Stanford L. Optner. Systems Analysis for Business and Industrial Problem Solving
Етапи на методологията на системния анализ на Оптнер:
- Идентифициране на симптомите.
- Определяне дали проблемът е релевантен.
- Определяне на целта.
- Разкриване на структурата на системата и на нейните дефектни елементи.
- Определяне на структурата на възможностите.
- Идентифициране на алтернативите.
- Оценка на алтернативите.
- Избор на алтернатива.
- Формулиране на решението.
- Получаване на съгласие за решението от изпълнителите и ръководителите.
- Стартиране на процеса на изпълнение.
- Управление на процеса на изпълнение.
- Оценка на резултатите и последствията от изпълнението.
Проблемът се определя като ситуация, включваща две състояния: едното — наричано съществуващо състояние, а другото — предложено състояние. Съществуващото състояние е представено от текущата система; предложеното състояние е представено от хипотетична или желана система. Всяко състояние съдържа набор от обекти, свойства и връзки, обединени в рамките на процес, и всяко от тях може да бъде описано като система. За да се премине от съществуващото към предложеното състояние, текущият набор от обекти, свойства и връзки трябва да бъде променен. Промяна на обектите може да означава замяна на част от оборудването, а не преструктуриране на персонала; промяна на свойствата може да се изрази в увеличаване на числеността на персонала; промяна на връзките може да въведе ново разпределение на отговорностите.
Проблемът се характеризира с неизвестните, които съдържа, и с условията си. Може да съществува една или множество области на неизвестното. Дадено неизвестно може да бъде определимо в качествено, но не в количествено отношение. Количествената характеристика може да се изрази чрез диапазон от оценки, представящи предполагаемото състояние на неизвестното. В класическия смисъл неизвестните са величини, които трябва да бъдат определени. Затова определянето на едно неизвестно чрез друго може да бъде противоречиво или излишно. Неизвестните могат да се изразяват само чрез познати величини — т.е. чрез неща, чиито обекти, свойства и връзки вече са установени. Познатото се определя като величина, чиято стойност е установена.
Съществуващото състояние (текущата система) може да съдържа както познати, така и неизвестни елементи; това означава, че наличието на неизвестни не пречи непременно на функционирането на системата. Съществуващата система по определение е логически изградена, но може да не удовлетворява дадено ограничение. Така самото функциониране на системата не е крайната мярка за нейната адекватност, тъй като някои системи могат да функционират напълно добре, но въпреки това да не постигат целите си. Целите могат да бъдат определени само чрез изискванията на системата. Изискванията на системата се установяват чрез условие, което определя обектите и свойствата в правилните им връзки.
Изискванията на системата служат като средство за записване на еднозначни твърдения, определящи целта. Макар изискванията на системата да са изразени чрез обекти, свойства и връзки, целите могат да бъдат изразени чрез желано състояние. За даден набор от изисквания на системата целите и желаното състояние могат напълно да съвпадат. Ако се различават, се казва, че изискванията представят желаната система. Като цяло целите се отъждествяват с желаната система.
Разликата между съществуващата и желаната система представлява проблема. Целта на действието е да минимизира тази разлика. Поддържането или подобряването на работата на системата се разбира именно в контекста на тази разлика между съществуващото и желаното състояние. Поддържането на съществуващото състояние означава да се запазва изходът на системата в рамките на предписаните граници. Подобряването на състоянието на системата означава получаване на изход, който превъзхожда или надхвърля постигнатия при съществуващото състояние.
Решението определя как да бъде преодоляна разликата между съществуващото и желаното състояние. Затова решението е средството, чрез което едното състояние се превръща в другото. То описва разликите между двете състояния чрез обекти, свойства и връзки и определя как трябва да бъде въведена тази свързваща структура, за да се получи предложеното състояние. Решението се реализира чрез обратна връзка за контрол, състояща се от изходен модел, проверка за съответствие и модел на действие.
Решаването на проблема се осъществява чрез процес на учене. Ученето се определя като познавателен акт, произтичащ от стимули. Познанието обхваща широк спектър от интелектуални дейности, включително разпознаването на настоящи или бъдещи закономерности. Разпознаването се постига чрез прилагане на критерий към изхода. Познанието е една от основните функции, необходими за преодоляване на разликата между съществуващата и желаната система. Други функции, свързани с ученето, включват формулирането на средството, чрез което едно състояние на системата се превръща в друго, и идеята, която показва предварително как желаното състояние може да бъде постигнато чрез промени в съществуващите обекти, свойства и връзки.
