Министерство науки и высшего образования Российской Федерации ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) ФАКУЛЬТЕТ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ (ФДО) М. П. Силич СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ Учебное пособие Томск 2020 УДК 519.876(075.8) ББК 22.18я73 С 362 Рецензенты: В. Ф. Тарасенко, д-р техн. наук, проф. кафедры теоретической кибернетики Национального исследовательского Томского государственного университета; Л. П. Турунтаев, канд. техн. наук, доцент кафедры автоматизации обработки информации Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники Силич, М. П. С 362 Системный анализ : учебное пособие / М. П. Силич. – Томск : Эль Контент, ТУСУР, 2020. – 138 с. ISBN 978-5-4332-0282-5 Учебное пособие посвящено описанию методологии системного анализа. Рассматриваются назначение методологии, принципы, лежащие в ее основе; рекомендуемая последовательность этапов. Выделено три стадии системного анализа: анализ проблемной ситуации, синтез решений по устранению проблемы и реализация принятых решений. Каждая из стадий разбивается на три этапа. В пособии подробно излагается содержание каждого из этапов и описываются методы, которые могут применяться при их выполнении. Для студентов направления подготовки бакалавров 09.03.04 «Программная инженерия», обучающихся с применением дистанционных образовательных технологий. ISBN 978-5-4332-0282-5 © Силич М. П., 2020 © Оформление. Эль Контент, 2020 3 Оглавление Введение ............................................................................................................ 5 1 Методология системного анализа ............................................................. 8 1.1 Предмет системного анализа ................................................................. 8 1.2 Принципы системного анализа ............................................................ 14 1.3 Последовательность этапов системного анализа............................... 24 2 Анализ проблемной ситуации.................................................................. 32 2.1 Анализ проблемосодержащей системы и ее среды ........................... 32 2.1.1 Постановка проблемы ................................................................... 32 2.1.2 Анализ состояния системы........................................................... 34 2.1.3 Анализ состояния окружающей среды ....................................... 40 2.2 Структурный анализ проблемосодержащей системы ....................... 44 2.2.1 Построение иерархической модели состава системы ............... 44 2.2.2 Описание взаимосвязей между подсистемами .......................... 51 2.2.3 Анализ состояния подсистем ....................................................... 53 2.3 Логический анализ проблемы .............................................................. 54 2.3.1 Построение дерева причин проблемы ........................................ 54 2.3.2 Экспертные методы выявления и оценки причин ..................... 60 3 Синтез решений по устранению проблемной ситуации ..................... 66 3.1 Логический синтез решений по достижению целей ......................... 66 3.1.1 Постановка целей .......................................................................... 66 3.1.2 Построение дерева целей ............................................................. 70 3.1.3 Оценка приоритета подцелей ....................................................... 76 3.2 Структурный синтез обновленной системы ....................................... 85 3.2.1 Разработка вариантов реализации решений ............................... 85 3.2.2 Выбор оптимальных вариантов реализации решений .............. 91 3.2.3 Построение структурной модели обновленной системы .......... 95 3.3 Прогноз состояния обновленной системы ......................................... 97 3.3.1 Проверка совместимости решений.............................................. 97 3.3.2 Прогнозирование состояния системы ....................................... 100 4 Реализация решений по устранению проблемной ситуации ......... 104 4.1 Подготовка к реализации решений ................................................... 104 4.1.1 Планирование внедрения ........................................................... 104 4.1.2 Анализ рисков внедрения ........................................................... 107 4.1.3 Создание мотивации к внедрению ............................................ 111 4.2 Реализация решений ........................................................................... 115 4 4.2.1 Организационная структура управления проектом ................. 115 4.2.2 Мониторинг хода выполнения проекта .................................... 121 4.3 Оценка результатов реализации решений ........................................ 125 Заключение ................................................................................................... 130 Литература.................................................................................................... 131 Глоссарий ...................................................................................................... 134 5 Введение Системный анализ – одно из направлений теории систем, имеющее прикладной характер. Оно представляет собой методологию, предназначенную для решения сложных, слабо формализуемых проблем в любой сфере человеческой деятельности. Системный анализ, опираясь на знания о закономерностях строения, функционирования и развития систем, о методах моделирования, анализа и синтеза систем, выработанные в рамах общей теории систем, дает практические рекомендации по проведению всего комплекса исследований, необходимых для выработки и реализации решений по устранению конкретной проблемной ситуации. Настоящее учебное пособие содержит четыре главы. Первая глава раскрывает сущность системного анализа – чем он является с практической, методической, методологической сторон. Рассматриваются принципы, лежащие в основе методологии системного анализа: итеративности, комплексности, системности, иерархичности, сочетания структурного и логического подходов. При изложении принципов попутно даются основные понятия теории систем, используемые в системном анализе, такие как эмерджентность, иерархичность, состояние, поведение, структура системы и др. В главе также приводится краткое описание рекомендуемой последовательности этапов системного анализа. Дальнейшее изложение материала учебного пособия соответствует данной последовательности. Вторая глава посвящена описанию первой стадии системного анализа, на которой выполняется анализ проблемной ситуации. Даются понятия проблемы, проблемной ситуации, проблематики. Рассматриваются различные методы анализа состояния системы, в которой возникла проблема, и ее окружающей среды. Дальнейший анализ выявленных проблем осуществляется с применением как структурного, так и логического (каузального) подходов. Соответственно рассматриваются методы построения иерархической структурной модели проблемосодержащей системы, необходимые для выявления подсистем – источников проблемы, и методы логического анализа проблемы, направленные на поиск коренных причин возникновения проблемной ситуации. Третья глава описывает стадию синтеза решений по устранению проблемной ситуации. Рассматриваются принципы постановки целей, характеризующих желаемое состояние системы после устранения проблемы, типичные ошибки, 6 допускаемые при формулировании целей. Основным средством поиска путей достижения целей, использующим логический подход, является построение дерева целей. В главе приводятся различные методы построения иерархии целей и метод анализа иерархий, применяемый для оценки приоритетов подцелей. Описание структурного подхода к синтезу обновленной системы включает рассмотрение методов генерации различных вариантов реализации решений, выработанных на этапе логического синтеза, и выбора оптимального варианта, а также изложение процесса построения структурной модели обновленной системы, наглядно показывающей, как будут функционировать отдельные подсистемы после внедрения выбранных вариантов. Завершает стадию синтеза этап, на котором выполняется оценка того, к каким результатам для системы в целом и для окружения приведет внедрение принятых решений. Рассматриваются методы проверки совместимости решений, определения совместных эффектов от их реализации и прогнозирования будущего состояния обновленной системы. Четвертая глава посвящена стадии реализации решений. Описываются работы, выполняемые на этапе подготовки к выполнению проекта по усовершенствованию системы, к которым относятся: планирование внедрения принятых решений; анализ рисков, которые могут возникнуть в ходе реализации плана внедрения; создание положительной мотивации к выполнению проекта. При рассмотрении этапа реализации решений акцент делается на организационные вопросы, возникающие в ходе реализации плана внедрения. Дается представление о том, что такое организационная структура, какие типы оргструктур существуют. Описывается типовая структура управления проектом. Уделяется внимание вопросам проведения мониторинга хода выполнения проекта. В заключение приводится описание этапа оценки результатов выполнения проекта по совершенствованию системы, на котором подводятся итоги и проверяется, была ли ликвидирована проблемная ситуация и достигнуты ли поставленные цели. В конце каждой главы дан перечень контрольных вопросов и заданий, предназначенный для оценки студентами своего уровня освоения материала главы. В конце пособия приведен глоссарий, содержащий описание основных терминов. Соглашения, принятые в учебном пособии Для улучшения восприятия материала в данном учебном пособии используются пиктограммы и специальное выделение важной информации. 7 ····························································· Эта пиктограмма означает определение или новое понятие. ····························································· ····························································· Эта пиктограмма означает «Внимание!». Здесь выделена важная информация, требующая акцента на ней. Автор может поделиться с читателем опытом, чтобы помочь избежать некоторых ошибок. ····························································· ····························································· ························· Пример · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · Эта пиктограмма означает пример. В данном блоке автор может привести практический пример для пояснения и разбора основных моментов, отраженных в теоретическом материале. ······································································· ····························································· Контрольные вопросы по главе ····························································· 8 1 Методология системного анализа 1.1 Предмет системного анализа Системный анализ как часть общей науки о системах и системности, в отличие от таких ее направлений, как общая теория систем или системная философия, имеет четко выраженную прикладную направленность. Он «заостряет внимание на проблемах, возникающих в промышленности и обществе, которые можно исследовать посредством приложений теории систем» [1, с. 21]. Системный анализ применяется для разрешения трудно формализуемых и слабо структурированных проблем, возникающих в сложных системах. Это могут быть проблемы в науке, технике, технологии, социальные проблемы, экономические и др. Примерами сложных проблем являются: низкая эффективность деятельности организационно-технологических объектов (предприятий, компаний, промышленных объединений); недостаточный уровень развития региона (его социальной сферы, транспортной системы, энергетики и т. д.); наличие угроз безопасности (энергетической, технологической, общественной); недостаточная отдача от инновационной деятельности. Подобные проблемы, как правило, возникают под влиянием разнообразных факторов, как управляемых, так и внешних. Они имеют множество различных аспектов, затрагивают интересы различных групп людей и могут быть рассмотрены с различных точек зрения. Способы их решения не очевидны. Саму проблему даже зачастую сложно сформулировать, так как она представляет собой целый комплекс взаимосвязанных проблем. Именно для разрешения таких проблемных ситуаций и используется методология системного анализа. В названии методологии фигурируют два ключевых слова – «системный» и «анализ». Рассмотрим, что они означают и почему именно эти понятия так важны для поиска средств решения сложных проблем. Ключевое слово системный употребляется, потому что и объектом исследования является система – та, в которой возникла проблема, – и конечной целью тоже является система, но уже обновленная, лишенная проблемы. Да и сам процесс выработки и реализации решений, позволяющих устранить проблему, также может рассматриваться как система. 9 Рассмотрим подробнее само понятие системы. Имеется несколько десятков определений системы. Вот лишь некоторые. ····························································· Система есть совокупность взаимосвязанных элементов, обособленная от среды и взаимодействующая с ней как целое [2]. Система есть совокупность объектов, свойство которой определяется отношением между этими объектами [3]. Система есть конечное множество элементов и отношений между ними, выделенное из среды в соответствии с определенной целью [3]. ····························································· Основными свойствами системы являются, с одной стороны, делимость, наличие множества элементов, а с другой – целостность, наличие общей функции, общей цели. Можно сказать, что система – это нечто сложное, состоящее из отдельных частей, и одновременно воспринимаемое как нечто целое, организующее взаимодействие частей для достижения единой цели. Выделить систему не всегда просто. Ведь практически любой предмет, объект, любую вещь можно рассматривать как систему, причем один и тот же объект может быть представлен как различные системы. Например, предприятие мы можем рассматривать как социальную систему, если в центре внимания оказываются отношения между работниками, или как технологическую, если исследуются взаимосвязи производственных операций, или как экономическую, если подсистемы предприятия описываются в экономических терминах. Система может вообще не иметь физического воплощения. Это может быть совокупность представлений о некотором объекте или явлении в виде абстрактных структур в сознании человека. Теории, проекты – это тоже системы. Что считать системой, определяет исследователь – субъект, решающий некоторую задачу. В случае если это задача системного анализа, заключающаяся в поиске способов решения проблемы, таким субъектом является системный аналитик (человек или группа людей, решающих проблему). Системный аналитик выделяет так называемую проблемосодержащую систему, т. е. тот комплекс элементов, совместная деятельность которых породила проблему. ····························································· Система, в которой возникла проблема, называется проблемосодержащей. ····························································· 10 Например, если проблема заключается в неэффективности конкретного бизнес-процесса, то проблемосодержащей системой является собственно бизнеспроцесс как упорядоченная совокупность определенных действий, выполняемых участниками бизнес-процесса с использованием ресурсов и средств деятельности. В некоторых случаях выделение проблемосодержащей системы может вызвать трудности и потребовать уточнения существа проблемы. Второе ключевое слово в наименовании методологии системного анализа – анализ. Дадим определение: ····························································· Анализ (от гр. «расчленение») – мысленное или реальное разделение целого на части, разложение сложного на более простые компоненты [2]. ····························································· Анализ – очевидный способ преодоления сложности. Чтобы решить проблему, прежде всего нужно понять, в чем именно она состоит и почему появилась. Для этого нужно проанализировать деятельность проблемосодержащей системы, выделить все ее компоненты и связи, «разобрать» на части. В результате такого исследования формируется представление о существующей системе, ее модель. ····························································· Модель представляет собой искусственный, созданный человеком объект любой природы (умозрительный или материально реализованный), который замещает или воспроизводит исследуемый объект [4]. ····························································· Модель изучаемой, уже существующей системы называют познавательной или объяснительной. Этот класс моделей часто называют моделями «Как есть» (в английском варианте – As is). Однако исключительно анализом процесс системного анализа не исчерпывается. Конечная цель – разработать и реализовать комплекс решений, позволяющих ликвидировать проблему. Систему, мысленно разобранную на части в ходе анализа, теперь нужно «собрать» заново, возможно, заменив компоненты системы и по-другому организовав их взаимодействие, чтобы обновленная система была лишена выявленной проблемы. Необходим синтез. 11 ····························································· Синтез (от гр. «соединение») – мысленное или реальное соединение частей в единое целое [2]. ····························································· Для этого нужно создать модель обновленной системы. Модели не существующих, создаваемых систем называют нормативными или прагматическими. Иногда их называют моделями «Как должно быть» (в английском варианте – To be). Важно подчеркнуть, что необходимо не просто сформировать представление о будущей обновленной системе, нужно понять, как именно достичь нужных результатов. Нужно выработать комплекс решений, реализация которых позволит устранить поставленную проблему. При этом желательно выбрать наилучшие решения, учитывая имеющиеся ограничения на ресурсы и временные рамки. Для того чтобы выработанные решения не остались благими намерениями, необходимо их внедрить в практику, т. е. реализовать и получить обновленную систему. Если результат не удовлетворит заказчика, поставившего перед системным аналитиком проблему, или если появится новая проблема в обновленной системе, то данная система опять будет рассматриваться как проблемосодержащая, и потребуется новый цикл системного анализа. Таким образом, несмотря на то что в названии методологии системного анализа присутствует только слово «анализ», она включает три основные стадии (рис. 1.1): стадию анализа, результатом которой является уточненное представление об имеющейся проблеме и причинах ее появления; стадию синтеза, в ходе которой выявляются пути устранения проблемы и выбираются наилучшие решения; стадию реализации, заключающуюся во внедрении принятых решений. Каждая стадия разбивается на ряд более мелких этапов. Теперь рассмотрим, что представляет собой сама методология системного анализа с практической, методической и методологической сторон. С практической стороны системный анализ определяется как система методов исследования или проектирования сложных систем, поиска, планирования и реализации изменений, предназначенных для ликвидации проблем [2]. 12 Проблемосодержащая система Анализ Причины возникновения проблемы Синтез Решения по устранению проблемы Реализация Обновленная система Рис. 1.1 – Основные стадии системного анализа Конечная цель – разработать и реализовать комплекс решений, позволяющих ликвидировать проблему с учетом требований всех заинтересованных лиц, в условиях ограниченности ресурсов. Методология системного анализа может использоваться для решения проблем, возникающих в системах различной природы – социальных, природных, бизнес-системах. Проблемы могут касаться развития научных концепций и сфер общественной жизни, использования новых технологий. Разработка и реализация любого проекта, будь то решение научной проблемы, программа развития региона или некоторой сферы общественной жизни, совершенствование бизнеса или отдельных бизнес-процессов, создание автоматизированного комплекса и т. д. может опираться на системный анализ. На основе данной методологии разрабатываются специализированные системные технологии, ориентированные на конкретные виды систем. Примерами могут служить технологии разработки информационных систем, реинжиниринга бизнес-процессов, менеджмента качества. С методической стороны системный анализ отличается междисциплинарным и наддисциплинарным характером. Его инструментарием являются прежде всего системные представления, модели и методы, предлагаемые различными направлениями науки о системах. Именно поэтому одна и та же методология может применяться для решения проблем в любых сложных системах. Ведь все системы, вне зависимости от их природы, имеют общие закономерности строения, функционирования и развития, и для анализа и синтеза любых систем могут применяться модели и методы теории систем. Конечно, без специализированных методов из тех отраслей знаний, которые применимы к конкретной исследуемой 13 системе, не обойтись. Как правило, на ранних этапах системного анализа применяются общесистемные методы. Они позволяют структурировать знания о системе, построить ее иерархическую модель, проследить причинно-следственные цепочки факторов, влияющих на проблему, выявить направления ликвидации проблемы и т. д. В дальнейшем результаты исследования прорабатываются, уточняются, детализируются уже с помощью узкоспециализированных методов. Нужно сказать, что работы, выполняемые на ранних этапах проектирования сложных систем, как правило, являются слабо формализуемыми, «рыхлыми». Для их выполнения зачастую приходится прибегать к эвристическим приемам, методам активизации мышления, обращаться к опыту практической деятельности и здравому смыслу. Использование неформальных знаний во многом объясняется самой природой объекта рассмотрения системного анализа – сложных, неформализованных, неструктурированных проблем. В процессе сведения неформальной задачи к формальной в условиях неполноты информации, ограниченности времени и ресурсов большую и очень важную роль играют этапы, на которых системный аналитик и привлекаемые им эксперты должны выполнить творческую работу. Во многом системный анализ является искусством. Таким образом, системный анализ характеризуется вовлечением в работу как неформальных, эвристических, экспертных методов, так и эмпирических, экспериментальных методов, а также, при возможности и необходимости, строгих формальных математических методов [2]. С методологической стороны системный анализ определяется как прикладная диалектика [2]. Системный анализ – это не просто набор советов и рекомендаций, дополненный методами любых предметных наук, имеющих отношение к рассматриваемой проблеме. Все используемые знания объединены в систему, что и позволяет называть системный анализ методологией. ····························································· Методология – учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности. Основной функцией этого знания является внутренняя организация и регулирование процесса познания или практического преобразования какого-то объекта [5]. ····························································· Методологическое знание выступает в форме как предписаний и норм, в которых фиксируются содержание и последовательность определенных видов 14 деятельности (нормативная методология), так и описаний фактически выполненной деятельности (дескриптивная методология). Системный анализ является нормативной методологией, что предполагает наличие регламента, предписывающего последовательность определенных действий. Почему же эту методологию называют диалектической? ····························································· Диалектика (от гр. dialektike – искусство вести беседу, спор) – учение о наиболее общих закономерностях становления, развития, внутренний источник которых усматривается в единстве и борьбе противоположностей [5]. ····························································· Диалектический метод познания рассматривает действительность как изменчивую, совмещающую в себе противоположности. В этом смысле она противопоставляется метафизике – такому способу мышления, который рассматривает вещи и явления как неизменные и независимые друг от друга. Необходимость применения диалектического подхода в системном анализе обусловлена самой природой сложных открытых систем, являющихся объектом изучения, так как они никогда не являются неизменными, застывшими образованиями. В результате внутренних и внешних взаимодействий происходит развитие системы, появление новых структур, новых свойств, которых не было у отдельных компонент системы. 1.2 Принципы системного анализа 1. Принцип итеративности: схема выполнения этапов системного анализа должна быть итеративной. Как уже было сказано выше, регламент системного анализа должен включать в себя три основные стадии – анализ проблемной ситуации, синтез решений по устранению проблемы и реализация решений. При этом для детализации основных стадий могут применяться различные подробные последовательности этапов. Имеется множество вариантов последовательности выполнения системного анализа, предложенных различными авторами, в частности С. Л. Оптнером [6], С. Янгом [7], Э. Квейдом [8], Ю. И. Черняком [9], Н. П. Федоренко [10], С. П. Никаноровым [11], Ф. П. Тарасенко [12]. В таблице 1.1 для примера приведены три варианта системной последовательности – по С. Л. Оптнеру, С. П. Никанорову и С. Янгу – с распределением 15 работ по укрупненным стадиям. Еще один вариант регламента будет рассмотрен в п. 1.3 и последующих главах. Таблица 1.1 – Различные варианты системной последовательности Стадии системного анализа Анализ ситуации Последовательность работ по С. Л. Оптнеру по С. П. Никанорову по С. Янгу 1. Идентификация симптомов. 2. Определение актуальности проблемы. 3. Определение целей. 4. Определение структуры системы 1. Обнаружение про1. блемы. 2. Оценка актуальности 2. проблемы. 3. Анализ ограничений 3. проблемы. 4. Определение критериев. 5. Анализ существующей системы Определение цели организации. Выявление проблемы. Диагноз Выработка 5. Определение возмож- 6. Поиск возможностей 4. Поиск решения. решений ностей. (альтернатив). 5. Оценка и выбор 6. Нахождение альтерна- 7. Выбор альтернативы альтернативы. тив. 6. Согласование ре7. Оценка альтернатив. шения 8. Выработка решения Реализация 9. Признание решения. 8. Обеспечение призна- 7. Утверждение решерешений 10. Запуск процесса решения. ния. ния. 9. Принятие решения 8. Подготовка к вводу 11. Управление процессом (признание формальв действие. реализации решения. ной ответственности). 9. Управление приме12. Оценка реализации и 10. Реализация решения. нением решения. ее последствий 11. Определение результа- 10. Проверка эффектов решения тивности Системный аналитик вправе выбрать любой из вариантов, исходя из особенностей конкретной ситуации. Однако какой бы вариант ни был выбран, в любом случае регламент должен быть гибким, настраиваемым. Учитывая разнообразие систем, которые могут выступать в роли объекта системного анализа, их сложность и многоаспектность, невозможно представить регламент в виде подробного и исчерпывающего алгоритма, на каждом шаге которого предписывается выполнение однозначно определенной операции. Регламент должен предписывать, что должно быть сделано на каждом этапе, каков должен быть результат, и предлагать совокупность методов, которые могут быть для этого использованы. Окончательный выбор способов, как именно получить тот или иной результат, остается за системным аналитиком. Аналитик на каждом 16 этапе сам выбирает из широкого арсенала возможных методов наиболее подходящие с учетом особенностей конкретной системы, наличия информации, квалификации экспертов, наличия ресурсов и т. д. Схема применения такого настраиваемого регламента должна допускать возможности возврата и пересмотра ранее принятых решений (рис. 1.2). Это требование обусловлено не только сложностью проблемосодержащей системы, многообразием целей заинтересованных сторон, которые необходимо учитывать при поиске решений, но и слабой формализованностью, «рыхлостью» методов, используемых в процессе системного анализа. Многие из этих методов требуют творческого осмысления и применения, эффективность их использования зависит от опыта и квалификации системного аналитика. Зачастую системному аналитику приходится оперировать нечеткой и неполной информацией, использовать экспертные знания и собственный опыт, интуицию. Этап 1 Этап 2 Этап 3 ... Этап n Рис. 1.2 – Итеративная схема взаимосвязей этапов системного анализа В силу этих причин схема выполнения этапов не может быть линейной. Слишком много неопределенности. Даже формулировка самой проблемы в процессе проведения системного анализа может измениться. Может оказаться, что цели, которые предполагалось достичь, не достижимы, или что изменились условия, не были учтены все требования и т. д. Поэтому нужно предусмотреть возможность на любом этапе вернуться к предыдущему или более раннему этапу, чтобы провести дополнительные исследования, уточнить или скорректировать ранее полученные результаты. Таких итераций может быть множество. По сути, такой подход есть воплощение метода проб и ошибок. Чем сложнее проблема, тем больше возвратов потребуется [12]. 17 2. Принцип комплексности предполагает полноту и всесторонность рассмотрения объекта анализа. Необходимо исследовать различные аспекты проблемной ситуации, рассмотреть проблемосодержащую систему с различных точек зрения. Сложность проблемосодержащей системы определяет многоаспектность ее рассмотрения. Так, для производственных систем могут быть выделены экономический, технологический, организационный аспекты. Описание того или иного аспекта осуществляется на соответствующем языке. Например, экономический аспект отражается с помощью языка экономики, технологический – с помощью профессионального языка технолога, организационный – с помощью понятий теории менеджмента. Таким образом, одна и та же система может быть представлена множеством моделей на различных профессиональных языках, составляющих так называемый конфигуратор. ····························································· Конфигуратором называется набор различных языков описания изучаемой системы, достаточный для проведения системного анализа данной проблемы [2]. ····························································· Почему так важно использовать различные языки моделирования? При построении модели неизбежно происходит упрощение: модель всегда является приближенным и упрощенным образом оригинала. Собственно, модель и строится для того, чтобы отсечь все лишнее, опустить ненужные делали и выпятить наиболее существенные стороны изучаемого объекта. Это помогает справиться со сложностью исследуемой реальности. Однако такое упрощение может привести к тому, что будет упущен важный аспект и решение, позволяющее справиться с проблемой, не будет найдено. Сказанное не значит, что необходимо стремиться к использованию максимально возможного количества языков и построению множества моделей со всех точек зрения. Однако во многих случаях попытки взглянуть на ситуацию с другого угла зрения помогают найти выход из тупика и обнаружить решение, которое до этого не просматривалось. 