Имя материала: Моделирование экономических процессов

Автор: Власов М. П.

2.4. системный анализ в моделировании

Системный анализ можно представить как совокупность приемов решения проблем, возникающих в целенаправленной деятельности, на основе использования системной методологии.

Системный анализ характеризуется двояко:

это научная дисциплина, разрабатывающая общие принципы исследования сложных объектов с учетом их системного характера;

это методология исследования объектов посредством их представления в качестве систем и анализа этих систем.

Как научную дисциплину системный анализ можно считать развитием идей кибернетики. Руководящим методологическим принципом системного анализа является требование всестороннего учета всех существенных обстоятельств и факторов, влияющих на решение проблемы или имеющих к ней отношение. Системный анализ связан преимущественно с исследованием человеческих организаций, в то время как системотехника — преимущественно с системами оборудования, даже если речь идет о человеко-машинных системах. В названии «системный анализ» подчеркивается преимущественно исследовательская ориентация, но это не значит, что в самом анализе не реализуется проектная установка, поскольку он ориентирован на знание, выступающее на уровне методических указаний, нормативных предписаний, оценок. Системный анализ тесно связан с организационным проектированием, направленным на совершенствование, развитие, перестройку организационных систем управления, построение структур управления организациями, внедрение организационных нововведений.

Будучи методом исследования объектов посредством их представления в качестве систем и анализа этих систем, системный анализ представляет собой весьма эффективное средство решения сложных, обычно недостаточно четко сформулированных проблем, в том числе и в экономике. При этом объект исследования рассматривается не как единое, неразделимое целое, а как система взаимосвязанных составных элементов, их свойств, качеств.

Системный анализ характеризуется не специфическими узконаправленными аппаратом и методами (что характерно для специализированных научных дисциплин), а особыми принципами и комплексным подходом к организации теоретического исследования слабоструктурированных проблем, возникающих, прежде всего, в управленческой деятельности. В основе системного анализа лежит формализация проблемы, однако, в отличие от других подходов к формализации управленческих решений, системный анализ имеет дело со слабоструктурированными проблемами, содержащими неформализуемые или трудно формализуемые элементы. В процессе системного анализа при оценке альтернативных направлений действий проблема рассматривается с позиций длительной перспективы и согласования различных точек зрения. Особое внимание уделяется факторам неопределенности, их оценке и учету при выборе наиболее предпочтительных решений из возможных альтернатив. Повышенное внимание к факторам неопределенности (риска) вытекает из распространения системного анализа на область слабо изученных проблем и еще не апробированных решений.

Суть системного анализа состоит в рассмотрении каждого элемента системы, функционирующего в условиях неопределенности, с целью добиться того, чтобы система в целом могла выполнять свою задачу в своем системном окружении при минимальном расходе ресурсов и с минимальным риском.

В экономике отдельные стороны, характеризующие данный экономический процесс, рассматриваются как элементы сложной системы с целью изучения их взаимосвязи. Связи между элементами системы могут быть жесткими и гибкими, изменяющимися в процессе функционирования системы, а также непосредственными и опосредованными. С точки зрения кибернетики, связь — это относительно устойчивый процесс обмена информацией, которая регулирует поведение систем. Наиболее важными считаются следующие виды связей: прямые, обратные, рекурсивные, синер-гетические и циклические.

Прямая связь — это способ соединения элементов в системе, при котором выходное воздействие одного элемента передается на вход другого элемента и общий выход системы не оказывает влияния на ее вход. Противоположным понятием является обратная связь, в которой общий выход системы передается на ее вход. Другим словами, обратная связь характеризует использование в управлении информации, поступающей от объекта управления. Обратная связь считается положительной, если возрастающие результаты усиливают сам процесс, и отрицательной — если ослабляют.

Рекурсивная связь — необходимая связь между экономическими явлениями и объектами, при которой становится ясно, где причина, а где следствие. Например, затраты в экономике всегда выступают в качестве причины, а их результаты — в качестве следствия. Таким образом, между затратами и результатами существует рекурсивная связь.

