Диагностический метод системного анализа это

Новые методы диагностики COVID-19

Поведение нового коронавируса, который вызывает COVID-19, изучают ученые по всему миру. Совершенствуются методы диагностики, направленные на выявление в организме SARS-CoV-2. В конце 2020 года на рынке лабораторных исследований были представлены более 300 разных тестов:

ПЦР-тесты;
тесты на антиген;
серологические тесты на определение антител (иммуноглобулинов).

ПЦР и антиген-тесты позволяют обнаруживать частички коронавируса в организме на момент проведения исследования и указывают на то, что человек может быть потенциальным источником заражения окружающих. Серологические тесты на определение антител (иммуноглобулинов) показывают наличие иммунного ответа организма при встрече с вирусом.

ДИЛА одной из первых частных лабораторий Украины начала тестирование на COVID-19 методом ПЦР и имеет уникальный для Украины экспертный опыт, приобретенный на базе 241 184* проведенных тестов!

С самого начала пандемии и использования для диагностики COVID-19 метода ПЦР, лаборатория ДИЛА совершенствует технологию и внедряет инновационные методики (FTD™ (Fast Track Diagnostics) — запатентованная европейская технология, которая не требует повторного подтверждения). ПЦР – это полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией в режиме реального времени. На сегодня это единственный метод, признанный во всем мире золотым стандартом диагностики COVID-19. Однако проведение этого исследования может иметь некоторые ограничения:

экстренные случаи, когда время ожидания результата не терпит промедлений (например, при срочной госпитализации, жизнеугрожающих состояниях);
потребность регулярно тестировать большое количество людей из группы риска (например, проживающих в домах престарелых, медработников).

Одной из последних разработок стали тесты на определение специфических антигенов вируса SARS-CoV-2. У них есть как преимущества, так и недостатки: они более доступны и результат можно получить прямо на месте тестирования в течение 20 минут. Однако чувствительность этих тестов ниже по сравнению с ПЦР, потому как результат теста на АГ, как правило, напрямую зависит от вирусной нагрузки. Антиген-тесты в мазке из носо-, ротоглотки выявляют белки коронавируса SARS-CoV-2, которые синтезируются в ходе репликации и результат также очень зависим от качества и места взятия материала. На сегодня многие компании по всему миру заняты разработкой тестов для выявления антигенов коронавируса SARS-CoV-2. Однако это исследование имеет свои особенности и ограничения применения. Какие именно, расскажут эксперты ДИЛА.

*данные Центра общественного здоровья МОЗУ состоянием на 01.02.2021 г.

В чем заключаются отличия метода ПЦР и антиген-теста

Метод ПЦР – золотой стандарт диагностики, регламентированный Министерством здравоохранения Украины и рекомендованный Всемирной организацией здравоохранения для установления наличия/отсутствия возбудителя коронавирусной болезни.

ДИЛА предлагает выбор ПЦР исследований в зависимости от необходимости срока получения результата:

Коронавирус (SARS-Cov-2), COVID-19, РНК RT-ПЦР-качественный, FTD (срочный) (12 часов);
Коронавирус (SARS-Cov-2), COVID-19, РНК методом RT-ПЦР-качественный (24 часа).

Когда показан ПЦР тест:

при наличии клинических проявлений инфекции COVID-19;
для дифференциальной диагностики других острых респираторных инфекций, которые имеют схожее течение с коронавирусной инфекцией, вызванной SARS-CoV-2;
при наличии контактов с лицами, у которых лабораторно подтвержден COVID-19;
при наличии пневмонии или тяжелых осложнений (ТОРС);
группам риска (сахарный диабет, сердечно-сосудистые заболевания, возраст старше 60 лет, хронические заболевания легких, ожирение, беременность, иммунодефицитные состояния);
для определения бессимптомного течения коронавирусной инфекции.

ПЦР тест направлен на выявление молекулы РНК (генетического материала) вируса SARS-COV-2 в образце биоматериала. Проводится в специальном приборе — амплификаторе, который охлаждает и нагревает пробирки с образцами биоматериала и смесью реагентов. Суть метода заключается в многократном копировании (амплификации) отдельных фрагментов РНК (таргетных генов) возбудителя болезни, который возможно находится в образцах биоматериала. Тот цикл амплификации, на котором обнаружен вирус обозначается показателем Ct.

Метод обладает высокой чувствительностью и позволяет выявить возбудителя болезни даже при наличии нескольких молекул его РНК, то есть на очень ранних стадиях инфицирования или уже в период выздоровления (когда вирус выводится из организма) и в случаях, когда болезнь никак себя не проявляет, протекая бессимптомно. Также ему присуща высокая специфичность — в исследуемом материале определяется уникальный, характерный только для данного возбудителя фрагмент РНК.

Современные возможности ПЦР диагностики позволяют ответить на вопрос: присутствует или нет вирус в данном мазке, а также определить вирусную нагрузку (ВН): как много вирусных частиц в 1 мл исследуемого материала (может быть высокая, средняя, низкая). От показателя ВН напрямую зависит контагиозность (заразность) инфицированного человека для окружающих.

Материалом для ПЦР исследования на определение COVID 19 может служить мокрота, смывы с бронхов, кал

Как определяется ВН и ЧТО означает показатель Сt**.

