Первые методики системного анализа целей

Методика ПАТТЕРН

Первой методикой системного анализа, в которой были определены порядок, методы формирования и оценки приоритетов элементов структур целей (названных в методике "деревьями целей"), была методика ПАТТЕРН (PATTERN)[1] [49]. Считается, что инициатором ее создания является Ч. Дэвис, вице-президент фирмы "Хониуэлл" корпорации РЭНД (RAND), одной из так называемых думающих, бесприбыльных корпораций, занимающихся разработкой военных доктрин, рекомендаций для выбора проектов новых систем оружия, исследованием военного и научного потенциала "противника", рынков сбыта оружия и т.п. проблемами анализа и прогнозирования развития военного потенциала США.

Назначением, конечной целью создания системы ПАТТЕРН была подготовка и реализация планов обеспечения военного превосходства США над всем миром. Перед разработчиками методики ПАТТЕРН была поставлена задача: связать воедино военные и научные планы правительства США.

Первые сообщения о методике ПАТТЕРН появились в конце 1963 г.[2] Но в последующем, поскольку этой инициативой фирмы "Хониуэлл" заинтересовалось министерство обороны США, публикации в открытой печати были ограничены, а в дальнейшем, после того как сенатор Г. Хемфри выступил в 1964 г. в Конгрессе США с предложением создать на базе идеи ПАТТЕРН Бюро помощи президенту в подготовке решений научно-информационными методами (PASSIM[3]), открытых публикаций о развитии методики практически не стало.

Принципиальная структура методики ПАТТЕРН приведена на рис. 5.1. В качестве основы для формирования и оценки "дерева целей" разрабатывались "сценарий" (нормативный прогноз) и прогноз развития науки и техники (изыскательский прогноз).

Из первых публикаций известно (см. обзор этих публикаций в [49]) следующее: руководителем первой разработки ПАТТЕРН был С. Зигфорд, в группу разработчиков входило 15 высококвалифицированных специалистов, обладающих правом консультироваться с любым работником фирмы и имеющих доступ к любым документам; разработчикам системы предоставлялась возможность консультироваться с сотнями тысяч специалистов и десятками фирм (в частности, при практической реализации первого варианта методики разработчики имели право консультироваться с 17 000 специалистами); первоначальная модель ПАТТЕРН потребовала обработки более 160 промежуточных решений; в числе основных исполнителей проекта – НАСА, Министерство обороны США и десятки других организаций, оказывающих влияние на управление страной.

Пример варианта "дерева целей", построенного при выполнении одного из проектов ПАТТЕРН, приведен на рис. 5.2.

Рис. 5.1

Разным уровням "дерева" давались различные названия. Судя по количеству элементов между уровнями "Задания" и "Программы" существовали не строго древовидные, а "слабые" связи.

В методике ПАТТЕРН предложена усложненная экспертная процедура, в которой выделяются три группы критериев оценки: относительной важности; взаимной полезности; состояния и сроков разработки ("состояние – срок").

Эти группы критериев применялись для оценки составляющих "дерева целей" и оценки реализации проектов, реализующих цели. Но в последующем разрабатывались и применялись модификации этих видов критериев. Рассмотрим их подробнее.

Оценка относительной важности с учетом нескольких критериев и их весовых коэффициентов. Оценка относительной важности анализируемых компонент осуществляется методом нормирования. Используется нескольких критериев (коэффициентов) относительной важности и учитываются их весовые коэффициенты.

Составляется матрица соответствия элементов, подчиненных узлу, и критериев, принятых при их оценке (табл. 5.1).

Рис. 5.2

Таблица 5.1

Критерий

Вес критерия

Элементы уровня

А

В

C

J

N

Примечание. В таблице приняты следующие обозначения: кх – наименование критерия; qx – вес критерия; Sjx – относительный вес оцениваемого элемента (по соответствующему критерию); г- – коэффициент относительной важности j-го элемента i-го уровня.