Синергетическая связь в кибернетике и общей теории систем определяется как связь, которая при совместных действиях независимых элементов системы обеспечивает увеличение общего эффекта до величины большей, чем сумма эффектов этих же элементов, действующих независимо. Следовательно, это усиливающая связь элементов системы.

Циклическая связь — это связь между элементами системы, при которой выход одного элемента является входом другого, выход которого, в свою очередь, оказывается входом первого. Циклическая связь является разновидностью (причем усложненной и опосредованной) обратной связи. Циклическая связь весьма распространена в экономических системах, причем в разных формах и сочетаниях.

Например, повышение уровня жизни населения способствует росту способности людей к труду, а это приводит, в свою очередь к повышению уровня жизни.

Поскольку главная отличительная особенность сложной "системы — тесная взаимосвязь всех ее элементов, то системный подход к анализу экономических явлений означает:

учет этих взаимосвязей;

изучение отдельных экономических объектов как структурных частей более сложных систем;

выявление роли каждого из них в общем процессе функционирования экономической системы;

•          воздействие системы в целом на отдельные ее элементы. Соответственно, системный анализ сводится:

к уточнению сложной проблемы и ее структуризации в серию задач, решаемых с помощью экономико-математических методов;

нахождению критериев их решения;

детализации целей;

конструированию эффективной организации для достижения целей.

Системный анализ любого объекта проводится в несколько этапов, которые содержат следующие цели:

постановка задачи — определение объекта исследования, постановка целей, задание критериев для изучения объекта и управления им;

выделение системы, ее структуризация;

составление математической модели изучаемой системы: параметризация, установление зависимостей между введенными параметрами, упрощение описания системы путем выделения подсистем и определения их иерархии, окончательная фиксация целей и критериев.

Системный анализ начинается с интуитивной и лишь в общих чертах сформулированной постановки проблемы, а заканчивается выбором решений, оптимизированных с помощью строгих математических методов, и имеет целью преодоление неопределенности слабоструктурированной проблемы. Рассмотрим более подробно этапы системного анализа.

й этап. Постановка проблемы и формулировка общей цели и критерия системы. На этой стадии первостепенное значение имеет вопрос, следует ли заниматься данной проблемой, «существует» ли она (поскольку нередко большие усилия прилагаются к решению мнимых, несуществующих проблем). Правильная и точная формулировка действительной проблемы — необходимое условие ее решения в любой области деятельности. Сложную логическую процедуру представляет формулировка общей цели и выработка критерия эффективности системы. Это требует глубокого знания специфика исследуемой системы. Общая цель и критерий системы обязательно формулируются исходя из анализа ее взаимоотношений с окружением.

й этап. Анализ структуры проблемы и декомпозиция цели заключаются в том, чтобы «разложить» проблему на комплекс четко сформулированных задач, которые в случае большой системы образуют иерархию подсистем. Если в технических системах состав подсистем, как правило, более или менее ясен, то в экономико-организационных системах управления структурные соотношения скрыты и не лежат на поверхности. Выявление этих единиц-подсистем — одна из важнейших задач системного анализа. При этом каждой выделенной единице системы должна быть поставлена в соответствие определенная подцель, которая получается в результате построения дерева целей системы. Для сложных систем управленческой деятельности общая цель настолько отделена от конкретных средств ее достижения, что выбор решения требует трудоемкой работы по увязке цели со средствами ее реализации. Эта задача выполняется путем декомпозиции общей цели системы.

й этап. Выявление ресурсов, оценка целей и средств предполагает количественное описание существующей технологии и мощностей, состояния ресурсов, реализуемых и запланированных проектов, возможностей взаимодействия с другими системами.

