14.09.2019 Прикладной системный анализ Автоматизация как улучшающее воздействие СибГУ им. М.Ф. Решетнёва 1 Нарастающий темп изменений в обществе Нарастающий темп инноваций Агра рна я (неолитическа я) революция 8000 лет Промышленна я революция Ла мпа на ка лива ния Космическа я эра Появление Интернет Ра сшифровка генома человека Развитие организационных структур Родовая организация Племенная организация Государственная организация Наука об организации Принципы рациональной бюрократии Научная организация труда Темп изменений в обществе – как технологических, так и инновационных, нарастает экспоненциально. Справиться с потоком изменений можно только имея инструмент, повышающий гибкость управления 2 Предыстория возникновения прикладного системного анализа • 50-60-х гг. XX века – период интенсивного применения методов системного анализа • Была выявлено, что хотя решение конкретных проблем в профессиональной области и требует профессиональных знаний в ней, но сама технология решения проблем, последовательность действий остается однотипной, несмотря на природу проблем. • Взникла идея – предложить общий, универсальный алгоритм действий по решению проблем, пригодный к применению в любой предметной области. • Именно эта технология и носит название «Прикладной системный анализ» 3 1 14.09.2019 Проблемы и способы их решения • Проблемная ситуация – стечение обстоятельств, состояние реальности, которым кто-то недоволен, неудовлетворен и хотел бы изменить. • Проблема – субъективное отрицательное отношение субъекта к объективной реальности. • Решение проблемы – уменьшение или полное устранение неудовольствия субъекта реальной ситуацией. • Клиент – лицо (субъект), чья оценка существенна для понимания проблемной ситуацииъ • Системный аналитик – лицо, занимающееся решением проблемы клиента 4 Идеологии решения проблем • Идеология, исповедующая «приоритет меньшинства» – решение проблемы способом, угодным клиенту; – мнение прочих участников игнорируется. Я начальник – ты дурак, я начальник – ты дурак. • Идеология, построенная на «приоритете группы». – среди участников ситуации кроме клиента есть другие субъекты, не уступающие ему по важности; – вмешательство должно проводиться с учетом и их интересов (но не всех участников) Все животные равны, но некоторые более равны, чем другие • Идеология «приоритета каждого». – все субъекты различны; – все субъекты равноценны и равноправны. 5 Свободное развитие каждого есть свободное развитие всех Прикладной системный анализ • • Улучшающее вмешательство – изменение проблемной ситуации таким образом, чтобы к этому положительно относился один из участников, но при этом никто не оценивал произошедшее изменение отрицательно. Прикладной системный анализ – теория и практика проектирования улучшающих вмешательств». – – – – – – – Применяется когда задача (проблема) не может быть сразу представлена и решена с помощью формальных, математических методов, при высокой неопределенности и многокритериальность задачи; уделяет внимание процессу постановки задачи и использует не только формальные методы, но и методы качественного анализа (методы формализованного представления систем и методы, направленные на активизацию использования интуиции и опыта специалистов); опирается на основные понятия теории систем и философские концепции, лежащие в основе исследования общесистемных закономерностей; помогает организовать процесс коллективного принятия решения, объединяя специалистов различных областей знаний; для организации процесса исследования и принятия решения требует обязательной разработки методики системного анализа, определяющей последовательность этапов проведения анализа и методы их выполнения, объединяющей методы из групп формализованного представления систем и активизации использования интуиции и опыта специалистов; исследует процессы целеобразования и разработки средств работы с целями, в том числе занимается разработкой методик структуризации целей; основным методом СА является расчленение большой неопределенности на более обозримые, лучше поддающиеся исследованию (что и соответствует понятию анализ) при сохранении целостного (системного) представления об объекте исследования и проблемной ситуации (благодаря применению целевого подхода). 6 2 14.09.2019 Классификация улучшающих вмешательств (по Р. Акоффу) • ABSOLUTION («Отпущение грехов). Невмешательство в ситуацию в расчете на то, что естественный ход событий приведет к разрешению проблемы. • RESOLUTION. Предпринимаются действия, снижающие неудовольствие одного или нескольких участников проблемной ситуации, ослабляющее остроту проблемы, но не позволяющие достичь полного и исчерпывающего ее решения. • SOLUTION. «Оптимальное решение» («наилучшее решение в заданных условиях»). • DISSOLUTION («растворение»). Вмешательство, приводящее к тому, что проблема полностью исчезает, причем новых проблем в результате не возникает абсолютно. 