시스템 분석은 경제학과 공학, 생물학과 의학, 역사학과 문헌학, 정치와 군사 분야에 적용된다. 그것은 이론적 연구와 응용 연구, 신규 장비의 시제품 선정과 자본 투자 방안 선택 등에 사용된다. 자료를 보다 명확하게 제시하기 위해, 먼저 시스템 분석과 관련된 질문들을 정식화해 보자. 이 질문들은 시스템 분석의 실무 작업 과정에서 제기된 형태 그대로 제시된다.
어떤 개념을 정의함으로써 우리는 그것을 제한하고 좁히며 빈약하게 만든다는 것은 잘 알려진 사실이다. 그럼에도 불구하고, 작업 도구로서, 현상을 다른 것들과 구별해 주는 몇 가지 본질적 특징을 부각함으로써, 가능한 정의들 중 하나를 주된 정의로 사용할 수 있다.
시스템 분석이란 관찰하기 어렵고 이해하기 어려운 대상들의 속성과 관계를 목표지향적 시스템으로 표현하고, 이러한 시스템의 속성과 목표 및 그 실현 수단 사이의 상호관계를 연구함으로써 탐구하는 방법론이다.
이는 문제 해결에 필요한 정보를 대상에 대한 직접 관찰로는 얻을 수 없는 방식으로 문제가 제기될 때 적용된다. 이 경우 대상은 어떤 시스템의 하위 시스템으로서, 다른 시스템들과 상호작용하는 하위 시스템들의 집합으로 다루어진다. 작업상의 정의로 간주해야 할 이 정의는 시스템 분석의 방법을 다른 탐구 방법과 구별하고, 그것을 특정한 과학적 지식 영역 내에 위치시킬 수 있게 해 준다.
수많은 탐구 및 분석 방법들 가운데 압도적 다수는 대상의 본성과 특수성을 고려하면서 대상을 직접 관찰하는 데 지향되어 있다. 연구 대상이 그 환경으로부터 분리될 수 있으며, 직접 또는 기기를 통해 관찰될 수 있다는 것이 항상 전제된다. 이와 대조적으로, 시스템 이론에 근거한 시스템 분석의 방법은 연구 대상의 근본적 복잡성, 주변 세계와의 광범위하고 강력한 상호연관성, 그리고 그 속성들 중 다수가 관찰 불가능하다는 점을 고려한다.
따라서 연구자는 실제 현상과 그 속성 및 주변 세계와의 연관성에 대해 이용 가능한 사실적 자료로부터 출발하여, 이를 시스템 이론의 추상적 범주로 옮기고, 시스템의 알려진 속성을 바탕으로 새로운 속성과 새로운 상호관계를 밝혀낸다. 대부분의 탐구 방법에서는 대상이 정확하게 정의되어 있다. 시스템 연구는 일반적으로 그 중요한 단계 중 하나로 대상 자체의 식별 — 즉 대상의 발견 또는 구성 — 을 포함한다. 거의 모든 탐구 방법은 명확하게 정식화된 문제로부터 출발한다. 시스템 분석은 문제를 올바르게 제기하는 방법과 어떤 탐구 방법을 사용할 것인가에 관한 질문들을 다룬다.
시스템 분석의 본질은 복잡한 것을 단순한 것으로 어떻게 변환할 것인가, 풀기 어려울 뿐만 아니라 이해하기조차 어려운 문제를 해결 방법을 지닌 명확한 일련의 과제들로 어떻게 바꿀 것인가에 있다.
시스템 분석은 언제나 구체적이다. 그것은 (처음에는 막연하게 정의되었더라도) 특정한 경제적 실체와, (처음에는 명확하게 정식화되지 않았더라도) 특정한 경제적 문제를 다룬다.
시스템 분석은 문제를 분석하고 결정을 내리는 다른 방법들과 결코 대립하지 않는다. 새로운 점은, 이전에는 과학과 공학의 개별 문제 해결에 독립적으로 사용되던 개념, 방법, 기법들의 상호연관된 집합을 하나의 통일된 방법론 안에서 종합한다는 데 있다. 나아가, 이러한 체계적 개념과 방법들의 복합체는 이전에는 이런 개념들이 사용된 적 없던 전혀 새로운 활동 영역 — 즉 계획 수립과 관리 영역 — 으로까지 확장된다.