й этап. Генерация и выбор вариантов («реализация») в случае несоответствия потребностей и средств для их удовлетворения. Так как цель неотделима от средств их достижения, то производится отсечение тех целей, которые признаны малозначащими или необеспеченными средствами, а также производится отбор конкретных вариантов достижения взаимосвязанного комплекса важнейших целей. При системном анализе технических систем и относительно небольшом масштабе генерация вариантов функциональной структуры и отбор альтернатив является самой важной задачей. В системах управленческой деятельности экономико-организационного типа более актуальна задача усечения дерева целей и выбор взаимосвязанного комплекса вариантов функциональной структуры. Это приобретает особое значение в связи с тем, что научно-технический прогресс и изменения условий среды порождают огромное количество вариантов мероприятий для достижения экономических целей. В ряде случаев целью системного анализа является создание или перепроектирование организации (органа управления), необходимой для реализации целей системы.

5-й этап. Диагностика системы, прогноз и анализ будущих условий предполагают системный анализ процессов функционирования и развития системы. Он является одновременно и заключительным, и начальным этапом всякого системного анализа, поскольку невозможно сформулировать проблему без изучения прошлых и возможных будущих ее состояний. В то же время детальный анализ процессов развития и функционирования системы можно проводить только после исследования и разработки ее внутренней структуры и определения путей ее реализации. Системный анализ имеет дело с планированием развития системы, поэтому для его проведения необходима информация о возможных будущих ситуациях, ресурсах, научно-технических открытиях и изобретениях, которые могут коренным образом преобразовать систему и протекающие в ней процессы. Кроме того, необходимо учесть будущие изменения социальных ценностей, которые окажут существенное влияние на систему и на трансформацию ее целей и критериев. Задачей системного анализа большей частью является не столько создание нового органа управления, сколько совершенствование, рационализация существующего. В этих случаях возникает необходимость в диагностическом анализе органов управления для выявления их возможностей, недостатков, «узких» мест в сборе, переработке информации и в принятии решений с целью устранения этих недостатков. Эти мероприятия дают возможность построить обоснованный организационный план внедрения вновь спроектированной системы или комплексную программу развития существующей. Таким образом, создается модель системы, которая помогает ее лучше понять, выделить главное — то, благодаря чему можно поставить и решить задачу. Такую модель называют также абстрактной системой. Результаты исследования абстрактной системы по определенным правилам можно перенести на реально изучаемые объекты.

Системный анализ позволяет исследовать категории, которые являются общими для любых систем. Когда речь идет о развивающихся системах, к которым относятся и экономические объекты, то системное исследование может иметь два аспекта: генетический и функциональный, т. е. изучение исторического развития системы и изучение ее реального функционирования.

В рамках системного анализа разработаны специфические методы исследования сложных систем, к которым относятся, например, методы дерева целей, сценариев, экспертных оценок, дельфийский метод. Однако в большинстве случаев методы, используемые в системном анализе, были заимствованы и только получили в нем переосмысление, иногда переориентацию и переоценку сферы применения (матричные, сетевые, морфологические, статистические и т. п.).

Для 1-го этапа наиболее подходящим является метод сценариев, обеспечивающий первичное упорядочивание проблемы, получение и сбор информации о ее взаимосвязях с другими проблемами, а также о возможных и вероятных направлениях будущего развития системы: намечаются области, которые не должны быть упущены при постановке и решении проблемы. Сценарий не является ни прогнозом, ни планом, его цель — предварительно наметить внешние контуры проблемы, очертить ее системное окружение, с тем, чтобы на последующих этапах приступить к детальному исследованию.

На 2-м этапе должно быть построено иерархическое представление системы. Для этого могут быть использованы матричные методы и метод построения дерева целей, которое, как правило, составляется на основе сценария. Дерево представляет иерархическую систему, на разных уровнях которой с обстоятельностью, определяемой значимостью уровня иерархии, формулируются задачи, требующие решения.

