4.1.3. Структуризация систем

При исследовании сложных систем сталкиваются с существенными неопределенностями, раскрыть которые при рассмотрении исследуемого объекта как единое целое (как систему) весьма затруднительно. Одним из важнейших этапов системного анализа, где требуется введение дополнительной информации, а, следовательно, участия экспертов, являются этапы структуризации систем.

Одним из немногих результативных методов раскрытия неопределенностей является так называемый метод «черного ящика», заимствованный из арсенала математического моделирования. Пусть на вход системы подается сигнал (задание Х) и фиксируется поведение системы (выход Y), как реакция на входное воздействие. При таком рассмотрении система выступает в качестве оператора, преобразующего Х в Y, т.е. Y=SX. Задача состоит в том, чтобы, исходя из этого соотношения, определить характеристики системы S. Этот метод требует проведения эксперимента либо непосредственно над системой, либо над достаточно адекватной ей моделью. К сожалению, для целого ряда систем, например, таких как социальные системы, реализовать этот подход крайне сложно.

В системном анализе часто используется метод структуризации (декомпозиции) или структурный анализ, реализуемый в ходе экспертизы. Суть этого метода заключается в расчленении объекта исследования на части с последующим изучением этих частей. Основная преследуемая при этом цель состоит в том, чтобы перейти от одной «большой» неопределенности к совокупности более «мелких» неопределенностей, т.е. одна проблемы заменяется совокупностью других проблем (подпроблем). Естественно, что такой подход оправдан, если последние мы можем разрешить с большей эффективностью, чем первую. Здесь уместно привести следующую цитату: “если нам удается собрать агрегат из груды деталей, то можно считать, что мы его знаем, точнее, знаем его структуру”¹.

В контексте нашего рассмотрения структуризация системы представляется как этап системного анализа. Преследуемая при этом цель - путем декомпозиции получить структуру рассматриваемого аспекта системы. Структуризации может подвергаться цель, функция, строение системы и др.

Несомненно, расчленив систему, мы временно нарушаем его целостность. Поэтому затем встанет задача восстановления целостности путем синтеза исследованных частей. При этом принципиальную трудность здесь может представлять выполнение требования синтезировать именно рассматриваемую (а не иную) систему. Поэтому рекомендуется помнить и неукоснительно следовать одному из основных принципов системного анализа: исследуя компоненты системы, необходимо всегда иметь ввиду, что все они должны быть ориентированы на обеспечение процесса достижения общесистемной цели.

Структуризация цели (целевая структуризация) предусматривает количественное и качественное описание, сроки достижения и анализ иерархически распределенных взаимосвязанных и взаимообусловленных подцелей, на которые декомпозирована общесистемная цель. Задача состоит в анализе цели (целей) системы в целом, развертывании ее в (обычно иерархическую) совокупность подцелей и задач, связанных с достижением этих подцелей. При структуризации цели должны быть обеспечены взаимоувязка, полнота и сопоставимость подцелей разных уровней, а также ресурсные возможности их достижения.

Наиболее распространенным подходом к решению этой задачи является построение «дерева целей». Дерево целей — структурированная, построенная по иерархическому принципу (распределенная по уровням, ранжированная) совокупность целей системы, в которой выделены: генеральная цель (вершина дерева) и совокупность ее подцелей (остальных вершин дерева). Предполагается, что, достигнув всех подцелей, мы автоматически достигаем декомпозированную на них цель. Внешне технология построения дерева целей проста. Генеральная цель системы разбивается на подцели – цели первого уровня. Каждая такая подцель в свою очередь разбивается на подцели (цели второго уровня). Те вновь разбиваются на составляющие их компоненты и т.д. В итоге формируется некоторая иерархическая структура целей системы. Построение этой структуры осуществляется на основе дедуктивной логики с использованием эвристических процедур.

Хорошо, когда полученная при такой декомпозиции структура может быть отображена деревом (когда каждая нижестоящая в иерархии вершина связана лишь с одной вышестоящей вершиной). В этом случае говорят о строгой иерархической структуризации цели (Рис.4.2.а). Если же некоторые подцели могут являться декомпозицией более одной цели, то говорят о «слабой» иерархии (Рис.4.2.б).

Достижение каждой цели (подцели) можно рассматривать как результат решения некоторой совокупности соответствующих задач (программ). Поэтому наряду с подцелями можно одновременно формировать иерархическую совокупность таких задач, решив которые, мы достигаем определенной подцели (построение графа Цели-Задачи).

Рис.4.2.а. Строгая иерархия Рис.4.2.б. Слабая иерархия

Декомпозиция подцелей разных уровней обычно производится по своему определенному признаку декомпозиции. При этом каждой из образованной подцели часто присваивается свой показатель относительной важности (вес). Очевидно, что сумма всех коэффициентов подцелей одного уровня должна равняться единице.

При тщательном анализе может оказаться, что подцели одного уровня связаны друг с другом (слабая иерархия). Причем достижение одних подцелей «стимулирует» достижение других, а других – наоборот препятствует. Этот эффект назван «состязательностью целей», поскольку достижение одних подцелей обусловлен достижением других. В частности, часто оказывается, что для достижения одной из подцелей потребуется ресурс (денежные средства, людские ресурсы, время и т.п.), которого не будет хватать для достижения других подцелей данного уровня. Для отображения таких связей могут вводиться так называемые коэффициенты взаимной поддержки. В итоге каждая подцель может получить один или несколько коэффициентов значимости. Как правило, подбор такого рода коэффициентов осуществляется при помощи экспертизы.

Примечание. При декомпозиции цели на подцели возможны следующие ситуации

1. Выявлена всего одна подцель. Это означает, что и цель, и подцель – синонимы. В этом случае следует оценить, какая из двух синонимичных формулировок точнее отражает суть дела, и зафиксировать лишь одну из них.

2. Подцелей на данном уровне излишне много, например, более 5. Как правило, это означает, что декомпозиция проведена не по общему для всех подцелей данного уровня основанию (признаку). Необходимо проанализировать ситуацию, попытаться переформулировать подцели, обращая особое внимание на признак, по которому ведется разбиение, он должен быть одним. Важно, чтобы этот признак относился к операции разбиения, а не к объекту, над которым эта операция производится.

В тех случаях, когда разбиение проведено по различным признакам и при повторном рассмотрении они оказываются равнозначными, то это означает, что имеет место не линейная (одномерная) совокупность альтернатив, а многомерная (матричная). Тем самым может быть сформировано не плоское дерево, а несколько деревьев, растущих из одного корня. Данная ситуация возникает, например при одновременном рассмотрении системы с разных точек зрения¹. Описанный подход получил название «программно-целевое планирование», а отражающий его результаты граф часто называют графом Цели-Задачи системы (см. Рис.4.3). Логическую схему, реализуемую в процессе программно-целевого подхода можно записать так: «цели – пути – задачи – способы - средства».

Структуризация функций. Для достижения своих целей система должна участвовать в так называемом пространственно-временном процессе достижения этих целей, т.е. функционировать, проявлять активность. Если цели дают ответ на вопрос «Что должно быть?», то функции – на вопрос «Как делать?».

Анализ поведения системы в процессе ее функционирования может проводиться по отдельным функциям, как частям (компонентам) этого процесса. В этом случае говорят о структуризации функций, которая обычно реализуется таким же образом, как и структуризация цели. В итоге может быть получено дерево функции системы.

Рис. 4.3. Граф Цели-Задачи системы

Все функции соответствуют вполне определенным целям, поэтому структуризация функций системы должна вестись с учетом полученной ее структуры целей. Это далеко не тривиальная задача, поскольку в соответствии с системным подходом основная функция системы не сводится к простому объединению функций элементов и подсистем, для достижения каждой цели обычно реализуется несколько функций, в то же время функция может работать на достижение нескольких функций.

В процессе структуризации функций должен соблюдаться так называемый принцип совместимости функций. Дело в том, что в системе может наблюдаться следующий эффект: некоторые функции, обеспечивая достижения определенной цели, препятствуют реализации других функций (говорят, что в системе имеют место дисфункции). Проблемность такого рода ситуаций заключается в том, что дисфункцию устранить принципиально невозможно. Необходимо применять механизмы нейтрализации отрицательного влияния одних функций на другие. В автоматические устройства, например, включают корректирующие элементы (реализуется принцип нейтрализации), в социальных системах вводятся носящие компромиссный характер правила. Например, «ремонтные работы в жилом доме можно вести только с 9 до 22 часов».

Заметим, что при структуризации функции системы могут быть получены так называемые «функциональные модули», которым (в дальнейшем) будут соответствовать «конструктивные модули», обычно они становятся основой для формирования соответствующих морфологических структур системы.

Ярким примером структуризации функций является задача построения организационной структуры управления и декомпозиция процесса его деятельности. Здесь результаты анализа функции управления могут быть представлены в виде функциональной матрицы – организационного документа, регламентирующего распределение функций между должностными лицами в пределах данной организации. Каждая из функций может сопровождаться перечислением совокупности задач и работ, исполняемых подразделениями и их сотрудниками.

Построение структуры системы. В системном анализе предполагается примат функций над структурой, т.е. первичность функции перед структурой. Поэтому основой для формирования структуры системы выступает структура функций. Следовательно, получив ответ на вопрос «Что делать?» нужно искать ответы на вопрос «Кто делает?» или «Что реализует те или иные функции?».

Анализ структуры пpoвoдитcя с целью иccлeдoвaния cтaтичecкиx xapaктepиcтик cиcтeмы пyтeм выдeлeния в нeй компонентов (пoдcиcтeм и элeмeнтoв), oпpeдeлeния мeждy ними oтнoшeний и cвязeй.

Поскольку каждая функция может, вообще говоря, реализовываться различными структурами, то формирование структуры данной системы является творческой задачей, и может быть предложено несколько вариантов структур, которые требуют всесторонней оценки.

К ocнoвным пoкaзaтeлям иccлeдyeмыx cтpyктyp можно отнести:

• мнoжecтвo выдeлeнныx элeмeнтoв, oтнoшeний и cвязeй между ними;

• xapaктepиcтики элeмeнтoв и cвязeй;

• обoбщeнныe пoкaзaтeли cтpyктyp и др.

На практике описанные компоненты анализа систем служат для построения более сложных процедур. Так, например, в части решения комплексных проблем организационной системы часто представляет интерес функционально-стоимостной анализ. С его помощью может быть разработана методика формирования новых продуктов. Для этого предполагаемый результирующий продукт расчленяется на составляющие элементы, а затем некоторые из них подбираются с целью улучшения таких его экономических параметров как качество, стоимость, потребительная стоимость, уровень потребительной стоимости и цены.

Рассмотрим простой пример¹. Пусть расчетный срок службы изделия 12лет. При анализе его комплектующих оказалось, что в нем используется деталь, срок службы которой – 3 года. Следовательно, период безотказной работы всего изделия можно оценить в три года, и за 12 лет деталь необходимо заменять, в среднем, четыре раза. Если деталь заменить на ту, срок службы которой более шести лет, то за период эксплуатации изделия потребуется только две детали. Возможно, что такая деталь дороже исходной не более чем в два раза, тогда имеет смысл поставить более качественную деталь.

В ряде случаев может быть построено дерево противоречий системы, которое отражает противоречия отдельных уровней и компонентов функционально-структурной ее организации. Обычно на каждом уровне существующих систем имеют место противоречия между исполняемыми функциями и структурной организацией. Наличие такого дерева противоречий может быть полезным при анализе сложных ситуаций.

Отметим еще раз следующее: анализ структур системы всегда проводится с позиции внутреннего аспекта системы (условие замкнутости). Можно сказать, что предметом анализа структур должно быть все, что можно изучить в системе, не выходя за ее пределы, т.е. абстрагируясь от внешних отношений и связей системы с остальным миром. Если для разрешения данной проблемы оказываются важными также внешние связи рассматриваемой системы, то переходят к изучению более широкой системы, в которой эти связи становятся внутренними, но при этом вновь вводят требование, чтобы для данной более широкой системы выполнялись условия замкнутости. Тем самым сохраняется возможность использовать прежний арсенал методов структурного анализа.

Конечно, не все так однозначно. Среда всегда определенным образом влияет на структуру системы, поскольку системы, по крайней мере, сложные, всегда являются открытыми. Поэтому изучение структуры осуществляется в условиях заданного отношения "система – среда". При формальном подходе среда "присутствует" в этом отношении как набор параметров, определяемых независимо от структурных характеристик системы.