При заполнении таблицы в автоматизированной процедуре предусмотрена проверка выполнения двух нормализующих логических условий для достижения однородности результатов: нормирование весовых коэффициентов критериев

(5.1)

и оценок относительной важности оцениваемых компонент по каждому критерию, например, для J:

(5.2)

Результирующие оценки относительной важности j-го элемента i-го уровня подсчитываются следующим образом:

(5.3)

После окончания обработки оценок производится проверка правильности полученных результирующих оценок

(5.4)

В многоуровневой иерархической структуре рассмотренная процедура повторяется на каждом уровне для каждого узла иерархической структуры.

В этом случае процедуру оценки начинают с верхнего уровня иерархической структуры, далее перемещаются на следующий сверху уровень, где проводится последовательно оценка по каждому из узлов, затем – на третий сверху с последовательной оценкой по каждому из узлов и т.д. Для получения оценки относительной важности элемента самого нижнего или любого элемента промежуточных уровней иерархической структуры, необходимо умножить оценку элемента rij• интересующего уровня на аналогичные оценки всех элементов-узлов, находящихся между этим элементом и вершиной иерархии.

В реальных условиях процедура оценки организуется, как правило, в форме двух-трех туров. После проведения каждого тура эксперты знакомятся с результатами оценок коллег. Тем экспертам, мнения которых существенно отличается от других, может быть предоставлена возможность обоснования своей точки зрения. Такая процедура может повысить объективность оценок, побудить некоторых экспертов пересмотреть свои оценки.

Объективность оценок повышается также за счет: расчленения большой неопределенности по критериям; возможности выделения сфер компетентности экспертов для ответа по разным критериям; учета коэффициентов значимости критериев.

Оценка взаимной полезности. В соответствии с идеей методики ПАТТЕРН взаимная полезность представляет собой увеличение научно-технического потенциала для создания одной подсистемы за счет знаний, накапливаемых при разработке другой подсистемы (или нескольких подсистем).

Полный перебор всех компонентов соответствующего уровня "дерева целей" весьма трудоемок. Поэтому в различных вариантах применения методики ПАТТЕРН для решения конкретных проблем предлагались различные варианты сокращения полного перебора сопоставляемых компонентов (например, предлагалось определять коэффициент взаимной полезности относительно двух стоящих справа и слева подсистем, компонентов).

Оценка состояния и сроков разработки ("состояние – срок"). Коэффициент "состояние – срок" был введен для оценки состояния разработки и возможных сроков ее завершения.

Эти коэффициенты были введены для оценки возможностей реализации разработок с учетом цикла разработки нового изделия:

теоретические исследования => поисковая разработка => перспективная разработка => техническое проектирование => производственная готовность (или изготовление опытного образца).

Цикл научные исследования – производственная готовность приведен в терминах методики ПАТТЕРН [49]. Его можно уточнять с учетом конкретных проектов и программ.

Коэффициент "состояние – срок" определялся на основе таблиц типа табл. 5.2 и графиков, построенных на их основе типа приведенного на рис. 5.3, на котором по оси абсцисс расположены этапы цикла изготовления нового изделия, а по оси ординат – относительное распределение сил (ресурсов) разработчиков для завершения работ в заданный срок.

Рис. 5.3

Таблица 5.2

Этапы разработки

Состояние

Срок выполнения этапа разработки, годы

Производственная готовность

1

Техническое проектирование

2

Перспективная разработка

2

Поисковая разработка

X

3

Теоретические исследования

3

В качестве ресурсов можно рассматривать финансовые, материальные, кадровые и т.п. экономические ресурсы, необходимые для выполнения соответствующих этапов разработки.

Кривая на рис. 5.3 построена как функция зависимости ресурсов (например, финансовых расходов, материалов) от типа разработок на соответствующем этапе. Полная площадь под кривой характеризует суммарные затраты ресурса, для которого построена кривая, заштрихованная площадь – расходы, необходимые для завершения разработки.

Коэффициент "состояние – срок" количественно определяется следующим образом:

(5.5)

где – полный расход ресурса, необходимого для разработки; – расходы, необходимые для завершения разработки.

Характер кривой зависит от конкретных проектов и в значительной степени – от субъективных оценок экспертов. Но, тем не менее, польза от построения такого графика очевидна. Появляется возможность определить не только состояние разработки с точки зрения сроков, но и потребность в кадрах для соответствующих этапов, относительный объем финансовых и иных экономических ресурсов.

