, в умовах, що постійно змінюються.

• Так, задані суб'єктом емерджентні властивості організаційних АГС пов'язані з цілями (вимогами) їх функціонування.

• Цілі (вимоги) суб'єкта системного аналізу, у свою чергу, стають визначальними під час виявлення функцій організаційних АГС.

• Функції визначають структуру організаційних АГС, що відповідає виникаючим ситуаціям.

• Моделювання ситуацій безпосередньо зачіпає інформаційний і технологічний аспекти системного аналізу процесів управління і процесів, що створюють і споживають матеріальні потоки.

• Наприклад, комп'ютерні інформаційні технології моделювання організаційних систем управління (ОСУ) безпосередньо пов'язані з операційно-процедурним аспектом моделювання, прийняттям рішень і функціонуванням в організаційних АГС.

• Аналіз результативності всіх даних процесів і їхньої підтримки вимагає оцінки вартісних затрат і ефективності функціонування організаційних АГС, тобто врахування структурно-вартісного аспекту.

• Таким чином, існує деяка загальна об'єктивна технологічна послідовність етапів врахування цих аспектів (див. рис.).

• Зафіксуємо цей досить повний перелік можливих аспектів, урахування яких надзвичайно важливе в технології системного аналізу складних мінливих систем, до яких безсумнівно відносяться такі організаційні системи як підприємства. До цього переліку аспектів відносять:

• цільовий аспект (який визначається методологією встановлення заданих емерджентних властивостей і цілей, зміною цілей елементів Муе і Мезс, а також властивостей Рс системи в цілому в тих чи інших виникаючих ситуаціях);

• функціонально-структурний аспект (який визначається методологією моделювання структури функцій, а також змінами в їх структурі і в структурі організаційних елементів системи);

• ситуаційний аспект (який визначається методологією моделювання ситуацій в системі або її моделі, що пов'язано з активізацією відношень, як мінімум, між деякою трійкою елементів Муе, Моу, Мезс);

• інформаційний аспект (який визначається методологією інформаційного моделювання системи і змін в інформаційних об'єктах і процесах системи);

• операційно-процедурний аспект (який визначається методологією моделювання технології діяльності та управління в організаційних АГС і змін в технологічних відношеннях і властивостях системи);

• структурно-вартісний аспект (який визначається методологією економічного аналізу структури витрат по забезпеченню функціонування організаційної АГС та їх змін, що зв'язані з рішеннями по створенню та/або реорганізації їх інформаційних управляючих систем и технологій).

• Виявлення особливостей організаційних АГС та аспектів їх аналізу дозволяє сформулювати деякі принципи технології багатоаспектного системного аналізу організаційних АГС в процесі їх створення і розвитку, включаючи створення та розвиток в їх складі інформаційних управляючих систем і технологій (ІУСТ) (комп’ютерних інформаційних систем).

БАЗОВІ ПРИНЦИПИ ПОБУДОВИ ТЕХНОЛОГІЇ БАГАТОАСПЕКТНОГО СИСТЕМНОГО АНАЛІЗУ ОБЄКТІВ І ПРОЦЕСІВ КОМПЮТЕРИЗАЦІЇ ОРГАНІЗАЦІЙНИХ АГС