О единстве функционального и структурного. Структура всегда проявляется в поведении объекта. Этот принцип структурной детерминации играет существенную роль не только в философии и теоретических науках, но и в практической деятельности.

Пусть проведен функциональный анализ и приступили к анализу структур. Вначале, например, при первичном анализе системы или ее конструировании функции системы объясняют с помощью структуры системы в целом. Действительно, чтобы понять, как реализуется данная функция, выделяют составляющие систему компоненты (элементы и подсистемы) и выявляют действующие между ними связи. При этом абстрагируются от внутренней структуры каждого элемента (подсистемы). Иначе говоря, элементами интересуются лишь со стороны их функциональных свойств, а не внутреннего содержания. Это так называемая внешняя структуризация или макроподход. Например, конструктора, создающего схему электронно-вычислительной машины (ЭВМ), не интересует, как устроены отдельные узлы и детали. Ему важны лишь общие их характеристики, а, следовательно, функциональные свойства этих деталей. В первую очередь он формирует способ связи этих компонентов и общее их расположение в схеме.

Когда же рассматривается вопрос, как реализуется конкретная функция данного элемента (подсистемы), рассматривают его внутреннюю структуру (реализуют внутреннюю структуризацию или микроподход). Так при проектировании блока питания компьютера рассматривают его внутреннюю структуру, при условии, когда его общие параметры уже определены. Однако здесь вновь ситуация повторяется: поскольку конструктор блока питания в первую очередь конструктор блока питания в целом, он стремится выявить связи рассматриваемой системы (блока питания) с элементами среды (с позиции блока питания это ЭВМ в целом).

Взаимозависимость и взаимопроникновение макро- и микроподходов обусловлены единством функциональных и структурных свойств реальных систем но при примате функций (иначе можно не обеспечить достижение целей системы). Поэтому, применяя функциональный подход к исследованию какой-либо системы, мы одновременно проводим структурный анализ некоторой другой системы (надсистемы), включающей исходную в качестве своего компонента. И наоборот, осуществляя структурный анализ какой-либо системы, мы одновременно реализуем и функциональный подход по отношению к объектам, которые входят в исходную в качестве ее элементов или подсистем. В этом состоит единство функции и структуры, имеющее первостепенное значение при исследовании и конструировании сложных систем.

Единство функции и структуры можно понимать также как единство внешнего и внутреннего аспектов. Причем в системном анализе часто приходится повторять выполнение действий ранее реализованных этапов. Для приведенного выше примера это означает, что если конструктор на этапе микроподхода не может сформировать структуру блока питания с заданными параметрами (а, следовательно, функциями) повторяется (может быть частично) этап конструирования ЭВМ в целом, т.е. этап конструирования на макроуровне.

Особенности формирования структуры организационных систем.

При формировании структуры организационной системы применяются многочисленные подходы, имеющие некоторую специфику. Следуя работе¹, рассмотрим некоторые из них.

1. Структурный подход. В основу этого подхода положены некоторый набор различных типов организационной структуры, как правило, иерархической природы. В этом случае организация и управление ее деятельностью осуществляется по структурным элементам (бюро, отделам, департаментам, цехам и т.п.), а их взаимодействие - через должностных лиц (начальников отделов, департаментов и цехов) и структурные подразделения более высокого уровня. Позицию структурного подхода определяет примат поиска ответа на вопрос «кто делает?». Все остальное (как, почему, зачем и т.п.) рассматривается после.

К недостаткам такого подхода можно отнести следующие:

• Фрагменты определенной функции могут быть отнесены к различным элементам организационной структуры, тем самым технологии выполнения функций войдут в противоречие со структурой. Вследствие этого целостное описание такого рода технологий затруднено, а их реальное осуществление требует многочисленных согласований;

• Отсутствие ответственного за конечный результат, заинтересованности исполнителей в конечном результате;

• Отсутствие промежуточных результатов деятельности, ответственных за эти результаты, координации между внутренними потребителями этих промежуточных результатов;

• Большие затраты на передачу результатов между подразделениями (зачастую больше, чем на саму работу).