3. Принцип системности заключается в том, что необходимо рассматривать все элементы системы, а также различные состояния системы и ее элементов не изолированно, а во взаимосвязи и взаимообусловленности. 18 Рассмотрение отдельных частей системы изолированно, вне связи друг с другом не дает полного понимания сложившейся ситуации. Дело в том, что система – это не просто множество отдельных элементов, это целое, созданное из элементов. Недаром теорию систем часто называют наукой о целостности. Важнейшим свойством систем является свойство эмерджентности. ····························································· Эмерджентность – появление у системы при объединении составляющих ее частей в целое принципиально новых качеств, не имеющихся у отдельных частей [2]. ····························································· Это свойство называют также синергией или синергетическим эффектом. Образно его можно выразить фразой: «Целое – больше чем сумма частей». Система обладает качествами, которыми не могут обладать ее составляющие. Приведем простой пример несводимости свойств системы к сумме свойств ее компонент. Отдельные детали, из которых собирается самолет, не обладают свойством летать. Это свойство появляется лишь у всего самолета в целом, когда все его части соединены должным образом и начинают определенным способом взаимодействовать. Элементы, функционируя в системе, играют определенные роли в деятельности системы. Каждый элемент занимает свое место, выполняет свою специфическую функцию. Но свое назначение элемент может выполнить только при условии его взаимодействия с другими элементами. Таким образом, необходимым условием появления эмерджентности является взаимодействие компонент системы: единство обеспечивается взаимодействием частей. Именно поэтому даже всестороннее и подробное изучение отдельных частей системы не дает полного понимания сложившейся ситуации. Только рассматривая компоненты системы во взаимосвязи, можно понять, не только как система работает, но и почему и зачем она это делает [2]. 4. Принцип иерархичности: исследование системы должно осуществляться на разных уровнях абстрагирования с использованием иерархического подхода. Иерархичность – неотъемлемое свойство любых систем. Система по определению состоит из множества элементов, т. е. в ней всегда можно выделить составные части. При этом составные части сами могут состоять из более мелких частей, являясь, таким образом, подсистемами, т. е. системами для составляющих их элементов (рис. 1.3). Очевидно, что и сама материнская система может рассматриваться как подсистема более крупной системы. 19 Система Подсистема 1 Подсистема 1.1 Подсистема 1.2 Система Подсистема 1 Подсистема 1.1 Подсистема 2 Подсистема 1.2 Подсистема 2.1 Подсистема 2.2 Подсистема 2 Подсистема 2.1 Подсистема 2.2 Элементы Рис. 1.3 – Иерархичность системы ····························································· Закономерность иерархичности формулируется следующим образом: отдельные компоненты системы (и сама система) выступают как части системы более высокого уровня и одновременно как системы для компонент низшего уровня. ····························································· Принцип иерархичности предполагает рассмотрение системы и любой ее подсистемы, с одной стороны, как некого целостного объекта, выполняющего определенную функцию в рамках более крупной системы, а с другой стороны, как совокупности подсистем или элементов, взаимодействующих между собой. Следовательно, мы можем говорить о двух модельных представлениях системы (подсистемы): в виде модели «черного ящика» и в виде модели структуры. Модель «черного ящика» рассматривает систему как единое целое, о структуре которого в модели нет информации, т. е. система представляется как черный «непрозрачный» ящик. Данная модель представляет собой описание входов, выходов, свойств и поведения системы (рис. 1.4). 20 Окружающая среда Входы Выходы Система Свойства входа Свойства системы Свойства выхода Рис. 1.4 – Модель «черного ящика» Модель «черного ящика» прежде всего может быть использована для анализа состояния и поведения системы. Дадим определение данных понятий. ····························································· Состояние – это множество одновременно существующих свойств системы [13]. Поведение (функционирование) – совокупность изменений системы, т. е. процесс, состоящий из последовательно сменяющих друг друга состояний [13]. ····························································· Свойства могут быть описаны в виде качественных и количественных параметров. Некоторые из параметров могут быть непосредственно измерены наблюдателем или каким-либо образом оценены (например, на основе субъективных суждений экспертов). Кроме того, значения одних параметров могут определяться на основе значений других, если известны зависимости между параметрами, например, в виде формул расчета. В этом случае можно говорить о модели как о «сером» или «белом ящике» (в литературе встречаются также термины «полупрозрачный», «прозрачный ящик»). Можно рассматривать значения параметров как координаты в пространстве, которое называется пространством состояний. Тогда состояние системы, задаваемое определенной комбинацией значений параметров, в пространстве состояний может быть представлено как точка, а поведение системы – как траектория движения (рис. 1.5). 21 x2 x'' Конечное состояние x2'' x 2' x' Начальное состояние x1' x 1'' x1 Рис 1.5 – Движение системы в пространстве состояний Модель «черного ящика» дает представление о системе в целом – что она делает, каковы ее свойства, – но чтобы понять, как именно система функционирует и благодаря чему возникают целостные свойства, необходима модель структуры. ····························································· Структура (от лат. structura – строение, расположение) – совокупность связей между частями системы [2]. ····························································· Чтобы построить модель структуры, сначала необходимо выделить компоненты системы (подсистемы и элементы) путем декомпозиции, а затем установить связи между компонентами (рис. 1.6). Рис. 1.6 – Модель структуры системы 22 Каждая подсистема, как и система в целом, может быть представлена в виде модели структуры. Поскольку и сама система является частью более широкой системы (надсистемы), то модель ее взаимодействия с окружающей средой, включающая компоненты среды и их связи с исследуемой системой, будет являться моделью структуры надсистемы. Таким образом, модель сложной системы представляет собой множество иерархически связанных моделей структуры, причем каждый отдельный компонент может быть представлен в виде модели «черного ящика». Иерархическое представление системы позволяет снизить размерность задачи анализа/синтеза путем сведения ее к множеству более простых, иерархически связанных задач. 5. Принцип сочетания подходов: целесообразно сочетать структурный и логический (каузальный) подходы к построению иерархической модели системы. При рассмотрении принципа иерархичности был продемонстрирован подход, который условно можно назвать структурным. Он заключается в том, что формируется многоуровневая иерархическая модель системы, в которой возникла проблема. На стадии анализа формируется объяснительная модель проблемосодержащей системы (модель «Как есть»), на стадии синтеза строится нормативная модель обновленной системы (модель «Как должно быть»). Иерархия строится путем последовательного разделения системы на отдельные подсистемы, в совокупности представляющие материнскую систему. На каждом уровне мы имеем одну и ту же систему, рассматриваемую на определенном уровне детальности. Подобную иерархию называют страты [14]. В ней отношения между подсистемами смежных уровней (страт) относятся к типу «целое – часть». Стратифицированная иерархия позволяет подробно рассмотреть, как устроена система, из чего состоит, как работает. Чем ниже мы спускаемся по иерархии, тем более детальным становится раскрытие системы; чем выше мы поднимаемся, тем яснее становится смысл и значение всей системы. На рисунке 1.7 схематично представлена иерархия типа страт. Другой подход, который можно назвать логическим, или каузальным (от англ. causal – причинный, выражающий связь причины и следствия), заключается в том, что объектом рассмотрения является не проблемосодержащая система, а непосредственно проблема – каковы логические причины ее возникновения, к каким последствиям она может привести, каковы пути ее устранения. Лучшее понимание Более детальное описание 23 Рис. 1.7 – Иерархия в виде страт Сложную проблему, подлежащую решению, разбивают на множество последовательно расположенных более простых подпроблем, решение которых позволяет решить и исходную проблему. Иерархию, получаемую в результате такой декомпозиции, называют слои (слои принятия решений) [14]. В ней отношения между подсистемами смежных уровней (слоев) имеют смысл «причина – следствие». На стадии анализа формируется дерево причин, показывающее, какие факторы привели к возникновению проблемы (рис. 1.8, а). Устранение выявленных причин приведет к устранению проблемы. На стадии синтеза строится дерево целей, показывающее, какие цели (подцели) должны быть достигнуты для разрешения проблемы и каковы средства их достижения (рис. 1.8, б). Основным преимуществом логического подхода является наглядность отражения причинно-следственных связей между проблемой и средствами ее разрешения или между целью и средствами ее достижения. Основным недостатком можно считать то, что в явном виде структура исследуемой системы (существующей или создаваемой) не отображается. 24 Цель Проблема Результат Следствие Причина Подпроблема Подпроблема Средство Подцель Подцель Следствие Результат Причина Подпроблема Подпроблема а) Подпроблема Средство Подцель Подцель Подцель б) Рис. 1.8 – Иерархии в виде слоев: а – дерево причин, б – дерево целей Структурный подход, наоборот, позволяет сформировать представление о структуре системы – о том, из каких компонент состоит существующая система, как они взаимодействуют, или о том, какими должны быть компоненты и их взаимосвязи в обновленной системе, лишенной изначальной проблемы. Однако структурный подход не дает ответа на вопрос, как перейти от модели проблемосодержащей системы «Как есть» к модели «Как должно быть». Именно поэтому целесообразно сочетать оба подхода, чтобы достоинства одного дополняли достоинства другого. Знание структуры системы помогает в выявлении путей решения возникшей в ней проблемы, направляя поиск по отдельным направлениям, связанным с различными подсистемами и элементами. С другой стороны, чтобы наглядно представить, какой будет обновленная система после того, как будут реализованы предложенные решения, необходимо построить ее структурную модель. Названия описанных подходов достаточно условные. На самом деле модели логического анализа тоже представляют структуру, но структуру не исследуемой системы, а самого процесса рассуждений эксперта, осуществляющего поиск логических цепочек решений, которые позволят решить проблему. В то же время модели структурного анализа могут отражать логику, но не логику системного аналитика, а, например, логику взаимодействия подсистем и элементов, составляющих структуру проблемосодержащей системы [15]. 1.3 Последовательность этапов системного анализа Системный анализ – это процесс, состоящий из множества шагов. Каждая из стадий – анализ ситуации, синтез решений, реализация решений – имеет свою 25 структуру из более мелких этапов. Выше (см. табл. 1.1) уже были приведены некоторые из вариантов последовательности проведения системного анализа. Здесь мы рассмотрим еще один из вариантов регламента, состоящий из девяти этапов. Охарактеризуем кратко их содержание. В следующих главах каждый этап будет описан подробно. Этап 1.1 Анализ проблемосодержащей системы в целом и ее окружающей среды Основная задача данного этапа – выявить или подтвердить проблему (комплекс проблем). Прежде чем детально «препарировать» изначально поставленную проблему и пытаться найти ее корни, необходимо понять, а действительно ли существует проблема, и в чем именно она состоит. Чтобы решить эту задачу, необходимо иметь представление о проблемосодержащей системе: что она делает и для кого, каковы результаты ее деятельности, что она получает на входе и т. д. Для идентификации проблемы нет необходимости строить подробную структурную модель системы, достаточно построить модель «черного ящика». Выявленные при построении модели свойства системы используются для анализа состояния системы. При этом можно сравнивать текущее состояние с желаемым, выявленным на основе анализа требований к системе всех заинтересованных лиц, или с состояниями других аналогичных систем, выбранных в качестве эталонов. Можно проанализировать, как изменялись состояния системы в прошлые периоды времени, и выявить тенденцию. Для диагностики проблемы важно проанализировать не только состояние проблемосодержащей системы, но и состояние окружающей среды, потому что появление проблемы во многом может быть обусловлено внешними причинами. Для этого строится модель надсистемы, включающей исследуемую систему как подсистему. Необходимо выделить наиболее существенные подсистемы среды с точки зрения исследуемой проблематики. Полезно проанализировать не только текущее состояние этих подсистем, но и проследить динамику, а также спрогнозировать их будущее изменение. Этап 1.2 Структурный анализ проблемосодержащей системы Дальнейшее исследование проблемы требует более глубокого понимания проблемосодержащей системы. Необходимо декомпозировать систему и изучить каждую подсистему на более детальном уровне. Основной задачей на данном этапе является локализация проблемы, выявление «узких мест» – тех подсистем, 26 которые в наибольшей степени влияют на проблему. Основой для такого анализа является иерархическая структурная модель системы, в которой должны быть отражены подсистемы, их структурные элементы, а также взаимосвязи подсистем. Количество уровней декомпозиции системный аналитик выбирает сам в зависимости от требуемой степени детализации. Возможно, потребуется построить не одну структурную модель, а сразу несколько моделей, отражающих различные точки зрения на систему и описывающие компоненты системы на разных языках конфигуратора. Для анализа состояния подсистем используются параметры состояний (по сути для каждой подсистемы строится модель «черного ящика»). С их помощью можно измерить и оценить свойства подсистем, выполнить сравнительный, ретроспективный анализ так же, как это делалось для всей системы в целом на предыдущем этапе. Конечным результатом структурного анализа являются уточненные формулировки проблем, связывающие их с конкретными функциональными подсистемами и их структурными элементами. Этап 1.3 Логический анализ проблемы Структурный анализ позволяет прояснить, в чем именно состоит проблема, какие компоненты системы неудовлетворительно работают, но он не дает ответа на вопрос, почему возникла проблема, каковы коренные причины ее появления. Логический (каузальный) анализ призван установить цепочки причин, приведших к возникновению проблемы. Дерево причин упорядочивает в иерархическом порядке все ранее выявленные (на этапе анализа системы в целом и этапе структурного анализа) проблемы, а также новые, выведенные путем логических рассуждений. В дальнейшем (на последующих стадиях) усилия должны быть направлены на устранение коренных причин, что позволит решить весь комплекс проблем. Этап 2.1 Логический синтез решений по достижению целей В отличие от стадии анализа, на которой логический (каузальный) подход применяется на заключительном этапе, стадию синтеза предлагается начать именно с логического поиска основных направлений изменений, которые позволят решить комплекс проблем. Отправной точкой такого поиска служат цели, фиксирующие желаемое будущее состояние системы. Необходимо выявить пути достижения целей – цепочки подцелей, позволяющих достичь глобальные цели. Все множество целей/подцелей необходимо структурировать с помощью дерева 27 целей. Терминальные вершины дерева представляют собой искомые решения, реализация которых приведет к разрешению исходной проблемы. Желательно выстроить решения в порядке приоритетности с точки зрения их влияния на достижимость целей. Это позволит наиболее эффективным образом распределить ресурсы, выделенные на выполнение проекта по совершенствованию системы. Этап 2.2 Структурный синтез обновленной системы Решения, принимаемые на этапе логического синтеза, как правило, представляют собой задачи – описание того, что нужно сделать, например, «разработать систему мотивации персонала», «создать электронный регламент процесса». Они определяют направления действий, но не раскрывают способ – как, каким образом нужно действовать. Такие решения нуждаются в уточнении. Необходимо предложить варианты реализации решений, показывающие механизмы реализации. Поскольку для каждой задачи может быть предложено в общем случае множество альтернативных вариантов, необходимо их сравнить, оценив последствия для каждого варианта, и выбрать оптимальный вариант. Наглядное представление, как будут работать функциональные подсистемы исследуемой системы уже после реализации выбранных вариантов решений, дает структурная модель обновленной системы, т. е. модель системы типа «Как должно быть» (модель To be). Она может быть построена на основе структурной модели «Как есть» (As is) проблемосодержащей системы путем внесения в нее необходимых изменений. Изменения могут коснуться состава структурных элементов подсистем (и даже самого состава функциональных подсистем), а также способов взаимодействия подсистем. Завершает этап структурного синтеза прогноз состояний подсистем после реализации выбранных вариантов совершенствования. Желательно взять те же свойства и показатели, которые использовались на этапе структурного анализа для оценки состояния подсистем. Сравнение значений показателей до и после изменений (сравнение «как было» с «как будет») поможет получить представление о том, будет ли решена исходная проблема и будут ли достигнуты поставленные цели. Этап 2.3 Прогноз состояния обновленной системы Основная задача данного этапа – оценить, к каким результатам для системы в целом и для окружения приведет внедрение всего комплекса принятых решений. Таким образом, мы возвращаемся к модели «черного ящика», но уже 28 оцениваем состояние (совокупность свойств) обновленной системы, которое будет достигнуто после реализации решений. Необходимо проверить совместимость решений. Они могут как противоречить друг другу, так и, наоборот, усиливать друг друга, давая эмерджентный эффект. Общую результативность решений необходимо сопоставить с суммарными затратами на реализацию всех выбранных изменений. В ходе выполнения этих работ может появиться необходимость вернуться к стадии синтеза решений и пересмотреть комплекс решений. На рисунке 1.9 представлена схема выполнения стадий анализа проблемной ситуации и синтеза решений, на которой наглядно отображены основные этапы анализа/синтеза и используемые на каждом этапе модели. Анализ «как есть» Синтез «как должно быть» Модель «черного ящика» проблемосодержащей системы Модель структуры проблемосодержащей системы Дерево причин возникновения проблемы Анализ системы в целом и среды Структурный анализ (анализ подсистем) Логический анализ (анализ причин) Модель «черного ящика» обновленной системы Модель структуры обновленной системы Дерево целей Прогноз состояния системы Структурный синтез (синтез подсистем) Логический синтез (поиск решений) Рис. 1.9 – Схема выполнения стадий анализа проблемной ситуации и синтеза решений Завершает системный анализ стадия реализации решений, включающая следующие этапы. Этап 3.1 Подготовка к реализации решений Прежде чем приступить непосредственно к реализации решений, принятых на стадии синтеза, необходимо разработать план внедрения – определить порядок действий, календарные даты начала и окончания работ, исполнителей мероприятий и ответственных за их выполнение, требуемые ресурсы. 29 Следует заранее предусмотреть риски, которые могут возникнуть в ходе реализации плана внедрения. Для предотвращения существенных рисков, которые могут привести к потерям и неудаче проекта, необходимо разработать контрмеры. Очень важно создать благоприятный психологический климат для внедрения изменений. Положительная мотивация к усовершенствованию проблемосодержащей системы позволит избежать трудностей, связанных с возможным сопротивлением изменениям. Этап 3.2 Реализация решений Задача этапа – внедрить приятые решения по устранению проблемной ситуации в соответствии с планом, разработанным на этапе подготовки к реализации. В процессе внедрения осуществляется управление исполнителями, реализующими принятые решения. Постоянный мониторинг хода работ позволяет выявлять ошибки и отклонения от плана и своевременно устранять их. Этап 3.3 Оценка результатов реализации решений После внедрения всех принятых решений проводится итоговая проверка, основная задача которой – оценить степень устранения проблемы и достижения поставленных целей. Сравнивается «что было» (проблема), «что должно быть» (цель) и «что получилось» (результат). Если результат не удовлетворителен, т. е. проблема не была устранена и цели не были достигнуты, то следует проанализировать причины. Возможно, потребуется вернуться к стадии синтеза или стадии внедрения либо заново пройти весь цикл системного анализа. Итак, весь процесс системного анализа мы разбили на девять этапов. Именно в такой последовательности мы и будем подробно описывать процесс выполнения системного анализа в следующих главах. Предлагаемый вариант регламента не противоречит другим вариантам, в том числе представленным в таблице 1.1. Отличия заключаются в том, что в данном варианте явно указано, на каких этапах применяются структурный и логический подходы к анализу/синтезу системы, а также подход, основанный на модели «черного ящика». Еще раз подчеркнем, что регламент системного анализа – это не жесткая инструкция. Наоборот, системный аналитик должен подстроить его под конкретные условия. Он может посчитать, что можно переставить или вообще убрать некоторые этапы. Кроме того, им выбираются методы выполнения того или иного этапа из всего арсенала доступных методов. 30 ····························································· Контрольные вопросы по главе 1 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. ····························································· Каково назначение системного анализа? Почему в названии методологии системного анализа фигурирует ключевое слово «системный»? Что такое система? Как выделить систему? Какая система называется проблемосодержащей? Что такое анализ и что такое синтез? Что такое модель? К какому классу относятся модели, формируемые в результате анализа и в результате синтеза? Каковы основные стадии системного анализа? Что является результатом каждой стадии? Что представляет собой системный анализ с практической стороны? Что представляет собой системный анализ с методической стороны? Какие методы используются при его проведении? Что представляет собой системный анализ с методологической стороны? Что такое методология и что такое диалектика? Почему методологию системного анализа называют диалектической? Что означает принцип итеративности системного анализа? Почему регламент системного анализа не может быть строго линейным? Что означает принцип комплексности системного анализа? Что такое конфигуратор? Что означает принцип системности системного анализа? Что такое эмерджентность системы? Каково основное условие появления эмерджентности? Что означает принцип иерархичности системного анализа? В чем заключается закономерность иерархичности систем? Что отражается в модели «черного» ящика? Что такое состояние, поведение системы? Что является координатами пространства состояний? Как состояние и поведение системы могут быть представлены в пространстве состояний? 31 25. Что такое структура? 26. Что отражается в модели структуры системы? 27. В чем заключается структурный подход к построению иерархической модели? Какого типа иерархия строится при его применении? Какого типа отношения связывают элементы смежных уровней в такой иерархии? 28. В чем заключается логический (каузальный) подход к построению иерархической модели? Какого типа иерархия строится при его применении? Какого типа отношения связывают элементы смежных уровней в такой иерархии? 29. Каковы основные недостатки и преимущества структурного и логического подходов? 30. Перечислите основные этапы системного анализа. Дайте краткую характеристику каждого этапа. 32 2 Анализ проблемной ситуации 2.1 Анализ проблемосодержащей системы и ее среды 2.1.1 Постановка проблемы Наличие проблемы является стимулом к проведению системного анализа. Как правило, проблему формулирует инициатор системного анализа (клиент, заказчик), заинтересованный в ее решении. В широком смысле понятие проблемы определяется следующим образом: ····························································· Проблема – расхождение между желаемым и действительным состояниями. ····························································· Впрочем, проблема может быть потенциальной, т. е. связанной не с неудовлетворительным текущим состоянием, а с прогнозируемым наступлением неблагоприятных событий в будущем. Например, руководитель вполне успешного предприятия предвидит неизбежное снижение прибыли, связанное с наметившимся постепенным снижением оборота выпускаемой продукции. Изначально проблема должна быть сформулирована таким образом, чтобы было понятно, чем недоволен субъект, обратившийся к системному аналитику, но при этом в формулировке проблемы не должен подразумеваться способ ее решения. Пример неправильной постановки проблемы: «Отсутствие автоматизированных средств поддержки процесса обработки заявки». Возникает вопрос: а почему это проблема? Чем именно недоволен клиент: тем, что процесс выполняется слишком долго, или требует больших трудозатрат, или сопровождается множеством ошибок? Причем предполагается, что автоматизация устранит недовольство клиента процессом. Однако при этом сразу отсекаются другие возможности решения проблемы. Слишком узкая постановка проблемы, в которой «зашито» решение, не может являться предметом системного анализа. Отправной точкой должна быть проблемная ситуация. 33 ····························································· Проблемная ситуация – такая ситуация, когда неудовлетворительность существующего положения осознана, но неясно, что следует сделать для его изменения [2]. ····························································· Заказчик системного анализа не всегда может сразу четко сформулировать, в чем именно состоит проблема. Осознание проблемы происходит постепенно в процессе самого системного анализа, проходя этапы от смутного ощущения, что «что-то не так», через выявление комплекса взаимосвязанных проблем до перечня коренных причин, вызвавших недовольство существующим положением. Одной из причин того, что проблему не удается сразу четко определить, является то, что она оказывается связанной с множеством других смежных проблем. Например, такая довольно абстрактная формулировка проблемы, как «низкое качество обучения студентов», требует расшифровки. Она может быть конкретизирована через список проблем: «низкий уровень успеваемости студентов», «недостаточный, с точки зрения работодателей, уровень компетентности выпускников», «отсутствие заинтересованности у студентов в получении знаний» и т. д. Такую совокупность проблем называют проблематикой. ····························································· Проблематика – сплетение, клубок проблем, которые неразрывно связаны с проблемой, подлежащей разрешению [2]. ····························································· Превращение проблемы в проблематику обусловлено сложностью проблемосодержащей системы. Чем больше и разнообразней состав подсистем и элементов системы, чем сложнее ее структура, тем шире становится проблематика. Кроме того, окружающая среда может содержать множество разнообразных факторов, оказывающих влияние на систему, и множество объектов и субъектов, связанных с системой, что тоже неизбежно порождает целый комплекс проблем. Другой причиной необходимости уточнения изначально поставленной проблемы является субъективизм заказчика системного анализа. Он излагает проблему со своей точки зрения, так, как он ее видит. Но его знания о проблеме могут быть ограниченными или даже искаженными, т. е. его модель ситуации может быть неадекватной. Иногда оказывается, что проблема – лишь симптом какой-то другой проблемы [12]. 34 Таким образом, необходимо провести анализ проблемосодержащей системы, чтобы ответить на вопрос, а действительно ли существует проблема, и в чем именно она состоит. 