Описание, которое дается на 3-м этапе, может быть соотнесено с матричным представлением системы, причем каждый элемент матрицы должен быть описан в виде определенной функциональной структуры. Чаще всего в этом случае используются методы исследования операций. Каждая выделенная подсистема разбивается на ряд взаимосвязанных операций, образующих функциональную структуру системы. Причем может быть выбрано несколько таких структур. Впоследствии для одной из них, наиболее подходящей для реализации, выполняется алгоритмическое описание и каждой операции (или нескольким из них) ставятся в соответствие определенные реализующие их элементы.

Ка этапе 4-м должна быть определена область реализации системы. Для этой цели может быть использован морфологический анализ, который позволяет изучить все возможные способы реализации данной функциональной структуры, т. е. соотнесение ее с классом конкретных структур. При этом считается, что все решения могут быть так или иначе реализованы. Таким образом, морфологический анализ направлен на выявление и классификацию всех возможных реализаций (с выбором наиболее подходящей), предназначенных для выполнения какой-либо специфической функции, т. е. всех возможных средств для достижения заданной цели. На основе оценки эффективности различных вариантов реализации функций системы выбирается один.

На 5-м этапе необходимо вернуться к исходной точке анализа, но уже на новом, более детальном уровне проработки проблемы, когда известны в деталях все составные элементы системы и способ ее реализации. В этом случае используются:

различные диагностические методы, позволяющие исследовать существующую систему, на базе которой создается новая система;

различные методы прогнозирования ее развития в разных условиях;

методы, позволяющие составить подробный план работ по реализации проекта во времени (прежде всего, сетевые).

В последние годы разработка проблематики системного анализа связывается с исследованием социальных, экономических, экологических и других последствий развития и внедрения техники и технологии, поскольку недостаточный учет таких последствий может привести к необратимым негативным результатам для населения и экономики в целом.

2.5. Параметры системы

Любая система включает в себя определенные параметры — относительно постоянные показатели, характеризующие моделируемую систему (элемент системы) или процесс, которые указывают, чем данная система отличается от других.

В научной литературе преобладает мнение, что основные параметры системы — это такие характеристики, которые изменяются лишь тогда, когда меняется сама система. Таким образом, считается, что для конкретной системы — это константы. Однако это определение не вполне точно. На самом деле параметры модели все же могут быть переменными величинами, изменяющимися относительно медленно. Для упрощения расчетов они принимаются на какой-то длительный период за постоянные. Иногда приходится включать в модель коэффициенты изменения параметров за изучаемый срок. Это усложняет расчеты, но зато дает более точные результаты.

Термин «экономические параметры» употребляется и в более конкретном смысле как обозначение измеряемых величин, которые характеризуют структуру народного хозяйства, его состояние, уровень экономического развития и сам процесс развития. В этом смысле экономическими параметрами можно, например, считать уровень и темп роста национального дохода, соотношение темпов роста промышленности и сельского хозяйства, численность населения.

Параметры составляют «каркас» каждой экономико-математической модели. Их выявляют путем статистического изучения экономической действительности. Например, если изучается расход различных видов материалов в процессе производства, то параметрами будут нормы расхода, устанавливаемые на основе расчетов или на основе изучения прошлого опыта. Соответствующие величины (параметры) можно включить в модель для прогноза или плана производства на будущее.

Параметры экономико-математических моделей подразделяются на два вида:

описывающие поведение системы;

управляющие, среди которых особенно важны инструментальные.

Инструментальные параметры (инструментальные переменные, инструментальные величины) широко применяются в экономической литературе для характеристики экономических мероприятий и экономической политики правительств. В экономико-математическом моделировании обычно предпочитается термин «управляемые переменные», или, что то же самое, независимые переменные или аргументы функции.

Кроме того, параметры экономико-математических моделей подразделяются на три группы:

параметры среды;

параметры управляющих воздействий;

параметры внутреннего состояния системы.

С точки зрения экономической природы модели особое значение имеют технологические параметры (например, параметры производственной функции) и поведенческие параметры (например, характеризующие реакцию работника на стимулирующее воздействие).