• Крайне неэффективный управленческий учет;

• Автоматизация управления носит, как правило «лоскутный» характер (по подразделениям), попытки внедрения корпоративных информационных систем в основном оканчиваются неудачей.

Не смотря на такое обилие недостатков структурный подход к построению организаций, по крайней мере, в нашей стране, занимает ведущее место. Почему? Так проще строить эти системы.

2. Функциональный подход базируется на изначальном постулировании набора типовых функций, который в дальнейшем детализируется и привязывается к конкретному предприятию, к его службам и подразделениям. Позицию функционального подхода определяет примат поиска ответа на вопрос «Что делать?». Однако неявно предполагается, что функции здесь уже закреплены за соответствующими структурами организации (есть функция накопления продукции – будет склад готовой продукции, есть необходимость провести выборы – должна быть соответствующая комиссия). Именно поэтому, по крайней мере содержательно, функциональный подход основан на традиционном принципе разделения труда между структурными подразделениями (службами, отделами, цехами, бригадами) с закрепленными за ними определенными функциями (операциями).

В основном недостатки функционального подхода те же, что и структурного, но они менее явно выражены, и тем меньше, чем больше внимания уделялось минимизации пересечения функций структурных подразделений в процессе функционирования организации в целом. Главным же недостатком такой структуры является то, что функции закрепляются за подразделениями, исходя из самых различных устремлений, порою не имеющих отношения к эффективности деятельности системы. Попытки же позже упорядочить реализацию функций, как правили, наталкиваются на сопротивление бюрократической машины. В такой структуре также велики расходы на поддержку бюрократического аппарата.

3. Процессный подход Функции и процессы не могут существовать в отрыве друг от друга, поэтому процессный подход не является противопоставлением подходу функциональному. Цель и функционального, и процессного подходов в одновременном проектировании организационной структуры (как совокупности функционирующих объектов) и порядка взаимодействий в рамках этой структуры.

Основное же отличие процессного подхода в том, что он ориентирован, в первую очередь, не на наперед заданную организационную структуру предприятия, не на четко установленные функции подразделений, а на бизнес-процессы, конечными целями выполнения которых, является создание продуктов или услуг, представляющих ценность для внешних или внутренних потребителей. Процессный подход исходит из задачи поиска ответа на вопрос «Как делать?».

Основными моментами организационной структуры получаемой при таком подходе являются:

• широкое делегирование полномочий и ответственности конкретным исполнителям;

• сокращение количества уровней принятия решения;

• сочетание принципа целевого управления с групповой организацией труда;

• повышенное внимание к вопросам обеспечения качества продукции или услуг, а также работы предприятия в целом;

• автоматизация технологий выполнения бизнес-процессов.

Тем самым удается избавиться от некоторых недостатков структурного и функционального подхода. Правда при изменении состава реализуемых процессов приходится осуществлять серьезную перестройку организации. Кроме того, увлечение степенью автономности отдельных процессов нередко ведет к снижению общесистемного эффекта, проблема координации работы подразделений возрастает.

4. Проектный подход. Основным принципом этого подхода концепция не функций или процессов, а проекта получения продукта. Именно по этой причине он широко применяется при реализации инновационных проектов. Деятельность системы в этом случае рассматривается как совокупность выполняемых проектов, каждый из которых имеет фиксированное начало и окончание. Под каждый проект выделяются трудовые, финансовые, промышленные и другие ресурсы, которыми распоряжается руководитель проекта. После выполнения проекта структура распадается, ее компоненты, включая сотрудников, переходят в новый проект или увольняются (если они работали на контрактной основе).

Несомненно, что в интересах конкретного проекта данный подход имеет существенные преимущества. Однако и недостатки такого подхода очевидны. Поскольку для реализации каждого проекта создается практически полная и практически автономная система, то она реализует замкнутый круг функций, куда входят и те, которые реализуются в других проектах, т.е. происходит дублирование, излишнее дробление и снижение общесистемной эффективности.

На практике рассмотренные подходы в чистом виде используются редко. Как правило, для каждой системы целесообразно создание своей организационной структуры, которой присущи черты различных подходов. В этой связи экспертиза качества структуры системы в наибольшей мере сталкивается с проблемами оценки ее качества.