Декомпозиционные методы системного анализа

- понятие декомпозиции;

- «дерево целей»;

- принципы построения «дерева целей»;

- основания декомпозиции;

- общая процедура построения «дерева целей»;

- методы программно-целевого планирования и управления;

- методики построения «дерева целей».

Важнейшим подходом, позволяющим исследовать сложные проблемы, являются методы декомпозиции. Декомпозиция – это представление системы в виде совокупности подсистем (или элементов), называемой декомпозиционным множеством. Декомпозиция и выявление структурных уровней или иерархической структуры широко используется в настоящее время во всех областях науки, где изучение различных вопросов связано с необходимостью управления сложными динамическими системами.

Декомпозиция основана на иерархии. В общем случае термин иерархия означает соподчиненность. Первоначально он применялся для характеристики взаимоотношений в аппарате управления государством, армией и т.п., а затем понятие иерархии было распространено на любой согласованный по подчиненности порядок объектов. К таким объектам относятся структурные элементы системы: иерархические структуры представляют собой декомпозицию системы в пространстве. Возможна декомпозиция процессов системы во времени и в пространстве, следствием чего является их представление в виде сети. Объектом декомпозиции в организации также является декомпозиция целейсистемы, возникающих проблемизадач,необходимых дляих решения, функций управления, стратегий. Иными словами, большинство аспектов функционирования организации могут быть подвергнуты декомпозиции.

Потребность в представлении систем для исследований с разной степенью детальности обусловлена причинами как научного (исследовательского), так и организационного характера. В первом случае для изучения объекта (например, исходной цели) оказывается необходимым ее деление на составляющие части так, чтобы стало возможным более подробное непосредственное изучение каждой из них. Во втором случае деление исследуемого объекта необходимо для обеспечения эффективного управления различными подсистемами.

Суть общей задачи декомпозиции (структуризации) состоит в делении целого на части по определенным правилам. Одним из таких правил является то, что объект (например, цель) более высокого уровня иерархии может функционировать (быть достигнута) только через реализацию детализирующих (обеспечивающих) его объектов (подцелей). Структура целей формируется в виде иерархии («дерева») целей, выражающей их соподчинение и внутренние взаимосвязи. Таким образом, основная задача структуризации целей – последовательное развертывание исходной (иначе, «генеральной») цели на множество обеспечивающих ее подцелей и задач для формирования детального и полного информационного представления о процессе достижения исходной цели.

«Дерево целей» является традиционным методом декомпозиции. Идея данного метода впервые была предложена при разработке методики ПАТТЕРН. Затем эта идея была реализована У. Черчменом в промышленности. Термин «дерево» подразумевает использование иерархической структуры, полученной путем разделения общей цели на подцели, а их, в свою очередь, на более детальные составляющие, которые можно называть подцелями нижележащих уровней. Как правило, термин «дерево целей» используется для иерархических структур, имеющих отношения строго древовидного порядка, но сам метод иногда применяется и в случае «слабых» иерархий.

Данный метод используется для структуризации различных элементов систем. Например, его применяют для выявления и уточнения стратегий и функций управления. При структуризации проблем формируют «дерево проблемы»; при структуризации результатов деятельности – «дерево результатов». Древовидные структуры могут применяться и для исследования факторов внешней среды организации. Метод «дерева целей» ориентирован на получение полной и относительно устойчивой структуры целей, проблем, направлений, т. е. такой структуры, которая на протяжении какого-то периода времени мало изменялась.

При построении дерева целей (ДЦ) необходимо учитывать ряд правил (принципов):

- соподчиненность – элементы ДЦ нижнего уровня обусловлены элементами более высокого уровня и обеспечивают их реализацию;

- независимость – каждая обеспечивающая цель, детализирующая исходную, должна быть независимой в смысле существования и быть необходимой для достижения исходной;

- сопоставимость – на каждом уровне детализации рассматриваются элементы, сопоставимые с точки зрения их содержания и влияния на элементы более высокого уровня. Это позволяет оценить степень их влияния в количественном выражении;

- полнота – выполнение всех обеспечивающих целей должно быть достаточным для достижения исходной цели;

- правило перехода – переход от исходной цели ко множеству обеспечивающих ее достижение подцелей осуществляется на основе некоторого правила, обосновывающего необходимость перехода к следующему уровню детализации (основание декомпозиции);

- конечность процесса – результатом процесса должно быть конечное дерево; иначе, процесс структуризации должен заканчиваться за конечное число шагов.

В основу построения ДЦ могут быть положены два основных подхода:

1 – «чисто целевой», когда элементы дерева разбиваются на элементы той же природы: исходная цель - подцели второго уровня - подцели третьего уровня и т. д.

2 – «ресурсный» – по схеме: цели - средства их достижения - требуемые ресурсы. Здесь на каждом уровне включаются элементы, последовательно конкретизирующие направления и содержание работ по достижению целей, представленных на высших уровнях. Это дает возможность сопоставить требуемые ресурсы с имеющимися, уточнить саму структуру ДЦ, сделать его осуществимым на практике. Путем сопоставления ресурсов проводится окончательный отбор элементов уровней, предшествующих ресурсным. Если поставленные цели не могут быть полностью достигнуты из-за ограниченности ресурсов, то следует уточнить эти цели и пути их достижения.

Глубина детализации элементов ДЦ определяется, главным образом, целями исследования. Пример ДЦ приведен на рис. 4.3.

Процедура построения ДЦ лежит в основе методов программно-целевого планирования и управления, в которых цели планов увязываются с ресурсами с помощью программ. Эти методы используются, главным образом, для долгосрочного планирования сложных задач различных уровней управления – общехозяйственных, региональных, отраслевых. Применяются данные методы и для конкретных организаций. На основе разработки ДЦ выявляются ключевые проблемы (цели), требующие решения. Для достижения важнейших (генеральных) целей средства их достижения конкретизируются в комплексных программах, которые становятся ядром перспективных планов. Разработка целевых комплексных программ осуществляется по наиболее важным научно-техническим, экономическим и социальным проблемам.

Основная проблема декомпозиции – необходимость компромисса между полнотой «дерева» (проблема должна быть рассмотрена всесторонне) и простотой (дерево должно быть обозримым «вширь» и «вглубь» и приемлемым для реальной работы). Это достигается с помощью следующих правил:

- существенности (в модель включаются только компоненты, существенные для целей анализа);

- элементарности (доведение декомпозиции до простого, понятного, реализуемого результата);

- постепенной детализации модели;

- итеративности (возможности введения новых элементов в основания декомпозиции и ее продолжение по ним на разных ветвях дерева).

Возможны различные основания декомпозиции (т.е. признаки деления):

· декомпозиция целей;

· функциональная декомпозиция;

· структурная декомпозиция (декомпозиция по подсистемам);

· декомпозиция по структуре проблемы;

· декомпозиция по типам ресурсов системы (по входам);

· декомпозиция по результатам (выходам);

· декомпозиция по источникам воздействия на систему (основным компонентам среды);

· декомпозиция по видам деятельности;

· декомпозиция по процессу (по стадиям смены состояний системы);

· декомпозиция по этапам жизненного цикла (системы, проблемы, продукта и т. д.).

Обычно декомпозиция осуществляется по нескольким основаниям. Порядок их выбора зависит от целей исследования, особенностей проблемы и системы, а также предпочтений системного аналитика. Так, на приведенном рисунке 4.2 цели разбиваются по основным функциональным областям деятельности.