Для условного определения ВН используют показатель «пороговый цикл», обозначенный в результате анализа как Сt (Сycle threshold). Он показывает, сколько циклов амплификации произошло для достижения порога обнаружения вирусной РНК в образце. С каждым циклом количество копий РНК удваивается. Чем больше вирусных частичек в образце, тем быстрее их выявит тест-система и тем ниже будет показатель Ct.

Обычно ПЦР в реальном времени происходит в течение 40 циклов. После каждого цикла оценивают наличия свечения (флюоресценции), которое исходит от меченых фрагментов РНК возбудителя.

Результат ПЦР зависит от уровня вирусной нагрузки, а ВН, в свою очередь, — от стадии заболевания. Но это может совершенно не сочетаться с клиническими проявлениями:

если клинические симптомы заболевания отсутствуют (бессимптомное течение), а ПЦР тест положительный с высоким уровнем вирусной нагрузки – человек заразен для окружающих, поскольку выделяет большое количество вирусов из носоглотки при дыхании, разговоре.
клинические проявления заболевания могут отсутствовать при любом уровне вирусной нагрузки, т.е. человек может быть высокозаразен, а симтомов ОРВИ при этом может не быть.

**Число Ct — условный показатель определения вирусной нагрузки

Тест для определения антигена SARS-CoV-2 основан на выявлении в биоматериале специфического белка, который принадлежит нуклеокапсиду коронавируса

Для исследования используется материал тот же, что и в большинстве случаев для проведения ПЦР – соскоб из носо- и ротоглотки. Большим плюсом является то, что результат можно получить на месте уже через 20 минут. Также положительным моментом служит его стоимость – экспресс-тесты более доступны, так как для проведения тестирования не требуется дорогостоящее оборудование, квалифицированный персонал, современные лаборатории.

Тест на антиген способен выявить присутствие COVID-19 в том случае, когда вирусная нагрузка высокая, т.е. в носоглотке находятся сотни тысяч и миллионы копий вируса, что чаще бывает в начале заболевания или в период разгара коронавирусной болезни. При средней или низкой вирусной нагрузке тест может дать ложноотрицательный результат.

В основном экспресс тесты предназначены для «быстрого реагирования»:

если тяжелому пациенту нужно срочно определиться с диагнозом для назначения терапии;
когда нет возможности провести ПЦР;
на приеме у врача при наличии симптомов ОРВИ для уточнения диагноза;
в экстренных случаях (госпитализация по жизненным показаниям);
для массового тестирования населения в местах высокого уровня распространения заболевания;
при потребности регулярного тестирования группах повышенного риска (проживающие в интернатах, домах престарелых, медработники, сиделки).

Положительный результат теста на антиген при наличии симптомов заболевания свидетельствует о том, что человек болен COVID-19. Однако если результат теста положительный, а проявления отсутствуют, необходимо в течение ближайших двух дней провести ПЦР тест для подтверждения полученных результатов теста на антиген.

Отрицательный тест на антиген не исключает наличие COVID-19:

в странах/местах с высоким уровнем заболеваемости;
при наличии семейного контакта;
при наличии клинической картины ОРВИ, при наличии пневмонии, тяжелого острого респираторного синдрома.

В данном случае для подтверждения антиген-теста используется ПЦР.

Также данный вид тестирования не рекомендуется для проведения лицам с подозрительным и вероятным случаем COVID-19 без клинических проявлений, у которых количество вирусов в носоглотке может быть небольшим и быстрый АГ тест не сможет их выявить.

Отрицательный тест на антиген не является заключением о выздоровлении после коронавирусной болезни, разрешительным документом для досрочного снятия с самоизоляции в сервисе «Дій вдома» в случае прибытия из стран «красной зоны». В этих случаях также требуется результат ПЦР.

Интенсивнее всего размножение вируса происходит за 1-3 дня до появления симптомов и в первые 5-7 дней после появления первых симптомов. В этот период количество вирусов в 1 мл выделений из носоглотки может составлять сотни тысяч и миллионы частиц, что соответствует высокой и средней вирусной нагрузке и говорит о том, что человек максимально заразен для окружающих. Затем количество вирусов, выделяемых человеком начинает снижаться. Обычно с 7-10 дня от начала клинических проявлений человек перестает быть заразным, что соответствует снижению показателей вирусной нагрузки. В этот период вирусная РНК в образце еще может выявляться (ПЦР положительный с низким уровнем ВН), однако большинство исследований показывает, что после 10 дня клинических проявлений вирус обычно теряет свою способность к репликации (размножению), а значит, и способность заражать других людей.

Иммунохемилюминесцентный анализ (ИХЛА) – методика выявления антител (иммуноглобулинов) IgM и IgG к коронавирусу. В ДИЛА проводится определение:

Коронавирус (SARS-CoV-2), COVID-19, антитела IgМ к S-белку, полуколичественный
Коронавирус (SARS-CoV-2), COVID-19, антитела нейтрализующие IgG к S1 RBD, полуколичественный
Коронавирус (SARS-CoV-2), COVID-19, антитела суммарные нейтрализующие IgM/IgG к S1 RBD, полуколичественный
Коронавирус (SARS-CoV-2), COVID-19, комплекс антител IgМ к S-белку/IgG к N-белку, полуколичественный

ИХЛА позволяет подтвердить или исключить факт встречи с вирусом SARS-COV-2 и оценить наличие иммунного ответа к нему. Метод направлен на полуколичественное обнаружение антител, которые указывают на то, что человек сейчас болен COVID-19 (IgM) или переболел ранее к SARS-COV-2 (IgG), а также дает возможность оценить иммунный ответ в динамике.