Кривые такого рода могут быть построены по каждому виду ресурсов, и на их основе можно принимать решения о распределении ресурсов по этапам разработки изделия.

В нашей стране рассматриваемый критерий обычно трактовался как оценка эффективности использования экономических ресурсов.

Практика использования системы ПАТТЕРН показала, что она позволяет проводить анализ сложных проблемных ситуаций, распределять по важности огромное количество данных в любой области деятельности, исследовать взаимное соотношение постоянных и переменных факторов, на которых основываются и на которые влияют принимаемые ими решения.

Система ПАТТЕРН явилась важным инструментом анализа труднорешаемых проблем с большой неопределенностью, прогнозирования и планирования их выполнения. Основные идеи методики применялись в различных областях: научные исследования, проектирование и создание систем различной сложности в научно-исследовательских организациях и на предприятиях, расширение рынков сбыта военнокосмической продукции и т.д. Методика ПАТТЕРН обеспечивала возможность прогнозирования на срок 10–15 лет, что соответствовало "жизненному циклу" становления и старения техники.

Главное достоинство методики ПАТТЕРН состоит в том, что в ней определены классы критериев оценки относительной важности, взаимной полезности, состояния и сроков разработки ("состояниесрок").

Эти классы критериев в различных модификациях используются в ряде других методик и до сих пор являются основой при определении системы оценок составляющих структур целей.

Что касается собственно формирования структуры целей, то из опубликованных материалов известно, что в различных модификациях методики разным уровням иерархии предлагается присваивать разные названия (см., например, один из вариантов "дерева целей" ПАТТЕРН на рис. 5.2). Логика же формирования структуры, как отмечали сами авторы, не отрабатывалась.

Не уделялось внимания разработке принципов и приемов структуризации ни в последующих вариантах методики – ПАТТЕРН-МО, НАСА-ПАТТЕРН, ни в других зарубежных методиках – ПРОФИЛЕ, ППБ и т.п. [49, 106].

Ощущая этот недостаток, отечественные ученые с самого начала применения системного анализа основное внимание уделяли разработке принципов и приемов формирования первоначального варианта структуры целей ("дерева целей"), составляющие которого подлежат затем оценке и анализу.

В нашей стране работы подобного рода начались с исследования опыта США.

В частности, при реализации системы "МВО[4] прогноз" в Министерстве электротехнической промышленности СССР конечное "дерево целей", отражающее цель развития, основные направления деятельности министерства, области его научных и практических интересов (и т.д., вниз по уровням "дерева"), напоминало "дерево целей" системы ПАТТЕРН, но техника работы с оценками относительной важности несколько отличалась.

В исторической хронологии следует указать работы специалистов ленинградской школы прогнозирования 1971–1973 гг.

В. А. Чабровского, Г. М. Вапнэ, которые внесли важный вклад в трактовку понятия цели.

В частности, введено важное для практического применения представление о двух различных понятиях цели: "цель деятельности" (актуальная, конкретная цель) и бесконечная "цель – стремление", "цель – идеал", потенциальная цель и высказана идея о единстве цели, средства (варианта) ее достижения и критерия оценки (см. подробнее в [11, 20]).

Первыми работами, в которых предложены не только принципы формирования "дерева целей", но и признаки структуризации, были работы Ю. И. Черняка (1973–1975 гг.) [91, 92 и др.].

В частности, им предложены:

■ концепция об одинаковой удаленности цели (рис. 5.4) по пространственной и временно́й шкале; на рис. 5.5 приведен пример использования этого принципа при формировании структуры целей и функций отраслевой автоматизированной системы управления морским транспортом – ОАСУ "Морфлот" [92]);

Рис. 5.4

Рис. 5.5

■ принцип выделения составляющих на верхнем уровне структуры "дерева" для решения новых, неисследованных проблем

("что нужно УЗНАТЬ", "что нужно СОЗДАТЬ", "что нужно ОРГАНИЗОВАТЬ" – рис. 5.6);

Рис. 5.6

■ принцип "пирамидки" (рис. 5.7), помогающий понять, что выделяемые ветви "дерева целей" характеризуют объем "области цели" (опыт показал, что раскрыть "область цели" помогает последовательное перемещение по граням "пирамидки" с возвратом на новом витке к уже структурированным ветвям с учетом нового видения проблемы) и ряд других приемов и признаков (см. в работе [92]), нашедших широкое применение в практике формирования структур целей при разработке отраслевых АСУ.