2.1.2 Анализ состояния системы Основой анализа на данном этапе являются модель проблемосодержащей системы типа «черного ящика» и модель взаимодействия системы с окружающей средой (модель «надсистемы»). Выделяется исследуемая система, определяются ее входы и выходы. В окружающей среде выявляются все поставщики – те, кто предоставляет входы и каким-то образом влияет на деятельность системы, и потребители – те, кто использует выходы системы. Помимо перечня связей со средой в модель «черного ящика» нужно включить основные свойства системы, прежде всего свойства результата ее деятельности и свойства самого процесса, происходящего в системе. Задача этапа – оценить состояние системы, т. е. оценить ее свойства. Если некоторое свойство оценивается как неудовлетворительное, то фиксируется проблема. Оценка текущего состояния осуществляется через сравнение с «идеальным», целевым состоянием, с состояниями аналогов – других систем, схожих с анализируемой системой, с прошлыми состояниями самой исследуемой системы. Состояния желательно представить в пространстве состояний (рис. 2.1). Для этого вводятся параметры – измерители свойств. Наличие параметров значительно облегчает процедуру оценивания. Проблема, подтвержденная результатами измерений, уже переходит из разряда интуитивно понимаемых в разряд диагностированных, доказанных. x2 Целевая область Состояния аналогов Целевое состояние Состояния системы x1 Рис. 2.1 – Представление различных состояний в пространстве состояний 35 Параметры состояний в дальнейшем, на стадиях синтеза и реализации решений, могут быть использованы в качестве критериев для сравнения между собой альтернативных вариантов обновленной системы, а также для оценки результатов внедрения принятых решений. Рассмотрим следующие виды анализа: анализ требований акторов; сравнение с аналогами; ретроспективный анализ. Анализ требований акторов Задача этого вида анализа – сравнить существующее состояние системы с требованиями, выдвигаемыми различными заинтересованными сторонами, и зафиксировать, чем именно недовольны заинтересованные лица. Их называют также акторами, стейкхолдерами (от англ. stakeholders – держатели ставок). ····························································· Акторы (стейкхолдеры) – лица (группы лиц), затрагиваемые проблемной ситуацией, заинтересованные в устранении проблемы [2, 12]. ····························································· Сначала нужно составить перечень акторов, т. е. определить круг лиц, связанных с конкретной проблемой. К ним, прежде всего, относятся те, кто пользуется результатами системы, кто является потребителем тех выходов, которые система передает в окружающую среду. Еще одна группа акторов – те, кто является поставщиком входов для системы, кто предоставляет ресурсы, используемые системой в процессе функционирования. Важно также учесть требования лиц, получающих выгоду от работы системы, в интересах которых система была создана, а также лиц, курирующих систему. Помимо субъектов, входящих в окружение системы, к заинтересованным сторонам относят и тех, кто непосредственно участвует в деятельности системы и руководит этой деятельностью. В качестве подсказки при составлении списка акторов можно пользоваться аббревиатурой ПИРС, объединяющей типовые группы заинтересованных лиц: Пользователи (и Поставщики), Исполнители, Руководители, Собственники (рис. 2.2) [12]. 36 П И Р Собственники С Собственники Руководители Исполнители Руководители Поставщики Исполнители Пользователи Поставщики Пользователи Рис. 2.2 – Типовые категории акторов В список акторов помимо лиц, связанных с проблемосодержащей системой и являющихся ее частью, нужно включить представителей проблеморазрешающей системы – тех людей, которые будут устранять проблему. Мнения акторов относительно существа проблемы выявляются в ходе опроса. Он может быть организован в форме анкетирования, интервью, неформальной беседы и т. д. Однако организация такого опроса может вызывать трудности. Акторов может быть очень много, и не всегда имеется возможность связаться со всеми из них. Иногда непосредственный контакт невозможно установить в принципе: например, когда в качестве акторов выступают будущие или прошлые поколения, или представители природы, интересы которых нужно учесть при решении проблемы. В таком случае мнения той или иной группы акторов может выражать назначенный представитель. Акторы могут быть поделены на два типа: обязательные и желательные. Требования обязательных акторов следует получить непосредственно от них, требования желательных могут быть выявлены косвенно, без личного участия. В случае если необходимо опросить множество лиц, лучше использовать методы экспертных оценок. Самый простой путь – выделить критерии оценки проблемосодержащей системы и попросить акторов выставить оценки по каждому критерию. При этом необходимо учесть, что для разных групп опрашиваемых лиц критерии могут отличаться. Так, пользователям логично предложить оценить результат деятельности системы и удобство взаимодействия с системой, руководителям – эффективность деятельности, собственникам – финансовый результат, исполнителям – условия и методы работы. Оценки могут быть лингвистическими, например, «плохо», «удовлетворительно», «хорошо» и т. д., или в виде баллов (по пяти-, десяти-, стобалльной 37 шкале). Результаты опроса обрабатываются для выявления обобщенного мнения. В случае если результаты представлены в виде числовых оценок, используют методы осреднения. Например, для получения обобщенной оценки по некоторому критерию можно использовать формулу среднего арифметического: n ki qi q i 1 K n n ki qi vi qi i 1 K i 1 где q – обобщенная оценка, qi – i -я оценка из n возможных оценок (при использовании пятибалльной шкалы q1 1, q2 2, ..., q5 5 ), ki – количество опрошенn ных, поставивших i -ю оценку, K – общее количество опрошенных ( K ki ), i 1 n vi – доля опрошенных, поставивших i -ю оценку ( vi 1 ). i 1 ························· Пример · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · В таблице 2.1 приведены результаты опроса клиентов относительно того, насколько их устраивает процесс оказания некоторой услуги, и обобщенные оценки, рассчитанные на основе этих данных. Таблица 2.1 – Обобщение результатов опроса клиентов Критерий Качество услуги Время обслуживания Удобство обслуживания Процент опрошенных, поставивших оценку 5 4 3 2 1 Обобщенная оценка 5% 10% 40% 35% 10% 2,65 25% 35% 25% 15% 0% 3,7 0% 15% 30% 40% 15% 2,45 Пример расчета усредненной оценки по критерию «Качество услуги»: 0,05 5 0,1 4 0,4 3 0,35 2 0,1 1 2,65 . Если порог, по которому можно судить об удовлетворенности процессом по тому или иному критерию, выставить равным трем баллам, то, как видно из 38 таблицы, к проблемам процесса можно отнести удобство обслуживания и низкое качество услуги. ······································································· Конечно, удобно обрабатывать количественные результаты оценивания системы по заранее предопределенному набору критериев. Однако излишняя формализация иногда вредит. Поэтому необходимо предусмотреть возможность опрашиваемым самим добавлять собственные критерии или просто высказать в свободной форме свое мнение. Сравнение с аналогами Мнения акторов относительно недостатков проблемосодержащей системы чрезвычайно важны. Однако все-таки это субъективные мнения, которые желательно подкрепить результатами сравнения с другими аналогичными системами. Такое сравнение может помочь выявить сильные и слабые стороны системы. В качестве образцов для сравнения выбираются системы, осуществляющие такую же деятельность, как и исследуемая система, но с лучшими результатами. Примеры аналогов для различных типов проблемосодержащих систем: для компании – компании-лидеры в этой же отрасли; для бизнес-процессов – аналогичные процессы в других компаниях; для региона (определенной сферы деятельности в регионе) – другие регионы (аналогичные сферы). Следует выбирать приблизительно равные по размеру системы. Нивелировать разницу в размерах можно, используя не объемные, а удельные показатели. Например, выпуск продукции на один станок или на одного работника, производственные затраты на один рубль отгруженной продукции, потребление энергоресурсов на один квадратный метр площади. Можно сравнивать уровень показателей для исследуемой системы со средними значениями по группе аналогичных систем. Для наглядности результаты сравнительного анализа можно представить в виде диаграмм – столбиковых, круговых, лепестковых («паутина») и др. На рисунке 2.3 представлены примеры столбиковой и лепестковой диаграмм. Преимущество лепестковой в том, что она позволяет отобразить результаты сравнения сразу по нескольким показателям (трем и более): каждому показателю соответствует своя ось, выходящая из общего центра, на которой отмечаются уровни значений для всех сравниваемых систем. 39 Время исполнения заказа, дни 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Компания 1 Конкурент 40 30 20 5 2 10 0 4 Компания Конкурент 1 а) 3 Конкурент 2 б) Рис. 2.3 – Диаграммы по результатам сравнения компании с конкурентами: а – столбиковая, б – лепестковая («паутина») По результатам сравнения исследуемой системы с аналогами определяются ее слабые и сильные стороны. Слабые стороны включаются в список проблем. На стадии синтеза аналогичные системы с лучшими показателями могут быть использованы как образец при выработке решений по устранению проблем. В теории и практике менеджмента подобный метод улучшения деятельности организации посредством изучения того, как компании-лидеры выполняют похожие операции, называется бенчмаркинг (benchmarking). В его основе лежит сравнение ключевых бизнес-процессов компании с лучшими эквивалентными процессами. Основываясь на сравнительном анализе, определяют несколько организаций, имеющих наилучшие показатели. После чего процессы выбранных организаций изучаются для того, чтобы определить, почему они функционируют лучше [16]. Ретроспективный анализ Анализируется изменение показателей деятельности системы за предыдущие периоды с целью установить тенденции, закономерности функционирования системы. Наиболее распространен трендовый анализ. Исходной информацией является временной ряд – числовые значения показателя, расположенные в хронологическом порядке. По данным временного ряда строится график, к которому добавляется тренд, представляющий собой аппроксимирующую сглаженную кривую. Эта кривая показывает тенденцию изменения показателя, очищенную от краткосрочных колебаний. 40 Могут быть использованы различные типы тренда – линейный, экспоненциальный, полиномиальный и т. д. Пример линейного тренда приведен на рисунке 2.4. На основе интерпретации тренда делаются выводы о негативных и позитивных тенденциях. Так, при использовании линейного тренда анализируется угол наклона прямой – чем он больше, тем сильнее выражена тенденция роста или снижения анализируемого показателя. 32 30 28 26 24 22 2010 2011 2012 2013 Время обработки заказа, дни Линейная (время обработки заказа, дни) Рис. 2.4 – Пример линейного тренда Если тенденция признается негативной, то формулируется проблема, которая добавляется в общий список проблем. Можно на основе тренда сделать прогноз, какие значения показателя будут достигнуты в будущем. Это помогает выявить потенциальные проблемы. 2.1.3 Анализ состояния окружающей среды Источником возникновения проблемной ситуации может быть не только сама проблемосодержащая система, но и окружающая среда. Поэтому целесообразно дополнительно провести анализ состояния, а точнее, изменения состояния среды. Что именно включить в окружающую среду системы – не такой уж простой вопрос. Очевидно, что невозможно рассматривать все то, что находится вне системы. Окружающая среда должна состоять из факторов и объектов, некоторым образом связанных с системой. ····························································· Окружающая среда системы есть совокупность всех внешних объектов, изменение свойств которых влияет на систему, а 41 также тех объектов, чьи свойства меняются в результате поведения системы [17]. ····························································· Различают понятия так называемой микро- и макросреды (рис. 2.5). В первую включают объекты среды, имеющие непосредственные связи с системой, например, обменивающиеся с ней материальными, энергетическими или информационными потоками. Это поставщики входов для системы, потребители ее выходов, кураторы системы и т. д. Требования к системе со стороны объектов микросреды выявляются в ходе анализа требований акторов. Технологическое окружение Макросреда Экономическое окружение Микросреда Потребители Поставщики СИСТЕМА Инвесторы Политико-правовое окружение Партнеры Социально-культурное окружение Рис. 2.5 – Макро- и микросреда системы В макросреду включают факторы общественной жизни (технологические, географические, экономические, политико-правовые, социально-культурные и др.), оказывающие влияние на систему. Рассмотрим две методики, используемые для анализа макросреды, – PESTанализ и SWOT-анализ. Последняя, однако, помимо анализа макросреды включает и анализ состояния самой системы. PEST-анализ (STEP-анализ) Эта методика широко применяется в маркетинговых исследованиях внешней среды предприятия [18]. В соответствии с ней выделяется четыре основные группы факторов макросреды (рис. 2.6): Political – политико-правовые факторы; Economic – экономические факторы; 42 Social – социально-культурные факторы; Technological – технологические факторы. Economic Political Политико-правовые факторы Экономические факторы Система Social Technological Социально-культурные факторы Технологические факторы Рис. 2.6 – Группы факторов в PEST-анализе К политико-правовым факторам относят: устойчивость власти, законодательство, механизмы государственного регулирования, налоговую политику и др. Экономические факторы – это инфляция, курсы валют, ставка рефинансирования Центробанка и т. д. Примерами социально-культурных факторов являются: демография, уровень жизни, привычки потребления у населения, отношение людей к труду. В группу технологических факторов включают факторы, связанные с развитием технологий, например, новые продукты, технологии, инновации и т. д. Помимо указанных четырех групп факторов иногда добавляют пятую – Environmental (окружение), содержащую географические, территориальные факторы, такие как климат, экология, транспортная инфраструктура. Анализ макросреды начинают с составления перечня факторов, влияющих на систему. Для этого нужно рассмотреть каждую группу и выделить конкретные факторы, влияющие на исследуемую систему. Анализ выделенных факторов состоит в выявлении тенденций их изменения. Изменение того или иного фактора может быть уже свершившимся фактом или предполагаемым, ожидаемым с некоторой вероятностью. Влияние фактора на систему может быть как положительным, предоставляющим возможности улучшить состояние системы, так и негативным, угрожающим ухудшить текущее состояние. Негативные тенденции изменения среды вносятся в список проблем. 43 Желательно оценить степень влияния каждого фактора на систему в виде количественных оценок, например в баллах. Это позволит выявить наиболее существенные факторы. SWOT-анализ Это один из самых распространенных и простых в использовании видов анализа. Он предполагает разделение факторов внешней и внутренней среды исследуемой системы на четыре категории: Strengths (сильные стороны), Weaknesses (слабые стороны), Opportunities (возможности) и Threats (угрозы). Сильные и слабые стороны являются факторами внутренней среды, возможности и угрозы – факторами внешней среды. Строится матрица (размером два на два) с соответствующими ячейками (рис. 2.7). В каждую ячейку записываются факторы соответствующей категории в виде списка. S W Strenghts ̶ сильные стороны Weaknesses ̶ слабые стороны O T Opportunities ̶ возможности Thrests ̶ угрозы п п п п Рис. 2.7 – Матрица результатов SWOT-анализа Сильные и слабые стороны – это оценки состояния самой системы, выявленные на основе анализа требований акторов, сравнения с аналогами, ретроспективного анализа. Например, в ячейку Weaknesses записываются свойства системы, которые были оценены акторами как неудовлетворительные, или которые проигрывают при сравнении с аналогами или имеющие негативную тенденцию изменения. Соответственно в ячейку Strengths вносятся свойства системы, высоко оцененные акторами, имеющие лучшие показатели по сравнению с аналогами, с положительной динамикой. Возможности и угрозы – это внешние факторы, выявленные на основе анализа макросреды, в частности PEST-анализа. Например, в ячейку Opportunities записываются факторы макросреды, положительно влияющие на систему, т. е. изменение которых открывает возможности улучшить состояние системы. 44 В ячейку Threats записываются факторы макросреды, негативно влияющие на систему, представляющие угрозу. Собственно, только содержимое ячеек Weaknesses и Threats представляет собой список проблем. Именно эти проблемы будут уточняться, детализироваться на этапе структурного анализа, для них будет осуществляться поиск возможных причин на этапе логического анализа. Однако содержимое ячеек Strengths и Opportunities тоже очень важно, так как может быть использовано в дальнейшем на стадии синтеза решений при поиске путей разрешения проблемной ситуации. 2.2 Структурный анализ проблемосодержащей системы 2.2.1 Построение иерархической модели состава системы Основная задача этапа структурного анализа – подробно изучить, как работает проблемосодержащая система. Для этого необходимо построить иерархическую стратифицированную структурную модель системы, показывающую, что (какие функции) система выполняет, с помощью каких элементов, как взаимосвязаны функции системы. Системному аналитику, имеющему в своем распоряжении подобную модель, проще уяснить причины проблемной ситуации, найти «узкие места» в работе системы, локализовать отдельные проблемы. Построение структурной модели начинается с формирования модели состава системы, т. е. с выделения подсистем и элементов. Основным методом является декомпозиция – последовательное расчленение системы на подсистемы, которые, в свою очередь, могут быть разбиты на составляющие их еще более мелкие части. Разбиение системы на подсистемы в общем случае может быть выполнено неоднозначным образом. Один из возможных подходов – выделение подсистем с более-менее однородными элементами. Например, в бизнес-системе можно выделить подсистемы по видам используемых ресурсов: оборудование, персонал, информационные ресурсы, материальные ресурсы. Однако такой подход не позволяет рассмотреть, как взаимодействуют разные виды ресурсов, а ведь именно в их взаимодействии и осуществляется деятельность системы. Гораздо более плодотворным является подход, предполагающий выделение подсистем по функциональному признаку. По сути, декомпозируется не собственно система, а ее деятельность. Выделяются сначала подсистемы, соответ- 45 ствующие основным, обобщенным функциям системы, затем каждая из них декомпозируется на подсистемы, сопоставленные более мелким функциям и т. д. На нижнем уровне иерархии представлены подсистемы, соответствующие элементарным функциям. Выделение подсистем, таким образом, осуществляется в соответствии с тем, что (какую функцию) она должна выполнять. Как, т. е. каким способом подсистема выполняет данную функцию, определяется моделью подсистемы, которая включает в себя отдельные элементы, участвующие в процессе, описание свойств, характеристик этих элементов и описание свойств всего процесса. Если рассматривать выделение элементов и свойств в модели подсистемы как декомпозицию, то мы имеем как бы вложенность одного вида декомпозиции (на элементы и характеристики) в другой (на подсистемы-функции). ····························································· Отдельный акт декомпозиции системы или ее подсистемы осуществляется в соответствии с некоторым признаком разбиения целого на части. Эти признаки называются основаниями декомпозиции. ····························································· Для того чтобы задать основание декомпозиции, можно просто указать признак, например: «временной» – выделение подсистем, действующих в различные периоды времени; «пространственный» – выделение подсистем, действующих на различных территориях. Другой способ состоит в перечислении подсистем, получаемых в результате декомпозиции по данному основанию. Например, выделение моделируемой системы и окружающей среды есть основание декомпозиции «надсистемы», выделение управляющей и управляемой подсистем есть основание декомпозиции любой системы с управлением. Таким образом, основание декомпозиции рассматривается как формальная модель состава декомпозируемой системы (подсистемы). Имеется набор стандартных оснований декомпозиции (СОД), широко применяемых для построения иерархий различных систем организационно-технологического типа (бизнес-систем). Перечислим некоторые, наиболее распространенные СОД [2, 3, 19, 20 и др.]: «система управления – объект управления». Выделение в исследуемой системе управляемой (включающей исполнителей производственных процессов, оборудование, ресурсы) и управляющей подсистемы (аппарат управления); «основная – обеспечивающая деятельность». Основная деятельность связана с производством конечных продуктов системы, передаваемых 46 во внешнюю среду – клиентам (потребителям, заказчикам). Обеспечивающая деятельность напрямую не связана с продукцией, она обеспечивает работу основных процессов. Ее задача – формирование и обслуживание инфраструктуры; «виды конечных продуктов». Декомпозиция основной деятельности на подсистемы, производящие различные конечные продукты или оказывающие различные виды услуг; «жизненный цикл производства». Выделение функций, составляющих жизненный путь продукта (услуги), например: выявление потребности в продукте, разработка продукта, разработка и внедрение технологии производства продукта, материально-техническое снабжение (закупки), производство продукта, упаковка и хранение продукта, транспортировка и реализация, утилизация продукта; «виды обеспечивающей деятельности». Декомпозиция обеспечивающей деятельности на функции, связанные с поддержанием различных типов ресурсов: обслуживание оборудования, обслуживание зданий и сооружений, информационное обеспечение, учет кадров, охрана труда и техника безопасности и т. д.; «технологические этапы». Выделение подсистем в некотором процессе, соответствующих отдельным работам (операциям), предусмотренным технологией; «жизненный цикл управления». Выделение функций управления: планирование, организация, руководство, контроль. Нужно подчеркнуть, что стандартное основание декомпозиции – это именно формальная модель состава подсистем. При применении формальная модель наполняется конкретным содержанием. К этому процессу нужно подходить творчески. Например, при применении стандартного основания декомпозиции «виды конечных продуктов» для деятельности по обучению студентов вуза нужно определиться, что считать конечными продуктами в данном конкретном случае. Допустим, это выпускники вуза (бакалавры и магистры), подготовленные по различным направлениям обучения (например, «Программная инженерия», «Бизнес-информатика», «Менеджмент»). Тогда в результате декомпозиции могут появиться подсистемы «подготовка бакалавров по направлению X», «подготовка магистров по направлению Y» и т. д. Пример иерархии подсистем, построенной с применением стандартных оснований декомпозиции, приведен на рисунке 2.8. 47 0 Деятельность Института дополнительного образования 1 Проведение обучающих курсов 11 Курсы по английскому языку 12 Курсы по менеджменту 121 Выявление потребности 1231 Набор слушателей 12311 Прием заявок 2 Обеспечивающая деятельность 21 Хозяйственная деятельность 122 Разработка программы курсов 123 Проведение курсов 1232 Организация занятий 1233 Проведение занятий 12312 Прием оплаты 22 Финансовая деятельность 1234 Выдача сертификатов 12313 Заключение договора Рис. 2.8 – Иерархия функциональных подсистем Для нумерации подсистем используется так называемый код Дьюи: номер подсистемы, выделенной при декомпозиции некоторой родительской подсистемы, состоит из номера родительской подсистемы, к которому добавляется порядковый номер. Обычно система в целом, представленная на первом уровне, имеет код 0. Подсистемы второго уровня имеют номера 1, 2, 3, ... n (0 перед порядковым номером в данном случае опускается). Подсистемы, выделенные при декомпозиции подсистемы 1, будут иметь номера 11, 12, 13, ...; выделенные при декомпозиции полсистемы 2 – 21, 22, 23, ... и т. д. Для построения иерархии, представленной на рисунке 2.8, использовались стандартные основания декомпозиции. Так, для выделения подсистем с кодами 1 и 2 применялось основание «основная – обеспечивающая деятельность»; с кодами 11 и 12 – «виды конечных продуктов»; с кодами 21 и 22 – «виды обеспечивающей деятельности»; с кодами 121, 122, 123 – «жизненный цикл производства»; с кодами 1231, 1232, 1233, 1234, а также с кодами 12311, 12312, 12313 – «технологические этапы». Перейдем к рассмотрению самого процесса декомпозиции. 48 В обобщенном виде алгоритм декомпозиции включает в себя следующие шаги, представленные на рисунке 2.9. Определение области анализа Операция декомпозиции Определение точки зрения Выбор основания декомпозиции Детализация основания декомпозиции Требуется дальнейшая декомпозиция? Нет Да Выбор объекта декомпозиции КОНЕЦ Рис. 2.9 – Обобщенная схема декомпозиции системы 1. Определение области анализа. Например, это деятельность некоторой конкретной проблемосодержащей системы. 2. Определение точки зрения. Определяется актор, в интересах которого выполняется весь анализ. Иерархии состава системы, построенные с различных точек зрения, могут отличаться. 3. Выбор основания декомпозиции. Из набора типовых оснований декомпозиции, являющихся формальными моделями системы, эксперт выбирает наиболее подходящее на данном шаге декомпозиции основание. 4. Детализация основания декомпозиции. Формальную модель необходимо наполнить содержанием с учетом выбранной области анализа и точки зрения. Например, необходимо конкретизировать этапы жизненного цикла производства продукта или определить технологические операции для некоторого конкретного процесса основной или обеспечивающей деятельности. 5. Операция декомпозиции. Выделяются подсистемы в соответствии с выбранным основанием декомпозиции с учетом его детализации. 49 6. Проверка. Подсистемы нижнего уровня проверяются на элементарность. Если все «листья» дерева можно считать элементарными (простыми, понятными), то построение иерархии состава заканчивается. 7. Выбор объекта декомпозиции. Выбирается одна из подсистем, нуждающихся в дальнейшей декомпозиции (из множества неэлементарных), и осуществляется переход на шаг 3. При выполнении декомпозиции следует придерживаться следующих принципов [20]: на каждом шаге декомпозиции нужно стремиться к тому, чтобы в качестве подсистем выступали более или менее самостоятельно функционирующие части, т. е. связи между подсистемами должны быть минимальными, а связи между элементами внутри подсистем – максимальными; применение любого основания декомпозиции должно обеспечивать получение относительно полной совокупности подсистем декомпозируемой системы. Например, формально полной можно считать совокупность следующих этапов жизненного цикла системы: начало, середина, конец; на каждом шаге декомпозиции должны выделяться подсистемы, которые не включают друг друга. Например, декомпозиция некоторого производственного процесса не должна приводить к выделению наряду с подсистемой «производство изделия» подсистемы «сборка изделия», так как сборка есть часть процесса производства, и соответствующая подсистема может появиться лишь при дальнейшей декомпозиции; на каждом шаге декомпозиции нужно использоваться только одно основание декомпозиции. Итак, иерархия функциональных подсистем, построенная путем декомпозиции, дает представление о том, что система делает. Но чтобы понять, каким образом каждая из подсистем реализует свою функцию, необходимо составить структурированное описание подсистем, которое включает в себя перечисление элементов, участвующих в выполнении функционального преобразования или являющихся его результатом. Можно выделить следующие стандартные структурные элементы любой деятельности (функционального преобразования, процесса, работы): конечные продукты (КП) – результат преобразования, например, изготовленный продукт, выполненная услуга; 50 предметы деятельности (ПД) – элементы, подвергающиеся обработке, например, сырье, материалы, заявка клиента; исполнители (И) – элементы, осуществляющие преобразование, например, рабочий, цех, продавец; средства деятельности (СД) – элементы, с помощью которых осуществляется преобразование, например, станок, инструмент, компьютер, помещение; регламент деятельности (РД) – информация, как должно происходить преобразование, например, план, проект, инструкция. В таблице 2.2 приведен пример описания некоторых подсистем из иерархии подсистем, представленной на рисунке 2.8. Таблица 2.2 – Структурные элементы функциональных подсистем Код 0 Подсистема Деятельность Института дополнительного образования (ИДО) ... Набор слушателей ПД СД И ПотребЗдание ИДО, Персонал ность слу- офисное, ИДО шателей учебное оборудование РД Устав, нормативные документы КП Знания, полученные слушателями ... Заявки слушателей ... Положение об обучающихся ... Список слушателей 1233 Проведение занятий Учебные аудитории ИДО ... Отдел образовательного сервиса Преподаватели Учебный план ... 12311 ... Прием заявок ... ... ... Менеджер ООС ... ... Правила приема слушателей ... Знания, полученные слушателями ... Анкеты-заявки ... 1231 ... Заявки, бланки анкет ... ... Гл. офис ИДО ... Гл. офис ИДО ... ... Детальность описания подсистем возрастает при переходе от верхних уровней к нижним: для подсистем верхнего уровня элементы будут обобщенными, для подсистем, лежащих ниже в иерархии, – более конкретными. Так, в описании подсистем, представленном в таблице 2.2, в качестве исполнителей для всей системы указан персонал Института дополнительного образования, для подсистемы 1231 – отдел образовательного сервиса (ООС), являющийся подразделением ИДО, а для подсистемы 12311 – сотрудник этого отдела. 51 Для описания подсистем могут быть использованы и другие классификаторы структурных элементов. Например, в популярной методологии моделирования IDEF0, предназначенной для графического представления функций системы, с каждой функциональной подсистемой могут быть связаны элементы четырех категорий [21]: входы – предметы или данные, необходимые для выполнения функции; выходы – предметы или данные, полученные в результате выполнения функции; механизм – исполнители или средства, выполняющие функцию; управление – данные, которые управляют выполнением функции. Графически функциональная подсистема в IDEF0-модели представляется в виде блока (прямоугольника), а структурные элементы – в виде дуг (линий со стрелками), входящих в блок или выходящих из него. Причем дуги каждой категории элементов связаны с определенной стороной блока: дуги входа входят в левую сторону, дуги управления – в верхнюю, дуги механизма – в нижнюю, дуги выхода выходят из правой стороны блока (рис. 2.10). Управление Входы Функциональный блок Выходы Механизм Рис. 2.10 – Функциональный блок IDEF0-диаграммы 2.2.2 Описание взаимосвязей между подсистемами Завершает построение иерархической модели структуры описание внутренних и внешних связей системы. Подсистемы связаны между собой и с окружением разнообразными связями. Это материальные, энергетические, информационные потоки. Удобнее всего их представлять в виде диаграмм, на которых подсистемы отображаются в виде блоков, а связи – в виде линий со стрелками. Связи могут быть описаны на разных уровнях иерархии: на верхнем уровне – 52 связи системы как целого с ее окружением, на следующих уровнях – связи подсистем соответствующего уровня друг с другом и с окружением. Очевидно, что чем ниже мы спускаемся по уровням, тем больше подсистем и больше связей. Поэтому для наглядности лучше формировать для каждого множества подсистем, полученных в результате одного акта декомпозиции, отдельную диаграмму. Таким образом, к любой декомпозируемой подсистеме может быть «прикреплена» диаграмма, на которой показаны связи ее дочерних подсистем (рис. 2.11). 