ИХЛА – метод серологической диагностики, обладающий весомыми преимуществами по сравнению с методом ИФА (иммуноферментный анализ):

Более высокая чувствительность и специфичность метода обеспечивает точный результат
Полная автоматизация процесса снижает вероятность ошибки
Сокращение сроков получения результата

ИХЛА исследования показаны:

Тест на антитела IgM – подтверждение острой стадии заболевания:

при наличии симптомов ОРВИ и отрицательных результатах ПЦР-исследования;
при невозможности провести ПЦР в течение суток (контактным лицам или при наличии симптомов);
при госпитализации.

Тест на антитела IgG – определение контакта с коронавирусом SARS-COV-2 ранее:

после перенесенной инфекции, вызванной коронавирусом;
лицам, у которых ранее были проявления ОРВИ и они обеспокоены касательно возможного бессимптомного течения заболевания.

Комплексное определение IgM и IgG – получение наиболее полной информации о наличии/отсутствии контакта человека с SARS-CoV-2.

Суммарное определение антител повышает диагностическую ценность исследования и позволяет определить комбинацию иммуноглобулинов в ходе одного исследования, не привязываясь ко времени инфицирования. Также, в ближайшем будущем благодаря исследованию вы сможете:

узнать необходимо ли вам вакцинироваться, возможно у вас уже сформирован иммунитет;
определить сформировался иммунитет после вакцинации.

Иммуноглобулины (антитела) каждого класса появляются, а затем снижаются ниже порога обнаружения в определенный отрезок времени, который зависит от индивидуальных особенностей организма. Например, антитела могут начать вырабатываться гораздо позже, или если антитела класса М уже снизились ниже порога определения, то прибор определит антитела класса G, и наоборот. В таком случае определение суммарных антител имеет значительные преимущества по сравнению с обнаружением IgG и IgM по отдельности за счет большего временного диапазона определения иммунного ответа и позволяет перекрыть «серологические окна», что значительно повышает чувствительность тест-систем.

Как используются тесты для диагностики COVID-19

Разные тесты служат для разных целей

Исследование на антитела lgM позволяет:

выявить недавнее инфицирование, острую фазу течения инфекции COVID-19;
узнать, есть ли иммунный ответ организма, а именно острая фаза течения COVID-19.

Исследование на антитела lgG позволяет:

определить наличие иммунного ответа (выработались ли защитные антитела) на встречу с вирусомSARS COV-2. Признак перенесенного заболевания в прошлом.

Они направлены на прямое определение антигена (нуклеокапсидного белка) SARS-CoV-2 иммунохроматографическим методом в образцах соскобов из носоглотки человека, что позволяет с высокой вероятностью предположить инфицирования вирусом (SARS-CoV-2).

Исследование методом ПЦР позволяет:

выявить РНК вируса COVID-19;
при положительном результате теста засвидетельствовать наличие вируса в организме человека в настоящее время;
результат ПЦР-тестирования позволяет принять решение о лечении COVID-19.

Диагностический экспресс-тест – скрининговое исследование, оправданное в условиях ограниченной доступности ПЦР, а также когда продолжительность ожидания результата ПЦР-исследования исключает его клиническую эффективность. Он позволяет непосредственно на месте получить качественную оценку касательно заражения. Поэтому экспресс-тесты уместны, если результаты нужно получить максимально быстро у лиц с подозрительным и вероятным случаем COVID-19. Кроме того, исследование методом полимеразной цепной реакции требуется во всех официальных случаях: при выезде за границу, возвращении из стран с высоким уровнем распространением инфекции с целью досрочного прекращения самоизоляции. Во всех этих случаях в качестве подтверждения отсутствия инфекции SARS-CoV-2 рассматриваются исключительно результаты ПЦР.

Быстрый тест на антиген можно сдать в отдельных отделениях, предварительно заполнив Анкету-направление на сайте

Источник

Методика проведения системного анализа

Принципиальной особенностью системного анализа является использование методов двух типов — формальных и неформальных (качественных, содержательных).

Методика системного анализа разрабатывается и применяется в тех случаях, когда у лиц, принимающих решения, на начальном этапе нет достаточных сведений о проблемной ситуации, позволяющих выбрать метод ее формализованного представления, сформировать математическую модель или применить один из новых подходов к моделированию, сочетающих качественные и количественные приемы. В таких условиях может помочь представление объектов в виде систем, организация процесса принятия решения с использованием разных методов моделирования.

Для того чтобы организовать такой процесс, нужно определить последовательность этапов, рекомендовать методы для выполнения этих этапов, предусмотреть при необходимости возврат к предыдущим этапам. Такая последовательность определенным образом выделенных и упорядоченных этапов с рекомендованными методами или приемами их выполнения представляет собой методику системного анализа.

Таким образом, методика системного анализа разрабатывается для того, чтобы организовать процесс принятия решения в сложных проблемных ситуациях. Она должна ориентироваться на необходимость обоснования полноты анализа, формирование модели принятия решения, адекватно отображать рассматриваемый процесс или объект.

