ТЕОРИЯ СИСТЕМ и СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ

Модель любой из систем представлена в виде иерархии компонент, дополненной объектными описаниями компонент и моделями зависимостей между атрибутами компонент. Принцип типизации обеспечивается использованием при формировании моделей библиотеки типовых моделей (см. рис. 4.14) – типовых оснований декомпозиции, типовых описаний компонент, типовых закономерностей. Принцип комплексируемости обеспечивается возможностью выбора конкретных методов, используемых на том или ином этапе регламента применительно к той или иной компоненте модели (см. рис. 4.14). Библиотека процедур включает в себя множество разнообразных процедур, предназначенных для анализа модели, проверки различных гипотез, а также поиска оптимальных решений на модели. Процедуры, поддающиеся автоматизации, реализуются в виде встроенных в инструментальное средство или внешних приложений.

Подготовительный этап. Основным содержанием этапа является выбор способа организации процесса проведения системного анализа, в том числе: планирование (определение последовательности этапов, описание работ, исполнителей, используемых методов и средств), а также создание коллектива разработчиков. Поскольку процесс системного анализа сам может рассматриваться как система, то для него может быть построена иерархическая объектно-ориентированная модель. Основу модели составляет иерархия подсистем. В качестве подсистем выступают этапы системной последовательности принятия решений – подготовка, анализ ситуации, постановка целей, поиск решений, организация выполнения, оценивание. Каждый из этапов декомпозируется на подэтапы. Как правило, выделяется подэтап построения модели, подэтап использования модели (для построения оптимального плана, либо анализа ситуации, либо оценки целей, либо поиска решений и т. д.) и подэтап обсуждения и проверки. По результатам выполнения подэтапа проверки может быть осуществлен возврат на предыдущие этапы. Каждому подуровню иерархии может быть сопоставлена диаграмма связей подсистем, отражающая взаимосвязи между этапами, например информационные потоки, передающиеся от этапа к этапу.

Для создания структурированного описания этапов каждой из подсистем сопоставляется класс. Типовой класс описания этапа системного анализа включает такие атрибуты, как «цель этапа», «конечный результат», «исходные данные», «исполнитель», «срок», «стоимость» и т. д. Затем формируются варианты реализации этапов, содержащие конкретные значения атрибутов, и выбирается наиболее перспективная комбинация вариантов, согласованных по срокам, ресурсам, стоимости и т. д.

191

Этап анализа ситуации. На данном этапе исследуется проблемосодержащая система – выявляются ее сильные и слабые стороны, тенденции, проблемы. В зависимости от целей анализа проводится один или несколько различных его видов – ретроспективный, сравнительный, причинный анализ. Предварительным этапом при использовании любого вида анализа является построение декларативной модели в виде иерархии компонент, дополненной структурированными описаниями компонент и, возможно, моделью зависимостей атрибутов.

Для примера рассмотрим построение модели системы энергосбережения региона (рис. 4.15). Декомпозиция системы осуществлялась с помощью основания декомпозиции по видам топливно-энергетических ресурсов (тепловая и электрическая энергия), а затем – по отраслевому принципу (промышленный, агропромышленный, энергетический, транспортный комплексы, жилищно-коммунальная сфера). Кроме того, к подсистеме верхнего уровня было присоединено четыре элемента, соответствующих четырем аспектам (направлениям) оценки состояния системы энергосбережения: потребление энергоресурсов; энергетическая независимость региона; потери энергоресурсов и реализация энергосберегающей политики. Это сделано для упрощения описания. Каждой из компонент сопоставляется класс, содержащий атрибуты, являющиеся показателями (индикаторами) состояния системы энергосбережения. Так, класс для оценки энергопотребления включает такие показатели, как «Энергоемкость ВРП», «Годовой прирост энергоемкости», «Удельное потребление энергоресурсов на душу населения» и др.

Рис. 4.15. Модель системы энергосбережения региона

192

Поскольку все индикаторы измеряются на различных шкалах (энергоемкость – в тоннах условного топлива на рубль, удельное потребление энергоресурсов на душу – в тоннах условного топлива на человека, электроемкость – в кВт.ч на рубль и т. д.), то необходимо было нормировать их, т. е. перейти к «оценочным» индикаторам aioc, измеряемым в баллах от 0 до 1. Для их вычисления были использованы относительные величины. Сначала для каждого индикатора определяется фактический и плановый прирост/убыль (в %) его значения по отношению к базовом году:

Затем, если фактический прирост/убыль больше 0 и меньше планового, вычисляется отношение фактического прироста/убыли к плановому:

ai oc ai f pr / ai pl pr .

Если же фактический прирост/убыль больше планового, то оценка прироста равна 1, а если фактический прирост/убыль меньше 0, то и оценочный индикатор равен 0.

На основе оценок прироста определяются оценки состояния системы по отдельным направлениям – оценка энергопотребления, энергонезависимости, энергопотерь, реализации энергосберегающей политики (атрибуты a16 – a19). При этом используются формулы аддитивной свертки. Аналогично вычисляется интегральная оценка уровня энергосбережения региона (атрибут a20) на основе оценок по отдельным направлениям. Для определения весовых коэффициентов в формулах аддитивной свертки могут быть использованы различные методы выявления предпочтений экспертов, например: парные сравнения, непосредственная оценка, ранжирование (с последующим переводом рангов в балльные оценки).