0 1 3 2 11 21 12 22 32 31 23 33 Рис. 2.11 – Диаграммы связей подсистем Данный подход используется в методологии моделирования IDEF0: модель состоит из набора иерархически связанных диаграмм, на каждой из которых представлены связи между подсистемами одной и той же материнской системы. Поскольку любая диаграмма связи – это более детальное описание материнской системы, то входы и выходы материнской системы переносятся на ее дочернюю диаграмму. Для подсистем, представленных на диаграмме, это внешние связи, хотя это не обязательно связи с окружением системы, это могут быть потоки, связывающие материнскую подсистему с другими подсистемами ее уровня. Помимо внешних связей на диаграмме отображаются внутренние связи, поскольку выход (конечный продукт) одной подсистемы может являться входом (предметом деятельности) для другой. Причем один и тот же конечный продукт подсистемы может передаваться одновременно нескольким подсистемам или 53 окружению, либо отдельные части конечного продукта могут передаваться различным подсистемам или окружению. Аналогично одни и те же предметы деятельности (или их отдельные части) могут использоваться сразу несколькими подсистемами. То есть на диаграмме входы и выходы блоков могут разветвляться. Возможны и слияния, когда конечные продукты нескольких подсистем сливаются в один общий выход. На рисунке 2.12 представлен пример диаграммы связей для подсистемы «Проведение обучающих курсов». Подсистема «Проведение обучающих курсов» Заявки Набор слушателей Отсортированный список заявок Договоры Организация занятий График занятий Слушатели Списки групп слушателей Знания Сертификаты Выдача сертификатов Результаты обучения Проведение занятий Рис. 2.12 – Пример диаграммы связей подсистем Не обязательно строить диаграммы связей подсистем для всех декомпозированных материнских подсистем. Целесообразно сосредоточиться на наиболее важных подсистемах, связанных с проблемой, детальное рассмотрение которых поможет понять причины появления проблемы. 2.2.3 Анализ состояния подсистем Для анализа каждой из конкретных подсистем нужно выбрать показатели, характеризующие ее состояние. Показатели выбираются в соответствии с проблемами, выявленными при анализе среды и системы в целом. По выбранным показателям могут измеряться не все подсистемы, а те, которые оказывают наибольшее влияние на проблему. Например, если в результате анализа исследуемой системы, связанной с оказанием некоторых услуг клиентам, была выявлена проблема «Длительное время обслуживания клиента», то анализируется время выполнения тех функциональных подсистем, которые связаны с обслуживанием 54 клиента. Или если для системы, занимающейся производством некоторой продукции по заказам клиентов, проблемой является «Низкое качество продукции», то анализируются подсистемы, связанные с производством, по таким показателям, как «процент брака», «качество материалов» и др. Могут использоваться не только объективные параметры, но и качественные характеристики, представляющие собой оценки (например, по пяти- или десятибалльной шкале), выставленные акторами или экспертами в ходе опроса. По результатам измерения и оценки свойств подсистем необходимо выявить «узкие места», т. е. определить, какие именно подсистемы функционируют неудовлетворительно. Это помогает понять причины возникновения проблемной ситуации. При этом могут использоваться те же методы, что и для анализа состояния системы в целом – сравнение с требованиями акторов, состояниями похожих подсистем систем-аналогов, ретроспективный анализ. Кроме того, различные подсистемы исследуемой системы могут сравниваться друг с другом по выбранным показателям, например, по времени выполнения функции (среднему, минимальному, максимальному), по стоимости, по качеству выполнения. Задача состоит в уточнении, конкретизации проблем, составляющих проблематику. В дальнейшем, на стадии синтеза решений, результаты оценки текущего состояния подсистем проблемосодержащей системы могут быть использованы для сравнения с прогнозируемыми состояниями подсистем обновленной системы. 2.3 Логический анализ проблемы 2.3.1 Построение дерева причин проблемы Основная задача логического анализа проблемы – установление причинноследственных связей между факторами, под влиянием которых сложилась проблемная ситуация. Исходная проблема декомпозируется на ряд подпроблем, являющихся причинами ее появления. Каждая из подпроблем также может быть последовательно декомпозирована. Процесс продолжается, пока не будут достигнуты коренные причины. Устранение коренных причин приведет к устранению всех подпроблем и первоначальной проблемы. Есть существенное различие между декомпозицией проблемосодержащей системы, осуществляемой на этапе структурного анализа, и декомпозицией самой проблемы на этапе логического анализа. В первом случае строится страти- 55 фицированная иерархия путем последовательного разделения системы на отдельные части, в совокупности представляющие материнскую систему. Во втором случае формируется иерархия типа слоев путем последовательной фиксации подпроблем, следствием которых явилось появление исходной проблемы. Элементы смежных уровней в дереве причин, таким образом, связаны не отношением «часть – целое», а отношением «причина – следствие». Выявленные коренные причины, представленные на нижнем уровне дерева, следует упорядочить по важности, чтобы определить очередность устранения причин. Это особенно необходимо в условиях нехватки ресурсов на ликвидацию всего комплекса коренных причин. Оценки важности причин затем, на стадии синтеза решений, могут быть использованы для оценки приоритетов целей (подцелей) и решений. Среди методов, используемых для построения дерева причин, рассмотрим: упорядочение списка проблем; диаграмма «рыбий скелет»; метод пяти «почему?». Упорядочение списка проблем Суть метода состоит в том, чтобы иерархически упорядочить множество проблем, которые выявлены на предыдущих этапах анализа или предложены экспертами в ходе мозговой атаки. Необходимо расположить проблемы по уровням таким образом, чтобы проблемы, расположенные уровнем ниже, являлись причинами для вышележащих проблем. Упорядочение перечня проблем выполняется экспертами. Лучше, чтобы в качестве экспертов выступали акторы – лица, непосредственно связанные с проблемной ситуацией и заинтересованные в ее устранении. Первым шагом является выбор ключевой (фокальной) проблемы. Каждый эксперт выписывает из списка проблем ту, которую считает фокальной. Затем проводится коллективное обсуждение, в ходе которого эксперты должны прийти к общему мнению относительно ключевой проблемы. Данная проблема помещается первой в формируемом упорядоченном списке проблем [12]. Далее из неупорядоченного множества проблем последовательно выбирается очередная проблема и сравнивается с каждой из уже упорядоченных проблем с тем, чтобы определить ее место в списке. При сравнении очередной проблемы (назовем ее второй) с некоторой зафиксированной в списке проблемой 56 (назовем ее первой) могут быть следующие ситуации [12]: если вторая проблема является причиной первой, то она помещается уровнем ниже в упорядоченном списке; если вторая проблема является следствием первой, то она помещается уровнем выше в упорядоченном списке (при этом может измениться фокальная проблема); если вторая проблема не является ни причиной, ни следствием первой, то она помещается на тот же уровень в упорядоченном списке. Процедура продолжается, пока не будут упорядочены все проблемы. В результате формируется иерархия проблем: от наиболее общей, представленной на верхнем уровне, до проблем, являющихся коренными причинами появления исходной проблемы, представленных на нижнем уровне. Диаграмма «рыбий скелет» (диаграмма Исикавы) Данный метод применяется для поиска возможных причин появления некоторой проблемы. При этом поиск осуществляется по разным направлениям, связанным с основными факторами, влияющими на проблему, такими как человеческий фактор технический, технологический и др. Свое название диаграмма получила потому, что она действительно напоминает рыбий скелет (рис. 2.13). Сотрудники Методы Отсутствие Ошибки при мотивации принятии решений Низкая Недостаток дисциплина компетенции Отсутствие данных в IT-системе Сбои в поставке комплектующих Сбои в работе IT-системы Отсутствие профилактики Поломки оборудования Инфраструктура Среда Нет порядка сбора данных Недовольство клиентов Неравномерность поступления заказов Сезонность спроса Рис. 2.13 – Диаграмма «рыбий скелет» В «голове» диаграммы помещается основная анализируемая проблема. В нее острием упирается большая стрелка – «хребет» рыбьего скелета. От «хребта» идут «ребра» – ветви, похожие на крупные кости рыбьего скелета. Каждая 57 ветвь соответствует определенному фактору, наименование которого помещается на конце данного «ребра». Фактор представляет собой определенную категорию причин, вызвавших исследуемую проблему. В рамках каждой категории выявляются все возможные подпроблемы. На диаграмме они размещаются в виде «костей», отходящих от соответствующего «ребра». От подпроблем могут отходить еще более мелкие «кости», рядом с которыми помещаются причины второго порядка. Можно отобразить на диаграмме и причины третьего, четвертого и т. д. порядка. Типовые факторы (категории причин), наиболее часто используемых на диаграммах «рыбий скелет», а также примеры подпроблем, связанных с данными факторами, приведены в таблице 2.3. Таблица 2.3 – Категории и примеры причин для диаграммы «рыбий скелет» Категории причин Сотрудники, персонал Оборудование, инфраструктура Методы, технологии, управление Материалы, сырье, входные данные Окружающая среда, условия Примеры причин Низкая исполнительская дисциплина; отсутствие мотивации у персонала; низкая квалификация Частые поломки оборудования; отсутствие профилактики оборудования Отсутствие регламента процесса; пробелы в методологии обработки данных; не определены показатели оценки процесса Некачественные материалы; отсутствие необходимой информации; несоответствие формата входных данных Изменение спроса на продукцию; ненадежность поставок от поставщиков; изменение экономических условий Можно заметить, что большинство типовых факторов (категорий причин) связаны со структурными элементами деятельности функциональных подсистем. Так, категория «Сотрудники, персонал» – это исполнители функций подсистем; категория «Оборудование, инфраструктура» – это средства деятельности; категория «Методы, технологии, управление» – это регламент деятельности; категория «Материалы, сырье, входные данные» – это предметы деятельности. Таким образом, при формировании диаграммы «рыбий скелет» для конкретной 58 проблемы, связанной с определенной подсистемой, полезно сначала проанализировать структурное описание этой подсистемы. Метод пяти «почему?» (диаграмма «Почему? – Почему?») Суть метода состоит в построении иерархии подпроблем путем логического поиска экспертами причин их появления [22]. Для исходной проблемы, являющейся вершиной дерева, ставится вопрос: «Почему возникла эта проблема?». Эксперты формулируют ряд возможных причин, повлиявших на ее появление. Выявленные проблемы составляют уровень первичных причин. Для каждой из них также ставится вопрос: «Почему возникла эта проблема?». В результате формируется уровень вторичных причин. Процедура продолжается до тех пор, пока не будут достигнуты коренные причины. Полученное дерево не обязательно должно иметь вид строгой иерархии, так как разные проблемы могут иметь одну и ту же причину. Как правило, длина цепочек подпроблем от исходной проблемы до коренных составляет не более пяти элементов, т. е. количество уровней в дереве не превышает пяти. Отсюда название метода. Пример дерева причин приведен на рисунке 2.14. Целесообразно сочетать данный метод с другими методами построения дерева причин – упорядочения списка проблем, построения диаграммы «рыбий скелет». Это позволяет, с одной стороны, структурировать посредством причинно-следственных связей множество проблем, выявленных на предыдущих этапах, а, с другой стороны, дополнить их проблемами, выведенными логически экспертами. Неудовлетворенный потребитель Долгое обслуживание Оформление заказа вручную Некачественное обслуживание Долгий поиск информации Отсутствие компьютерной системы Длительные сроки выполнения заказа Долгое проектирование Низкая квалификация исполнителей Отсутствие нужных материалов Отсутствие надежных поставщиков Рис. 2.14 – Дерево причин Небольшой выбор продукции Отсутствие анализа рынка Низкая квалификация управления 59 Дадим рекомендации относительно содержания различных слоев дерева причин (схематично рекомендуемые слои дерева представлены на рисунке 2.15). 1-й слой Глобальная проблема Проблемная ситуация, описанная заказчиком 2-й слой Проблемы системы в целом Анализ требований акторов, сравнение с аналогами, ретроспективный анализ 3-й слой Проблемы отдельных функциональных подсистем Декомпозиция системы, описание подсистем и связей, анализ состояния подсистем 4-й слой Проблемы, связанные с элементами деятельности подсистем Построение диаграммы «рыбий скелет» Рис. 2.15 – Рекомендуемые слои дерева причин На первый уровень помещается глобальная проблема, отражающая суть проблемной ситуации. Как правило, она формулируется довольно обобщенно. Второй слой составляют проблемы, выявленные на этапе анализа системы в целом и окружения (путем анализа требований акторов, сравнения системы с аналогами, ретроспективного анализа, PEST-анализа и т. д.). Причем эксперты могут добавить и ранее не выявленные проблемы системы в целом. Следующий слой включает проблемы, выявленные в ходе структурного анализа на основе анализа состояния подсистем. Эксперты также могут предложить дополнительные проблемы, связанные с отдельными подсистемами. На нижнем слое рекомендуется представить подпроблемы, связанные с различными структурными элементами деятельности подсистем, такими как предметы деятельности, средства деятельности, исполнители, регламент деятельности. Для их выявления целесообразно использовать метод построения диаграмм «рыбий скелет», используя в качестве факторов (категорий причин) типовые группы структурных элементов деятельности. Каждый из перечисленных слоев может быть представлен несколькими уровнями. 60 2.3.2 Экспертные методы выявления и оценки причин Любой из вышеописанных методов построения дерева причин требует творческого подхода. Поэтому в сочетании с любым из них могут использоваться экспертные методы для выявления мнений экспертов относительно того, каковы причины возникновения той или иной конкретной проблемы, является ли некоторая проблема следствием или причиной другой проблемы и т. д. Кроме того, экспертные методы могут применяться для оценки важности причин. Рассмотрим такие популярные методы организации экспертизы, как мозговая атака (мозговой штурм) и метод Дельфи. Они могут применяться как для генерации возможных причин возникновения проблемы, так и для упорядочения причин по важности. Мозговая атака (мозговой штурм) Метод относится к группе методов активизации творческого мышления и представляет собой групповое обсуждение с целью получения новых идей, вариантов решения некоторой задачи. Как правило, данный метод используется для выработки идей по разрешению некоторой проблемы, однако он применим и для выявления причин проблем. В этом случае его называют методом обратной мозговой атаки. Суть метода состоит в том, что при коллективном поиске решения в условиях благоприятного для творчества микроклимата происходит как бы цепная реакция идей, приводящая к интеллектуальному взрыву. При использовании метода мозговой атаки целесообразно использовать следующие принципы [23–25]: сознательное генерирование как можно большего количества вариантов. Предпочтение отдается количеству идей, а не качеству (идеи высказываются кратко – без обсуждения); запрет критики любой идеи, какой бы дикой она ни казалась. Не рекомендуется отбрасывать альтернативы, кажущиеся, на первый взгляд, абсурдными, надуманными; предпочтительное использование не систематического логического мышления, а фантазии, ассоциаций, образного мышления; комбинирование или усовершенствование идей, предложенных участниками мозговой атаки. При организации сеанса мозговой атаки на этапе генерации идей необходимо помнить о существовании факторов, как тормозящих работу, так и способствующих ей. К числу негативных факторов можно отнести психологическую 61 несовместимость экспертов, инертность мышления, эмоциональные преграды, плохое физическое состояние, неблагоприятные условия и т. д. Продуктивному мышлению способствуют юмор, смех, свободные дружеские отношения. Наиболее эффективное число участников для проведения сеанса мозговой атаки 5–12 человек. При этом число специалистов по решаемой задаче должно быть не более половины. Желательно участие в группе женщин, так как они не только оригинально мыслят, но и повышают дух соревнования среди мужчин. Результативность совещания в большой мере зависит от ведущего. Он должен обеспечить соблюдение участниками всех правил проведения мозговой атаки, следить, чтобы обсуждение не прерывалось и не шло в слишком узком направлении. Фиксирование идей осуществляется либо стенографистом, либо с помощью диктофона или магнитофона. Полная продолжительность сеанса мозговой атаки составляет 1,5–2 часа. Рекомендуется следующий порядок: ознакомление участников с правилами (5–10 минут); постановка задачи ведущим (10–15 минут); проведение мозговой атаки (20–30 минут); перерыв (10 минут); составление отредактированного списка идей (30–45 минут). Эффективность данного метода очень высока: «Шесть человек за полчаса могут выдвинуть 150 идей. Бригада проектировщиков, работающая обычными методами, никогда не пришла бы к мысли о том, что рассматриваемая ею проблема имеет такое разнообразие аспектов» [25, c. 244]. Метод Дельфи Применяется как для генерирования вариантов решения некоторой задачи, так и для экспертного оценивания приоритетов вариантов. На этапе логического анализа проблемы в качестве генерируемых или оцениваемых альтернативных вариантов выступают подпроблемы, являющиеся причинами возникновения исходной проблемы. Метод предполагает анонимность и физическое разделение членов экспертной группы, созданной для решения задачи. Цель такого разделения – избежать некоторых потенциальных «ловушек» группового принятия решений, таких как присоединение к мнению наиболее авторитетного специалиста, следование за мнением большинства, желание отказаться от публично выраженного мнения. Устранение подобных психологических трудностей дает возможность свободно высказываться и в то же время прислушиваться к критике, поскольку критика психологически не связана с персональной конфронтацией [2, 12, 23, 25]. 62 Вся работа экспертов проводится под руководством отдельной управляющей группы, в которую входят системные аналитики и лицо, принимающее решения. На подготовительном этапе члены группы разрабатывают анкету с вопросами, касающимися решаемой задачи. Определяется способ обработки мнений экспертов, а именно – каким образом будут определяться усредненное мнение (медиана) и отклонения мнений отдельных экспертов от усредненного. Если ответы на вопросы анкеты представлены в виде текста (например, экспертов попросили перечислить причины возникновения определенной проблемы), то средним значением будет наиболее часто встречающийся текстовый ответ, а степень отклонения от среднего определяется субъективно членами управляющей группы. Если мнения экспертов представлены в числовом виде (например, экспертам предлагается оценить важность каждой проблемы по пяти- или десятибалльной шкале), то усредненное мнение может определяться по формуле среднего арифметического: qi 1 m qij , m j 1 где qij – оценка i -го объекта, выставленная j -м экспертом, m – количество экспертов. В некоторых модификациях метода Дельфи предполагается учитывать компетентность экспертов. Экспертам присваиваются весовые коэффициенты значимости их мнений. Они могут вычисляться на основе предшествующих опросов. Эти коэффициенты учитываются при получении обобщенных результатов. Усредненное мнение при этом определяется по формуле взвешенного среднего (аддитивной свертки): m qi v j qij , j 1 где v j – весовой коэффициент j -го эксперта (0 v j 1, m v j 1) . j 1 Метод Дельфи предполагает проведение нескольких туров [2, 12, 23, 25]. В первом туре экспертам раздаются анкеты. После того как каждый эксперт анонимно выскажет свое мнение, ответив на вопросы предложенной ему анкеты, суждения экспертов обрабатываются членами управляющей группы с целью выделения медианы (среднего значения) и крайних значений. 63 Во втором туре экспертам сообщаются результаты обработки первого тура опроса с указанием расположения мнений каждого эксперта относительно среднего. Если мнение эксперта сильно отклоняется от среднего значения, то его просят аргументировать свое мнение или изменить. Собранные результаты второго тура обрабатываются. Если разброс оценок слишком велик, может быть принято решение о проведении следующего тура. Такая процедура повторяется несколько раз до достижения приемлемой сходимости оценок экспертов. Хотя теоретически число циклов не ограничено, на практике обычно выполняется три-четыре итерации. Анонимность экспертов сохраняется до конца работы [12]. Рассмотрим пример. ························· Пример · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · Экспертов попросили оценить важность пяти причин П1, П2, ... П5 по десятибалльной шкале. При вычислении усредненного мнения было решено учитывать компетентность экспертов. Оценки, выставленные экспертами в первом туре, весовые коэффициенты экспертов, а также усредненные оценки приведены в таблице 2.4. Таблица 2.4 – Результаты первого тура применения метода Дельфи Вес эксперта Эксперт 1 0,5 Эксперт 2 0,2 Эксперт 3 0,3 Усредненная оценка Эксперт П1 7 5 2 5,1 Оценки важности проблем П2 П3 П4 5 3 7 6 2 5 5 8 5 5,2 4,3 6 П5 10 8 7 8,7 Например, для П1 усредненная оценка вычисляется следующим образом: 0,5 7 0,2 5 0,3 2 5,1 . Анализируя таблицу 2.4, можно сказать, что разброс мнений экспертов велик, особенно по проблемам П1 и П3. Например, отклонение от медианной оценки мнения эксперта 3 относительно важности П1 составляет 3,1, отклонение его мнения относительно важности П3 – 3,7. Поэтому при проведении второго тура необходимо попросить этого эксперта аргументировать свое мнение или изменить его. ······································································· 64 Недостатками метода Дельфи являются длительность экспертизы, связанная с организацией повторных опросов; необходимость неоднократного пересмотра экспертом своих ответов, что иногда вызывает отрицательную реакцию [23]. Существуют различные модификации метода, отличающиеся прежде всего способом определения усредненного значения и отклонений. В последние годы создано программное обеспечение, поддерживающее процедуру Дельфи в сетевой конфигурации персональных компьютеров [12]. ····························································· Контрольные вопросы по главе 2 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. ····························································· Что такое проблема? Каковы типичные ошибки при формулировании проблемы? Что такое проблемная ситуация? Что называется проблематикой? Почему проблему не удается сразу четко определить? В чем состоит основная задача этапа анализа состояния системы? Кого называют акторами (стейкхолдерами)? Перечислите основные категории акторов. Каким образом выявляются мнения акторов относительно проблемы? Каким образом выявляется обобщенное мнение акторов? Как выбирать системы-аналоги для проведения сравнительного анализа? Каким образом можно наглядно показать результаты сравнения системы с аналогами? Что является результатом сравнения исследуемой системы с аналогами? Что такое бенчмаркинг? Что анализируется в ходе ретроспективного анализа? Какова цель данного вида анализа? Что такое тренд? Что он показывает? Что называется внешней средой системы? Что включается в понятия макро- и микросреды? Для чего используется методика PEST-анализа? Как расшифровывается аббревиатура PEST? 65 20. Приведите примеры различных групп факторов, используемых в PESTанализе. 21. В чем состоит метод SWOT-анализа? Как расшифровывается аббревиатура SWOT? 22. Как определяется содержимое каждой из ячеек матрицы SWOT? 23. Как формируется модель состава системы? В чем состоит функциональный подход к выделению подсистем? 24. Что называется основаниями декомпозиции? Каким образом они задаются? 25. Какие стандартные основания декомпозиции вы знаете? 26. Как формируется код Дьюи подсистем? 27. Какова последовательность шагов алгоритма декомпозиции? 28. Каковы основные принципы декомпозиции? 29. Какие стандартные структурные элементы функциональной подсистемы вы знаете? Приведите примеры элементов. 30. Как формируется иерархия диаграмм взаимосвязей подсистем? Какие связи отображаются на данных диаграммах? 31. Как и с какой целью выполняется анализ состояния подсистем? 32. В чем состоит основная задача логического анализа проблемы? Иерархия какого типа формируется на данном этапе? 33. Как осуществляется построение дерева причин методом упорядочения списка проблем? 34. Каковы основные элементы диаграммы «рыбий скелет»? 35. Какие основные факторы (категории причин) используются на диаграммах «рыбий скелет»? Приведите примеры причин, связанных с различными факторами. 36. Раскройте суть метода пяти «почему?». 37. Каково рекомендуемое содержание слоев дерева причин? 38. В чем состоит метод мозговой атаки? Каковы основные принципы и правила проведения мозговой атаки? 39. В чем суть метода Дельфи? Каковы основные принципы проведения экспертизы методом Дельфи? 40. Как в соответствии с методом Дельфи определяются усредненные оценки важности проблем? Как при этом учитывается компетентность экспертов? 41. Каков порядок экспертизы по методу Дельфи? 66 3 Синтез решений по устранению проблемной ситуации 3.1 Логический синтез решений по достижению целей 3.1.1 Постановка целей Основным содержанием стадии синтеза решений является определение способов устранения комплекса проблем, выявленных на стадии анализа проблемной ситуации. Но прежде чем осуществлять поиск решений, необходимо получить представление о том, какой должна быть обновленная система, некий образ того, «что должно быть» после реализации решений. Другими словами, необходимо определить цель, которую требуется достичь. ····························································· Цель – желаемый результат деятельности системы [2]. ····························································· Цель может быть сформулирована различными способами. Различают градации понятия цели по степени достижимости и отдаленности. На одном конце этой шкалы лежит идеал – результат, который невозможно получить, но к которому можно неограниченно стремиться, на другом конце расположен итог, задача – ближайший желаемый результат, достижимый за сравнительно короткий период времени. Цель может быть задана как желаемое состояние, т. е. некоторая точка (или область) в пространстве состояний, характеризуемая вполне конкретными значениями (интервалом значений) параметров состояния (рис. 3.1). В этом случае параметры состояния являются критериями достижения цели. Например, перед предприятием руководство может поставить цели: повысить производительность в два раза, сократить срок изготовления продукта на 25–30%, увеличить среднее количество обрабатываемых заявок до 2–30 в день, увеличить объем выпуска продукции до 100 тыс. шт. в месяц. Цель может быть задана как желаемое направление изменения системы, т. е. как вектор в пространстве состояний (см. рис. 3.1). Примеры формулировок такого рода целей: «повысить качество обслуживания клиентов», «максимизировать прибыль», «снизить себестоимость продукции», «сократить среднее время обработки заявки клиента». 67 z2 z″ z2″ Целевая область Цельвектор Целевое состояние z2′ Начальное состояние z 1′ z1 z1″ Рис. 3.1 – Способы задания целей системы в пространстве состояний В любом случае цель должна определять, каково будет в будущем состояние системы. Не следует путать понятия цели и решения, являющегося средством достижения цели. Решение определяет, что конкретно должно быть сделано, цель – что должно быть в результате получено. Рассмотрим сложности и ошибки, которые часто возникают при формулировании целей. Одна из наиболее распространенных – смешение целей и средств. Зачастую стремление сразу сформулировать цель предельно четко несет в себе опасность ее подмены средствами, т. е. в формулировке заранее фиксируется способ достижения цели, что значительно сужает пространство поиска решений, фиксирует только один путь решения проблемы. Например, цель «разработать информационную систему проверки пользовательского кредита для сокращения сроков обслуживания клиентов» содержит предположение, что темпы обслуживания могут быть увеличены только за счет автоматизации операции проверки. На самом деле, возможно, проверка вообще не нужна. Изначально цель должна определять только конечный результат, а не способ его достижения. Если формулировка цели вызывает вопрос «зачем?», то нужно искать цель более высокого порядка, являющуюся ответом на это вопрос. Например, к тому, кто поставил цель «разработать автоматизированную систему оформления заказа», возникает вопрос «зачем?». Ответом может быть: «для сокращения времени оформления заказа». Это и есть цель более высокого уровня. Еще одна часто встречающаяся ошибка – подмена целей. Иногда специалисты, которые вырабатывают и реализовывают решения по обновлению системы, подменяют своими профессиональными целями цели других лиц, заинтересованных в решении проблемы. Известная шутка – «Операция прошла ус- 68 пешно, но пациент умер» – хорошо иллюстрирует этот феномен. Известен случай, когда в кампусе университета графства Сассекс (Англия) было построено здание, за которое архитектору была вручена золотая медаль Королевского общества архитекторов, однако его внутренняя планировка оказалась непригодной ни для учебных, ни для административных целей [12]. Нередки случаи, когда акторы, формулирующие цели, осознанно или неосознанно скрывают свои истинные цели. Скрытые цели могут проявляться только когда оцениваются последствия предлагаемых решений. Например, в одной из областей Советского Союза было дано поручение разработать предложение о повышении экономической эффективности деревообрабатывающей отрасли. Было, в частности, предложено слить мелкие предприятия в одно крупное объединение. Местные власти заблокировали этот проект, несмотря на очевидные экономические выгоды. Дело в том, что при образовании крупного объединения деревообрабатывающие предприятия перейдут из системы местной промышленности в подчинение союзного министерства. И тогда налоги пойдут не в местный бюджет. Это противоречило истинной цели местных властей, состоящей в увеличении доходов местного бюджета [12]. Зачастую акторы не способны выразить свою цель. В таких ситуациях можно попытаться предложить акторам несколько возможностей на выбор. Человеку гораздо проще отталкиваться от уже предложенных формулировок целей, выбирая и уточняя одну, наиболее близкую к его запросам. Еще один прием состоит в том, чтобы предложить актору представить себе идеальную систему. Он не должен при этом думать, можно ли это осуществить, хватит ли ресурсов – никаких ограничений. Зачастую оказывается, что хотя полностью реализовать идеализированный проект не удается, но найти некоторое приближение вполне возможно. При формировании целей необходимо учитывать закономерности целеобразования. Рассмотрим некоторые из них. 1. Расплывчатость, изменчивость целей. Цели никогда не удается сформулировать сразу окончательно ясно. Дело в том, что цель – это описание желаемого будущего, и поэтому в нем легко допустить неточности, а то и ошибиться [2]. Как правило, первоначально цель формулируется очень расплывчато. По мере исследования проблемосодержащей системы, накопления информации цели постепенно уточняются, детализируются. 