Далее одной из первых методик, ориентированных специально на структуризацию функций систем организационного управления, была методика С. А. Валуева [10]. В ее основу положены принципы (рис. 5.8) анализа характеристик организационной системы определение функций, раскрывающих содержание процесса управления, и впервые было предложено учитывать этапы цикла принятия решения (от его подготовки до реализации, оценки и контроля).

Из первых методик следует также упомянуть методики Е. П. Голубкова [27], которые ориентированы на структуризацию не только целей и функций, но и на анализ системы в целом.

Много внимания совершенствованию методов обработки результатов экспертной оценки составляющих структур целей (т.е. второму из выделенных в параграфе 2.7 этапов системного анализа) уделялось в работах по прогнозированию.

В конце начального периода разработки принципов и приемов структуризации в разных работах использовались различные признаки структуризации. При этом уделялось внимание не только определению признаков структуризации для разных уровней

Рис. 5.7

Рис. 5.8

системы управления, но и источников информации, необходимых для формирования структуры. На рис. 5.9 приведены признаки структуризации, рекомендуемые для разных уровней системы, и указаны источники информации, которые могут использоваться при формировании разных уровней "дерева целей".

Полученные в ранних методиках принципы и признаки структуризации предложены их авторами на основе накопленного опыта формирования структур целей. Этот подход соответствует основным принципам системного анализа – использование интуиции и опыта специалистов, частичная формализация этого опыта в виде принципов и приемов и использование полученных принципов, приемов и признаков структуризации для активизации, в свою очередь, интуиции и опыта других специалистов, которые формируют структуру целей и функций (ЦФ) в новых условиях для решения новых проблем.

Однако такой подход не гарантирует полноты анализа. Поэтому в дальнейшем в поисках принципов, обеспечивающих полноту структуры целей, исследователи обратились к философскому обоснованию концепции системы, к разработке на этой основе моделей системы, позволяющих отразить эту концепцию и гарантировать полноту структуризации, по крайней мере, в рамках принятой концепции и моделей, ее отображающих. Охарактеризуем эти методики несколько подробнее и проведем их сравнительный анализ.

Уровни "дерева" ЦФ

Признаки структуризации

Источники научно-технической информации

Концепция системы:

  • – концепция Ю. И. Черняка;
  • – концепция А. И. Уёмова;
  • – концепция, учитывающая взаимодействие системы со средой В. Н. Сагатовского и др.

Сферы деятельности.

Структура деятельности.

Уровни иерархии существующей системы управления

Законы и законодательные акты. Директивные материалы центральных и отраслевых органов управления.

Руководящие документы вышестоящих организаций. Информационные материалы по обмену опытом.

Материалы социологических опросов и т.д.

Виды конечного продукта. Предметы деятельности. Виды деятельности. "Жизненный цикл".

Цикл управления и т.д. Конструкция. Технология

Научно-технические отчеты (отчеты по НИОКР).

Материалы конференций, совещаний и т.п.

Монографии, статьи и т.п. Статьи и другие публикации

Основные элементы системы – ПД, СД, К (см. рис. 5.15).

"Часть – целое", "вид – род", "причина – следствие". Структура предложения естественного языка: кто, что, где, с помощью чего, когда и т.д.

Патенты и авторские свидетельства.

Отчеты об экспериментах. Растры. Кадастры. Классификаторы. Фактографическая информация о новой технике и технологии

Рис. 5.9

  • [1] От англ, pattern: а) шаблон; б) прицел; аббревиатура PATTERN – Planning Assistance Through Technical Evaluation from Relevance Number (помощь планированию посредством относительных показателей технической оценки).
  • [2] Kushnerick, J. Р. Is your research relevant? / J. P. Kushnerick // Aerospace management. – 1963. – Vol. 6. – Oct. – P. 24– 29.
  • [3] PASSIM – President Advisory Staff on Scientific Information Management.
  • [4] Метод взвешенных оценок.
 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >