Optner rendszerelemzési módszertana

Stanford L. Optner: Systems Analysis for Business and Industrial Problem Solving (Rendszerelemzés üzleti és ipari problémák megoldásához)

Optner rendszerelemzési módszertanának szakaszai:

1. A tünetek azonosítása.
2. Annak meghatározása, hogy a probléma releváns-e.
3. A cél meghatározása.
4. A rendszer struktúrájának és hibás elemeinek feltárása.
5. A lehetőségek struktúrájának meghatározása.
6. Az alternatívák azonosítása.
7. Az alternatívák értékelése.
8. Az alternatíva kiválasztása.
9. A megoldás megfogalmazása.
10. A megoldás elfogadtatása a végrehajtókkal és a vezetőkkel.
11. A megvalósítási folyamat elindítása.
12. A megvalósítási folyamat irányítása.
13. A megvalósítás eredményeinek és következményeinek értékelése.

A problémát olyan helyzetként definiáljuk, amely két állapotot foglal magában: az egyiket meglévő állapotnak, a másikat kívánt állapotnak nevezzük. A meglévő állapotot a jelenlegi rendszer képviseli; a kívánt állapotot egy hipotetikus vagy óhajtott rendszer. Mindkét állapot objektumok, tulajdonságok és összefüggések olyan együttesét tartalmazza, amely egy folyamatban egyesül, és mindegyik leírható rendszerként. A meglévő állapotból a kívánt állapotba való áttéréshez az objektumok, tulajdonságok és összefüggések jelenlegi együttesét meg kell változtatni. Az objektumok megváltozása jelenthet például egy berendezés cseréjét a személyzet átcsoportosítása helyett; a tulajdonságok megváltozása a létszám növelésének formáját öltheti; az összefüggések megváltozása a felelősségek új elosztását vezetheti be.

A problémát az általa tartalmazott ismeretlenek és a feltételei jellemzik. Egy vagy több ismeretlen terület is lehet. Egy ismeretlen minőségileg definiálható lehet, mennyiségileg viszont nem. A mennyiségi jellemzés az ismeretlen feltételezett állapotát képviselő becslési tartomány formáját öltheti. Klasszikus értelemben az ismeretlenek meghatározandó mennyiségek. Ezért egy ismeretlen másik ismeretlen segítségével történő definiálása ellentmondásos vagy redundáns lehet. Az ismeretleneket csak az ismert dolgok — azaz olyan dolgok, amelyeknek objektumai, tulajdonságai és összefüggései már meghatározottak — kifejezéseivel lehet leírni. Az ismertet olyan mennyiségként definiáljuk, amelynek értéke meghatározott.

A meglévő állapot (a jelenlegi rendszer) tartalmazhat mind ismerteket, mind ismeretleneket; ez azt jelenti, hogy az ismeretlenek jelenléte nem feltétlenül akadályozza a rendszer működését. A meglévő rendszer definíció szerint logikusan felépített, ám előfordulhat, hogy nem elégít ki valamely korlátozást. Így egy rendszer puszta működése nem tekinthető megfelelőségének végső mércéjének, mivel egyes rendszerek kifogástalanul működhetnek, mégsem érik el céljaikat. A célok csak a rendszer követelményei alapján határozhatók meg. A rendszer követelményeit egy olyan feltétel révén állapítjuk meg, amely az objektumokat és tulajdonságokat a megfelelő összefüggéseikben határozza meg.

A rendszer követelményei olyan egyértelmű megállapítások rögzítésének eszközéül szolgálnak, amelyek meghatározzák a célt. Bár a rendszer követelményeit objektumok, tulajdonságok és összefüggések alapján fogalmazzák meg, a célok egy kívánt állapot formájában is kifejezhetők. A rendszer követelményeinek adott együttesénél a célok és a kívánt állapot teljesen egybeeshetnek. Ha eltérnek egymástól, akkor a követelmények a kívánt rendszert képviselik. Általában a célokat a kívánt rendszerrel azonosítják.

A meglévő és a kívánt rendszer közötti szakadék alkotja a problémát. A cselekvés célja ennek a szakadéknak a minimalizálása. A rendszer működésének fenntartása vagy javítása a meglévő és a kívánt állapot közötti ezen szakadék fogalmában érthető meg. A meglévő állapot fenntartása azt jelenti, hogy a rendszer kimenetét az előírt határok között tartjuk. A rendszer állapotának javítása azt jelenti, hogy a meglévő állapotban előállítottnál jobb, illetve nagyobb kimenetet érünk el.