69 Не только недостаток информации является причиной неизбежности корректировки целей с течением времени, но и изменение условий, а также требований – как со стороны элементов внешней среды, так и со стороны элементов самой системы. Некоторые цели, запланированные в начале, могут оказаться нереалистичными, так как для их достижения недостаточно времени или имеющихся ресурсов. Существует противоречие между сложностью точного описания целей и необходимостью оценки степени достижения целей при использовании того или иного решения. Для конкретизации целей используют критерии – измеримые индикаторы. Например, цель «повысить качество продукции» может быть конкретизирована с помощью желаемых значений критериев «срок годности», «ремонтопригодность», «безопасность» и др. Критерии используются в дальнейшем на следующих этапах для сравнения альтернативных вариантов достижения целей, для упорядочения их по степени предпочтительности. После того, как решение уже будет выбрано, плановые значения критериев могут использоваться для контроля хода выполнения решения и оценки того, достигнута ли цель. 2. Множественность целей. Как правило, одна-единственная цель не может дать представление о желаемом будущем. Даже если и формулируется глобальная цель, она должна быть конкретизирована через подчиненные цели. Например, цель «повысить эффективность деятельности компании» слишком абстрактна, чтобы быть отправной точкой для поиска способов ее достижения. Желательно сформулировать цели, раскрывающие понятие эффективности. Причиной множественности целей зачастую является множественность проблем, составляющих проблематику. Необходимость решения совокупности разнообразных проблем неизбежно приводит к постановке множества целей. Так, если при анализе проблемы низкого уровня развития энергосбережения было выявлено, что причинами являются: недостаточная информированность компаний об энергосберегающих технологиях, отсутствие нормативно-правовой базы и низкая заинтересованность в экономии энергии, то и цели должны определять желаемое состояние по соответствующим направлениям. Другая причина кроется в разнообразии интересов заинтересованных сторон, связанных с решаемой проблемой. Необходимо учитывать требования со стороны субъектов внешней среды, связанных с системой, а также со стороны субъектов, входящих в систему. Например, при создании программы развития фирмы необходимо учитывать цели таких групп людей, как акционеры, работ- 70 ники по найму, покупатели, поставщики, а также интересы вышестоящих и подведомственных организаций. Игнорирование целей и требований заинтересованных сторон может привести к тому, что они будут препятствовать реализации принятых решений. 3. Взаимовлияние целей. Множественность целей приводит к необходимости учитывать их взаимное влияние. Взаимоотношения между целями могут быть различными. Во-первых, одни цели могут являться подцелями, т. е. средствами решения других, более общих целей. Выявление и формулировка подчиненных целей – весьма эффективный способ поиска средств достижения исходной цели. Этот подход лежит в основе методологий построения деревьев целей, которые будут рассмотрены ниже. Во-вторых, цели могут как противоречить друг другу, так и, наоборот, усиливать друг друга, обеспечивать эффект эмерджентности. В случае конфликтности целей необходимо их согласование, нахождение компромисса, установление приоритетов. Ниже рассмотрен один из методов установления приоритетов целей (подцелей) – метод анализа иерархий. 3.1.2 Построение дерева целей В соответствии с закономерностями целеобразования мы имеем дело с целым комплексом разнообразных взаимосвязанных целей, описывающих желаемое состояние исследуемой системы после разрешения проблемы. Весьма эффективным способом структурирования множества целей является построение иерархии целей (дерева целей) по типу слоев. В такой иерархии цели связаны причинно-следственными отношениями: достижение любой из целей, имеющей подчиненные подцели, обеспечивается достижением этих подцелей. Построение дерева целей позволяет не только упорядочить уже предложенные акторами цели, но и выявить новые. Что еще более важно – структурирование целей одновременно является механизмом поиска средств решения проблемы. На рисунке 3.2 представлена структура дерева целей. На верхнем уровне иерархии располагается глобальная цель. На следующем уровне – подцели, обеспечивающие достижение исходной цели. Каждая из подцелей второго уровня может иметь в подчинении собственные подцели, определяющие пути ее достижения и т. д. Терминальными вершинами иерархии целей являются элементарные цели. По сути, элементарные подцели представляют собой решения, реализация 71 которых позволит достичь все вышестоящие цели и ликвидировать тем самым проблему. Глобальная цель Подцель Подцель Подцель Подцель Подцель Подцель Подцель Подцель Подцель ... ... ... ... ... ... ... Подцель ... Подцель ... Подцель ... Подцель ... Подцель ... Подцель Элементарные цели Рис. 3.2 – Структура дерева целей Элементарные цели должны быть: конкретными – должно быть понятно, как их реализовать; реалистичными, т. е. достижимыми при наличии финансовых, материальных и временных ресурсов; измеримыми, позволяющими отслеживать степень их достижения. Основные методы построения иерархии целей: упорядочение списка целей; преобразование дерева причин; декомпозиционный метод построения дерева целей. Данные методы целесообразно сочетать, чтобы, с одной стороны, структурировать множество целей, предлагаемых акторами, а с другой – дополнить их подцелями, выведенными логическим путем. Дополнительно при поиске возможных средств достижения целей эксперты могут применять различные методы генерации идей, например рассмотренные выше метод мозговой атаки и метод Дельфи. Не стоит ограничиваться только экспертными методами. Помочь выработать пути обновления исследуемой системы может бенчмаркинг – изучение аналогичных систем, осуществляющих похожую деятельность и имеющих лучшие показатели. Опыт других компаний, являющихся лидерами в своей отрасли, а также описанные в книгах, статьях рекомендации по повышению эффективности 72 деятельности могут быть применены после определенной адаптации. Зачем изобретать что-то, что уже изобретено и используется? Полезно использовать результаты анализа внешней среды и системы в целом, выполненные на стадии анализа проблемной ситуации (см. п. 2.1). В частности, толчок к поиску путей совершенствования может дать анализ SWOT-таблицы, а именно рассуждения о том, как возможности, предоставляемые окружающей средой, могут помочь превратить слабые стороны системы в сильные, или как использовать сильные стороны для преодоления угроз. Перейдем к рассмотрению основных методов построения иерархии целей. Упорядочение списка целей Суть метода состоит в том, чтобы иерархически упорядочить множество целей, предлагаемых акторами, т. е. лицами, связанными с проблемной ситуацией. Таким образом, сначала необходимо провести собеседование с каждым актором или с представителями акторов и выявить их цели – получить представление о том, что они хотят в результате получить. Работа по выявлению целей похожа на работу по определению требований акторов к проблемосодержащей системе, выполняемую на стадии анализа проблемной ситуации (см. п. 2.1). При формировании списка целей необходимо учитывать закономерности целеобразования и стараться избегать ошибок, таких как смешение целей и средств, сокрытие истинных целей, подмена целей. Сама процедура упорядочения списка целей аналогична процедуре упорядочения списка проблем (см. п. 2.3). На первом шаге выбирается ключевая глобальная цель путем коллективного обсуждения. Выбранная цель помещается первой в формируемом упорядоченном списке. Затем последовательно выбирается очередная цель и сравнивается с каждой из уже упорядоченных целей с тем, чтобы определить ее место в списке: если сравниваемая цель (назовем ее второй) является средством достижения цели из упорядоченного списка (назовем ее первой), то вторая цель считается подцелью первой, и она помещается уровнем ниже, чем первая; если же, наоборот, первая цель является подцелью второй, то вторая цель помещается уровнем выше; если сравниваемые цели не являются друг для друга средствами достижения, то они располагаются на одном уровне. 73 Процедура продолжается, пока не будут упорядочены все проблемы. В результате формируется иерархия от глобальной цели, представленной на верхнем уровне, до элементарных подцелей, представленных на нижнем уровне. Реализация элементарных подцелей автоматически приводит к достижению всего комплекса целей. Преобразование дерева причин Метод состоит в преобразовании дерева причин, формируемого на стадии анализа проблемной ситуации (см. п. 2.3), в дерево целей. Проблемам (причинам проблем) сопоставляются соответствующие цели (подцели). Цели при этом формулируются как позитивное зеркальное отображение негативной формулировки проблемы (рис. 3.3). Например, если проблема состоит в том, что «качество продукции не удовлетворяет клиентов», то ей соответствует цель «повысить степень удовлетворенности клиентов качеством продукции». Дерево причин Дерево целей Низкая эффективность процесса Повысить эффективность процесса Длинные сроки обработки заявки Высокие затраты на изготовление Сократить сроки обработки заявки Снизить затраты на изготовление Отсутствие автоматизации Низкая квалификация персонала Автоматизировать прием заявок Повысить квалификацию персонала Рис. 3.3 – Преобразование дерева причин в дерево целей К процессу преобразования дерева причин нужно подходить творчески. Механическое переформулирование проблем в цели не всегда дает хорошие результаты. Структуры дерева целей и дерева причин необязательно должны полностью совпадать. Например, если в дереве причин имеются проблемы, связанные с неэффективностью некоторой функции системы, такие как высокие затраты на ее реализацию или длительные сроки выполнения, то прежде чем выдвигать цели по повышению эффективности (по снижению затрат, сокращению сроков выполнения), нужно задуматься, так ли необходимо выполнение самой этой функции. Зачастую руководители, менеджеры компаний даже не задумываются о целесообразности тех ли иных действий, осуществляемых компанией. 74 Декомпозиционный метод построения дерева целей Идея метода состоит в логическом поиске способов достижения целей. Происходит декомпозиция целей: для каждой цели выдвигаются подцели, реализация которых обеспечит выполнение декомпозируемой цели. Причем каждая подцель соотносится с некоторой частью системы (подсистемой, элементом). При каждом акте декомпозиции сначала выбирается основание декомпозиции, затем определяются части системы, порождаемые этим основанием декомпозиции, и, наконец, определяются цели для каждого выделенного компонента системы, определяющие его желаемое состояние или желаемое направление изменения состояния. Таким образом, алгоритм построения дерева целей включает в себя следующие шаги: Шаг 1. Формулируется глобальная цель, определяющая конечный желаемый результат, в виде некоторого высказывания. Шаг 2. Выбирается наиболее подходящее основание декомпозиции (формальная модель системы). Шаг 3. Формальная модель наполняется содержанием с учетом особенностей проблемосодержащей системы, т. е. детализируется основание декомпозиции. Шаг 4. Формулируются подцели, связанные с выделенными подсистемами и обеспечивающие достижение вышестоящей цели. Шаг 5. Выбирается подцель нижнего уровня и проверяется на элементарность. Если она нуждается в дальнейшей декомпозиции, то переход на шаг 2. Если нет, то проверяется следующая подцель. Если все подцели нижнего уровня элементарны, построение дерева заканчивается. Процедура формирования дерева целей в значительной мере является процессом эвристическим и мало формализованным. Углублять детализацию можно сколь угодно, причем ветви дерева могут быть различной глубины. Наиболее сложным и, пожалуй, наиболее важным является вопрос, какие основания декомпозиции и в каком порядке следует использовать. Порядок следования должен быть логичным, обеспечивать последовательное уточнение способов достижения глобальной цели. В [2] предлагается следующая последовательность уровней дерева: «глобальная цель» – «конечные продукты» – «целеполагающие системы» – «жизненный цикл производства» – «состав системы (ре- 75 сурсы)» – «управленческий цикл». На рисунке 3.4 приведен пример дерева целей, сформированного в соответствии с описанным порядком следования оснований декомпозиции. Глобальная цель Повысить эффективность предприятия Цель по продукту 1 Цель по продукту 2 Повысить эффективность производства манометров Цель вышестоящей системы Минимизировать инвестиции Цель по снабжению Сократить транспортные расходы Цель по СД Увеличить производительность оборудования Цель по планированию Составить план закупки материалов Повысить эффективность производства барометров Цель клиентов Повысить качество продукции Цель по сбыту Сотрудничество с постоянными клиентами Цель по кадрам Сократить численность персонала Цель по организации Организовать процесс закупки Собственная цель Сократить расходы Цель по производству Сократить производственные расходы Цель по ПД Использовать дешевые материалы Цель по контролю Контролировать процесс закупки Рис. 3.4 – Пример дерева целей, построенного по основаниям декомпозиции Логика в такой последовательности оснований декомпозиции следующая. Так как конечные продукты являются основным результатом деятельности предприятия, то глобальная цель определяется, прежде всего, через цели, связанные с различными продуктами системы. В свою очередь, цели по продуктам достигаются, если выполняются требования к ним всех целеполагающих систем (вышестоящих систем, систем среды, исследуемой системы, подведомственных систем). Для достижения этих целей требуется, чтобы выполнялись цели на всех этапах жизненного цикла производства продуктов (снабжение, производство, сбыт и т. д.). Каждая из целей на любом этапе производства детализируется через 76 цели, связанные с используемыми ресурсами (предметами деятельности, средствами деятельности, кадрами, регламентом деятельности). Наконец, реализация этих целей предполагает выполнение целей на всех этапах управленческого цикла (планирования, организации, контроля). Основной недостаток рассматриваемого метода – сложность и неоднозначность процесса построения дерева целей. При формировании иерархии могут перемежаться основания декомпозиции, отражающие различные способы расчленения как самой системы и ее подсистем, так и окружающей среды. Выбор применяемых оснований декомпозиции остается за разработчиком. Причем к различным подцелям на одном уровне могут применяться различные основания декомпозиции. Применение стандартных оснований декомпозиции, с одной стороны, облегчает построение дерева, с другой – «уводит в сторону» от поиска логически обоснованной цепочки, связывающей цели со средствами их достижения. Кроме того, при использовании типовых оснований декомпозиции сохраняется неоднозначность процесса формирования дерева. Чередуя различные основания в различной последовательности, можно построить огромное количество всевозможных иерархий. Поэтому качество сформированного дерева сильно зависит от квалификации его разработчика. Причем методика не содержит критериев оценки качества формируемого дерева. Предлагаются лишь некоторые эвристические рекомендации (принципы) [2, 3]: принцип полноты: проблемосодержащая система должна быть рассмотрена максимально всесторонне и подробно; принцип простоты: все дерево должно быть максимально компактным «вширь» и «вглубь»; принцип существенности: в модель основания декомпозиции включаются только компоненты, существенные по отношению к глобальной цели. 3.1.3 Оценка приоритета подцелей Элементарные цели, расположенные на нижнем уровне иерархии целей, зачастую представляют собой альтернативные пути достижения целей. В этом случае необходимо оценить, какая из выявленных альтернатив наиболее приоритетна. И даже если элементарные цели носят взаимодополняющий характер, на реализацию всех выявленных решений может не хватить ресурсов, и поэтому 77 чтобы наиболее эффективным образом распределить ресурсы, необходимо выстроить решения в порядке их приоритетности. Для оценки важности подцелей может быть использован любой из методов экспертного оценивания, в том числе метод Дельфи (см. п. 2.3.2). Однако если необходимо не просто сравнить и упорядочить по важности элементарные цели, представленные на нижнем уровне иерархии, но и учесть при их оценке важность вышестоящих целей, то следует использовать методы, позволяющие высчитывать не только локальные приоритеты подцелей, но и глобальные – относительно глобальной цели. Разработано несколько методов такого рода. Одним из наиболее широко распространенных является метод анализа иерархий (МАИ), разработанный Томасом Саати [1]. МАИ использует процедуру парного сравнения для определения численных оценок локальных приоритетов элементов иерархии и процедуру пересчета локальных приоритетов в глобальные. Полученные таким образом оценки приоритетности элементов нижнего уровня иерархии используются для выбора наилучших альтернатив для достижения глобальной цели. Метод включает пять основных шагов [1]. Шаг 1. Иерархическое представление цели для решения проблемы. Строится дерево целей. Можно использовать любой из вышеописанных методов. Т. Саати предлагает следующий порядок следования уровней [1]: глобальная цель (фокус); акторы – группы лиц, заинтересованных в решении проблемы; цели акторов; политики акторов, с помощью которых могут достигаться выдвинутые ими цели; альтернативные сценарии, каждый из которых в той или иной мере реализует политики акторов. Основные особенности данного подхода к структурированию целей состоят в следующем. На втором уровне представлены не цели акторов (целеполагающих систем), а сами акторы, что позволяет в дальнейшем оценить приоритетность каждого актора (и соответственно всего множества его целей). На нижнем уровне должны быть представлены не просто решения, а группы решений, объединенные в альтернативные сценарии. Задача, таким образом, состоит в выборе одного из возможных сценариев. 78 На рисунке 3.5 приведена иерархия для проблемы недостаточного уровня развития технопарка – организации, занимающейся формированием современной инновационной среды [15]. На первом уровне представлена глобальная цель – совершенствование деятельности технопарка. На втором уровне представлены акторы – клиенты (организации и предприятия, пользующиеся услугами технопарка), органы власти, руководство технопарка и базовых предприятий, партнеры. Третий уровень составляют цели (требования) акторов. Уровень политик акторов в данной иерархии не представлен. Нижний уровень составляют альтернативные сценарии развития технопарка. Совершенствование деятельности технопарка Цели клиентов (a1) Ассортимент услуг (a5) Цели органов власти ( a2) Новые рабочие места (a8) Качество и удобство (a6) Рост налогооблагаемой базы ( a9) Низкие цены (a7) Закрепление на рынке (a10, ) Цели руководства технопарка (a3) Цели партнеров (a4) Прибыль (a12) Надежность (а15) Снижение риска (a13) Стабильность (а16) Адаптивность (a14) Имидж региона (a11) Статус-кво (a17) Экспансия (a18) Рост без существенных расходов ( a19) Сокращение расходов (a20) Рис. 3.5 – Иерархия целей технопарка Было разработано четыре сценария [15]: 1. «Статус-кво». Этот сценарий предполагает, что деятельность технопарка не претерпит сколько-нибудь существенных изменений. 79 2. «Экспансия». Предусматривается резкое увеличение количества дочерних предприятий и ассортимента услуг, сопровождающееся увеличением материальной базы и численности персонала. Этот вариант требует крупных инвестиций. При этом неизбежен рост цен. 3. «Рост без существенных расходов». Предполагается в первую очередь увеличивать объем таких услуг, которые не требуют существенных затрат. Упор делается на углубление маркетинга собственных услуг и активную рекламную политику. При этом происходит выравнивание в расходовании финансов: увеличение расходов на маркетинг и рекламу должно компенсироваться сокращением расходов на некоторые другие виды деятельности. 4. «Сокращение расходов». По этому сценарию предполагается сокращение уровня расходов, сокращение штатов, что должно привести к сокращению стоимости услуг. Однако при этом несколько сократится ассортимент услуг и число дочерних предприятий. В построенной иерархии связь между элементами прилежащих уровней означает, что элемент нижнего уровня влияет (воздействует) на элемент вышестоящего уровня. При этом элемент вышестоящего уровня называется направляемым по отношению к элементам нижестоящих уровней. Каждый элемент может влиять на несколько направляемых элементов. Так, в примере с развитием технопарка сценарии влияют на каждую из целей, представленных на предыдущем уровне. Шаг 2. Построение матриц парных сравнений. Элементы любого уровня сравниваются друг с другом относительно их воздействия на направляемый элемент. Для каждой совокупности элементов, связанных с одним вышестоящим элементом, строится матрица парных сравнений. В вышеописанном примере необходимо построить: одну матрицу, соответствующую второму уровню иерархии, для сравнения влияния акторов на глобальную цель; четыре матрицы, соответствующие третьему уровню, для сравнения различных целей каждого из четырех акторов; двенадцать матриц, соответствующих четвертому уровню, для оценки влияния сценариев на каждую из целей акторов. Парные сравнения проводятся в терминах доминирования одного элемента над другим. Для проведения субъективных парных сравнений разработана шкала, представленная в таблице 3.1 [1]. 80 Таблица 3.1 – Шкала относительной важности Оценка Определение 1 Равная важность двух элементов 3 Умеренное превосходство одного элемента над другим 5 Существенное или сильное превосходство одного элемента над другим 7 Значительное превосходство одного элемента над другим 9 Максимально сильное превосходство одного элемента над другим 2, 4, 6, 8 Промежуточные значения Помимо целых чисел от 1 до 9 используются и дроби. Если при сравнении одного элемента с другим получено одно из вышеуказанных чисел (например, 3), то при сравнении второго элемента с первым получим обратную величину (т. е. 1/3). По соглашению оценивается относительное превосходство элемента, соответствующего строке матрицы, над элементом, соответствующим столбцу. При этом если первый элемент оказывается важнее, то в ячейку матрицы заносится положительное целое (от 1 до 9); в противном случае – обратное число (дробь), т. е. симметричные ячейки заполняются обратными величинами. Относительная важность любого элемента, сравниваемого с самим собой, равна 1; поэтому диагональ матрицы содержит только единицы. Таким образом, для матрицы парных сравнений || aij || должны выполняться следующие условия: 1 aij 9 , если i -й элемент важнее j -го или эквивалентен ему, aij 1 / a ji , aii 1. На рисунке 3.6, а–д приведены матрицы парных сравнений, построенные для второго и третьего уровней иерархии целей технопарка (см. рис. 3.5). Матрицы составлены в соответствии с субъективными суждениями экспертов, оценивших относительную силу влияния различных акторов на глобальную цель и относительные важности целей каждого актора. Шаг 3. Определение векторов локальных приоритетов. На основе каждой из построенных матриц парных сравнений формируются наборы локальных приоритетов, которые отражают относительные приоритеты (ценность, важность, силу влияния) сравниваемых элементов по отношению к направляемому элементу. Для этого нужно вычислить множество собственных векторов для каждой матрицы, а затем нормализовать результат к единице, получая тем самым вектор приоритетов. 81 а1 а2 а3 а4 а1 1 2 1/2 4 а2 1/2 1 1/3 3 а3 2 3 1 6 а4 1/4 1/3 1/6 1 а) а5 а6 а7 а5 1 1/2 3 а6 2 1 5 а7 1/3 1/5 1 в) а8 а9 а10 а11 а8 1 1/3 2 4 а9 3 1 5 7 а10 1/2 1/5 1 3 а11 1/4 1/6 1/3 1 б) а12 а13 а14 а12 1 5 8 а13 1/5 1 3 а14 1/8 1/3 1 г) а15 а16 а15 1 5 а16 1/5 1 д) Рис. 3.6 – Матрицы парных сравнений: а – подцелей глобальной цели; б – целей органов власти; в – целей клиентов; г – целей руководства технопарка; д – целей партнеров Задача вычисления собственных векторов довольно трудоемка, поэтому на практике часто используют приближенные методы. Одним из наилучших путей вычисления является геометрическое среднее. Его можно получить, перемножая элементы в каждой строке и извлекая корни n -й степени, где n – число элементов. Полученный таким образом столбец чисел нормализуется делением каждого числа на сумму всех чисел. Например, на основе матрицы, представленной на рисунке 3.6, а, получим следующие компоненты собственного вектора для каждой из строк: a1 (клиенты) – 4 1 2 (1 / 2) 4 1.414; a2 (органы власти) – 4 (1/ 2) 1 (1 / 3) 3 0.841; a3 (руководство технопарка ) – 4 2 3 1 6 2.45; a4 (партнеры) – 4 (1 / 4) (1 / 3) (1 / 6) 1 0.34. Если теперь поделить каждую из полученных компонент на их сумму, равную 5.045, то получим следующие нормализованные приоритеты: a1 (клиенты) – 0,28; a2 (органы власти) – 0.167; a3 (руководство технопарка) – 0.485; a4 (партнеры) – 0.068. Необходимо подчеркнуть, что если элемент иерархии влияет на несколько направляемых элементов, то он представлен в нескольких матрицах парных сравнений (по одной для каждого направляемого элемента) и для него будут рассчитаны приоритеты по каждой из этих матриц. Так, в примере с технопарком для 82 сценариев, представленных на нижнем уровне, необходимо определить двенадцать локальных приоритетов по отношению к каждой из целей третьего уровня. Шаг 4. Проверка согласованности полученных результатов. При составлении матриц парных сравнений экспертные суждения не должны нарушать аксиомы упорядоченности. В частности, если один элемент лучше другого, а тот в свою очередь лучше третьего, то первый также должен быть лучше третьего, причем сила предпочтения первого элемента над третьим должна быть больше, чем первого над вторым и второго над третьим. Однако людям свойственно ошибаться. Поэтому матрицы парных сравнений, основанные на субъективных суждениях, могут быть несогласованными. Для оценки степени отклонения от согласованности используется так называемый индекс согласованности (ИС). Индекс согласованности обратносимметричной матрицы парных сравнений вычисляется по формуле: ИС ( max – n) / (n – 1), где n – размерность матрицы (число сравниваемых элементов); max – наибольшее собственное значение матрицы. Наибольшее собственное значение может быть вычислено следующим образом. Сначала суммируется каждый столбец матрицы, затем сумма первого столбца умножается на величину первой компоненты нормализованного вектора приоритетов, сумма второго столбца – на вторую компоненту и т. д., затем полученные числа суммируются. Чтобы судить о согласованности матрицы по вычисленному для нее индексу согласованности, нужно сравнить этот ИС с индексом, вычисленным для абсолютно не согласованной матрицы, полученной при случайном выборе суждений. В таблице 3.2 приведены средние значения случайной согласованности для матриц различной размерности. Таблица 3.2 – Индексы согласованности для случайных матриц разного порядка Размер матрицы Случайная согласованность 1 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45 1.49 Если разделить ИС на число, соответствующее случайной согласованности матрицы того же порядка, будет получено отношение согласованности (ОС). Ве- 83 личина ОС должна быть порядка 10% или менее, чтобы быть приемлемой. В некоторых случаях допускается 20%, но не более. Если ОС выходит из этих пределов, то следует проверить суждения и пересмотреть их. Рассчитаем индекс согласованности и отношение согласованности для матрицы, приведенной на рисунке 3.6, а. Наибольшее собственное значение матрицы: max (1 1 / 2 2 1 / 4) ·0.28 (2 1 3 1 / 3) ·0.167 (1 / 2 1 / 3 1 1 / 6) ·0.485 (4 3 6 1) ·0.068 4.028 . Тогда ИС (4.028 – 4) / (4 – 1) 0.009 . Случайная согласованность для матрицы с размерностью 4 составляет 0.9 (табл. 3.3). Теперь можно определить отношение согласованности: ОС 0.009 / 0.9 0.01 . Величина ОС 0.1 . Таким образом, можно сделать вывод, что матрица согласованна. Шаг 5. Вычисление глобальных приоритетов. На последнем шаге анализа локальные приоритеты пересчитываются с учетом приоритетов направляемых элементов. Глобальные приоритеты рассчитываются начиная со второго уровня вниз. Локальные приоритеты элементов второго уровня умножаются на приоритет глобальной цели. Однако, учитывая, что вес единственной цели самого верхнего уровня всегда равен единице, глобальные приоритеты элементов второго уровня равны их локальным приоритетам. Для определения глобального приоритета элемента третьего уровня его локальный приоритет «взвешивается», т. е. умножается на глобальный приоритет направляемого элемента. Если направляемых элементов несколько, то находится сумма взвешенных приоритетов по всем направляемым элементам. Аналогичным образом определяются глобальные приоритеты элементов следующего уровня. Процедура продолжается до самого нижнего уровня. В таблице 3.3 приведены данные для расчета глобальных приоритетов сценариев развития технопарка и результаты расчетов. 