7 Цикл прикладного системного анализа Прикладной системный анализ Задача Проблема Прогноз Модель Построение модели Решение Исследование модели Завершение Реализация решения Исследование операций 8 Основные определения общей теории систем • Система — комбинация взаимодействующих элементов, организованных для достижения одной или нескольких поставленных целей. • Компоненты (элементы, подсистемы) системы – любая система определяется через её состав. Эти компоненты и связи между ними создают свойства системы, её сущностные характеристики. • Процесс – динамическое изменение системы во времени. • Состояние – положение системы относительно других её положений. • Системный эффект (синергия) – понятие используется для описания явлений, при котором целое всегда больше или меньше, чем сумма частей, составляющих это целое. Система функционирует до тех пор, пока отношения между компонентами системы не приобретают антагонистического характера. • Граница системы – любые материальные и нематериальные ограничители, отделяющие систему от внешней среды. 9 3 14.09.2019 Системы и подсистемы 10 Статические свойства системы • Особенности конкретного состояния системы – Целостность – особенность системы выступать как нечто единое, целое, обособленное от всего мира, отличающееся от всего остального. Именно это свойство позволяет разделить весь мир на два подмножества – систему и дополнение к ней – окружающую среду. – Открытость – способность системы обмениваться с внешней средой материей, энергией и информацией. Свойство открытости, определяемое через наличие у системы входов и выходов, плотно связано с моделью черного ящика, которая будет рассмотрена ниже. – Внутренняя неоднородность – различимость частей системы одна от другой. – Структурированность – свойство любой системы иметь определенную структурой. 11 Динамические свойства системы • Особенности изменений внутри системы и внешней среды со временем. В противоположность статическим свойствам системы, которые можно увидеть на фотографии системы, динамические можно наблюдать при просмотре видеозаписи о системе. – Функциональность системы – набор выполняемых системой функций (см. определение). – Стимулируемость – способность системы реагировать на внешние входы, ее чувствительность. – Изменчивость системы со временем – способность системы изменять со временем как значений ее показателей (параметров), состава, структуры и любой их комбинации. – Существование в изменяющейся среде – неизбежность существования системы в условии постоянно изменяющегося окружения 12 4 14.09.2019 Синтетические свойства системы • Обобщающие свойства, опирающие на статические и динамические, но описывающие эффекты взаимодействия системы со средой, на самое общее понимание целостности системы – Эмерджентность – появление у системы принципиально новых свойства, не сводящихся к свойствам отдельных частей, не выкающих из свойств частей, присущих только всей системе и существующих только до тех пор, пока система составляет одно целое. – Неразделимость на части – если необходимо рассмотрение системы как таковой, а не чего-либо отличного от нее, то систему нельзя делить на части. После разделения системы на подсистемы (элементы) мы имеем дело с другими, новыми, системами. – Ингерентность – согласованность системы с внешней средой, приспособленность к ней. – Целесообразность – подчиненность состава, и структуры системы поставленным перед ней целям (верно в первую очередь для искусственных систем). 13 Определения, связанные со свойствами систем • • • • Модель черного ящика – перечень входов и выходов системы при отсутствии информации о её внутренних особенностях. Модель состава системы – описание состава и иерархии элементов системы. Модель структуры системы – перечень существенных для проблемной ситуации связей между элементами системы. Функции системы – это: – – – – • • ее поведение во внешней среде; изменения, которые она производит во внешней среде; результаты ее деятельности; производимая ею продукция (услуги). Жизненный цикл системы – последовательность временных интервалов с различной динамикой объема и структуры системы. Эмерджентные свойства – свойства системы, не сводящиеся к свойствам отдельных частей, не выводящиеся из их свойств, присущие только всей системе как целому и существующие только до тех пор, пока элементы составляют одно целое. 14 Место моделей в деятельности человека Реальность Реальность Мышление Моделирование • Изменение реальности Модель: – Средство осуществления любой деятельности субъекта. – Форма существования знаний. – Модель системы – сама по себе система, со всем набором системных свойств, предназначенная для того, чтобы отображать моделируемый оригинал, представлять информацию об оригинале. 