Успешната формулировка на проблема може да бъде равностойна на половината от неговото решение. Затова системният анализатор отделя специално внимание на възможно най-ранната оценка на параметрите, свойствата и връзките на проблема. Не винаги е възможно към проблема да се въведат „готови” цели; целите, предложени от друг, могат да се окажат недостатъчни. Освен това системният анализатор може да приеме предложена цел само след като чрез формулирането на проблема установи, че тя е свободна от излишност и противоречие. Проблем, който е „наполовина решен” чрез формулиране, не е решен проблем в строгия смисъл, но формулирането означава, че основните елементи на проблема са правилно идентифицирани и свързани. Затова формулирането на проблема може да се нарича и определяне на проблема.
Началните стъпки при формулирането на проблема имат за цел: 1) съставяне на първоначално твърдение за проблема; 2) тълкуване на това твърдение спрямо различните части на проблема; 3) тълкуване на фактите, свързани с проблема; и 4) прецизиране на първоначалното твърдение за проблема. По време на първоначалното изследване анализаторът разграничава познатото от неизвестното, за да направи първоначалното твърдение съдържателно.
Аналогът на формулирането на проблема е разработването на определение на целта. Терминът „цел” описва резултата, който трябва да бъде постигнат. Целта може да има формата на максимум (или минимум), чиято величина още не е определена, или може да определя диапазон от стойности, в който трябва да попада решението. Във всички случаи целта е желан изход от дейността.
Съчетанието от цели, които определят курса на действие, и ограничаващите връзки, които го лимитират, образува рамката от ограничения, в която започва изследването на проблема. Ограничението е сумата от правила, регулации и водещи принципи — независимо дали са самоналожени или наложени отвън — които определят границите на проблема. Всеки проблем трябва да има определим набор от ограничения. Съвместимостта между целите и ограничаващите връзки е от съществено значение. Без съгласие относно ограниченията е много малко вероятно да се постигне съгласие относно решенията. Безсмислено е да се говори за „решение”, ако заинтересованите страни не могат да постигнат съгласие относно проблема или относно ограниченията, които го определят.
Когато системният анализатор установява условието на проблема, той определя границите на изследването и, съответно, границите на рамката от ограничения. В математически смисъл условията могат да бъдат достатъчни, излишни или противоречиви; те не могат да приемат други форми.
Условието е излишно, ако съдържа ненужни елементи — елементи, които са склонни да причиняват разхищение. Условието може също да съдържа противоречие. Противоречив елемент е такъв, който е толкова тясно свързан с друг, че ако единият е истина, другият задължително е неистина. Последицата от противоречиво условие е, че части от проблема са несъгласувани помежду си и следователно взаимно противопоставени.
Достатъчно условие е налице, когато ограниченията са съвместими с предложената цел и целта е адекватно определена спрямо изискванията на системата. Достатъчността предполага точност: тя съдържа всичко необходимо за удовлетворяване на изискването — без недостиг и без излишък.
Проблемите със слабо определена структура обикновено се „решават” чрез приемане на относителни, а не абсолютни оценки, без доказателство. Проблеми с много широк обхват, проблеми, чиито решения зависят от неща, които още не са разработени, и проблеми, включващи хипотези за комбиниране на системи, които все още не могат да бъдат определени при съществуващите обстоятелства — всички те са проблеми със слабо определена структура.
При формулирането (или изложението) на проблема системният анализатор трябва да изпълни следните задачи: първо, да опише как е бил открит проблемът; второ, да установи защо се смята за проблем; трето, да го разграничи от обикновен „симптом” на свързани проблеми; и четвърто, да предостави операционни определения на нежеланите последици от проблема. Анализаторът ще допусне сериозна грешка, ако по време на формулирането на проблема предлага решения или посочва причини. Изготвянето на изложение на проблема цели преди всичко проблемът да бъде поставен в ясен фокус. На етапа на формулирането не се поставят изисквания към хипотезите. За да се запази контрол върху проблема, е желателно да се разполага с логически свързани и ясно идентифицируеми факти.
Изследването на историческите аспекти на проблема има своите предимства. Моментът, в който проблемът за пръв път е станал видим, може да служи като ценно доказателство, позволяващо той да бъде свързан с предходни, идентифицируеми действия. Понякога е важно да се установят обстоятелствата, породили проблема.
Едно и също явление не се възприема от всички като проблем. Затова е необходимо да се установи обосновката за третирането на дадено явление като проблем. Явленията в бизнеса, държавното управление и военните институции могат да бъдат класифицирани като проблеми, ако имат склонност да нарушават очакванията за печалба или да намаляват оперативната ефективност. Все пак определени неявни проблеми могат да бъдат предвидени само чрез аналитични методи. В случаите, когато проблемите не са явни, нарушаването на работата на системата не настъпва веднага, а се превръща във възможност.