Одной из принципиальных особенностей системного анализа, отличающей его от других направлений системных исследований, является разработка и использование средств, облегчающих формирование и сравнительный анализ целей и функций систем управления. Вначале методики формирования и исследования структур целей базировались на сборе и обобщении опыта специалистов, накапливающих этот опыт на конкретных примерах.

Таким образом, основной особенностью методик системного анализа является сочетание в них формальных методов и неформализованного (экспертного) знания. Последнее помогает найти новые пути решения проблемы, не содержащиеся в формальной модели, и таким образом непрерывно развивать модель и процесс принятия решения, но одновременно быть источником противоречий, парадоксов, которые иногда трудно разрешить. Поэтому исследования по системному анализу начинают все больше опираться на методологию прикладной диалектики.

Методы системного анализа

Арсенал методов системного анализа достаточно большой, каждый из методов имеет свои достоинства и недостатки, а также область применения по отношению как к типу объекта, так и к этапу его исследования.

Основными методами системного анализа являются следующие методы:

неформальные методы: методы «мозговой атаки», метод экспертных оценок, метод «Дельфи», диагностические методы, морфологические методы, метод дерева целей;
формализованные методы:

o графические: матричные методы, сетевые методы;

o статистические: математическая статистика, теория вероятностей, теория массового обслуживания;

o аналитические: методы как классической математики, так и математического программирования.

Неформальные методы

Методы «мозговой атаки». Методы данного типа преследуют основную цель — поиск новых идей, их широкое обсуждение и конструктивную критику. Основная гипотеза заключается в предположении, что среди большого числа идей имеются, по меньшей мере, несколько хороших. При проведении обсуждений по исследуемой проблеме применяются следующие правила:

· сформулировать проблему в основных терминах, выделив центральный единственный пункт;

· не объявлять ложной и не прекращать исследование ни одной идеи;

· поддерживать идею любого рода, даже если ее уместность кажется вам в данное время сомнительной;

· оказывать поддержку и поощрение, чтобы освободить участников обсуждения от скованности.

При всей кажущейся простоте данные обсуждения дают неплохие результаты.

Методы экспертных оценок. Основа этих методов — различные формы экспертного опроса с последующим оцениванием и выбором наиболее предпочтительного варианта. Возможность использования экспертных оценок, обоснование их объективности базируется на том, что неизвестная характеристика исследуемого явления трактуется как случайная величина, отражением закона распределения которой является индивидуальная оценка эксперта о достоверности и значимости того или иного события. При этом предполагается, что истинное значение исследуемой характеристики находится внутри диапазона оценок, полученных от группы экспертов и что обобщенное коллективное мнение является достоверным. Наиболее спорным моментом в данных методиках является установление весовых коэффициентов по высказываемым экспертами оценкам и приведение противоречивых оценок к некоторой средней величине. Данная группа методов находит широкое применение в социально-экономических исследованиях.

Этапы экспертизы:

1. формирование цели;

2. разработка процедуры экспертизы;

3. формирование группы экспертов;

5. анализ и обработка информации.

При обработке материалов коллективной экспертной оценки используются методы теории ранговой корреляции. Для количественной оценки степени согласованности мнений экспертов применяется коэффициент конкордации, который позволяет оценить, насколько согласованы между собой ряды предпочтительности, построенные каждым экспертом. Для наглядности представления степени согласованности мнений двух любых экспертов служит коэффициент парной ранговой корреляции. Тип используемых процедур экспертизы зависит от задачи оценивания. К наиболее употребительным процедурам экспертных измерений относятся:

· метод фон Неймана-Моргенштерна.

Целесообразность применения того или иного метода во многом определяется характером анализируемой информации. Если оправданы лишь качественные оценки объектов по некоторым качественным признакам, то используются методы ранжирования, парного и множественного сравнения.

Если характер анализируемой информации таков, что целесообразно получить численные оценки объектов, то можно использовать какой-либо метод численной оценки, начиная от непосредственных численных оценок и кончая более тонкими методами Терстоуна и фон Неймана-Моргенштерна.

Метод «Дельфи». Первоначально метод "Дельфи" был предложен как одна из процедур при проведении мозговой атаки и должен помочь снизить влияние психологических факторов и повысить объективность оценок экспертов. Затем метод стал использоваться самостоятельно. Его основа — обратная связь, ознакомление экспертов с результатами предшествующего тура и учет этих результатов при оценке значимости экспертов.

Диагностические методы представляют собой приемы обследования системы, ее подсистем с целью усовершенствования форм и методов ее работы. Диагностические методы применяются на этапе диагностики обследуемого объекта и могут применяться также и на других этапах для получения необходимой информации, в частности, на этапе формулирования проблемы, этапе анализа структуры системы.

Цель использования диагностических методов – это установление и изучение признаков, характеризующих состояние систем для предсказания возможных отклонений и предотвращения нарушения нормального режима функционирования системы.

Морфологические методы.Основная идея морфологических методов – систематически находить все мыслимые варианты решения проблемы или реализации системы путем комбинирования выделенных элементов или признаков. Этот подход был разработан и применен швейцарским астрономом Ф. Цвикки и долгое время был известен как метод Цвикки.

Наиболее известными разновидностями метода являются:

· Метод систематического покрытия поля (МСПП). Основан на выделении так называемых опорных пунктов знания в любой исследуемой области и использовании для заполнения поля некоторых сформулированных принципов мышления.

· Метод отрицания и конструирования (МОК), заключающийся в том, что на пути конструктивного прогресса стоят догмы и компромиссные ограничения, которые есть смысл отрицать, и следовательно, сформулировав некоторые положения, полезно заменить из затем на противоположные и использовать при проведении анализа.

· Метод морфологического ящика (ММЯ), нашедший наиболее широкое распространение. Идея ММЯ состоит в том, чтобы определить все мыслимые параметры, от которых может зависеть решение проблемы, представить их в виде матриц-строк, а затем определить в этом морфологическом матрице-ящике все возможные сочетания параметров по одному из каждой строки. Полученные таким образом варианты могут снова подвергаться оценке и анализу в целях выбора наилучшего. Морфологический ящик может быть не только двумерным.

Метод дерева целей. Термин «дерево целей» подразумевает использование иерархической структуры, полученной путем разделения общей цели на подцели, а их в свою очередь, на более детальные составляющие.

Дерево целей представляет собой связный граф, вершины которого интерпретируются как цели, а ребра или дуги как связи между целями.

Основным требованием к дереву целей является отсутствие циклов. Дерево целей представляет собой главный инструмент увязки целей высшего уровня с конкретными средствами их достижения на низшем уровне через ряд промежуточных звеньев. При этом в понятие целей на разных уровнях вкладывается различное содержание: от объективных народохозяйственных потребностей и желаемых направлений развития на верхнем уровне до решения задач и осуществления отдельных мероприятий на нижних уровнях.

Метод дерева целей используется для:

· структуризации и анализа проблемы;

· декомпозиции критериев оптимальности;

Формализованные методы

Матричные методы.Матричные формы представления и анализа информации не являются специфическим инструментом системного анализа, однако широко используются на различных его этапах в качестве вспомогательного средства. Матрица является не только наглядной формой представления информации, но и формой, которая во многих случаях раскрывает внутренние связи между элементами, помогает выяснить и проанализировать наблюдаемые части структуры. Примером использования свойств матрицы является таблица Менделеева.

Матрицы используются для представления и анализа систем и их структур. Перестроение дерева целей в матрицу бывает удобно для анализа структуры дерева целей, для выявления взаимосвязей и отношений между целями на этапе отбора вариантов и усечения целей.

Сетевые методы.Сетевые методы являются наиболее наглядным и удобным средством отражения динамических, развивающихся во времени процессов, их анализа и планирования с включением элементов оптимизации. Используются главным образом на этапе построения программ развития. Элементы нижних уровней дерева целей, перегруппированные по признаку временных логических взаимосвязей, можно преобразовать в сеть. Анализ этих сетей может послужить для дальнейшей корректировки деревьев целей. Более сложные многомерные сети используются для распределения сфер ответственности, распределения работ по конкретным исполнителям в организациях, ориентированных на цель.

Статистические методы.Величины, которые могут принимать различные значения в зависимости от внешних по отношению к ним условий, принято называть случайными (стохастичнымипо природе). Так, например: пол встреченного нами человека может быть женским или мужским (дискретная случайная величина); его рост также может быть различным, но это уже непрерывная случайная величина — с тем или иным количеством возможных значений (в зависимости от единицы измерения).

Для случайных величин приходится использовать особые, статистические методы их описания. В зависимости от типа самой случайной величины — дискретная или непрерывная это делается по разному.

Дискретное описание заключается в том, что указываются все возможные значения данной величины (например — 7 цветов обычного спектра) и для каждой из них указывается вероятность или частота наблюдений именного этого значения при бесконечно большом числе всех наблюдений.

Можно доказать, что при увеличении числа наблюдений в определенных условиях за значениями некоторой дискретной величины частота повторений данного значения будет все больше приближаться к некоторому фиксированному значению — которое и есть вероятность этого значения.

К понятию вероятности значения дискретной случайной величины можно подойти и иным путем — через случайные события. Это наиболее простое понятие в теории вероятностей и математической статистике — событие с вероятностью 0,5 или 50% в 50 случаях из 100 может произойти или не произойти, если же его вероятность более 0,5 — оно чаще происходит, чем не происходит. События с вероятностью 1 называют достоверными, а с вероятностью 0 — невозможными.

Отсюда простое правило: для случайного события X вероятности P(X) (событие происходит) и P(X) (событие не происходит), в сумме для простого события дают 1.

В ряде ситуаций приходится иметь дело с непрерывно распределенными случайными величинами — весами, расстояниями и т. п. Для них идея оценки среднего значения (математического ожидания) и меры рассеяния (дисперсии) остается той же, что и для дискретных случайных величин. Приходится только вместо соответствующих сумм вычислять интегралы. Второе отличие — для непрерывной случайной величины вопрос о том какова вероятность принятия ею конкретного значения обычно не имеет смысла — как проверить, что вес товара составляет точно 242 кг — не больше и не меньше?

Для всех случайных величин — дискретных и непрерывно распределенных, имеет очень большой смысл вопрос о диапазоне значений. В самом деле, иногда знание вероятности того события, что случайная величина не превзойдет заданный рубеж, является единственным способом использовать имеющуюся информацию для системного анализа и системного подхода к управлению. Правило определения вероятности попадания в диапазон очень просто — надо просуммировать вероятности отдельных дискретных значений диапазона или проинтегрировать кривую распределения на этом диапазоне.