Ряд авторов относит к параметрам системы неуправляемые переменные. И вообще в литературе термины «параметры системы» и «переменная модели» часто относятся к одним и тем же величинам. Это зависит от постановки задачи.

 

2.6. Границы и структура системы

Формировать из тех или иных элементов, обнаруживающих взаимодействия и связи, какие-либо множества нетрудно, но и непродуктивно, если при этом не вскрываются свойства целостности, существенные для решения задачи, ради которой формируется система. Фактически это вопрос о границах системы. Если они оказываются слишком узкими,"то не будет основы для получения необходимых для достижения целей наблюдателя результатов. Однако и включение в систему элементов, изучение которых не способствует выявлению свойств целостности, может создать существенные технические препятствия для анализа (из-за возрастания объема информации, требующей сбора, обработки, осмысления, увеличение вычислительной нагрузки). Более того, неадекватное формирование системы часто направляет всю работу с ней по ложному пути.

С вопросом о границах системы связана проблема агрегирования. Нередко элементы системы могут быть, в свою очередь, рассмотрены в качестве систем, причем для той же цели, с какой формируется исходная система. Здесь границы системы определяются не ее физическим составом, а детальностью представления составляющих ее частей.

Выявление комплекса отношений, взаимодействий элементов систем, существенных для цели исследования или управления и значимых для проявления эмерджентных свойств, называется структуризацией системы. Иногда структуризация следует за формированием системы, но чаще эти процессы реализуются параллельно, так что уточнения структуры используются для корректировки состава системы, а эти последние, в свою очередь, неизбежно приводят к необходимости продолжить структуризацию.

Очень часто в различных науках употребляется термин «подсистема». В моделировании это одно из важнейших понятий, которое нуждается в определении. Подсистема — часть системы, которая может изучаться самостоятельно и обладает системными свойствами. Например, экономику можно рассматривать как подсистему общества в целом, а производство — как подсистему экономики. Таким образом, каждая подсистема является, в свою очередь, системой, в которой также могут быть выделены подсистемы. Когда рассматривается одна подсистема, то другие подсистемы являются для нее внешней средой. Связи подсистемы со средой осуществляются через входы и выходы. Разделение систем на подсистемы (а соответственно моделей на подмодели, автономные модели) необходимо для организации управления по иерархическому принципу. Подсистема, далее неделимая при исследовании и рассматриваемая как единое целое, является элементом системы.

Основополагающим при моделировании является понятие структуры системы. Причем когда формулируется проблема, то в первую очередь необходима информация о структуре системы. Структура системы — организация связей и отношений между подсистемами и элементами системы, а также собственно состав этих подсистем и элементов, каждому из которых соответствует определенная функция. Различают структуры одноуровневые и многоуровневые. Экономические системы характеризуются, как правило, многоуровневой иерархической структурой. Им свойственна также полиструктурность, т. е. взаимопереплетение разнокачественных подсистем, образующих несколько связанных между собой иерархических структур (производственно-технологических, территориальных, институциональных, социальных и др.). Различают также системы с постоянной и переменной структурами. Причем структура экономической системы обычно относится ко второму виду: она подвижна, формируется применительно к условиям функционирования системы.

Свойства структуры системы во многом определяют поведение системы. Для управления экономической системой важно правильное построение ее организационной структуры. Главной характеристикой качества структуры любой системы является сбалансированность, пропорциональность. Количественно структура системы оценивается соотношением объемов ее частей (подсистем) или их удельным весом.

Во всех случаях подразумевается наличие среды, в которой система существует и функционирует. С точки зрения взаимодействия со средой различают открытые и закрытые системы, а также относительно обособленные (или относительно изолированные) системы.

Закрытая (или замкнутая) система — это система, изолированная от внешней среды. Такая изоляция весьма условна в силу всеобщей взаимосвязанности процессов природы и общества. Но в ряде случаев принимается, что данная система настолько слабо связана с окружающей ее средой, что этим можно пренебречь. Следовательно, при рассмотрении такой системы можно принять, что входы и выходы у нее отсутствуют, либо их состояния неизменны во времени. Поведение такой закрытой системы определяется ее начальным состоянием, изменением характеристик ее элементов или структуры связей между ними. Внешних же управляющих и возмущающих воздействий не существует. Таким образом, только результаты внутренних изменений влияют на поведение закрытой системы.