При решаването на проблем първата задача е да се определи набора от обекти, които трябва да бъдат анализирани. Този набор от обекти, взет като цяло, представлява алтернатива. Оценката на алтернативите е средство за избор на решения или цели. Даден проблем може да бъде решен чрез много различни алтернативни процедури. Алтернативите могат или не могат да имат количествено измерими аспекти. Например броят на хората или частите от оборудването в дадена алтернатива е количествено измерим, докато типът на пазара, степента на пазарното влияние или местоположението на пазара може да бъдат само частично количествено измерими. Съществуването на алтернативи предполага способност за избор между две или повече приемливи решения. Съдържанието на алтернативите определя условията, при които може да се направи избор.
Предположенията са твърдения относно предполаганото състояние на обект, свойство или връзка. Твърденията са хипотези или постулати. Ако твърденията са неистинни, то предположенията са неистинни и условието на проблема е противоречиво. Предположенията се използват за справяне с трудни реалности, които са склонни да нарушават процедурата за решаване на проблема. Ако предположенията не променят нивото на риска или отношението разходи–ефективност на дадена алтернатива, те са полезна и съществена част от проблема. Предположенията поставят върху системния анализатор задължението да гарантира съгласуваност.
Предположението позволява извеждането на факт, който не е известен със сигурност, от съществуването на други известни факти.
Критерият е средството, чрез което алтернативите се измерват или избират. Критерият задължава системния анализатор да демонстрира логическа обосновка при избора на предпочитания. Критерият показва относителните показатели на алтернатива спрямо други мерки, като време, разходи или ефективност. Той е стандарт, чрез който може да се направи преценка за относителните достойнства на дадения избор.
Рискът е мярка за потенциалната изложеност на недостатъци. Високият риск може също да се характеризира с ниска статистическа вероятност, макар точната мярка за риска не винаги да е количествено измерима. За описание на риска в сложни проблеми, включващи както количествени, така и качествени измерения, се използва термина „неопределеност”.
В това значение „неопределеност” се отнася до относителната правдоподобност на събитие, което действително се е случило. Рискът или неопределеността могат да се проявят през целия процес на решаване на проблема. Рискът се увеличава, ако например критериите по своята същност не са подходящи за измерване на онова, което трябва да измерват. Рискът се увеличава също и ако предположения, приети за истинни, се окажат неистинни. Рискът може да се появи като доминираща характеристика на алтернатива, избрана поради неоткрити грешки в обратната връзка от изхода към входа.
Алтернативата е една от две или повече възможности, между които трябва да се направи избор. За да се разглежда като алтернатива, тя трябва да представлява приемливо потенциално решение на изложения проблем. Когато алтернативите са сравними, се установява разграничението между тях. Когато не са сравними, се идентифицират аспектите, в които се различават. Съгласно това определение алтернативите могат да се различават по степен или по вид.
Съществуват два общи вида алтернативи: функционално различни и оперативно различни. Функционалният вид може да бъде илюстриран с ветроходна лодка и еднодвигателен самолет, които и двата могат да се разглеждат като алтернативни решения на един и същ проблем. Оперативният вид може да бъде илюстриран с три варианта на един и същ автомобил, всеки от които е предназначен да решава един и същ проблем. Функционалните алтернативи се различават по начина, по който решават проблемите. Оперативните алтернативи се различават по начините, по които обектите, свойствата и връзките се комбинират в система. Алтернативите се оценяват по общите изисквания към ресурсите и разходите, както и по очакваната възвръщаемост. Целта при определянето на алтернативите може да бъде максимизиране, минимизиране или оптимизиране на ефективността на системата.
В математиката и статистиката съществува правило, според което логически може да се максимизира или минимизира само една мярка в даден момент. Това правило важи с еднаква сила и за смесени количествено-качествени проблеми. Например малко вероятно е едновременно времето и разходите за решаване на проблема да бъдат минимизирани без влошаване на ефективността на системата. Една променлива може да бъде максимизирана, докато другите се оптимизират — т.е. те ще се приближат тясно до, но няма да достигнат, идеалните си състояния при максимума на тази една променлива. Оптимумът означава най-добро в смисъла „взето предвид всичко”. Той не означава „абсолютно най-добро”. Може да означава най-благоприятните условия за постигане на дадена цел. Оптимумите могат да се възприемат като толкова „благоприятни”, че специалист би ги описал като „идеални”, „отлични” или „абсолютно най-добрите”. Тази характеристика обаче е апостериорна и не е част от логическата конструкция на алтернативите.
В повечето случаи максимумът и минимумът на решението на проблема може да бъдат неизвестни; следователно и оптимумът ще бъде неизвестен. Тези съображения показват, че е възможно да се конструира алтернатива, чийто максимум или минимум има малка практическа полза. Дори когато системният анализатор не разбира абсолютната стойност на всяка алтернатива, все пак е възможно да се установи набор от оценки, който позволява решението на проблема да бъде описано.