A megoldás határozza meg, hogyan hidalható át a meglévő és a kívánt állapot közötti szakadék. A megoldás tehát az az eszköz, amellyel az egyik állapot a másikba alakul át. Leírja a két állapot közötti különbségeket objektumok, tulajdonságok és összefüggések szempontjából, és meghatározza, hogyan kell ezt az áthidaló struktúrát bevezetni a kívánt állapot elérése érdekében. A megoldást egy visszacsatolt vezérlés hajtja végre, amely egy kimeneti modellből, egy megfelelőségi ellenőrzésből és egy cselekvési modellből áll.

A problémamegoldás egy tanulási folyamat révén megy végbe. A tanulást ingerekből eredő kognitív aktusként definiáljuk. A kogníció az intellektuális tevékenységek széles körét felöleli, beleértve a jelenlegi vagy jövőbeli minták felismerését is. A felismerést egy kritérium kimenetre való alkalmazásával érjük el. A kogníció egyike a meglévő és a kívánt rendszer közötti szakadék áthidalásához szükséges alapvető funkcióknak. A tanulásban részt vevő egyéb funkciók közé tartozik annak megfogalmazása, hogy milyen eszközzel alakul át a rendszer egyik állapota a másikba, valamint az az elképzelés, amely előre, a priori jelzi, hogyan érhető el a kívánt állapot a meglévő objektumok, tulajdonságok és összefüggések megváltoztatásával.

A probléma sikeres megfogalmazása a megoldásának félig már megvalósult részét is jelentheti. Éppen ezért a rendszerelemző különös figyelmet fordít arra, hogy a probléma paramétereit, tulajdonságait és összefüggéseit a lehető legkorábban felmérje. Nem mindig lehetséges „készen kapott” célokat bevezetni egy problémába; a más által javasolt célok elégtelennek bizonyulhatnak. Ezenkívül a rendszerelemző csak akkor fogadhat el egy javasolt célt, ha a probléma megfogalmazása révén megállapítja, hogy az mentes a redundanciától és az ellentmondástól. A megfogalmazás révén „félig megoldott” probléma szigorú értelemben nem tekinthető megoldott problémának, ám a megfogalmazása azt jelenti, hogy a probléma fő elemeit megfelelően azonosították és összefüggésbe hozták egymással. Ezért a probléma megfogalmazását probléma-definíciónak is nevezhetjük.

A probléma megfogalmazásának kezdeti lépései a következőkre irányulnak: 1) a kezdeti probléma-megállapítás összeállítása; 2) ennek a megállapításnak a probléma különböző részeivel összefüggésben történő értelmezése; 3) a problémára vonatkozó tények értelmezése; és 4) a kezdeti probléma-megállapítás pontosítása. A kezdeti vizsgálat során az elemző elválasztja az ismertet az ismeretlentől, hogy a kezdeti megállapítás értelmes legyen.

A probléma megfogalmazásának megfelelője a cél definíciójának kidolgozása. A „cél” kifejezés az elérendő eredményt jelöli. A cél megjelenhet maximum (vagy minimum) formájában, amelynek nagysága még meghatározandó, vagy megadhat egy értéktartományt, amelyen belül a megoldásnak kell lennie. Minden esetben a cél a tevékenység kívánt eredménye.

A cselekvés irányát meghatározó célok és az azokat korlátozó összefüggések kombinációja alkotja azt a korlátozási keretet, amelyen belül a probléma vizsgálata megkezdődik. A korlátozás azon szabályok, előírások és irányadó elvek összessége — legyenek azok önként vállaltak vagy kívülről ráerőszakoltak —, amelyek meghatározzák a probléma határait. Minden problémának meg kell határozható korlátozásokkal rendelkeznie. Alapvető fontosságú a célok és a korlátozó összefüggések összeegyeztethetősége. A korlátozásokban való megegyezés nélkül a megoldásokban való megegyezés nagyon valószínűtlen. Nincs értelme „megoldásról” beszélni, ha az érintett felek nem tudnak megegyezni a problémában vagy az azt meghatározó korlátozásokban.

Amikor a rendszerelemző megállapítja a probléma feltételét, meghatározza a vizsgálat határait, és ebből következően a korlátozási keret határait is. Matematikai értelemben a feltételek elégségesek, redundánsak vagy ellentmondásosak lehetnek; más formát nem vehetnek fel.

Egy feltétel redundáns, ha szükségtelen elemeket tartalmaz — olyan elemeket, amelyek pazarlásra hajlamosak. Egy feltétel ellentmondást is tartalmazhat. Az ellentmondásos elem olyan elem, amely olyan szorosan kapcsolódik egy másikhoz, hogy ha az egyik igaz, a másiknak hamisnak kell lennie. Az ellentmondásos feltétel következménye, hogy a probléma egyes részei nincsenek összhangban egymással, és ezért egymással ellentétesek.

Egy elégséges feltétel akkor teljesül, ha a korlátozások összeegyeztethetők a javasolt céllal, és a cél a rendszer követelményeihez viszonyítva megfelelően van meghatározva. Az elégségesség pontosságot jelent: mindent tartalmaz, ami a követelmény kielégítéséhez szükséges, hiányosság és felesleg nélkül.

A gyengén meghatározott struktúrájú problémákat általában úgy „oldják meg”, hogy bizonyítás nélkül relatív, nem pedig abszolút becsléseket fogadnak el. Az igen tág hatókörű problémák, azok a problémák, amelyek megoldása még nem kifejlesztett dolgoktól függ, valamint a rendszerek kombinálására vonatkozó hipotéziseket tartalmazó problémák, amelyek a jelenlegi körülmények között még nem definiálhatók — mindezek gyengén meghatározott struktúrájú problémák.

A probléma megfogalmazása (vagy megállapítása) során a rendszerelemzőnek a következő feladatokat kell elvégeznie: először le kell írnia, hogyan fedezték fel a problémát; másodszor meg kell állapítania, miért tekintik problémának; harmadszor el kell különítenie a kapcsolódó problémák puszta „tünetétől”; negyedszer pedig operatív definíciókat kell adnia a probléma nemkívánt következményeiről. Az elemző súlyos hibát követ el, ha a probléma megfogalmazása során megoldásokat javasol, vagy okokat jelöl meg. A probléma-megállapítás elkészítésének elsődleges célja a probléma élesre fókuszálása. A megfogalmazás szakaszában a hipotézisekkel szemben nem áll fenn semmilyen követelmény. A probléma feletti ellenőrzés fenntartása érdekében kívánatos, hogy logikusan összekapcsolt, egyértelműen azonosítható tények álljanak rendelkezésre.

A probléma történeti vonatkozásainak vizsgálata hasznos lehet. Az az időpont, amikor a probléma először vált nyilvánvalóvá, értékes bizonyítékként szolgálhat, lehetővé téve, hogy az a megelőző, azonosítható cselekvésekkel összefüggésbe hozható legyen. Néha fontos meghatározni azokat a körülményeket, amelyek a problémát létrehozták.

Ugyanazt a jelenséget nem mindenki érzékeli problémaként. Ezért szükséges megállapítani, hogy milyen indokkal kezelhető egy adott jelenség problémaként. Az üzleti, kormányzati és katonai intézményekben előforduló jelenségek problémaként sorolhatók be, ha hajlamosak megzavarni a profitvárakozásokat, vagy csökkenteni a működési eredményességet. Bizonyos nem nyilvánvaló problémákat viszont csak elemzési módszerekkel lehet előre jelezni. Azokban az esetekben, amikor a problémák nem nyilvánvalók, a rendszer működésének megzavarása nem következik be azonnal, hanem csak lehetőségként áll fenn.

A probléma megoldása során az első feladat az elemzendő objektumok halmazának meghatározása. Ez az objektumhalmaz egészében véve alkot egy alternatívát. Az alternatívák értékelése a megoldások vagy célok kiválasztásának eszköze. Egy adott problémát számos különböző alternatív eljárással lehet megoldani. Az alternatíváknak lehetnek, vagy nem lehetnek mennyiségileg kifejezhető aspektusai. Például egy alternatívában a személyek vagy berendezések száma mennyiségileg kifejezhető, míg a piac típusa, a piaci befolyás mértéke vagy a piac elhelyezkedése csak részben mennyiesíthető. Az alternatívák létezése azt a képességet jelenti, hogy két vagy több elfogadható megoldás közül lehet választani. Az alternatívák tartalma határozza meg azokat a feltételeket, amelyek mellett a választás megtehető.

A feltevések olyan állítások, amelyek egy objektum, tulajdonság vagy összefüggés vélt állapotára vonatkoznak. A propozíciók hipotézisek vagy posztulátumok. Ha a propozíciók hamisak, akkor a feltevések is hamisak, és a probléma feltétele ellentmondásos. A feltevéseket olyan nehéz valós körülmények kezelésére használják, amelyek hajlamosak megzavarni a problémamegoldási eljárást. Ha a feltevések nem változtatják meg egy adott alternatíva kockázati szintjét vagy költség-hatékonysági arányát, akkor hasznos és lényeges részét képezik a problémának. A feltevések a rendszerelemzőre helyezik a következetesség biztosításának terhét.

Egy feltevés lehetővé teszi, hogy más ismert tények létezéséből egy nem bizonyossággal ismert tényt vezessünk le.