Математическое программирование ("планирование") — это раздел математики, занимающийся разработкой методов отыскания экстремальных значений функции, на аргументы которой наложены ограничения. Методы математического программирования используются в экономических, организационных, военных и др. системах для решения так называемых распределительных задач. Распределительные задачи возникают в случае, когда имеющихся в наличии ресурсов не хватает для выполнения каждой из намеченных работ эффективным образом и необходимо наилучшим образом распределить ресурсы по работам в соответствии с выбранным критерием оптимальности.

В зависимости от вида целевой функции и ограничений выделяют следующие методы математического программирования:

Линейное программирование, используется если целевая функция линейна и система ограничений также линейна.

Если решения задачи линейного программирования должны быть целыми числами, то это задача целочисленного линейного программирования.

Если целевая функция и система ограничений не линейны, то это задача нелинейного программирования.

В том случае, если в задаче математического программирования имеется переменная времени и целевая функция выражается не в явном виде, как функция переменных, а косвенно, через уравнение, описывающее протекание операции во времени, то такая задача является задачей динамического программирования.
Если целевая функция и система ограничений задаются формулами вида:

,то это задача геометрического программирования.

В задачах параметрического программированияцелевая функция и система ограничений зависят от параметров.

Если в целевой функции и системе ограничений определяется область возможного изменения переменных, содержатся случайные величины, то такая задача относится к задачам стохастического программирования.

Если точный оптимум найти алгоритмическим путем невозможно, из-за большого числа вариантов решения, то используются методы эвристического программирования.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные особенности системного анализа.

2. Для каких целей разрабатывается методика системного анализа и в каких случаях она применяется?

3. Опишите метод «мозговой атаки».

4. Опишите методы экспертных оценок.

5. Опишите метод «Дельфи».

6. Опишите диагностические методы.

7. Опишите морфологические методы.

8. Опишите метод дерева целей.

9. Опишите матричные методы.

10. Опишите сетевые методы.

11. Опишите статистические методы.

12. Опишите методы математического программирования.

Тема№8
Применение системного анализа в экономике и управлении

Источник

2.7. Понятие о методике системного анализа

В таких случаях может помочь представление объекта в виде системы, организация процесса коллективного принятия решений с привлечением специалистов различных областей знаний, с использованием разных методов формализованного моделирования (МФПС) и методов активизации интуиции ЛПР (МАИС), со сменой методов по мере познания объекта (или ситуации).

Чтобы организовать такой процесс, нужно определить последовательность этапов, рекомендовать методы для их выполнения, предусмотреть при необходимости возврат к предыдущим этапам. Такая последовательность определенным образом выделенных и упорядоченных этапов с рекомендованными методами и приемами их выполнения представляет собой структуру методики системного анализа.

Примеры выделения этапов в первых методиках системного анализа приведены в табл. 2.11.

Укрупненные этапы	Этапы методик СА по С. Оптнеру (С. П. Никанорову)	Этапы методик СА по Э. Квейду	Этапы методик СА по С. Янгу	Этапы методик СА по Е. П. Голубкову	Этапы методик СА по Ю. И. Черняку
I	1. Идентификация симптомов	1. Постановка здачи — определение существа проблемы, выявление целей и определение границ задачи 2. Поиск — сбор необходимых сведений, определение альтернативных средств достижения целей	1. Постановка задачи 2. Исследование	1. Анализ проблемы 2. Определение системы 3. Анализ структуры системы
II	2. Определение актуальности проблемы	1. Определение целей систем	3. Анализ	4. Формирование общей цели и критерия
III	3. Определение цели 4. Вскрытие структуры системы и ее дефектных элементов 5. Определение структуры возможностей 6. Нахождение альтернатив	3. Толкование — построение модели и ее использование	2.Выявление проблем организации 3. Исследование проблем и постановка диагноза 4. Поиск решения проблемы	4. Предварительное суждение	5. Декомпозиция цели, выявление потребности в ресурсах и процессах 6. Выявление ресурсов и процессов, композиция целей 7. Прогноз и анализ будущих условий
IV	7. Оценка альтернатив 8. Выбор альтернатив 9. Сопоставление решения 10. Признание решения коллективом исполнителей и руководителей	4. Рекомендация — определение предпочтительной альтернативы или курса действий	5. Оценка всех альтернатив и выбор наилучшей из них 6. Согласование решений в организации 7. Утверждение решения	5. Подтверждение	8. Оценка целей и средств 9. Отбор вариантов 10. Диагноз существующей системы
V	11.Запуск процесса реализации решения 12. Управление процессом реализации решения	5. Подтверждение — экспериментальная проверка решения	8. Подготовка к вводу 9. Управление применением решения	6. Окончательное суждение	11. Построение комплексной программы развития
VI	13. Оценка реализации решения и ее последствий	10. Проверка эффективности решения	7. Реализация принятого решения	12. Проектирование организации для достижения целей

Анализируя методики системного анализа, можно увидеть, что во всех методиках в той или иной форме представлены следующие этапы:

выявление проблем и постановка целей (укрупненные этапы I и II);
разработка вариантов и модели принятия решения (этап III);
оценка альтернатив и поиска решения (этап IV) и его реализации (этап V);
оценка эффективности решений и последствий их реализации (этап VI, который присутствует в некоторых методиках СА);
проектирование организации для достижения целей (этот этап также присутствует в некоторых методиках СА, и его можно было бы вынести в отдельный укрупненный этап VII).

При этом в методиках этапы по-разному детализированы.