복잡한 문제를 분석함에 있어 체계적 방법의 강점은, 한편으로는 너무 복잡하여 풀 수 없는 문제를, 이미 확립된 해결 방법이 존재하는 구체적 과제의 정식화에 이르기까지 그 구성요소들로 분해할 수 있게 해 주면서도, 다른 한편으로는 이 구성요소들을 하나의 통일된 전체로 결속시킨다는 데 있다.
소비에트 연구자 에스. 페. 니카노로프가 매우 정확하게 표현했듯이, 시스템 분석은 문제 해결 과정을 시스템의 설계, 제작, 사용 과정으로 표현할 수 있게 해 준다.
시스템 분석에서 본질적인 것, 즉 그 주의가 집중되는 지점이 무엇인지는 미국의 연구자 퀘이드가 매우 정확하게 정식화한 바 있다. 〈시스템 분석이란 문제를 바라보는 하나의 방식이다. 수학적 형식화와 컴퓨터의 사용이 필요할 수도 있고 심지어 유용할 수도 있지만, 반드시 그런 것은 아니다. 때로는 문제에 대한 신중한 숙고만으로 충분할 수도 있다. 그러나 복잡성의 정도와 무관하게, 불확실성 조건 하의 의사결정 준비와 관련된 모든 분석에는 일정한 요소들이 존재한다. 이러한 요소들 — 목표 또는 목표들, 그 목표들을 달성하기 위한 대안 또는 수단, 각 대안을 실현하기 위해 지출해야 하는 비용 또는 모든 것, 대안들과 그것들이 달성하는 것 및 비용 사이의 의존관계에 대한 모델 또는 서술, 그리고 그에 따라 선호되는 대안이 선택되는 기준 — 은 행동 방침의 선택에 영향을 미치는 것을 목적으로 하는 모든 분석에 존재한다.〉
시스템 분석이 나타내는 복잡하고 특별히 개발된, 다소 번거로운 과학적 형식체계는, 많은 사람들의 활동과 상당한 물적·기타 지출을 수반하는 충분히 복잡하고 대규모인 문제에 적용할 가치가 있다는 것은 지극히 명백하다.
체계적 형식체계를 어디에 적용할 수 있고 어디에는 적용할 수 없는지를 정확히 말할 수 있도록 문제들의 분류를 확립하기는 어렵다. 문제의 근원은 필요와 기회의 측면에서 서로 다르다. 첫 번째 경우가 더 단순하다: 기존 자원이나 작업 방법, 또는 특정 재화가 더 이상 사람들을 만족시키지 못하게 되어, 기존 상황을 변화시킬 필요가 있는 경우이다.
시스템 분석은 매우 복잡한 문제가 발생할 때 적용된다. 두 번째 경우는 원리적으로 더 복잡하다: 우주 비행이나 열핵 에너지 이용과 같은 새로운 기회가 나타나는 경우이다. 각각의 경우, 그러한 기회의 개발은 국민 경제의 전혀 새로운 부문의 창설과 결부되어 있다. 이 경우, 시스템 분석의 적용은 유용할 뿐만 아니라 절대적으로 필요한 것으로 판명되는데, 이는 문제 자체가 — 그 성격상 복잡하기 때문에 — 여전히 정식화되어야 하기 때문이며, 새로운 기회의 실현이 인간 활동, 사회와 국가 생활의 가장 다양한 측면에 영향을 미치기 때문이다. 새로운 기회가 거의 매시간 도처에서 발생하는, 더욱더 복잡한 경우들도 언급할 수 있다: 예를 들어 실험 화학은 연간 최대 삼십만 종의 새로운 화합물을 가장 다양한 특성으로 합성하는데, 이는 많은, 어쩌면 거의 모든 생산 부문에서 사용될 수 있다.
인간 활동은 관습적으로 두 영역으로 나눌 수 있다: 통상적 활동의 영역 — 즉 규칙적이고 일상적인 과제 — 과 이전에 접해 본 적 없는 새로운 과제를 해결하는 영역이다. 첫 번째 영역에서는 과제 해결 방법이 대체로 잘 확립되어 있어 시스템 분석의 근거가 없지만, 어떤 경우에는 통상적 업무의 존재 자체가 하나의 문제를 이룬다. 그리하여 수백만 명 규모의 경제 관리 기구의 존재 자체가 관리상의 어려움을 낳고 문제를 발생시킨다; 관리 인력 수의 지속적 증가 경향은 큰 문제를 이룬다. 그러나 새롭고 이전에 알려지지 않은 과제의 해결과 관련된 인간 활동 영역(예를 들어 장기 계획 수립, 과학, 설계 개발)에서는 시스템 분석의 방법이 거의 보편적으로 적용 가능하며, 어떤 경우에는 불가결하다.