84 Таблица 3.3 – Расчет глобальных приоритетов сценариев развития технопарка Глобальные приоритеты направляемых элементов Локальные приоритеты сценариев Элемент Приоритет «Статускво» ( a17 ) «Экспансия» ( a18 ) «Рост без существенных расходов» ( a19 ) «Сокращение расходов» ( a20 ) Ассортимент услуг ( a5 ) 0.0865 0.1066 0.5438 0.2921 0.0573 Качество и удобство ( a6 ) 0.1629 0.1333 0.5333 0.2666 0.0666 Низкие цены ( a7 ) 0.0306 0.2332 0.0506 0.1277 0.5883 Новые рабочие места ( a8 ) 0.0383 0.1212 0.5806 0.2317 0.0663 Рост налогооблагаемой базы ( a9 ) 0.096 0.1177 0.5265 0.3049 0.0508 Закрепление на рынках ( a10 ) 0.0222 0.1469 0.5136 0.2807 0.0586 Имидж региона ( a11 ) 0.0099 0.2009 0.5204 0.2009 0.0775 Прибыль ( a12 ) 0.3599 0.2224 0.1250 0.5761 0.0763 Снижение риска ( a13 ) 0.0887 0.5136 0.0586 0.2807 0.1469 Адаптивность ( a14 ) 0.0364 0.1093 0.2089 0.5723 0.1093 Надежность ( a15 ) 0.0566 0.5261 0.1099 0.3010 0.0628 Стабильность ( a16 ) 0.0113 0.5806 0.0663 0.2317 0.1212 Глобальные приоритеты сценариев 0.2253 0.2898 0.3919 0.0928 Для расчета глобального приоритета сценария его локальные приоритеты по отношению к каждому из направляемых элементов умножаются на соответствующие глобальные приоритеты этих элементов, затем полученные числа складываются. Например, для сценария «Статус-кво» производятся следующие расчеты: 0.1066 ·0.0865 0.1333·0.1629 0.2332 ·0.0306 0.1212 ·0.0383 0.1177 ·0.096 0.1469 ·0.0222 0.2009 ·0.0099 0.2224 ·0.3599 0.5136 ·0.0887 0.1093· ·0.0364 0.5261·0.0566 0.5806 ·0.0113 0.2253 . 85 Как видно из таблицы 3.3, наилучшим сценарием, получившим наибольший глобальный приоритет, стал «Рост без существенных расходов». 3.2 Структурный синтез обновленной системы 3.2.1 Разработка вариантов реализации решений Задача этапа структурного синтеза – уточнить, конкретизировать пути обновления системы (элементарные подцели, сценарии, решения), выработанные на этапе логического синтеза. Для этого сначала требуется разработать варианты реализации предлагаемых решений. Дальнейшие шаги структурного синтеза состоят в выборе оптимальных вариантов реализации решений и в построении структурной модели обновленной системы, наглядно показывающей, как будут функционировать отдельные подсистемы после внедрения выбранных вариантов. Для генерирования альтернативных вариантов реализации решений могут быть использованы уже рассмотренные выше методы: мозговая атака (мозговой штурм); метод Дельфи; изучение аналогов (бенчмаркинг). Рассмотрим еще два широко используемых экспертных метода: морфологический анализ; эвристические приемы, активизирующие мышление. Морфологический анализ Метод разработан в 1930-е гг. швейцарским астрономом Ф. Цвикки для конструирования астрономических приборов. Суть данного метода заключается в следующем. В проектируемом объекте выбирают группу так называемых морфологических признаков. В качестве признаков могут быть элементы конструкции, функции, свойства элементов. Для каждого признака предлагаются различные альтернативные варианты его реализации. Затем предложенные варианты комбинируют между собой. Из всего множества получаемых комбинаций выбираются допустимые, а затем наиболее эффективные варианты по некоторым критериям качества. Последовательность проведения морфологического анализа включает три этапа [24]. Этап 1. Постановка задачи. Формулируются цель, требования (ограничения) к проектируемой системе, критерии оценки качества вариантов. Этап 2. Морфологический анализ (название этого этапа дало название всему методу). Выделяются признаки системы и разрабатываются альтернативные варианты для каждого признака. Например, если задача состоит в разработке 86 организационной структуры предприятия, то признаками могут быть: тип организационной структуры, правовая форма, источники обновления основных средств, форма владения недвижимостью и т. д. В качестве отдельных альтернатив могут быть комбинации уже предложенных вариантов. Результаты этапа оформляются в виде морфологической таблицы (см. табл. 3.4). Таблица 3.4 – Пример морфологической таблицы Признаки Тип оргструктуры ( а1 ) Правовая форма ( а2 ) Функциональная ( а11 ) Альтернативные варианты Продуктовые от- Территориальделения ные 1 отделения (а 2) ( а13 ) Гос. предприя- ОАО ( а 2 ) 2 тие ( а 21 ) ЗАО ( а 23 ) Источники Собственные обновления основ- средства ( а3 ) 1 ных средств ( а3 ) Инвестиции сторонние ( а32 ) Кредитные ресурсы ( а33 ) Форма владения недвижимостью ( а4 ) Покупка ( а 4 2 ) Строительство ( а 43 ) Аренда ( а 41 ) Расчет за приобре- За счет заемтаемые технолоных средств гии и оборудова( а51 ) ние ( а5 ) Процессноориентированная ( а14 ) ООО ( а 2 4 ) За счет собствен- Лизинг ( а5 ) 3 ных средств и готовой продукции ( а52 ) Этап 3. Морфологический синтез. Формируются комбинации по всем признакам и выбираются наилучшие среди них. Взяв из каждой строки морфологической таблицы по одному варианту, получим различные варианты решения. Р1 а11, а 21, а 31, а 41, а51; Р2 а11, а 21, а31, а 41, а52 ; Р3 а11, а 21, а 31, а 41, а 53 ; Р4 а11, а 21, а31, а 4 2 , а51; Р5 а11, а 21, а 31, а 4 2 , а 52 ; Общее количество возможных решений N n1 n2 nm , где ni – число альтернативных вариантов по i -му признаку. Для нашего примера N 4 4 3 3 3 432 . 87 Сокращение числа решений ведется за счет отбрасывания наихудших комбинаций альтернатив, а именно: несовместимых, наименее эффективных и труднореализуемых, не соответствующих требованиям. Рассмотрим один из эвристических приемов сокращения комбинаций. Предлагается комбинировать альтернативы не по всем признакам сразу, а сначала рассмотреть комбинации альтернатив по двум признакам и отбросить наихудшие комбинации. Затем оставшиеся комбинации комбинируются с еще одним признаком и т. д. Процесс продолжается, пока не будут использованы все признаки. Проиллюстрируем эту процедуру на примере комбинирования признаков из таблицы 3.4. Шаг 3.1. Берем два признака – «тип оргструктуры» ( а1 ) и «правовая форма» (а2). В таблице 3.5 каждая ячейка соответствует комбинации этих признаков. Наихудшие варианты вычеркнуты – помечены крестиком. Шаг 3.2. Оставшиеся после выполнения предыдущего шага комбинации значений первых двух признаков комбинируются с вариантами следующего признака – «источники обновления основных средств» ( а3 ). Худшие варианты отбрасываются (см. табл. 3.6). Шаг 3.3. Неотброшенные варианты комбинируются с признаком «форма владения недвижимостью» ( а4 ). Результат представлен в таблице 3.7. Шаг 3.4. Оставшиеся варианты комбинируются с признаком «расчет за приобретаемые технологии и оборудование» ( а5 ). Результат представлен в таблице 3.8. Оставшиеся комбинации образуют множество перспективных решений. Из этого множества в дальнейшем может быть выбрано оптимальное решение с помощью любого из методов выбора. Таблица 3.5 а11 а 21 × а12 × а13 × а14 а 22 × а 23 × а 24 × × × × × × × Таблица 3.6 а31 а11 а 2 4 × а12 а 22 × а13 а 23 × а14 а 21 88 × а 32 × × × а33 × Таблица 3.7 а 41 а11 а 2 4 а33 × а12 а 2 2 а32 а13 а 23 а33 × × × а 42 × а 43 а14 а 21 а31 × × × Таблица 3.8 а11 а 2 4 а12 а 2 2 а13 а 23 а14 а 21 а33 а 4 2 а32 а 41 × а33 а 43 × а31 а 4 2 а52 × × а53 × × × а51 Достоинства морфологического анализа: это хорошо структурированный метод, позволяющий ввести в поле зрения варианты, которые при обычном рассмотрении проблемы могут быть упущены; метод носит целенаправленный характер, что позволяет упорядочивать имеющуюся информацию и генерировать новые творческие идеи решения проблем. Недостатки и ограничения: механический подход к анализу объекта ведет к генерированию большого количества вариантов, многие из которых оказываются лишены практического смысла; успех метода напрямую зависит от субъективных процессов оценки и выбора, а отсутствие критериев отбора полезных комбинаций и вариантов решений делает возможными утраты полезных и значимых альтернатив. Эвристические приемы, активизирующие мышление Термин эвристика обязан своим происхождением легендарному возгласу «Эврика!» (от гр. еорика – нашел, открыл), изданному Архимедом, когда ему в голову внезапно пришло верное решение задачи. Эвристика – это наука о том, 89 как должна быть организована творческая деятельность, какие методы, приемы, правила лежат в основе творческого процесса. Другими словами, это «наука о том, как делать открытия». Эффективность труда исследователя, разработчика, конструктора определяется не только уровнем знаний и опыта (который, безусловно, играет важную роль), но и богатством воображения, развитостью фантазии, умением абстрагироваться, «видеть в обычном необычное и в необычном обычное». Имеется множество методов, способствующих творческому процессу: «Синектика» У. Гордона, метод «поисковой конференции», «Идеализированное проектирование», «Десятичная матрица» Р. П. Повилейко и др. Как правило, в основе этих методов лежит использование различных эвристических приемов, основная цель которых заключается в том, чтобы «расшатать» стереотипные представления о способах решения поставленной задачи, активизировать фантазию и воображение. Рассмотрим приемы, используемых в методе «Десятичная матрица», предназначенном для выработки нестандартных решений при проектировании технического изделия. Суть метода заключается в применении десяти эвристических приемов для улучшения десяти групп показателей – геометрических, технологических, эксплуатационных, экономических, показателей надежности и т. д. [26]. Эвристические приемы: 1. Неология – использование уже созданной системы (процесса, формы, конструкции), используемой в других отраслях. Примером может служить использование стиральной машины для изготовления джинсов«варенок». 2. Адаптация – приспособление известной системы для конкретных условий (характеристики исходной системы изменяются не более чем вдвое). Например, для сушки белья можно приспособить микроволновую печь, немного видоизменив ее конструкцию. 3. Мультипликация – гиперболизация или миниатюризация, т. е. умножение параметров исходной системы в несколько раз. Пример – использование в микрохирургии миниатюрного насоса. 4. Дифференциация – разделение функций и элементов системы в пространстве, во времени. Использование этого приема привело к изобретению дистанционного пульта управления телевизором: устройства управления (переключения программ, регулировки громкости и т. д.) было решено отделить от самого телевизора. 90 5. Интеграция – объединение, совмещение (технологическое, временное, пространственное) функций и элементов. Примером может служить изобретение мультифункционального устройства, объединяющего такие приборы, как принтер, сканер, ксерокс. 6. Инверсия – переворачивание, обращение функций, конструкции и расположения элементов. Например, при изобретении гладильной машины процесс глажки утюгом, при котором белье находится в статичном положении, а нагревательный модуль (утюг) находится в движении, был «перевернут» – белье движется вдоль статично установленного нагревательного элемента. 7. Импульсация – организация прерывистых процессов (периодических, апериодических). Именно таким способом было решена задача изменения мощности бытовой микроволновой печи: вместо непрерывного процесса нагрева используется дискретный. 8. Динамизация – проектирование системы с изменяющимися параметрами. Например, задача разработки стеллажа для хранения разнообразных по размеру предметов может быть решена за счет конструкции с регулируемым положением полок. 9. Аналогия – отыскание сходства, подобия с различными системами. Пример: устройство для забивания гвоздей было сделано по аналогии с пистолетом. 10. Идеализация – представление идеального решения. Идеализированный проект – это то, что заказчику хотелось бы иметь, если бы он мог иметь любую желаемую систему. Процесс идеализации освобождает заказчиков от даже неосознанно накладываемых на себя ограничений. Конечно, итоговый проект вряд ли совпадет с идеальным, но по крайней мере будет приближен к нему, так как представление об идеальных характеристиках подтолкнет к поиску способов их реализации. Рассмотренные приемы используются не только в методе «Десятичная матрица», но и во многих других методах активизации мышления. На самом деле к настоящему времени известно несколько десятков приемов. Так, межотраслевой фонд эвристических приемов содержит описания 180 приемов. Можно выделить следующие этапы в решении творческой инженерной задачи методом эвристических приемов: 91 1. Решение задачи начинается с выбора конкретного прототипа, который требуется улучшить. Выделяется главный недостаток прототипа, который необходимо устранить. Исходя из этой информации отбирают наиболее подходящие эвристические приемы, которые представляют интерес для рассматриваемой задачи. 2. Преобразование прототипа начинают с помощью выбранных приемов. При этом фиксируют идеи улучшенных решений. 3. Полученные решения используются как прототипы для поиска новых идей по совершенствованию объекта, учитывающих не только главный недостаток, выделенный на шаге 1, но и другие недостатки. Этапы 1–3 могут повторяться для различных прототипов. В результате формируется множество вариантов, из которого предстоит выбрать перспективные варианты для дальнейшей проработки. Нужно понимать, что метод эвристических приемов только повышает возможность получения допустимого улучшенного технического решения, но не гарантирует нахождение такового. У разных пользователей этого метода (как и других эвристических методов) часто получаются разные результаты, что в большой мере зависит от приобретенных навыков и природных способностей. Следует отметить, что эвристические приемы могут быть применены не только для проектирования технических систем, но и для поиска перспективных вариантов реализации систем (подсистем) любой природы. 3.2.2 Выбор оптимальных вариантов реализации решений По каждому из выбранных направлений совершенствования системы может быть предложен не один вариант его реализации, а множество альтернативных вариантов. В этом случае встает проблема выбора наилучшего варианта. Необходимо сравнить предложенные альтернативы и оценить, какая из них наиболее перспективна. Существует большое количество методов оценки и выбора альтернатив. Выбор может быть индивидуальный или групповой, осуществляемый в условиях определенности или неопределенности, заключающийся в упорядочении альтернатив или в их оценке по критериям и т. д. Классификация (неполная) данных методов приведена на рисунке 3.7. Остановимся на наиболее употребительном способе выбора – критериальном. В соответствии с ним каждый из вариантов можно оценить по одному или 92 нескольким критериям и, таким образом, сравнение вариантов сводится к сравнению соответствующих им числовых значений критериев. Разработано множество методов решения многокритериальных задач выбора – свертывание критериев в один, условная оптимизация, метод уступок, нахождение множества Парето, метод идеальной точки и др. Рассмотрим первый из перечисленных методов, поскольку он является, пожалуй, наиболее широко распространенным. Выбор Индивидуальный В условиях неопределенности В условиях определенности Критериальный Многосторонний Упорядочение Однокритериальный Случайность Конфликтный Кооперативный Коалиционный Нечеткость Многокритериальный Рис. 3.7 – Классификация методов выбора Сведение многокритериальной задачи выбора к однокритериальной Метод состоит во введении интегрального критерия (суперкритерия), являющегося функцией от частных критериев. Это значит, что интегральная оценка отдельного варианта зависит от значений частных критериев для данного варианта. Итак, имеется конечное число альтернативных вариантов A a1, ...an , сравниваемых по множеству частных признаков (критериев) q1, ... qm . Для каждого варианта определены значения частных критериев: q1 ai , ... qm ai , i 1, n . Это могут быть как экспертные оценки, так и результаты объективных измерений. Необходимо определить интегральные оценки вариантов q0 ai , i 1, n и выбрать вариант a opt , имеющий наилучшую интегральную оценку: a opt arg max q0 ai . i Нужно учесть, что частные критерии могут иметь различную важность и, соответственно, вклад каждого из них в суперкритерий должен отличаться. 93 Рассмотрим пример. Допустим, для некоторого бизнес-процесса было разработано три новых варианта его организации. Оценивать варианты предлагается по трем частным критериям: по средней себестоимости одного экземпляра процесса, измеряемой в рублях; по среднему времени выполнения процесса, измеряемому в часах; по экспертной оценке качества результата, измеряемой в баллах по 100-балльной шкале (табл. 3.9). При этом эксперты оценили важность каждого из трех критериев по 10-балльной шкале. Необходимо выбрать наиболее предпочтительный вариант. Таблица 3.9 – Значения частных критериев для оценки вариантов Важность, баллы (0–10) Частные критерии Себестоимость, тыс. руб. Время выполнения, ч Качество результата, баллы (0–100) Значения критериев для вариантов а2 а3 а1 7 5 75 32 30 24 50 44 8 80 50 75 Прежде всего, если частные критерии имеют различную размерность (измеряются в различных шкалах), необходимо нормировать их значения, т. е. привести к одному масштабу. Абсолютные «натуральные» значения критериев переводятся в относительные безразмерные значения. Имеется несколько способов нормирования. Чаще всего используется отношение абсолютного значения критерия q j ab ai к некоторому нормирующему значению q j et («идеальному», эталонному, максимальному), измеренному в тех же единицах: q j ai q j ab ai / q j et , либо используется формула: q j ai q j ab ai – q j min / q j max – q j min , где q j min , q j max – соответственно минимальное и максимальное значения j -го критерия. Если q j min 0 , то q j ai q j ab ai / q j max . 94 Однако данные формулы не применимы в случаях, когда чем меньше значение критерия, тем выше оно должно оцениваться. Например, по критерию себестоимости тот вариант, который имеет меньшее значение себестоимости в рублях, должен иметь выше нормированную оценку. В таких ситуациях используется формула: q j ai q j max – q j ab ai / q j max – q j min или q j ai 1 – q j ab ai – q j min / q j max – q j min . В таблице 3.10 приведены результаты нормирования значений критериев, указанных в таблице 3.9. Для нормирования использовались следующие максимальные и минимальные значения критериев: q1min q2min q3min 0, q1max q3max 100, q2max 50. Таблица 3.10 – Нормированные значения частных критериев и веса критериев Частные критерии Себестоимость Время выполнения Качество результата Вес Нормированные значения критериев для вариантов а2 а3 а1 7 / 20 0.35 1 75 / 100 0.25 1 30 / 100 0.7 5 / 20 0.25 1 32 / 50 0.36 8 / 20 0.4 80 / 100 0.8 1 50 / 100 0.5 1 24 / 50 0.52 1 44 / 50 0.12 50 / 100 0.5 75 / 100 0.75 Для нормирования балльных оценок важности критериев, выставленных экспертами, в качестве нормирующего значения выступает сумма баллов по всем критериям. В результате вычисляются так называемые весовые коэффициенты (веса) v j , j 1, m , отражающие вклад каждого частного критерия в интегральный критерий. Причем сумма весовых коэффициентов всех частных критериев m всегда должна равняться единице: v j 1 . Для нашего примера сумма оценок j 1 важности: 7 5 8 20 . Поделив балльную оценку важности критерия на эту сумму, получим его вес. Например, v1 7 / 20 0.35 . 95 Результаты вычисления весов приведены в таблице 3.10. Значение интегрального критерия для каждого из вариантов определяется по формуле свертки значений частных критериев. Чаще всего используется аддитивная свертка, представляющая собой средневзвешенное арифметическое: m q0 ai v j q j ai , i 1, n, j 1 m v j 1. j 1 Рассмотрим для примера вычисление значений суперкритерия на основе данных, приведенных в таблице 3.10: q0 a1 0.35 0.25 0.25 0.36 0.4 0.8 0.4975; q0 a2 0.35 0.7 0.25 0.52 0.4 0.5 0.575; q0 a3 0.35 0.5 0.25 0.12 0.4 0.75 0.505. Наилучшим вариантом является вариант a2 , имеющий максимальное значение интегрального критерия. В случае если частные критерии имеют одинаковую важность, т. е. вес каждого равен 1 / m ( m – число критериев), то значение интегрального критерия для любого варианта определяется как среднеарифметическое значений частных критериев: 1 m q0 ai q j ai , i 1, n. m j 1 3.2.3 Построение структурной модели обновленной системы Структурная модель обновленной системы (модель «Как должно быть», To be) призвана наглядно показать, как будут функционировать отдельные подсистемы после внедрения выбранных вариантов решений. Процесс построения модели такой же, как и для структурной модели проблемосодержащей системы (модели «Как есть», As is): сначала выполняется декомпозиция системы на функциональные подсистемы и построение иерархии подсистем; затем – выделение структурных элементов подсистем (предметов деятельности, средств деятельности, исполнителей и т. д.); в заключение – формирование диаграмм взаимосвязей подсистем (см. п. 2.2). Однако можно упростить данный процесс, если взять за основу модель «Как есть» и просто внести в нее необходимые изменения, обусловленные выбранными вариантами решений по совершенствованию системы. 96 Основные виды изменений: изменение состава функциональных подсистем – исключение, замена, объединение, добавление подсистем. Например, в соответствии с принятыми решениями признано, что выполнение некоторых функций нецелесообразно; изменение структурных элементов подсистем. Например, введение автоматизации некоторой функции добавляет информационную систему в качестве средства деятельности соответствующей подсистемы и меняет регламент деятельности; изменение связей подсистем. Например, исключается передача некоторых документов или меняется их форма (вместо документа в бумажном виде осуществляется передача электронного документа). На рисунке 3.8 показаны диаграммы взаимосвязей подсистем системы заказа товара (комплектующих материалов) у поставщика. Представлены две версии: «Как есть» (рис. 3.8, а) и «Как должно быть» (рис. 3.8, б). Во второй версии процесс осуществляется с использованием автоматизированной системы, позволяющей исключить ряд документов (счет, копию заказа, акт приемки) и вместо сверки документов проверять соответствие поступающего товара заказу, хранящемуся в базе данных. Завершает этап структурного синтеза прогноз состояний подсистем. Необходимо определить, как изменятся показатели, характеризующие состояния подсистем, после реализации выбранных вариантов совершенствования системы. Желательно взять те же свойства и показатели, которые использовались на этапе структурного анализа для оценки состояния подсистем. Можно прогнозировать минимальные, максимальные и наиболее вероятные значения показателей. Для составления прогноза могут использоваться имитационные модели, формируемые на основе функциональных моделей «Как должно быть». Нужно сравнить прогнозируемые значения показателей («Как будет») со значениями для существующего состояния («Как было»). Сравнение значений показателей до и после изменений поможет получить представление о том, будет ли решена исходная проблема и будут ли достигнуты поставленные цели. 97 Заявка Оформление заказа Копия заказа Отдел производства Товар Заказ на бланке Отправка заказа поставщику Заказ Счет Оплата Сверка документов, оплата Акт приемки Поставщик Получение товара Товар а) Заявка Оформление и отправка заказа Копия заказа Отдел производства Товар Электронный заказ Поставщик Оплата Инициирование оплаты Отметка в БД о получении Товар Получение товара б) Рис. 3.8 – Диаграммы связей подсистем системы заказа товара: а – «Как есть»; б – «Как должно быть» 3.3 Прогноз состояния обновленной системы 3.3.1 Проверка совместимости решений Основная задача заключительного этапа стадии синтеза решений по устранению проблемной ситуации – оценить, к каким результатам для системы в целом и для окружения приведет внедрение принятых решений. Но сначала необходимо проверить принятые решения на совместимость и определить совместные эффекты от их реализации. Один из инструментов, используемых для оценки влияния решений друг на друга и на цели, – «Дом качества», или, как его еще называют, метод структурирования функции качества [22]. Мы рассмотрим метод в урезанном виде – только построение диаграмм совместимости решений и соответствия решений и целей. В расширенном виде «Дом качества» также включает в себя сравнение с 98 конкурентами (бенчмаркинг), количественную оценку решений с учетом их вклада в достижение целей, важности целей, реализуемости решений и др. Рассмотрим в качестве примера оценку взаимовлияния решений по совершенствованию процесса распределения готовых изделий для продажи их со склада [22]. Среди решений были предложены: «Планирование платежеспособного распределения», «Использование промежуточных складов», «Использование подержанных грузовиков», «Малые запасы готовой продукции», «Тесное сотрудничество с потребителями». На рисунке 3.9 представлен «Дом качества» (фрагмент) для данного примера. В «центре дома» размещается матрица вклада решений в цели, «крышу дома» составляет треугольная диаграмма совместимости решений. Система условных обозначений может быть любой. На рисунке 3.9 использовалась одна и та же система обозначений и для «центра», и для «крыши». Знаком «+» обозначена положительная связь, знаком «–» – отрицательная. Сильная положительная или отрицательная связь обозначается соответствующим знаком («+» или «–») в кружочке. При желании можно указывать и слабые связи (используя кружочки из пунктирных линий) или очень сильные (используя кружочки из двойных линий). + ̶ + ̶ + Решения 1 2 3 4 5 Цели Быстрая доставка + Безопасность Низкие затраты + Малые площади + + Положительная + Сильная положительная + + Связь: ̶ Отрицательная ̶ + + + ̶ Сильная отрицательная Рис. 3.9 – «Дом качества» Чтобы построить «Дом качества», необходимо вернуться к иерархии целей, сформированной на этапе логического синтеза (см п. 3.2), и выписать из нее 99 решения, представленные на нижнем уровне иерархии, и основные цели, представленные на вышестоящем уровне. Цели располагаются по строкам центральной матрицы «Дома качества», решения – по столбцам. Для заполнения диаграммы совместимости решений, расположенной на «крыше дома», нужно проверить каждую пару решений на совместимость. Реализация одного решения может в некоторой степени способствовать или препятствовать реализации другого. В зависимости от типа и силы связи в соответствующей ячейке диаграммы ставится нужный знак. Если внедрение одного решения никак не влияет на внедрение другого, ячейка остается пустой. В случае обнаружения конфликтных пар решений с отрицательной связью следует проанализировать возможность реализации данных решений. Вероятно, придется пересмотреть некоторые решения (особенно если у них имеется сильная отрицательная связь с другими решениями), вернувшись к этапу структурного или логического синтеза. Например, на рисунке 3.9 имеются две конфликтные пары: 1–4 (слабая отрицательная связь) и 4–5 (сильная отрицательная связь). Возможно, следует отказаться от внедрения решения 4. Матрица вклада решений в цели, расположенная в «центре дома», помогает оценить совместные эффекты от реализации решений. Сначала нужно заполнить матрицу. Для каждой пары «цель – решение» определяется, влияет ли решение на достижение цели (способствует или препятствует) и в какой степени выражено это влияние. В зависимости от типа и силы влияния в соответствующей ячейке матрицы ставится нужный знак. Если нет влияния, ячейка остается пустой. Помочь в заполнении матрицы может иерархия целей, построенная на этапе логического анализа, т. к. в ней зафиксированы связи решений и целей. Если к тому же уже определялись приоритеты решений по отношению к целям (например, с помощью метода МАИ), то это облегчает выявление оценок степени положительного влияния решений на цели. Чтобы оценить совместный эффект влияния решений на достижение некоторой цели, нужно учесть не только их вклад в данную цель, но и взаимную совместимость решений. Если решения, положительно влияющие на цель, к тому же имеют между собой положительную связь, т. е. усиливают друг друга, то вероятен эмерджентный (синергетический) эффект от внедрения решений. Если же, наоборот, решения плохо совместимы, то достижение цели сомнительно. Рассмотрим пример, представленный на рисунке 3.9. На цель «Быстрая доставка» положительно влияют два решения – 1 и 2, причем связь между ними 100 (как видно из диаграммы на «крыше дома» положительная. Значит, вероятность эмерджентного эффекта от совместного внедрения обоих решений высока. Еще более вероятна синергия в достижении цели «Низкие затраты» при реализации трех решений, положительно влияющих на данную цель, – 1, 3 и 5, учитывая, что связь между решениями 1 и 5 – сильная положительная. В отношении достижения цели «Малые площади» имеются сомнения, поскольку решения (1 и 4), влияющие на данную цель, плохо совместимы. Отметим, что проверку совместимости решений можно осуществлять и на этапе логического синтеза, однако в этом случае ее желательно повторить уже после выбора вариантов реализации решений, выполненного на этапе структурного синтеза, имея лучшее представление о последствиях внедрения решений. 3.3.2 Прогнозирование состояния системы На этапе структурного синтеза уже выполнялся прогноз последствий реализации решений, но на уровне отдельных подсистем: как они будут функционировать, как изменятся их свойства. На заключительном этапе стадии синтеза уже оценивается будущее состояние системы в целом, которое будет достигнуто после реализации всего комплекса решений. Мы возвращаемся к модели «черного ящика» системы, с исследования которой начинался системный анализ. Но если на начальном этапе выявлялись те свойства проблемосодержащей системы, которые не удовлетворяли акторов, то теперь необходимо спрогнозировать, какими будут свойства обновленной системы, будут ли достигнуты поставленные цели и решены проблемы, составляющие проблематику. Для оценки будущего состояния свойств системы используются параметры – измерители свойств. Выделяются показатели, выступающие в роли критериев достижения основных целей. Желательно, чтобы это были объективно измеряемые характеристики. Проиллюстрируем выделение критериев на примере целей по совершенствованию системы распределения готовых изделий для продажи их со склада (см. пп. 3.3.1). Например, для цели «Быстрая доставка товара покупателю» критерием может являться показатель «Время (среднее, максимальное, минимальное) доставки товара»; для цели «Безопасность доставки» – «Количество аварийных ремонтов грузовиков на каждые 100 тысяч километров пробега»; для цели «Малые площади» – «Суммарная площадь складских помещений», «Удельная площадь складских помещений на единицу продукции». 