15 5 14.09.2019 Аналитический и синтетический подходы к моделированию Гиперсистема Система Анали з Анализ Подсистема Подсистема Элемент Си нт ез Элемент Элемент Элемент Элемент Синтез Си нт ез Подсистема Элемент 16 Классификация моделей Учебные Опытные По области применения На учно-технические Игровые Имита ционные Статические По учету динамики модели Модели Дина мические Технические Биологические По отрасли знаний Социологические Экономические Исторические Реа льные По способу представления Мыслительные (вербальные) Абстра ктные Информационные 17 Система моделирования Субъект Модель Реальность Культура • Адекватность модели. Модели, использование которой позволяет субъекту успешно решить проблемную ситуацию, является адекватной. Модель, не обеспечивающая успеха – неадекватна. 18 6 14.09.2019 Управление Y Y* (T* ) Y * (t ) Y (t 0 ) t \ • • * t T 0 Управление – целенаправленное воздействие на систему. Цель – желаемые будущие состояния системы в заданный момент времени . 19 V (t ) Система управления S Управляемая система Y (t) U m* (t ) Y *(T * ) 1 Цель системы 3 Подсистема управления • S V (t ) 5 m 2 Модель управляемой системы Ym (t) U(t) 4 3 Блок (подсистема) управления. Может быть как подсистемой управляемой системы (дирекция по управлению на предприятии, автономная головка самонаведения ракеты), так и внешней системой (регулирование деятельности коммерческого предприятия отраслевым министерством, наведение противотанковой ракеты по внешним сигналам управления). 20 Управление по структуре Y Y* (T* ) Y * (t ) Y (t 0 ) • Ys (t ) t t s T* 0 Управление по структуре. В случае, если система не может достичь поставленной цели , подстраивая свои параметры, с неизменной структурой, возможно что цель все таки достижима – в результате изменения структуры. t 21 7 14.09.2019 Этапы выполнения прикладного системного анализа 1. Фиксация проблемы 2. Диагностика проблемы 3. Формирование списка участников (стейкхолдеров) 4. Выявление проблематики («проблемного месива») 5. Определение конфигуратора 6. Целевыявление 7. Определение критериев 8. Экспериментальное исследование систем 9. Построение и усовершенствование моделей 10.Генерация альтернатив 11.Выбор, или принятие решения 12.Реализация улучшающего вмешательства 22 Фиксация проблемы • Аналитик совместно с клиентом должен зафиксировать и задокументировать стоящую перед клиентом проблему. • Следует обращать особое внимание на то, чтобы процедура выявления проблемы не вылилась в: – Формулирование оценки проблемной ситуации аналитиком (проблемная ситуация – неудовлетворенности клиента состоянием дел). – В немедленное решение проблемы. • Фиксация «жалоб» клиента, документирование проблемы представляет собой не исчерпывающую постановку задачи для улучшающего вмешательства, в лишь отправную точку для системного исследования 23 Диагностика проблемы • Задача этапа – точно определить к какому типу относится проблема, поставить диагноз проблемной ситуации. • Постановка диагноза, как правило, требует сложной работы с причинно-следственными связями, позволяющей устранять не вторичные факторы, а именно корневые причины проблем. • Для анализа причинно-следственных связей проблемной ситуации в системе разработан целый класс методик: – Метод «5 почему»; – метод диаграмм Ишикавы (диаграмм «рыбьего скелета»); – методика построения Дерева текущей реальности (Current Reality Tree) из Теории ограничений Э. Голдратта. 24 8 14.09.2019 Формирование списка участников Проблемная ситуация • Клиент Стейкхолдер (stakeholder) – непосредственный участник проблемной ситуации, решаемой в ходе улучшающего вмешательства. 25 Определения, существенно влияющие на процесс выявления стейкхолдеров и описания проблематики • Проблемосодержащая система. Система, в которой возникла проблемная ситуация . Обычно эта система является инициатором и заказчиком проведения системного анализа. • Проблеморазрешающая система. Система, обладающая возможностями (ресурсами, компетенцией и пр.), необходимыми для реализации улучшающего вмешательства. Данная система является обязательным участником системного анализа. • Проблеморазрешающая и проблемосодержащая системы могут не совпадать. 26 Выявление проблематики Проблемная ситуация • Проблематика (problem mess) – список субъективных оценок проблемной для клиента ситуации со стороны всех стейкхолдеров, а также описание причинно-следственных связей между ними. 27 9 14.09.2019 Определение конфигуратора • Для построения модели (а как правило – системы моделей) проблемной ситуации потребуется один или несколько языков – техничекий, экономический, управленческий и т.п. • Конфигуратор. Минимальный набор специальных языков, позволяющий дать полное (адекватное) описание проблемной ситуации и ее преобразований. 