Открытая система — это система, взаимодействующая с окружающей средой в каком-либо аспекте: информационном, энергетическом, вещественном и т. д. Такие системы отображаются обычно открытыми моделями, но могут для этой цели в известных условиях применяться и закрытые модели. В этих случаях воздействиями среды на входы системы и воздействиями системы на среду (ее выходами) пренебрегают, если очевидно, что такое управление не приведет к слишком сильному искажению задачи. Поведение открытой системы определяется ее начальным состоянием, изменением характеристик ее элементов или структуры связей между ними, а также внешними управляющими и возмущающими воздействиями.

Экономическая система обычно рассматривается как открытая система. Она выступает как составная часть (подсистема) более общей — социально-экономической системы.

Относительно обособленная (или относительно изолированная) система — это система, связанная со средой малым числом входов и выходов. Такие системы экономическая кибернетика изучает чаще всего, поскольку они, будучи открытыми системами, отличаются от других открытых систем (имеющих многообразные внешние связи), которые трудно изучать и моделировать. Представление реального процесса в виде относительно обособленной системы позволяет получить более простую модель.

Выяснение структуры системы производится с целью определения эффективности функционирования системы. Под функционированием системы понимаются:

процесс переработки (преобразования) экономической системой природных ресурсов в продукты производства, удовлетворяющие общественные потребности в материальных благах (товарах и услугах);

процессы планирования, управления и экономического стимулирования общественного производства.

Существует два типа функционирования экономики (экономической системы):

стихийный, предполагающий свободную игру рыночных сил;

нормативный, являющийся результатом целенаправленных общественных действий.

Впрочем, оба существуют в «чистом виде» только теоретически. В силу сложности экономической системы при любом уровне централизации и целенаправленности управления всегда остается место и для действия «стихийных» сил.

При анализе функционирования системы выделяются ее состояния. Под состоянием системы понимается характеристика системы на данный момент ее функционирования. Поскольку система описывается определенным комплексом существенных переменных и параметров, то для того чтобы выразить состояние системы, требуется определить значения, принимаемые ими в рассматриваемый момент.

Допустим для характеристики предприятия (в соответствии с поставленной задачей) важны его производственная мощность Р, численность рабочих L, размер запасов сырья S, реальный выпуск продукции М. Тогда состояние этой системы в момент t1 будет исчерпывающе описано неизменным параметром Р и значениями показателей I(fj), 5(^), M(tj), а в момент £2 — L(tz), S(t2),M(tz).

Таким образом, состояние системы описывается вектором (или кортежем, если учитываются также величины, не имеющие численных значений). Такой вектор называется «портретом системы». Поскольку каждая система может иметь множество допустимых состояний, то говорят, что состояние системы в момент t — это вектор или точка в пространстве состояний системы.

В момент, когда принимается какое-либо решение относительно данной системы (допустим, план работы предприятия), состояние этой системы образует исходные для решения данной задачи условия (начальные условия или начальное состояние). Их знание позволяет, учитывая принятое решение, предсказать поведение системы в будущем. Конечное состояние системы может рассматриваться в качестве цели принимаемого решения.

Разделение систем на статические и динамические определяется характером целей, которые преследуются при формировании системы. На самом деле все без исключения материальные системы изменяются во времени и признание их статичными обусловливается только тем, что для решения задачи, стоящей перед наблюдателем, фактор изменчивости несущественен. В зависимости от характера описания изменений системы классифицируются:

на детерминированные — в любой момент времени состояние системы однозначно определено совокупностью ее предшествующих состояний;

вероятностные (стохастические) — состояние системы является случайной функцией предшествующих состояний.

Страница: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 |