101 Полезно также просмотреть список параметров, которые были выделены на этапе анализа проблемосодержащей системы (в ходе анализа требований акторов, сравнения с аналогами, ретроспективного анализа и т. д.). Как правило, оба перечня показателей – критериев достижения целей и параметров, использованных при выявлении проблем, – приблизительно совпадают. При необходимости можно дополнить список критериев. Необходимо спрогнозировать значения критериев, которые могут быть достигнуты после реализации всех принятых решений. Можно прогнозировать не абсолютные значения, а изменение значений по сравнению с текущим состоянием, например: «сокращение в два раза», «увеличение на 20%». При этом нужно учесть вероятность эмерджентных эффектов. При составлении прогноза состояния системы целесообразно использовать результаты прогнозирования состояния подсистем, полученные на этапе структурного синтеза. Опираясь на оценки изменения значений критериев, можно подсчитать прогнозируемый экономический эффект от внедрения комплекса решений. В таблице 3.11 приведен пример результатов прогнозирования значений критериев обновленной системы распределения готовых изделий для продажи их со склада. Таблица 3.11 – Оценка эффективности реализации решений Решения Цели Быстрая доставка 1 2 + + Безопасность + Низкие затраты + Малые площади + Финансовые показатели 3 4 5 Критерии Сокращение значений Время доставки В 2 раза Кол-во аварий На 10–15% + Затраты В 1,5 раза – Площадь складов На 10–20% Совместимость + – + + + Затраты, тыс. руб. 50 100 700 40 550 Итого: 1 440 Эффект, тыс. руб. Итого: 2 100 Необходимо также оценить затраты, требуемые для реализации каждого из решений, и определить общие затраты на весь комплекс решений. Затраты необходимо сопоставить с эффектами от реализации (см. табл. 3.11). Если затраты превышают ограничения или слишком высоки по отношению к прогнозируемому 102 эффекту, то следует пересмотреть комплекс решений, например, выбрать только наиболее приоритетные решения или наиболее дешевые. ····························································· Контрольные вопросы по главе 3 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. ····························································· Что такое цель? Какими способами можно задать цель? Каким образом цель отображается в пространстве состояний? Какие сложности и ошибки часто возникают при формулировании целей? Чем объясняется такая закономерность целеобразования, как расплывчатость, изменчивость целей? В чем причина множественности целей? Какими могут быть взаимоотношения между целями? К какому типу иерархических структур относится дерево целей? Чем характеризуются элементарные цели? Какие методы могут быть использованы для построения дерева целей? В чем состоит метод упорядочения списка целей? Каким образом дерево причин можно преобразовать в дерево целей? В чем состоит декомпозиционный метод построения дерева целей? Каков его алгоритм? В чем достоинства и недостатки метода? Каковы основные шаги метода анализа иерархий (МАИ) Т. Саати? Каковы типовые уровни иерархического представления целей в МАИ? Каким образом формируются матрицы парных сравнений в МАИ? Как определяется согласованность матриц? Как рассчитываются локальные и глобальные приоритеты в МАИ? Какие методы могут быть использованы для генерации альтернативных вариантов реализации решений? В чем состоит метод морфологического анализа? Как формируется морфологическая таблица? Какой прием позволяет сократить количество комбинаций признаков? Какие эвристические приемы изобретательской деятельности вы знаете? Каковы основные этапы решения творческой задачи методом эвристических приемов? 103 21. В чем суть метода сведения многокритериальной задачи выбора к однокритериальной? 22. Каким образом нормируются значения частных критериев? 23. Как получить весовые коэффициенты критериев на основе балльных оценок их важности? 24. Как определяется значение интегрального критерия методом аддитивной свертки в случае, если критерии имеют разную важность и в случае, когда важность их одинакова? 25. Как формируется структурная модель обновленной системы (модель «Как должно быть»)? Какие изменения могут быть внесены в модель «Как есть», чтобы получить модель «Как должно быть»? 26. Как осуществляется прогноз состояний подсистем после реализации выбранных вариантов совершенствования системы? 27. Как с помощью метода «Дом качества» отобразить оценки совместимости решений? Какими могут быть взаимоотношения между решениями? 28. Как с помощью метода «Дом качества» отобразить оценки вклада решений в цели? Как оценить совместный эффект влияния решений на достижение некоторой цели? 29. В каких случаях вероятен эмерджентный (синергетический) эффект от внедрения решений? 30. Какая модель используется на этапе прогнозирования состояния обновленной системы? 31. Какие показатели используются для прогноза состояния обновленной системы? 32. Что включает в себя этап прогнозирования состояния обновленной системы? 104 4 Реализация решений по устранению проблемной ситуации 4.1 Подготовка к реализации решений 4.1.1 Планирование внедрения Решения по устранению проблемной ситуации и достижению поставленных целей, принятые на стадии синтеза, необходимо внедрить, чтобы получить в результате обновленную систему. Весь комплекс решений рассматривается как проект по совершенствованию проблемосодержащей системы. Он может состоять из нескольких подпроектов, соответствующих отдельным решениям. Если решения прошли все этапы стадии синтеза решений (этапы логического, структурного синтеза, прогноза состояния обновленной системы), то они представляют собой не просто формулировки задач, например, «Разработать систему привлечения и подготовки персонала», «Разработать электронный регламент процесса продвижения программных продуктов», а довольно детализированные сценарии, в которых определены способы реализации решений с учетом их взаимосвязи, спрогнозированы последствия от реализации как для отдельных подсистем, так и для системы в целом и окружения, определены требуемые затраты на реализацию. Несмотря на то что к началу стадии реализации решения уже проработаны, прежде чем приступать непосредственно к внедрению, необходимо разработать план внедрения. Если проект разбит на подпроекты, то для каждого отдельного подпроекта может быть разработан свой план. План внедрения включает следующие составляющие элементы: действия, которые надо выполнить для внедрения предложений по совершенствованию, разработанные в проекте совершенствования; последовательность – порядок, в котором действия нужно проводить; сроки – календарные даты начала и окончания работ, включая контрольные точки важнейших результатов, ожидаемых от внедрения; организация и ответственность – указания на то, кто будет выполнять работы и кто является ответственным; затраты – финансовые затраты на внедрение. 105 Выявление действий по внедрению может выполняться путем последовательной декомпозиции процесса внедрения на все более мелкие этапы. В результате строится иерархия действий. Рассмотрим для примера планирование внедрения новой информационной системы регистрации читателей библиотеки [22]. Иерархия действий для данного проекта приведена на рисунке 4.1. Внедрение компьютерной программы регистрации читателей Приобретение системы Поиск подходящих систем Выбор системы Покупка системы Обучение персонала Покупка обучающей программы Обучение по программе Проверка навыков Запуск системы в эксплуатацию Ввод информации в систему Запуск системы Рис. 4.1 – Дерево внедрения компьютерной системы Последовательность выполнения действий, как правило, является линейной. Если же процесс предусматривает возможные альтернативные или параллельно выполняемые операции, то можно построить диаграмму последовательности действий, позволяющую показать разветвления и слияния в ходе выполнения процесса. Это может быть блок-схема, модель потока работ (например, в виде IDEF3-диаграммы) или модель потока событий (например, EPC-диаграмма) [26]. Календарный план удобно представлять с помощью диаграммы Ганта. 106 ····························································· Диаграмма Ганта – это контрольная схема, на которой по горизонтали отмечают время, а по вертикали – работы (этапы, действия, шаги проекта). ····························································· На рисунке 4.2 приведен пример графика Ганта. Рис. 4.2 – График Ганта Закрашенные прямоугольники представляют собой сроки выполнения работ. Они располагаются на уровне, соответствующем работе, и пересекают вертикальные линии: левая сторона прямоугольника означает время начала работы, правая – время окончания. Можно установить зависимости между работами, например, когда сразу после окончания одной работы начинается другая. В этом случае конец первой работы и начало второй будут синхронизированы. На диаграмме также могут быть показаны вехи, показывающие даты завершения основных этапов. Дополнительные столбцы позволяют отобразить процент реального выполнения работ, используемые ресурсы, стоимость работ и др. 107 Для каждого этапа плана внедрения определяются исполнители. Это могут быть: специалисты проблеморазрешающей системы, т. е. организации, занимающейся реализацией проекта, а также специалисты со стороны, нанятые для реализации проекта, имеющие достаточную квалификацию для выполнения конкретной работы; люди, являющиеся частью проблемосодержащей системы, или люди из окружения системы, заинтересованные в ликвидации проблемы. В некоторых случаях одна и та же система может являться и проблемосодержащей, и проблеморазрешающей (подробнее эти вопросы будут рассмотрены в п. 4.2). Реализация плана внедрения выполняется командой. Члены команды должны тесно взаимодействовать. Они должны быть заинтересованы в эффективности проекта (подпроекта). Руководитель команды несет ответственность за конечный результат. Он должен иметь достаточные полномочия. Желательно, чтобы это был один из руководителей (менеджеров высшего звена) проблемосодержащей системы. Подробнее организационные аспекты реализации плана внедрения будут рассмотрены в п. 4.2. Чтобы подсчитать затраты на реализацию плана внедрения, для каждого этапа (действия) плана внедрения определяются все требуемые ресурсы – человеческие, технические (оборудование, инструменты, транспорт, связь), информационные, материальные и др. Необходимо оценить (спрогнозировать) ресурсные показатели, такие как: трудоемкость работ (в человеко-часах) для определения заработной платы исполнителей, выполняющих работы; время использования оборудования (в машино-часах), транспортных средств; расход материалов в принятых физических единицах измерения. Затем определяется стоимость ресурсов по текущим или прогнозируемым ценам и суммарная стоимость всего проекта. 4.1.2 Анализ рисков внедрения В ходе внедрения принятых решений могут возникнуть непредвиденные неблагоприятные события, которые в итоге могут привести к потерям (например, к удорожанию проекта) или к тому, что поставленные цели не будут достигнуты. 108 Поэтому еще до реализации плана внедрения желательно выявить факторы, которые могут негативно повлиять на данный процесс, – риски проекта. ····························································· Риск – это опасность возникновения непредвиденных потерь денежных средств или других ресурсов в связи со случайным изменением условий деятельности, неблагоприятными обстоятельствами. ····························································· Факторы возникновения рисков могут быть самыми различными: экономическими (изменение курсов валют, повышение цен), политико-правовыми (изменение законодательства), техническими (поломки оборудования, сбои, аварии), организационными (низкая квалификация исполнителей, несвоевременное принятие решений) и др. Необходимо не только выявить возможные риски, но и оценить вероятность того, что тот или иной риск проявится, ведь речь идет о непредвиденных случайных событиях. Следует также оценить возможные последствия наступления рисковых событий. Для рисков, которые существенным образом могут повлиять на достижение успеха проекта, желательно предусмотреть мероприятия по их отслеживанию, а также по противодействию им. Если проект разбит на подпроекты, то анализ рисков выполняется для каждого отдельного подпроекта. Порядок анализа рисков включает три основных этапа. Этап 1. Идентификация рисков. Необходимо внимательно просмотреть весь план внедрения и для каждого действия определить возможные неблагоприятные события, которые могут помешать его выполнению. Ставятся вопросы типа: «Какие потенциальные проблемы могут возникнуть во время данного действия?» или «Какие могут произойти сбои?». Для поиска ответов на эти вопросы можно использовать метод мозгового штурма. Продолжим рассмотрение примера с библиотекой, которая приняла решение внедрить компьютерную систему регистрации читателей. Возможные риски для плана внедрения, представленного на рисунке 4.1, приведены на рисунке 4.3. 109 Внедрение компьютерной программы регистрации читателей РИСКИ Приобретение системы Поиск подходящих систем Выбор системы Нет подходящих систем в продаже Все системы слишком дороги Покупка системы Обучение персонала Покупка обучающей программы Нет подходящих программ Обучение по программе Нет времени на обучение Проверка навыков Навыки не появились Запуск системы в эксплуатацию Ввод информации в систему Другой формат данных Запуск системы Выход системы из строя Рис. 4.3 – Риски внедрения компьютерной системы Этап 2. Оценка рисков. Все выявленные риски необходимо оценить по двум критериям: вероятность или частота возникновения; значимость (сила воздействия, величина убытка). Помимо точных количественных значений могут использоваться и качественные оценки. Например, частота возникновения риска может быть выражена в качественных терминах от «почти невозможно» до «почти точно произойдет», значимость может быть охарактеризована как «существенная», «незначительная» и т. д. Интегральная оценка риска должна учитывать оба критерия. Один из методов классификации рисков, учитывающий как вероятность (частоту), так и значимость риска, заключается в построении карты рисков [28]. На рисунке 4.4 приведен пример такой карты для проекта по внедрению компьютерной программы. На карте рисков вероятность отображается по вертикальной оси, а значимость – по горизонтальной оси. Могут быть использованы любые градации оценок. Так, на рисунке 4.4 введены пять градаций вероятности 110 Вероятность (от незначительной до очень высокой) и четыре градации значимости (от незначительной до критической). Каждый риск необходимо поместить в одну из ячеек в соответствии с его оценками по обоим критериям. Очень высокая 4 Высокая 3 Риски: 1 ̶ нет подходящих систем 2 ̶ все системы дороги 3 ̶ нет обучающих программ Умеренная 4 ̶ нет времени на обучение 1,6 Небольшая 5 ̶ навыки не появились 7 2 Незначительная 6 ̶ другой формат данных 7 ̶ выход системы из строя 5 Незначительная Существенная Умеренная Критическая Значимость Рис. 4.4 – Пример карты рисков Жирной линией на карте отображается критическая граница терпимости. Риски, расположенные выше и справа от этой линии, классифицируются как существенные, а расположенные ниже и слева – как несущественные. На рисунке 4.4 показано расположение на карте рисков проекта по внедрению библиотечной компьютерной системы. В зону несущественных попали риски 2 и 5. К существенным были отнесены: риски 3 и 4, так как, несмотря на невысокую значимость, вероятность их возникновения велика; 1, 6 и 7, так как значимость их довольно высока и вероятность не столь уж незначительна. Этап 3. Разработка контрмер. Для рисков, которые были оценены как существенные, необходимо предложить контрмеры. Они могут быть двух типов: 1. Мероприятия, призванные снизить риски – вероятность или возможные потери. Они предпринимаются заранее, до начала реализации плана внедрения. Это могут быть мероприятия, направленные: на уклонение от риска (например, отказ от ненадежных партнеров, отказ от использования ненадежного оборудования); компенсацию возможных потерь (например, страхование рисков, создание системы резервов). 111 Если было принято решение о проведении такого рода мероприятий, то их нужно включить в план внедрения. Для каждого мероприятия нужно определить его стоимость и сроки выполнения, назначить ответственного за реализацию. Следует заметить, что нужно соотносить затраты на устранение риска с выгодами, так как если стоимость мероприятия превышает размеры возможных потерь, то его проведение нецелесообразно. 2. Альтернативные действия – резервные действия, которые предпринимаются вместо запланированных при наступлении рискового события, т. е. в случае, если проблема все же возникнет. Примеры альтернативных действий для различных рисков проекта по внедрению библиотечной компьютерной системы [22]: «Нет подходящих систем» – «Расширить зону поиска»; «Все системы дороги» – «Заказать разработку системы»; «Нет обучающих программ» – «Заказать систему»; «Нет времени на обучение» – «Работа сверхурочно»; «Навыки не появились» – «Организация дополнительных занятий»; «Другой формат данных» – «Изменить формат данных»; «Выход системы из строя» – «Опытная эксплуатация». Для выработки контрмер может быть использован метод мозговой атаки. Если нет возможности противостоять существенному риску, то необходимо вернуться к стадии синтеза и осуществить поиск новых решений. 4.1.3 Создание мотивации к внедрению При осуществлении плана внедрения могут появиться трудности, столкнувшись с которыми одни могут опустить руки, другие же будут стараться преодолеть их. Решающим фактором здесь часто оказывается то, насколько участники проекта заинтересованы в успехе проекта, насколько цели проекта отвечают их собственным целям. Тут подходит известный афоризм: «Кто хочет добиться цели – ищет средства и способы, кто не хочет – ищет причины». Именно поэтому необходимо создать благоприятный климат для внедрения, способствующий правильному восприятию предлагаемых изменений, т. е. нужно создать мотивацию [12]. 112 ····························································· Мотивация (от лат. movere) – побуждение к действию; психофизиологический процесс, управляющий поведением человека, задающий его направленность, организацию, активность и устойчивость. ····························································· Мотивация к усовершенствованию проблемосодержащей системы важна для следующих групп людей: представителей высшего руководства (управляющих системой), так как они наделены полномочиями принимать решения о внедрении и выделении требуемых ресурсов для этого; всех, кто вовлечен в процесс, подвергаемый переменам, поскольку именно они будут участвовать в работе обновленной системы; тех, кто взаимодействует с системой (для поставщиков на входе и потребителей на выходе), поскольку они тоже влияют на систему; других акторов, обладающих влиянием на совершенствуемую систему (например, спонсоров); тех, кто реализует план внедрения, – представителей проблеморазрешающей системы. Основной способ создания мотивации – информирование о том, для чего нужен проект, какие выгоды будут получены в результате его реализации. Чем больше информации будет предоставлено тем, кого непосредственно будут касаться проводимые изменения, тем меньшее сопротивление будет оказано соответствующим мероприятиям. Рекомендации по созданию положительного отношения к внедрению [22]: Привлекайте всех, кто может оказать влияние на результаты внедрения, на свою сторону для обеспечения полной поддержки проводимым переменам. Организуйте дело так, чтобы люди, уже вовлеченные во внедрение, в свою очередь вовлекали в проект новых сторонников и вдохновляли их. Работайте по ясному и согласованному плану. Держите ваших сотрудников в курсе дел и информируйте их о полученных результатах. Подчеркивайте важность терпения для своих сотрудников, изменения не происходят вдруг и сами собой. 113 Полезным инструментом для обеспечения положительного восприятия перемен может оказаться анализ поля сил – методика по выявлению аргументов «за» изменения и «против» [22]. Диаграмма поля сил позволяет наглядно отобразить баланс между интенсивностью положительного и отрицательного воздействия на осуществление перемен. Пример диаграммы для проекта по внедрению компьютерной программы регистрации читателей приведен на рисунке 4.5. Внедрение компьютерной программы регистрации Силы «за» Силы «против» Упрощение работы Страх перед компьютером у людей пожилого возраста Автоматическое напоминание о должниках Проблемы с обслуживанием компьютера Быстрый поиск Лучшее обслуживание Страх перед увольнением Рис. 4.5 – Пример диаграммы поля сил На диаграмме сверху помещается блок, содержащий описание цели проекта, от него вниз идет линия, символизирующая текущую ситуацию. Слева от нее располагается поле для отображения сил «за» (выступающих в поддержку перемен), справа – поле для сил «против» (сдерживающих перемены). И те, и другие отображаются в виде объемных стрелок, упирающихся в линию текущей ситуации. Величина стрелки зависит от интенсивности соответствующей силы: чем выше интенсивность, тем крупнее стрелка. Анализ поля сил основан на предположении, что любая ситуация есть результат действия сил «за» и «против». Эти силы находятся в состоянии равновесия. Уменьшение или увеличение интенсивности действия одной из сил приведет к возникновению перемен [22]. 114 Этапы анализа поля сил [22]: Этап 1. Выявляются все силы «за» и «против» – аргументы в поддержку перемен и против них. Аргументы формулируются в виде некоторых высказываний. Для их выявления необходимо организовать опрос акторов – лиц, причастных к предполагаемым переменам. Этап 2. Определяется интенсивность каждой из выявленных сил. Чем больше людей высказали аргумент, тем выше его интенсивность, соответственно тем больше величина стрелки на диаграмме. Можно дополнительно провести оценку важности аргументов (например, по десятибалльной шкале). Этап 3. Для сил «против», особенно для самых мощных, нужно найти контраргументы или контрмеры, которые позволят снизить их интенсивность или вообще устранить. Для выработки контрмер можно использовать мозговую атаку. Этап 4. Найденные контраргументы предъявляются акторам и реализуются контрмеры (если они были выработаны). После этого нужно повторно провести опрос и заново построить диаграмму. Может быть несколько итераций анализа поля сил, т. е. этапы 1–4 могут повторяться несколько раз. Процесс продолжается до тех пор, пока не удастся добиться баланса сил «за» и «против» или перевеса сил «за», т. е. чтобы суммарная площадь стрелок «против» была не больше суммарной площади стрелок «за». Рассмотрим в качестве примера анализ поля сил для проекта по внедрению новой информационной системы регистрации читателей библиотеки. Руководство библиотеки решило провести опрос, чтобы уяснить отношение коллектива к вводимой перемене. Были выявлены важные силы, действующие «за» [22]: 1) новая система улучшит условия труда сотрудников библиотеки, так как регистрация книг, находящихся на хранении, и выданных книг упростится; 2) система будет автоматически напоминать о задолжниках книг, освобождая сотрудников от ручной работы; 3) поиск книг по каталогу будет выполняться быстрее; 4) если внедряемая система будет работать, как задумано, она радикально улучшит уровень обслуживания читателей. Были обнаружены и силы, действующие «против» внедрения системы [22]: 1) общий скептицизм в отношении компьютеров среди большинства сотрудников старше 42 лет; 115 2) опасения, связанные с возникновением проблем в работе с компьютерами; 3) страх быть уволенным по сокращению штатов. Была построена диаграмма поля сил (см. рис. 4.5). Для сил «против» были найдены несколько контрмер, в том числе: ознакомительные поездки в другие библиотеки, где подобные системы уже были внедрены; предоставление сотрудникам подробной информации о системе; обучение сотрудников работе с компьютером. После применения отдельных контрмер удалось существенно снизить интенсивность сил «против». В заключение отметим, что работа по созданию положительной мотивации должна проводиться на протяжении всего проекта. Возможно, самая большая трудность – поддержка активности участников проекта для доведения его до конца, поэтому мониторинг отношения к проекту нужно проводить постоянно. 4.2 Реализация решений 4.2.1 Организационная структура управления проектом На этапе реализации решений происходит выполнение мероприятий, предусмотренных в плане внедрения. Рассмотрим организационные вопросы, возникающие в ходе реализации плана. Реализацией решений, полученных в результате системного анализа, занимается некоторая организация (компания, фирма, учреждение) – проблеморазрешающая система. Если организация, в рамках которой возникла проблемная ситуация, сама осуществляет ее устранение, то она одновременно является и проблемосодержащей, и проблеморазрешающей. Какая бы организация не занималась реализацией проекта по обновлению системы, она уже имеет свою структуру. Для управления проектом создается дополнительная структура. Прежде чем ее описывать, рассмотрим сначала общие понятия организационного управления и существующие типы организационных структур. ····························································· Организационная структура – это совокупность подразделений организации и их взаимосвязей, в рамках которой между подразделениями распределяются управленческие задачи. ····························································· 116 Подразделения иерархически упорядочены: руководитель вышестоящего уровня управляет деятельностью подчиненных сотрудников, расположенных на нижележащих уровнях. Различают высший, средний и нижний уровень управления, а также исполнительский уровень. Менеджеры высшего уровня (директор или президент, члены совета директоров) несут ответственность за деятельность фирмы в целом и занимаются в основном стратегическим планированием, а также организацией и контролем основных направлений деятельности. Менеджеры среднего уровня (руководители департаментов, отделов, служб) отвечают за отдельные направления деятельности компании. Они сосредоточивают свое внимание на оперативном планировании, координации и контроле работы групп, руководимых менеджерами нижнего звена. Важнейшие задачи менеджеров нижнего уровня (руководителей групп, бригад, участков, лабораторий) заключаются в руководстве исполнителями. На среднем и нижнем уровнях между руководителями подразделений существует разделение сфер управления по направлениям, требующим специализированных знаний и умений. Происходит группировка работников компании в специализированные подразделения, выполняющие определенные виды деятельности. Чаще всего используются следующие признаки структуризации: функциональный, продуктовый, территориальный, проектный. Существует множество типов оргструктур, из которых наиболее распространенной является функциональная структура (рис. 4.6). Директор ... Зав. департамента финансов Зав. финансового отдела Нач. группы оплаты Зав. департамента производства Зав. отдела планирования Нач. группы зарплаты Начальник цеха А Мастер участка 1 Зав. департамента снабжения Начальник цеха Б Мастер участка 2 Управляющий складом Нач. группы контроля запасов Зав. отдела закупок Нач. группы складирования Рис. 4.6 – Функциональная структура В непосредственном подчинении руководителя организации находятся функциональные менеджеры, руководящие выполнением той или иной произ- 117 водственной функции, например, снабжением (закупками материалов), производством, сбытом, финансами, обслуживанием оборудования, обслуживанием зданий и т. д. Основные функции подлежат дальнейшему дроблению, их осуществляют управляющие более низкого уровня. В такой структуре каждый отвечает за свой участок работы. Менеджеры, специализирующиеся на соответствующих функциях или производственных операциях, обеспечивают выполнение стоящих перед ними задач в своей узкой области. Решение межфункциональных проблем и координация действий подразделений, как правило, возлагается на центральное руководство. Основным достоинством функциональной структуры является высокоэффективное выполнение специализированных задач. Менеджеры, проявляя свои профессиональные знания, могут обеспечивать качественное принятие решений, находящихся в их компетенции. Вместе с тем узкофункциональная ориентация приводит к тому, что менеджеры заинтересованы в первую очередь в эффективности выполнения только собственных задач. Они не несут ответственность за общий результат. В такой организации очень трудно проследить вклад каждого участника общего процесса в конечный результат и общую прибыльность. Для преодоления такого недостатка функциональной структуры, как незаинтересованность в конечном результате, были разработаны другие типы структур – дивизиональная, матричная. Дивизиональная структура основана на выделении автономных центров (отделений) по продуктовому или территориальному признаку. При структуризации по продуктовому признаку в каждый из центров включаются подразделения, занимающиеся производственной, снабженческой, сбытовой, вспомогательной деятельностью, связанной с изготовлением конкретного продукта или ассортимента продуктов. При территориальной структуризации создаются региональные центры (филиалы), в рамках которых группируются все виды деятельности предприятия на конкретной территории. Центры являются самостоятельно хозяйствующими подразделениями, так как их руководители имеют обширные полномочия по управлению и несут ответственность за получение прибыли. Дивизиональная структура является более гибкой по сравнению с функциональной. За счет передачи полномочий от высшего руководства руководству автономных центров повышается оперативность принятия решений, упрощается координация действий функциональных подразделений. Это позволяет быстрее приспосабливаться к изменчивым условиям рынка. Кроме того, высокая заинте- 118 ресованность в конечном результате деятельности центра побуждает к инновационной деятельности, стремлению к широким перспективам. Причем в рамках сравнительно небольшого отделения легко оценить вклад каждого участника в конечный результат и общую прибыльность. Еще более гибкой является матричная структура. В ней схема подчиненности характеризуется использованием одновременно двух каналов управления (рис. 4.7). Чаще всего один канал соответствует функциональному признаку структуризации, а второй – проектному или процессному (продуктовому) признаку. Как правило, матричная структура строится на основе функционально ориентированной структуры, однако кроме функциональных подразделений создаются команды – временные подразделения, занимающиеся выполнением определенной сложной многофункциональной задачи. Это может быть проект, выполняемый для конкретного заказчика, либо некоторая целевая программа, либо процесс, заканчивающийся созданием некоторого продукта или услуги. Соответственно матричная структура может быть проектной, программно-целевой или процессной. Президент компании Отдел разработки Отдел производства Отдел испытаний Руководитель команды 1 Разработчик Изготовитель Испытатель Руководитель команды 2 Разработчик Изготовитель Испытатель Рис. 4.7 – Матричная структура В любом случае в одну команду собираются работники разных специальностей из разных функциональных подразделений для выполнения комплекса разнообразных работ, обеспечивающих решение поставленной задачи. Как правило, команда является временным подразделением, действующим до тех пор, пока не будет завершена задача (программа, проект). После этого работники возвращаются в свои подразделения к постоянной работе или переходят в новую команду для выполнения другой задачи. Исключение составляет процессная 119 структура, в которой команды процесса могут действовать длительное время, если процесс является циклически повторяющимся. Перейдем к рассмотрению структуры управления проектом по совершенствованию проблемосодержащей системы. Рекомендуется проектная структура, представленная на рисунке 4.8. Структура не выглядит как матричная, потому что в нее не включены менеджеры функциональных подразделений, т. е. руководители тех подразделений проблеморазрешающей организации, сотрудники которых привлекаются к участию в проекте. Дело в том, что функциональные менеджеры непосредственно не участвуют в проекте, они лишь заключают соглашения о передаче своих сотрудников под управление руководителей подпроектов на время проведения соответствующих подпроектов. Лидер проекта Руководящий комитет Исполнительный директор Руководитель подпроекта Команда подпроекта ... Руководитель подпроекта Команда подпроекта Рис. 4.8 – Структура управления проектом Рассмотрим роли и обязанности основных участников проекта [27, 29]. Лидер проекта – менеджер, возглавляющий проведение проекта. Это должен быть член руководства проблеморазрешающей организации. Лучше, чтобы он был менеджером высшего уровня. Лидер проекта берет на себя основную ответственность, связанную с проектом. Он принимает наиболее важные решения, связанные с реализацией мероприятий по обновлению проблемосодержащей системы, и осуществляет общий контроль выполнения плана внедрения. Кроме того, он назначает исполнительного директора и руководителей подпроектов. В его задачу входит также обеспечение должной мотивации остальных членов проекта. 