28 Целевыявление Y Улучшающие вмешательства Неулучшающие вмешательства t Y (t 0 ) t0 * T • Облако целей. Совокупность всех целей всех стейкхолдеров проблемной ситуации, существенных с точки зрения данной проблемной ситуации. 29 Проблема несовпадения истинных и объявленных целей стейкхолдеров • Истинные цели могут скрываться стейкхолдером умышленно • Подмена целей одних стейкхолдеров целями других, например навязывание пользователям целей, значимых для экспертов. • Смешения целей и средств. • Неполное перечисление целей. • Неспособность стейкхолдера выразить цель. 30 10 14.09.2019 Иерархия целей системы Общая стратегия организации Цели в области ИТ Задачи ИТ-службы • Цели в области персонала Задачи службы персонала Цели в области снабжения Цели в области производства Задачи службы снабжения Задачи службы производства Цели в области сбыта Задачи службы сбыта Построение иерархии целей: – «Снизу вверх». Целевое облако структурируется в соответствии с осознаваемыми причинноследственными связями. Сформировавшаяся иерархия и есть дерево целей. – «Сверху вниз». Декомпозиция на подцели, задачи и подзадачи изначально заданной глобальной «проектной» цели улучшающего вмешательства. 31 SMART-критерий целеобразования Буква S Значение Пояснение Цель должна четко определять, что именно должно быть достигнуто. Specific (Конкретная) Например, «увеличить чистую прибыль предприятия». Должен быть указан измеримый показатель достижения цели. Для M Measurable количественного показателя необходимо указать единицы измерения, для (Измеримая) качественного – выявить эталон, с которым можно сравнить значение при оценке достижения цели. A R Attainable, Achievable (Достижимая) Необходимо четко указать, за счёт чего планируется достигнуть цели и возможно ли её в принципе достигнуть (то есть что это – задача-результат, цель-результат или идеал-результат). Relevant (Актуальная) Постановка данной задачи действительно должно позволить достичь желаемых стейкхолдерами целей системы. Time-bound / traceable Цель должна быть задана по времени (когда необходимо достигнуть T 32 (Ограниченная времени отслеживаемая) во требуемых значений показателей). Желательна также возможность / отслеживать значение целевых показателей в промежуточных точках (положение системы на траектории). Определение критериев • Критерий – признак, основание, правило принятия решения по оценке чего-либо на соответствие предъявленным требованиям. • Формирование улучшающего воздействия требует выбора наилучшего из предложенных вариантов, а затем отслеживания того, что поставленные цели достигаются. • Признаки проблемной ситуации, по которым мы и могли бы производить сравнение и выбор вариантов, а затем – следить, развивается ли проблемная ситуация в желаемом направлении называются критериями решения проблемной ситуации. • Множество критериев однозначно разбивается на два класса: – Критерии, для которых можно задать желательное направление изменения. (оптимизируемые). – Критерии, закрепляющие значения, которые должны соблюдаться в ходе улучшающего вмешательства (ограничения). 33 11 14.09.2019 Экспериментальное исследование систем Опыт \ Модель 34 Классификация видов эксперимента • По признаку активности: – Пассивный эксперимент (наблюдение). Экспериментатор не вмешивается в функционирование системы. – Активный (или управляемый) эксперимент. Экспериментатор не только созерцает (и фиксирует) происходящие в системе факты, но и воздействует на некоторые из входов системы. • По признаку прямоты (непосредственности) измерения результатов: – Прямой эксперимент. Экспериментатор непосредственно фиксирует значения исследуемых характеристик системы. – Косвенное наблюдение. В случае, если изучаемый параметр напрямую зафиксировать невозможно, то выводы по ее значению можно делать на основе наблюдения величины, связанной с изучаемым параметром. 35 Построение и усовершенствование моделей • При решении задач прикладного системного анализа модель проблемной ситуации, улучшаемой системы необходима для проверки и оценки возможных вариантов улучшающего вмешательства, для отсечения «неулучшающих» вариантов и для выбора наиболее улучшающих из улучшающих. • Важнейшим свойством моделей являются их объясняющая и / или прогностическая способность. 