Для перевода количественной интегральной оценки (значения a20) в качественную оценку (значение a21), например: «низкий», «ниже среднего», «средний», «выше среднего», «высокий», может быть использована процедура фаззификации. В этом случае предварительно необходимо построить функции принадлежности для каждого из лингвистических значений.

Кроме ретроспективного может быть проведен и сравнительный анализ – например, для сравнения с системами энергосбережения других регионов или стран. Для каждого из компонентов на основе классов формируются мультиобъекты, содержащие экземпляры классов, соответствующие определенному региону. Оценки уровня энергосбережения региона могут определяться с помощью той же модели зависимостей атрибутов, которая использовалась для ретроспективного анализа.

194

Причинный анализ предполагает построение дерева причин, которое может быть представлено в виде сети зависимостей атрибутов. Атрибутами в данном случае выступают причины наступления неблагоприятной ситуации, принимающие значения 1 («имеет место быть») или 0 («не наступила»), либо степени выраженности причин, изменяющиеся от 0 до 1. На рис. 4.17 приведен пример дерева причин, вскрывающего коренные причины проблемы низкого качества услуг по обеспечению населения региона электрической и тепловой энергией.

Рис. 4.17. Фрагмент дерева причин для ситуации «низкое качество услуг»

Может быть заранее разработано типовое дерево причин, и при анализе конкретной ситуации аналитику необходимо лишь оценить степень выраженности типовых причин.

Этап постановки целей. На данном этапе формулируются цели и задачи исходя из проблем, выявленных на этапе анализа ситуации. Формирование модели системы целей начинается с построения иерархии компонент. В качестве подсистем здесь выступают группы целей, выделенные, например, в соответствии с различными аспектами целеполагания – политическим, экономическим, социальным, экологическим. Цели могут быть сгруппированы и в соответствии с подсистемами внешней среды, выдвигающими требования к исследуемой системе, – цели вышестоящих систем, потребителей, поставщиков, партнеров и т. д.

195

Класс описания подсистемы иерархии целей должен включать атрибуты, содержащие словесные формулировки целей, а также атрибуты, выступающие индикаторами достижения целей (критериями). Критерии, сопоставленные некоторой подсистеме, можно выделить в качестве отдельной присоединенной компоненты. Это позволяет сформировать для данной компоненты мультиобъект по временному признаку, состоящий из объектов, соответствующих различным плановым периодам (рис. 4.18). Каждый такой объект содержит плановые значения критериев, которые должны быть достигнуты в течение соответствующего периода.

Цели реформирования системы энергосбережения: Цели

…

Рис. 4.18. Фрагмент иерархии целей программы повышения энергоэффективности региона

Для выявления подцелей (задач) и оценки их взаимовлияния можно построить дерево целей в виде модели зависимостей атрибутов. Атрибутами в данном случае выступают цели (подцели, задачи), а функциональными зависимостями – причинно-следственные связи. Каждому атрибуту соответствует некоторая цель, для достижения которой нужна реализация ее подцелей (атрибутов, от которых она зависит).

На рис. 4.19 представлено дерево целей (точнее, фрагмент дерева целей), содержащее подцели для глобальной цели «Создание условий для реализации потенциала энергосбережения». Так, для достижения глобальной цели выделены подцели: «Наличие финансовых средств», «Наличие агентов», «Заинтересованность потребителей» и др. Для достижения цели «Наличие финансовых средств» выделены подцели: «Включение затрат в тариф», «Бюджетное финансирование», «Частные инвестиции» и т. д. Всего было выделено 22 цели (подцели).

196

Рис. 4.19. Фрагмент дерева целей программы повышения потенциала энергосбережения

Для того чтобы оценить степень влияния тех или иных подцелей на глобальную цель, т. е. определить приоритеты подцелей, можно использовать метод анализа иерархий. В соответствии с этим методом для каждой группы подцелей, непосредственно подчиненных одной цели, составляется матрица парных сравнений, содержащая степени превосходства подцелей друг над другом. На рис. 4.19 представлена матрица парных сравнений подцелей, подчиненных цели «Наличие финансовых средств». Веса подцелей (локальные приоритеты), полученные на основе матриц парных сравнений, подставляются в формулы аддитивной свертки, которые описывают влияние подчиненных целей на материнскую цель. Для определения оценки влияния подцели нижнего уровня на глобальную цель, сначала задаются значения базовых атрибутов: значение атрибута, соответствующего заданной подцели, принимается равным единице, значения остальных – нулю. Затем последовательно вычисляются приоритеты всех целей по формулам аддитивной свертки. Вычисленное значение целевого атрибута и является глобальным приоритетом заданной подцели нижнего уровня

[61].

Этап выработки решений. Основным содержанием этапа является выработка решений для ликвидации проблем, выявленных на этапе анализа, исходя из целей и задач, сформулированных на этапе постановки целей. Разработка осуществляется иерархически. На верхнем уровне осуществляется выработка обобщенного решения, затем решение уточняется на более низких уровнях. Таким образом, сначала формируется иерархия подсис-

197