120 Руководящий комитет (совет) – комитет, образованный из представителей руководства проблеморазрешающей и проблемосодержащей организаций. Как правило, в него входят руководители подпроектов и акторы, принимавшие участие в системном анализе проблемосодержащей системы. Комитет возглавляется лидером проекта. Основная цель руководящего комитета – анализ хода выполнения проекта и выработка решений, связанных с реализацией мероприятий по обновлению системы и с координацией работы команд. В частности, им определяются приоритеты подпроектов, а также решаются проблемы, требующие совместных усилий менеджеров различных подпроектов, преодолеваются конфликтные ситуации. Руководящий комитет не является обязательным участником работ, его функции может выполнять лидер проекта. Исполнительный директор – специалист, выполняющий функции оперативного руководителя всех работ по проекту. Поскольку лидер не имеет возможности осуществлять повседневное оперативное управление проектом, он нуждается в помощнике, берущем на себя руководство штатом по проекту. Исполнительный директор подчиняется непосредственно лидеру проекта и выполняет две основные функции. Первая состоит в обеспечении работы по каждому подпроекту: он помогает руководителям подпроектов привлекать специалистов для формирования команды и осуществляет помощь в организации работы команды, в создании необходимых условий для работы. Вторая функция исполнительного директора состоит в координации работ по всем одновременно выполняемым подпроектам. Он организует взаимодействие руководителей подпроектов – обсуждения, инспекции и т. д. Руководитель подпроекта – менеджер высшего звена проблеморазрешающей организации, отвечающий за результат реализации подпроекта, за достижение его целей. Назначается лидером проекта. Задача руководителя подпроекта состоит прежде всего в привлечении квалифицированной команды и обеспечении ей нормальных условий для работы. Несмотря на то что, по сути, руководитель подпроекта возглавляет группу исполнителей, его функции несколько отличаются от традиционных функций менеджера нижнего звена. Считается, что главной задачей руководителей подразделений нижнего уровня является распределение работ между исполнителями, координация и контроль выполнения работ. Однако в проектной структуре исполнители не нуждаются в мелочной опеке. Они, принимая общую ответствен- 121 ность за результаты проекта (подпроекта), получают большую самостоятельность. Вместо контролируемого исполнения предписанных заданий от работника требуется проявление инициативы, принятие самостоятельных решений. Соответственно задача руководителя команды состоит не в выдаче управляющих и контролирующих воздействий, а в помощи исполнителям решать возникающие проблемы. Функции менеджера становятся похожими на функции тренера спортивной команды. Руководитель подпроекта участвует в работе команды как наблюдатель, тренер и оппонент. Он также отвечает за мотивацию членов команды. При этом система мотивации должна быть построена так, чтобы оценка труда исполнителей (в том числе оплата труда) была напрямую связана с конечными результатами. Размер премии, получаемой каждым участником команды, должен соответствовать его вкладу в общую результативность проекта (подпроекта). Команда подпроекта – группа специалистов, привлеченных для проведения работ по подпроекту в соответствии с планом внедрения. В команду могут входить как акторы – лица, участвующие в деятельности проблемосодержащей системы или взаимодействующие с ней, так и специалисты (эксперты, разработчики и др.) из проблеморазрешающей организации или привлеченные со стороны. Каждый член команды имеет свое задание, но ответственность за результат – общая. Члены команды контактируют напрямую друг с другом, при необходимости быстро реагируя на возникающие проблемы, на изменение со стороны окружения. 4.2.2 Мониторинг хода выполнения проекта В процессе реализации плана внедрения осуществляется мониторинг – наблюдение за ходом работ, имеющее целью выявление отклонений от плана по срокам, затратам, качеству получаемых результатов. Как бы хорошо ни был спланирован проект, реальные события не всегда происходят в соответствии с планом [12]. Главная задача мониторинга – выявить ошибки, неполноту результатов, а также отклонения от плана как можно раньше. Чем позже будут выявлены недостатки, тем сложнее их исправлять. Существует несколько типовых схем организации работ при выполнении сложных проектов, отличающихся, прежде всего, способами контроля процесса разработки и внесения корректировок в проект. Это так называемые модели жиз- 122 ненного цикла разработки – каскадная, спиральная и возвратная (быстрого прототипирования, макетная). Они создавались для процессов разработки программного обеспечения, однако могут быть распространены и на любые другие проекты, в том числе на проекты по внедрению результатов системного анализа. 1. Каскадная (водопадная) схема предполагает строгое линейное следование этапов по единому заранее разработанному плану (рис. 4.9, а). Такая схема, обладая определенными преимуществами (логичность, детерминированность, простота) имеет существенные недостатки, главный из которых заключается в том, что к моменту завершения работ зачастую обнаруживается, что цели проекта не достигнуты, так как не были учтены некоторые требования и ограничения. Кроме того, как правило, не выдерживается план-график выполнения работ, превышаются сроки и смета. 2. Спиральная схема заключается в том, что разработка проекта ведется как бы по спирали, на каждом витке которой создается законченная версия системы (рис. 4.9, б). Создание каждой версии при этом предполагает последовательное выполнение всех этапов. Каждый виток спирали представляет собой, таким образом, законченный проектный цикл по типу каскадной схемы. Такой подход обеспечивает на каждом витке уточнение требований и ограничений, что позволяет достигать поставленных целей. Однако сроки разработки по сравнению с каскадной схемой удлиняются, а затраты существенно возрастают. 3. Возвратная схема. Последовательность этапов в данной схеме внешне выглядит как каскадная, однако содержание технологических этапов таково, что многие проектные решения в процессе разработки подвергаются многократным уточнениям и корректировкам, как это предусмотрено спиральной моделью (рис. 4.9, в). Такой компромисс достигается за счет того, что результаты каждого этапа и даже подэтапа, представленные, например, в виде некоторого макета или прототипа создаваемой системы, оперативно обсуждаются со всеми заинтересованными сторонами. По итогам обсуждения при необходимости принимается решение о возврате на любой из предыдущих этапов для корректировки принятых решений. В результате общее время разработки существенно сокращается по сравнению со спиральной моделью, при этом качество конечного результата не теряется, а возможно, и улучшается. 123 Этап 1 Этап 1 Этап 1 Этап 2 Этап 2 ... ... Есть ошибки Нет ошибок Этап 2 Есть ошибки ... Этап n Этап n а) Есть ошибки Нет ошибок Этап n Нет ошибок Есть ошибки б) Нет ошибок в) Рис. 4.9 – Схемы организации работ по проекту: а – каскадная; б – спиральная; в – возвратная Для проекта по совершенствованию проблемосодержащей системы рекомендуется использовать возвратную схему, предполагающую постоянное проведение проверок на протяжении всего проекта. Содержание проверок: сроки выполнения работ – есть ли отклонения от календарного графика; затраты – есть ли превышение сметы; качество (полнота и истинность) результатов работ – правильно ли были выбраны методы выполнения работ, все ли необходимые действия были выполнены, допущены ли ошибки, учтены ли все условия и т. д. Проверяемые результаты работ должны быть представлены в некотором виде, удобном для выполнения проверки. Основными способами представления результатов являются: документ – текст, дополненный формулами, рисунками (диаграммами, графиками), таблицами; презентация – устный доклад, сопровождаемый показом слайдов; компьютерный прототип – модель, построенная с помощью компьютерных программ; 124 деловая игра – имитация разрабатываемого (совершенствуемого) процесса в форме игры, например, моделирование обновленных будущих процессов с участием сотрудников компании. Основным средством взаимодействия участников проекта, призванным обеспечить должное качество результата работ, являются обсуждения. Обсуждения необходимы, во-первых, для взаимоконтроля участниками проекта принятых решений, а во-вторых, для координации принимаемых решений. Как именно осуществляется проверка, в значительной степени зависит от цели обсуждения. Различают формальные и неформальные обсуждения [29]. Формальное обсуждение проводится по окончании каждого этапа проекта (подпроекта). На нем рассматривается общий результат и принимается решение о переходе к следующему этапу разработки или об откладывании перехода до устранения ошибок. При проведении обсуждения проверяются итоговые документы этапа: оцениваются принятые решения, выявляются ошибки. В таком обсуждении кроме руководителей подпроектов и членов команд должно принимать участие высшее руководство, так как только им может быть принято решение о переходе к следующему этапу. Кроме того, к обсуждению могут быть привлечены акторы. Формальное обсуждение может проводиться не только в форме совещания, но и в форме инспекции. Выделяют следующие роли участников инспекции [29]: докладчик представляет основные результаты этапа, дает необходимые пояснения, отвечает на высказываемые замечания; инспектор (оппонент) несет ответственность за критический разбор представляемых результатов; арбитр (председатель) обеспечивает создание творческой и продуктивной атмосферы и направляет деятельность участников инспекции на выявление ошибок; секретарь фиксирует в протоколе все высказывания участников инспекции. Итогом инспекционного обсуждения должно быть решение, принимается ли обсуждавшийся документ без изменений, либо с внесенными корректировками или его принятие откладывается до очередной инспекции, с тем чтобы документ был доработан и исправлены все выявленные ошибки [29]. Неформальные обсуждения могут проводиться в любое время разработки, например, по завершении какой-либо локальной работы для проверки ее резуль- 125 татов. Обсуждаются промежуточные документы, модели, макеты. Задача – проверить результаты с точки зрения их полноты, правильности, ясности и т. д. Неформальное совещание проводится в узком составе, как правило, присутствуют только члены команды, выполняющей работу. Иногда в нем могут принимать участие акторы, заинтересованные в результатах обсуждаемой работы. Происходит свободный обмен мнениями. Участники неформального совещания делают замечания по методам, возможным ошибкам, неточностям и т. д. Все обнаруженные ошибки должны быть зафиксированы для дальнейшей проработки. Однако никаких формальных записей и протоколов не требуется: цель обсуждения – предоставление проектировщику информации, необходимой для коррекции его работы. По итогам неформального обсуждения вносятся необходимые коррективы и намечаются пути дальнейшей работы [29]. 4.3 Оценка результатов реализации решений После реализации проекта, т. е. после внедрения всех принятых решений, проводится итоговая проверка. Необходимо сравнить изначально выявленную проблемную ситуацию («что было») и поставленные цели («что должно быть») с достигнутым фактическим результатом внедрения («что получилось»). В идеале результат должен совпасть с целью или быть максимально к ней приближенным. Однако это не всегда удается. На рисунке 4.10 представлен пример расположения в двумерном пространстве состояний начального состояния проблемосодержащей системы, в котором она находилась до выполнения системного анализа, целевого состояния, заданного на стадии синтеза обновленной системы, и фактического, достигнутого в результате внедрения принятых решений по совершенствованию системы. На рисунке видно, что фактическое состояние хоть и намного ближе к целевому состоянию, чем к начальному, но все же находится на некотором удалении от него. x2 Фактическое состояние Целевое состояние Начальное состояние x1 Рис. 4.10 – Сравнение состояний в пространстве состояний 126 Для оценки достигнутых результатов реализации проекта используются измеримые показатели. Желательно, чтобы это были те же показатели, по которым проводилась оценка начального состояния проблемосодержащей системы на стадии анализа проблемной ситуации. Они могут выступать в качестве критериев достижения целей, выдвинутых на стадии синтеза решений. Можно использовать не только объективно измеряемые показатели, но и качественные характеристики, которые могут быть оценены только на основе субъективных мнений. Для выявления оценок проводится опрос акторов. Процедура такая же, как и при анализе требований акторов к проблемосодержащей системе (см. п. 2.1.2). Полезно предусмотреть возможность самим опрашиваемым добавлять собственные критерии оценки результата или просто высказывать в свободной форме свое мнение относительно того, как был проведен системный анализ и довольны ли они его результатами. Нужно понимать, что не всегда эффект от внедренных решений достигается сразу, он может проявиться через какое-то время. Поэтому через некоторый промежуток времени следует провести повторную оценку состояния системы. Можно составить прогноз, как должны изменяться параметры состояния с течением времени, и затем проводить мониторинг. Важно не только зафиксировать, была ли устранена проблема и были ли достигнуты поставленные цели, но и, в случае наличия расхождения между фактическим состоянием и целевым, провести анализ причин. Такой анализ поможет выработать стратегию дальнейших действий. На рисунке 4.11 приведен пример дерева причин, иллюстрирующего типовые причины неудач при проведении системного анализа. Расхождение результата и цели Цель недостижима Изменение окружения Неправильные решения Недостаток ресурсов Ошибки разработчиков Плохая реализация Плохое управление Рис. 4.11 – Дерево причин расхождения фактического результата и цели 127 Основные причины расхождения результата и цели: цель недостижима. Стало ясно, что поставленная цель не может быть достигнута из-за недостатка ресурсов или по объективным причинам (произошло непредвиденное резкое изменение ситуации); ошибки, допущенные в процессе поиска решений. Решения для достижения поставленной цели не были найдены или из-за недостаточной квалификации разработчиков, выполнявших системный анализ, или изза нехватки ресурсов; плохая реализация принятых решений. Стало ясно, что при правильной реализации решений цель могла бы быть достигнута. Причина состоит или в нехватке ресурсов, или в низкой квалификации участников проекта, или в плохой организации управления. Дальнейшие действия зависят от того, насколько сильно расхождение между фактическим достигнутым состоянием системы и целевым, а также от того, что явилось основной причиной такого несоответствия. Если было признано, что результаты неудовлетворительны и причина состоит в плохом качестве принятых решений, то рекомендуется вернуться к стадии поиска решений или даже к стадии анализа ситуации и заново осуществить поиск решений. Если причиной неудач стали ошибки, допущенные при внедрении, то следует устранить эти ошибки. Выявление причин неудовлетворительных результатов системного анализа полезно не только для исправления ошибок, допущенных при выполнении текущего проекта, но и для накопления опыта, который должен быть учтен при выполнении следующих проектов. ····························································· Контрольные вопросы по главе 4 1. 2. 3. 4. 5. 6. ····························································· Что на стадии реализации решений рассматривается как проект по совершенствованию проблемосодержащей системы? Что может рассматриваться как подпроект? Какие основные элементы включает в себя план внедрения? Как выявляются действия по внедрению решений? Что представляет собой диаграмма Ганта? Кто занимается реализацией плана внедрения? Как определяются затраты на реализацию плана внедрения? 128 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. Что называется рисками проекта? Каковы основные этапы анализа рисков проекта? Как осуществляется идентификация рисков проекта? По каким критериям оцениваются риски? Что представляет собой карта рисков? Как с ее помощью классифицировать риски на существенные и несущественные? Какого типа бывают контрмеры против рисков? Приведите примеры контрмер различного типа. Что такое мотивация? Почему важна мотивация участников проекта? Для каких групп людей наиболее важна мотивация к усовершенствованию проблемосодержащей системы? Каковы рекомендации по созданию положительного отношения к внедрению? В чем суть методики анализа поля сил? Что представляет собой диаграмма поля сил? Охарактеризуйте основные этапы анализа поля сил. Что такое организационная структура? Как распределяются полномочия между менеджерами высшего, среднего и нижнего уровней управления? В чем состоят особенности, достоинства и недостатки функциональной организационной структуры управления? Как формируется дивизиональная структура управления? В чем ее достоинства по сравнению с функциональной структурой? Чем характеризуется матричная структура управления? Какова структура управления проектом по совершенствованию проблемосодержащей системы? В чем состоят роли и обязанности основных участников проекта? Какова главная задача мониторинга хода выполнения проекта? Какие типовые схемы организации работ при выполнении сложных проектов (модели жизненного цикла разработки) вы знаете? Каковы достоинства и недостатки каждой из схем? Какую схему рекомендуется использовать для проекта по совершенствованию проблемосодержащей системы? Каково основное содержание поверок, выполняемых в процессе мониторинга? 129 28. Перечислите основные способы представления проверяемых результатов работ. 29. Что является основным средством взаимодействия участников проекта, призванным обеспечить должное качество результата работ? 30. Какие виды обсуждений вы знаете? В чем состоят их отличительные особенности? 31. Что сравнивается при проведении итоговой проверки результатов реализации проекта? 32. Как оценить достигнутые результаты реализации проекта? 33. Каковы типовые причины расхождения между достигнутыми результатами системного анализа и поставленными целями? 34. Для чего необходимо выявлять причины неудовлетворительных результатов системного анализа? 130 Заключение Системный анализ – это прикладная дисциплина, аккумулирующая теоретические знания общей теории систем и смежных наук для выработки методологии решения сложных, слабо формализуемых проблем. Методология системного анализа может применяться для решения самых разнообразных проблем в любой сфере человеческой деятельности – от проблем частного характера до глобальных, затрагивающих интересы всего человечества. Такая универсальность обеспечивается гибкостью и вариабельностью регламента проведения системного анализа, допускающего возможность его настройки с учетом особенностей решаемой проблемы, имеющихся ресурсов, предпочтений системного аналитика и других условий. В литературе встречается множество вариантов последовательности этапов по поиску средств ликвидации сложной многофакторной проблемы, составляющей основу регламента системного анализа. Особенность регламента, представленного в данном учебном пособии, состоит в том, что он объединяет структурный и логический (каузальный) подходы к анализу/синтезу сложных систем. Процесс системного анализа разделен на три стадии – стадию анализа проблемной ситуации, стадию синтеза решений по ликвидации проблемы и стадию реализации выработанных решений. Каждая из стадий в свою очередь разделена на три этапа. Изучив содержание каждого из девяти этапов и методы, рекомендуемые для их выполнения, читатель может применить полученные знания для поиска средств устранения конкретной проблемы. Желаем успеха читателям в дальнейшем освоении методологии системного анализа, углублении познаний в этой области и их применении в различных сферах деятельности. 131 Литература 1. Саати, Т. Аналитическое планирование. Организация систем : пер. с англ. / Т. Саати, К. Кернс. – М. : Радио и связь, 1991. – 224 с. 2. Перегудов, Ф. И. Основы системного анализа : учебник / Ф. И. Перегудов, Ф. П. Тарасенко. – 2-е изд., доп. – Томск : Изд-во НТЛ, 1997. – 396 с. 3. Основы системного подхода и их приложение к разработке территориальных автоматизированных систем управления / Б. А. Гладких, В. М. Люханов, Ф. И. Перегудов и др. – Томск : Изд-во Том. гос. ун-та, 1976. – 244 с. 4. Крайзмер, Л. П. Кибернетика / Л. П. Крайзмер. – М. : Экономика, 1977. – 279 с. 5. Большая советская энциклопедия [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://bse.sci-lib.com/ (дата обращения 15.10.2019). 6. Оптнер, С. Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем / С. Оптнер. – М. : Сов. радио, 1969. – 216 с. 7. Янг, С. Системное управление организацией / С. Янг. – М. : Сов. радио, 1972. – 455 с. 8. Квейд, Э. Анализ сложных систем / Э. Квейд. – М. : Сов. радио, 1969. – 520 с. 9. Черняк, Ю. И. Системный анализ в управлении экономикой / Ю. И. Черняк. – М. : Экономика, 1975. – 191 с. 10. Федоренко, Н. П. О методах социально-экономического прогнозирования / Н. П. Федоренко // Методология прогнозирования экономического развития СССР. – М. : Экономика, 1971. – 631 с. 11. Никаноров, С. П. Конструирование организаций – состояние, значение, проблемы / С. П. Никаноров // Системное управление организацией. – М. : Сов. радио, 1972. – С. 5–22. 12. Тарасенко, Ф. П. Прикладной системный анализ (Наука и искусство решения проблем) : учебник / Ф. П. Тарасенко. – Томск : Изд-во Том. гос. ун-та, 2004. – 186 с. 13. Лопатников, Л. И. Экономико-математический словарь: словарь современной экономической науки / Л. И. Лопатников. – 5-е изд., перераб. и доп. – М. : Дело, 2003. – 520 с. 132 14. Месарович, М. Теория иерархических многоуровневых систем / М. Месарович, Д. Мако, И. Такахара. – М. : Мир, 1973. – 344 с. 15. Основы теории систем и системного анализа : учеб. пособие / В. А. Силич, М. П. Силич. – Томск : Изд-во Томск. гос. ун-та систем упр. и радиоэлектроники, 2013. – 274 с. 16. Оптимизация бизнес-процессов. Документирование, анализ, управление, оптимизация : пер. с англ. / Дж. Харрингтон, K. C. Эсселинг, Х. Нимвеген. – СПб. : Азбука БМикро, 2002. – 318 с. 17. Математика и кибернетика в экономике : словарь-справочник. – М. : Экономика, 1975. – 700 с. 18. Хангер, Дж. Д. Основы стратегического менеджмента / Дж. Д. Хангер, Т. Л. Уилен. – М. : Юнити-Дана, 2011. – 319 с. 19. Волкова, В. Н. Основы теории систем и системного анализа : учебник для студентов вузов / В. Н. Волкова, А. А. Денисов. – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб. : Изд-во СПбГТУ, 1999. – 512 с. 20. Силич, В. А. Проектирование автоматизированных систем управления на основе иерархических семантических моделей : дис. … д-ра техн. наук : 05.13.06 / В. А. Силич. – Томск, 1995. – 421 с. 21. Методология IDEF0. Стандарт. Русская версия. – М. : Метатехнология, 1993. – 107 с. 22. Андерсен Бьёрн. Бизнес-процессы. Инструменты совершенствования / Бьёрн Андерсен ; пер. с англ. С. В. Ариничева. – М. : РИА «Стандарты и качество», 2003. – 272 с. 23. Анфилатов, В. С. Системный анализ в управлении : учеб. пособие / В. С. Анфилатов, А. А. Емельянов, А. А. Кукушкин. – М. : Финансы и статистика, 2002. – 368 с. 24. Половинкин, А. И. Методы инженерного творчества : учеб. пособие / А. И. Половинкин. – Волгоград : Изд-во ВПИ, 1984. – 366 с. 25. Джонс, Дж. К. Методы проектирования : пер. с англ. / Дж. К. Джонс. – 2-е изд., доп. – М. : Мир, 1986. – 326 с. 26. Повилейко, Р. П. Инженерное творчество / Р. П. Повилейко. – М. : Знание, 1977. – 62 с. 27. Моделирование и анализ бизнес-процессов : учеб. пособие / В. А. Силич, М. П. Силич. – Томск : Изд-во Томск. гос. ун-та систем упр. и радиоэлектроники, 2011. – 212 с. 133 28. Воронцовский, А. В. Оценка рисков : учебник и практикум для бакалавриата и магистратуры / А. В. Воронцовский. – М. : Юрайт, 2019. – 179 с. 29. Ойхман, Е. Г. Реинжиниринг бизнеса: Реинжиниринг организаций и информационные технологии / Е. Г. Ойхман, Э. В. Попов. – М. : Финансы и статистика, 1997. – 336 с. 134 Глоссарий Акторы (стейкхолдеры) – лица (группы лиц), затрагиваемые проблемной ситуацией, заинтересованные в устранении проблемы. Анализ (от гр. «расчленение») – мысленное или реальное разделение целого на части, разложение сложного на более простые компоненты. Бенчмаркинг – метод улучшения деятельности организации посредством изучения того, как компании-лидеры выполняют похожие операции. Декомпозиция – последовательное расчленение целого на части, которые в свою очередь могут быть разбиты на составляющие их еще более мелкие части. Дерево причин – многоуровневая древовидная структура, связывающая проблемы с причинами их появления. Дерево целей – многоуровневая древовидная структура, связывающая цели со средствами их достижения. Диаграмма Ганта – контрольная схема, на которой по горизонтали отмечают время, а по вертикали – работы (этапы, действия, шаги проекта). Диаграмма «рыбий скелет» (Исикавы) – диаграмма, похожая на рыбий скелет, используемая для отображения возможных причин появления исследуемой проблемы, связанных с определенными факторами. Диалектика (от гр. dialektike – искусство вести беседу, спор) – учение о наиболее общих закономерностях становления, развития, внутренний источник которых усматривается в единстве и борьбе противоположностей. Конфигуратор – набор различных языков описания изучаемой системы, достаточный для проведения системного анализа данной проблемы. Методология – учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности. Основной функцией этого знания является внутренняя организация и регулирование процесса познания или практического преобразования какого-то объекта. Модель – искусственный, созданный человеком объект любой природы (умозрительный или материально реализованный), который замещает или воспроизводит исследуемый объект. Модель структуры системы – модель, описывающая связи между частями (подсистемами, элементами) системы. Модель «черного ящика» системы – модель, описывающая входы и выходы системы, ее целостные свойства и поведение, но не внутреннее устройство. 135 Мониторинг – наблюдение за ходом работ, имеющее целью выявление отклонений от плана по срокам, затратам, качеству получаемых результатов. Мотивация (от лат. movere) – побуждение к действию; психофизиологический процесс, управляющий поведением человека, задающий его направленность, организацию, активность и устойчивость. Окружающая среда системы – совокупность всех внешних объектов, изменение свойств которых влияет на систему, а также тех объектов, чьи свойства меняются в результате поведения системы. Организационная структура – совокупность подразделений организации и их взаимосвязей, в рамках которой между подразделениями распределяются управленческие задачи. Основание декомпозиции – признак разбиения целого на части, формальная модель состава системы. Поведение (функционирование) системы – совокупность изменений системы, процесс, состоящий из последовательно сменяющих друг друга состояний. Проблема – расхождение между желаемым и действительным состояниями. Проблематика – сплетение, клубок проблем, которые неразрывно связаны с проблемой, подлежащей разрешению. Проблемная ситуация – такая ситуация, когда неудовлетворительность существующего положения осознана, но неясно, что следует сделать для его изменения. Проблемосодержащая система – система, в которой возникла проблема. Проблеморазрешающая система – система, занимающаяся реализацией решений, полученных в результате системного анализа. Риск – опасность возникновения непредвиденных потерь денежных средств или других ресурсов в связи со случайным изменением условий деятельности, неблагоприятными обстоятельствами. Синтез (от гр. «соединение») – мысленное или реальное соединение частей в единое целое. Система – 1) совокупность взаимосвязанных элементов, обособленная от среды и взаимодействующая с ней как целое; 2) совокупность объектов, свойство которой определяется отношением между этими объектами; 3) конечное множество элементов и отношений между ними, выделенное из среды в соответствии с определенной целью. Слои – многоуровневая древовидная структура, в которой отношения между элементами смежных уровней относятся к типу «целое – часть». 136 Состояние системы – множество одновременно существующих свойств системы. Страты – многоуровневая древовидная структура, в которой отношения между элементами смежных уровней относятся к типу «причина – следствие». Структура (от лат. structura – строение, расположение) – совокупность связей между частями системы. Цель системы – желаемый результат деятельности системы. Эмерджентность (синергия) – появление у системы при объединении составляющих ее частей в целое принципиально новых качеств, не имеющихся у отдельных частей. Учебное издание Мария Петровна Силич СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ Учебное пособие Корректор А. Н. Миронова Оригинал-макет Г. Д. Дурягиной Подписано в печать 20.01.2020. Формат 60х841/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times. Усл. печ. л. 8,02. Тираж 150 экз. Заказ № . Издательство «Эль Контент» 634061, г. Томск, ул. Киевская, д. 57, оф. 27