В одних методиках основное внимание уделяется разработке и исследованию альтернатив принятия решений (Э. Квейд), в других — этапу обоснования цели и критериев, структуривании цели (Ю. И. Черняк, С. Янг). В третьих — наиболее важным является выбор решения (С. Оптнер), в четвертых — есть и этап управления процессом реализации уже принятого решения (Е. П. Голубков), а в наиболее полной методике Ю. И. Черняка особо предусмотрен этап проектирования организации для достижения цели.

Методика системного анализа разрабатывается для того, чтобы организовать процесс принятия решений в сложных проблемных ситуациях. Она должна ориентировать ЛПР на необходимость обоснования полноты формирования и исследования модели принятия решения, адекватно отображающей рассматриваемый объект или процесс.

В реальных условиях выполнение отдельных этапов может занимать достаточно много времени. Поэтому для более четкого выполнения этапов возникает необходимость большей их детализации, разделения этапов на подэтапы, и более четкого определения конечных результатов их выполнения.

Обобщая опыт системного анализа, можно рекомендовать при разработке методики, ориентированной на исследование одной из задач всего процесса принятия решения, вначале выделить два крупных этапа, которые отделяют процесс собственно формирования модели от процедуры ее оценки и анализа, так как эти этапы обычно выполняются с использованием разных методов.

В обобщенном виде эти этапы можно назвать следующим образом.

Формирование первоначального варианта (вариантов) модели принятия решения (структуры целей, организационной структуры, сетевой или другого вида модели альтернативных вариантов решения и т.п.).
Оценка, анализ первоначального варианта (вариантов) модели принятия решений (структуры целей, организационной структуры и т.п.) и выбор наилучшего варианта (или корректировка первоначального варианта, если он был единственным).

Подводя итоги сказанному, можно рекомендовать при разработке методики системного анализа прежде всего определить тип решаемой задачи (проблемы). Затем, если проблема охватывает несколько областей — и выбор целей, и совершенствование организационной структуры, и организацию процесса принятия и реализации решений, — то выделить в ней эти задачи, а разработку методики для каждой из них начинать с выделения двух рассмотренных крупных этапов.

Некоторые подэтапы в методике могут выполняться параллельно, и тогда методику удобно представлять в виде сетевой модели, т.е. в виде графических схем с последовательными и параллельными этапами.

На практике иногда трудно разработать и полностью реализовать методику, в которой все этапы и подэтапы были бы проработаны равноценно, и поэтому для сокращения затрат времени и труда в методике могут быть более подробно регламентированы те этапы и подэтапы, которые в конкретных условиях требуют к себе большего внимания. Для практической реализации методики следует стремиться автоматизировать выполнение ее подэтапов.

Источник

Принципы и методы системного анализа

Системный анализ – это методология теории систем, заключающаяся в исследовании любых объектов, представляемых в качестве систем, проведения их структуризации и последующего анализа. Главная особенность системного анализа заключается в том, что он включает в себя не только метод анализа (от греч. analysis – расчленение объекта на элементы), но и метод синтеза (от греч. synthesis – соединение элементов в единое целое).

Системный анализ принято рассматривать в двух аспектах как:

1. Научную дисциплину, разрабатывающую общие принципы исследования сложных объектов с учетом их системного характера.

2. Методологию исследования (анализ) любого объекта в качестве системы и конструирования (синтез) новой системы в соответствии с определенными целями.

В первом случае системный анализ выступает в качестве универсальной научной теории исследования объектов — систем. Как научная дисциплина системный анализ развивает идею кибернетики, т.е. исследует категории общие для многих дисциплин и относящиеся к понятию «система», которое изучается в любой научной отрасли знаний.

Например, любой экономический объект, и экономику в целом, можно исследовать с системных позиций с трех позиций:

· генетической, т.е. историческое развитие системы;

· организационной, т.е. изучение структуры строения системы;

· функциональной, т.е. изучения процессов ее функционирования.

Во втором случае системный анализ рассматривается в качестве прикладных научных средств исследования и проектирования систем с заданными характеристиками. В этом аспекте системный анализ представляет собой эффективное средство решения сложных, недостаточно четко сформулированных проблем в науке, производстве и других предметных областях.

Главная цель системного анализа — обнаружить и устранить неопределенность при решении сложной проблемы на основе поиска наилучшего решения из существующих альтернатив.

Следовательно, системный анализ — это совокупность методологических средств, используемых для подготовки и обоснования решений по сложным проблемам политического, военного, социального, экономического, научного и технического характера, вызванных наличием факторов, не поддающихся строгой количественной оценке. Он опирается на системный подход, а также на ряд математических дисциплин, современных методов управления и информационных технологий.

В основе методологии системного анализа лежат операции количественного сравнения и выбора альтернатив в процессе принятия решения, подлежащего реализации. Если требование заданного качества альтернатив выполнено, то могут быть получены их количественные оценки. Для того чтобы количественные оценки позволяли вести сравнение альтернатив, они должны отражать участвующие в сравнении свойства альтернатив (результат, эффективность, стоимость и другие).

В системном анализе решение проблемы определяется как деятельность, которая сохраняет или улучшает характеристики системы, или создает новую систему с заданными качествами. Приемы и методы системного анализа направлены на разработку альтернативных вариантов решения проблемы, выявление масштабов неопределенности по каждому варианту и сопоставление вариантов по их эффективности (критериям).