36 12 14.09.2019 Генерация альтернатив •Процесс выработки решения, ведущего к улучшающему вмешательству. •Творческая задача, связанная с эффективной организацией творческого процесса Фактор Симптомы Использование при организации с Новые идеи есть эмерджентный результат соединения известных идей; общение может вывести на идеи, которые не попадают в обычный круг представлений человека. Разнообразие Максимальное расширение информационного опыта и знаний поля для поиска новых идей при ограниченности участников числа участников. рабочей Страх Если человек чувствует, что за предложением идеи ответственности может последовать в каком-то виде ответственность за предложение за нее, он скорее всего воздержится от ее высказывания. Неприятие Если человек предвидит критику в свой адрес за критики вносимое предложение, он вообще не станет высказываться. Априорные Опыт, предубеждения, идеология могут отсекать ограничения на часть физически допустимых решений проблемы. возможные решения Общение другими людьми процесса Проводить этап генерации альтернатив в виде коллективной, групповой работы в группе из 6-12 человек. Подбор участников так, чтобы они представляли различные аспекты задачи и имели опыт в различных ситуациях, связанных с проблемой. Освободить участников генерирования альтернатив от ответственности за вносимые предложения Нужно принять критики меры к блокировке В технологии генерации альтернатив следует включать мероприятия снимающие или ослабляющие априорные ограничения 37 Методы генерации решений • Требующие разделять этап генерации альтернатив и этап оценки выдвигаемых предложений: – Технология мозгового штурма; – Метод Делфи. • Допускающие критику и дискуссий в ходе генерации альтернатив, нацеленные не на многочисленные варианты, а на целенаправленный выход на небольшое число высокоэффективных вариантов: – Идеализированное проектирование (Роберт Акофф); – Теория ограничений – TOC (Элияху Голдратт); – ТРИЗ (Генрих Альтшуллер). 38 Принятие решения • • • Выбор варианта решения проблемной ситуации из числа сгенерированных, в том числе, возможно, и из числа равнозначных – сущность принятия решения в прикладном системном анализе. Управленческое решение (УР) – это выбор управленцем одного из вариантов улучшающего вмешательства из числа подготовленных в процессе их генерации с целью наиболее эффективного варианта достижения поставленным перед системой целей. Лицо, принимающее решение (ЛПР) –субъект решения, то есть руководитель или менеджер, наделенный надлежащими полномочиями и несущийответственность за последствия принятого им и реализованного решения по выбору одного из вариантов улучшающего вмешательства 39 13 14.09.2019 Группы методов принятия управленческих решений • Неформальные (или эвристические) методы принятия решений • Коллективные методы обсуждения и принятия решений – совокупность приемов и методик выбора оптимальных решений путем сравнения альтернатив с учетом накопленного опыта. – метод мозгового штурма; – метод Делфи; – метод «Шесть шляп» Де Боно. • Количественные методы принятия решений – строятся на основе математических методов оптимизации. Можно выделить подгруппы: – – – – – линейное программирование; динамическое программирование; вероятностные и статистические модели; теория игр; имитационные модели. 40 Реализация улучшающего вмешательства • Организация управления реализацией улучшающего вмешательства • Управление изменениями в организациях 41 Управление Проектом (Project Management) • • Применение знаний, опыта, средств и технологий в процессе проведения проекта с целью удовлетворить (или превысить) требования или ожидания заказчика от данного проекта. Требует сбалансированности между: – – – • объемом работ, временем, стоимостью и качеством; заказчиками с разными потребностями и ожиданиями; определенными требованиями (требования) и неопределенными требованиями (ожидания). Рассматривает различные процессы управления проектами, разбитые на девять областей знания: – – – – – – – – – Управление Управление Управление Управление Управление Управление Управление Управление Управление Интеграцией; Содержанием; Временем; Стоимостью; Качеством; Человеческими Ресурсами; Взаимодействием (Коммуникацией); Рисками; Поставками. 42 14 14.09.2019 Цикл внедрения перемен (Д. Коэн, Дж. Коттер) • • Только воздействие на эмоции способно побудить людей изменить привычный образ действий, и только перемены на индивидуальном уровне могут стать двигателем организационных преобразований. Цикл состоит из следующих этапов: – Первый этап – это демонстрация всем участникам проблемной ситуации неотложной потребности в переменах. – На втором этапе подбирается команда лидеров, которые готовы возглавить преобразования. – На третьем этапе лидеры формулируют такие цели преобразований, которые помогают укрепить мотивацию персонала. – На четвертом этапе сотрудники знакомятся с этими целями и осмысляют предстоящую работу. – Пятый этап состоит в преодолении препятствий на пути преобразований – таких как скептическое отношение к переменам, нежелание отказаться от привычных методов работы и нехватка ресурсов. – Задача шестого этапа – как можно быстрее добиться определенных успехов, чтобы поддержать у людей веру в осуществимость преобразований. – На седьмом этапе формулируются конечные цели преобразований. – На восьмом этапе новые методы и процессы прочно интегрируются в повседневную деятельность компании. – Рассмотрим эти этапы несколько подробнее. 43 15