A kritérium az az eszköz, amellyel az alternatívákat mérik vagy kiválasztják. A kritérium arra kényszeríti a rendszerelemzőt, hogy a preferenciák kiválasztásában logikus gondolkodást tanúsítson. A kritérium jelzi egy alternatíva relatív teljesítményét más mértékekhez, például az időhöz, a költséghez vagy az eredményességhez viszonyítva. Olyan mérce, amely alapján ítélet hozható egy választás relatív értékéről.

A kockázat a hiányosságoknak való potenciális kitettség mértéke. A magas kockázatot alacsony statisztikai valószínűség is jellemezheti, bár a kockázat pontos mértéke nem mindig mennyiesíthető. A mennyiségi és minőségi dimenziókat egyaránt tartalmazó összetett problémákban a kockázat leírására a „bizonytalanság” fogalmát használjuk.

Ebben az értelemben a „bizonytalanság” egy tényleges bekövetkezett esemény relatív plauzibilitására utal. A kockázat vagy a bizonytalanság a problémamegoldási folyamat egésze során megjelenhet. A kockázat növekszik, ha például a kritériumok eredendően alkalmatlanok arra, hogy azt mérjék, amit mérniük kellene. A kockázat akkor is növekszik, ha az igazként elfogadott feltevések hamisnak bizonyulnak. A kockázat egy alternatíva domináns jellemzőjeként jelenhet meg, amelyet a kimenettől a bemenet felé irányuló, észre nem vett visszacsatolási hibák miatt választottak ki.

Az alternatíva két vagy több lehetőség egyike, amelyek közül választani lehet. Ahhoz, hogy egy alternatívát figyelembe vegyünk, a megállapított probléma elfogadható potenciális megoldását kell képviselnie. Ha az alternatívák összehasonlíthatók, megállapítható a köztük lévő különbség. Ha nem összehasonlíthatók, azonosítani kell azokat a szempontokat, amelyekben eltérnek egymástól. E definíció szerint az alternatívák fokban vagy fajtában különbözhetnek egymástól.

Az alternatíváknak két általános formája van: funkcionálisan különböző és operatívan különböző. A funkcionális formát egy vitorlás hajó és egy egymotoros repülőgép illusztrálhatja, amelyek mindketten ugyanazon probléma alternatív megoldásainak tekinthetők. Az operatív formát ugyanazon gépkocsi három változata illusztrálhatja, amelyek mindegyike ugyanazon probléma megoldására szolgál. A funkcionális alternatívák abban különböznek, hogy hogyan oldják meg a problémákat. Az operatív alternatívák abban különböznek, hogy az objektumokat, tulajdonságokat és összefüggéseket milyen módon illesztik össze egy rendszerbe. Az alternatívákat teljes erőforrásigényük és költségük, valamint a várható megtérülés alapján értékelik. Az alternatívák meghatározásának célja a rendszer eredményességének maximalizálása, minimalizálása vagy optimalizálása lehet.

A matematikában és a statisztikában van egy szabály, amely szerint logikailag egyszerre csak egy mérték maximalizálható vagy minimalizálható. Ez a szabály a vegyes mennyiségi-minőségi problémákra is egyaránt érvényes. Nem valószínű, például, hogy egy probléma megoldásának mind az ideje, mind a költsége minimalizálható lenne a rendszer eredményességének romlása nélkül. Az egyik változó maximalizálható, míg a többi optimalizálódik — azaz szorosan megközelítik, de nem érik el ideális állapotukat az adott egy változó maximuma mellett. Az optimum azt jelenti: a legjobb „mindent figyelembe véve” értelemben. Nem jelenti azt, hogy „a legjobb a legjobbak közül”. Jelenthet olyan legkedvezőbb feltételeket, amelyek egy adott cél eléréséhez szükségesek. Az optimumokat olyan „kedvezőnek” lehet érzékelni, hogy egy szakember „ideálisnak”, „kiválónak” vagy „a legjobbnak” írná le őket. Ez a jellemzés azonban utólagos, és nem része az alternatívák logikai felépítésének.

A legtöbb esetben egy probléma megoldásának maximuma és minimuma ismeretlen lehet; ennek következtében az optimum is ismeretlen lesz. Ezek a megfontolások azt mutatják, hogy lehetséges olyan alternatívát felépíteni, amelynek maximuma vagy minimuma csekély gyakorlati haszonnal bír. Még ha a rendszerelemző nem is érti az egyes alternatívák abszolút értékét, mégis lehetséges olyan becslési halmazt felállítani, amely lehetővé teszi a probléma megoldásának leírását.