시스템 분석의 방법에서는 또한 문제를 그 구조화 정도에 따라 구별하는 것이 관례이다 — 즉 문제 제기의 명확성과 인식 정도, 그 구성요소와 상호관계에 대한 이해의 세부성과 구체성 정도, 그리고 마지막으로 문제 정식화에서 언급되는 정량적 요인과 정성적 요인의 비율에 따라 구별한다. 이를 염두에 두고 세 가지 부류의 문제가 구별된다: 잘 구조화된, 정량적으로 정식화된 문제; 정량적 평가와 정성적 평가를 모두 포함하는 저구조화된, 즉 혼합형 문제; 그리고 비구조화된, 즉 정성적 문제이다.
첫 번째 부류의 문제에는 시스템 분석의 방법이 필요하지 않은데, 이미 잘 발달되고 강력한 수학적 모델링 형식체계와 엄밀한 정량적 해결 방법이 존재하기 때문이다. 정량적 평가와 정성적 평가가 혼합된 저구조화 문제인 두 번째 부류는 시스템 분석 방법의 주된 적용 영역으로 식별된다. 비구조화 문제는 시스템 분석 방법으로는 해결되지 않는다고 여겨지며, 그 해결을 위해서는 이른바 발견적 방법이 적용된다. 물론 세 부류의 문제 사이에 명확한 경계를 긋기는 어렵지만, 문제의 본질은 다른 곳에 있다.
시스템 분석의 방법은 바로 문제를 구조화하고 정리하는 방법이다. 시스템 분석은 처음에는 비구조화되고 막연하게 정의된 문제를 적어도 약하게나마 구조화한 다음, 그것에 관한 새로운 추가 정보를 수집하고, 그 구성요소들의 상호관계를 확립하며, 가능한 한 (비록 주관적이고 전문가적 판단에 근거하더라도) 정량적 평가를 부여하고, 그 문제를 이미 수학적 모델링의 형식체계와 최적해 선택이 적용될 수 있는 구조화된 문제의 범주로 옮기기 위해 적용된다.
여러 경우에는, 시스템 분석이 주로 적용되는 인간 활동의 영역 — 즉 연구, 군사, 정치, 경제 문제를 해결하기 위한 방법론 — 을 통해 그것을 정의하려는 시도가 이루어진다.
시스템 분석 성공의 첫 번째 조건은 그것이 실제로 필요한 곳에 적용되는 것이다. 복잡한 대상에 관한 복잡한 문제를 다루는 시스템 연구의 본질 자체가 높은 수준의 지식과, 분석의 어느 단계에서든 고도로 숙련된 전문가의 참여를 요구한다. 그런데 시스템 분석의 유행은 수많은 연구자, 대학원생, 심지어 학부 논문 작성자들까지도 이를 다루도록 부추겼다. 당연히 이러한 경우에는 〈관리 가능한〉 완전히 조망 가능한 대상이 선택되거나, 어떤 임의의 조작을 수행할 수 있는 가설적 모델, 혹은 비용, 노동생산성, 제품 품질 등의 개별적 문제가 선택된다. 발주 조직의 경영진이나 연구자 자신이 성실하지 못한 태도로 접근한다면 시스템 연구는 성공할 수 없다.
시스템 분석 성공의 조건으로는 세 가지 요소의 존재가 꼽힌다: (1) 명확히 이해된 필요, 목표 또는 목적; (2) 아이디어의 원천, 축적된 정보, 경험, 그리고 대상에 대한 이해; (3) 자원 — 숙련된 전문가, 그리고 장비, 재료, 재정 수단.
시스템 분석 자체는 이 세 가지 요소 모두의 존재를 보장하기 위한 도구이다: 목표를 식별하고 정교화하는 것, 그에 상응하는 정보와 자원, 그리고 이들을 목표와 연결하는 것이다. 따라서 시스템 분석 전문가는 자신의 작업이 성공하기 위한 조건들을 알아야 하며, 그러한 조건들이 충족될 때에만 작업에 착수해야 한다.