Поэтому, системный анализ можно представить в виде совокупности основных логических элементов:

· цель исследования – решение проблемы и получение результата;

· ресурсы – научные средства решения проблемы (методы);

· альтернативы – варианты решений и необходимость выбора одного из нескольких решений;

· критерии – средство (признак) оценки решаемости проблемы;

· модель создания новой системы.

Проблема – это сложный теоретический или практический вопрос, требующий разрешения, изучения, исследования. Проблема – это всегда наличие какого-либо противоречия между реальной системой и требованиями к ней внешней среды.

Например, проблема возникает тогда, когда состояние системы уже не соответствует реальным условиям существования ее в прежнем виде. Разрешение проблемы может осуществляться в процессе принятия решений по ее изменению на основе выявления причинно-следственных связей между ее прежними параметрами и требованиями к ее изменению в новых условиях.

Выявление проблемных ситуаций – это и есть проблема принятия решений. Процесс принятия решений должен завершаться конкретными результатами. Такими результатами становятся решение конкретных задач.

Поэтому проблема принятия решений разбивается на ряд обязательных этапов:

· определение цели исследования или определение системы целей;

· определение критериев их достижения;

· формулировка конкретных задач;

· выбор способов, приемов, методов и научных средств для решения поставленных задач.

Основными задачами системного анализа являются:

· задача декомпозиции означает представление системы (проблемы) в виде подсистем (задач), состоящих из более мелких элементов;

· задача анализа состоит в нахождении различного рода свойств системы, элементов и определения границ окружающей среды с целью определения закономерностей ее поведения;

· задача синтеза состоит в том, чтобы на основе знаний о системе, полученных при решении первых двух задач, создать новую модель системы, определить ее структуру, параметры, обеспечивающие эффективное функционирование системы, решение задач и достижение поставленной цели исследования.

Общая структура системного анализа представлена в таблице 3.1.

Таблица 1 — Основные задачи и функции системного анализа

Структура системного анализа
Декомпозиция	Анализ	Синтез
Определение и декомпозиция общей цели, основной функции	Функционально-структурный анализ	Разработка новой модели системы
Выделение системы из среды	Морфологический анализ (анализ взаимосвязи компонентов)	Структурный синтез
Описание воздействующих факторов	Генетический анализ (анализ предыстории, тенденций, прогнозирование)	Параметрический синтез
Описание тенденций развития, неопределенностей	Анализ аналогов	Оценка новой системы
Описание как «черного ящика»	Анализ эффективности
Функциональная, компонентная и структурная декомпозиция	Формирование требований к создаваемой системе

В концепции системного анализа процесс решения любой сложной проблемы рассматривается в качестве решения системы взаимосвязанных задач, каждая из которых решается своими предметными методами, а затем производится синтез этих решений, оцениваемый критерием (или критериями) достижения решаемости данной проблемы. Логическая структура процесса принятия решений в рамках системного анализа представлена на рисунке. 1.

В методике системного анализа главное — процесс постановки цели. В экономике не нужна готовая модель объекта или процесса принятия решения (математический метод), нужна методика, позволяющая постепенно формировать модель решения, обосновывая ее адекватность на каждом шаге формирования эффективного решения, с участием лица принимающего решение (ЛПР).

Рисунок 1. Схема процесса решения проблемы

Проблемы (задачи), решение которых ранее были основаны на интуиции (проблема управления разработками организационных структур), теперь не могут решаться без системного анализа, т.к. чаще всего они имеют системный характер. Для принятия «взвешенных» проектных, управленческих, социально-экономических и других решений необходим широкий охват и всесторонний анализ факторов, существенно влияющих на решаемую проблему. Необходимо использовать системный подход при изучении проблемной ситуации и привлекать средства системного анализа для решения этой проблемы. Особенно полезно использовать методологию системного подхода и системного анализа при решении сложных проблем — выдвижении и выборе концепции (гипотезы, идеи) стратегии развития фирмы, разработке качественно новых рынков сбыта продукции, совершенствование и приведение в соответствие с новыми условиями рынка внутренней среды фирмы и т.д.

Системный анализ основывается на множестве принципов, которые определяют его основное содержание и отличие от других видов анализа.

К ним относятся следующие принципы:

· Конечной цели, формулирование цели исследования, определение основных свойств функционирующей системы, ее назначение (целеполагание), показатели качества и критерии оценки достижения цели;

· Измерения, суть этого принципа в сопоставимости ее параметров с параметрами системы высшего уровня, т.е. внешней среды. О качестве функционирования какой-либо системы можно судить только применительно ее результатов к надсистеме, т.е. для определения эффективности функционирования исследуемой системы надо представить ее в качестве части системы высшего уровня и проводить оценку ее результатов относительно целей и задач надсистемы или окружающей среды;

· Эквифинальности – определение формы устойчивого развития системы по отношению к начальным и граничным условиям, т.е. определение ее потенциальных возможностей Система может достигнуть требуемого конечного состояния, независимо от времени и определяемого исключительно собственными характеристиками системы при различных начальных условиях и различными путями;

· Единства – рассмотрение системы как целого и совокупности взаимосвязанных элементов. Принцип ориентирован на «взгляд внутрь» системы, на расчленение ее с сохранением целостных представлений о системе;

· Взаимосвязи – процедуры определения связей, как внутри самой системы (между элементами), так и с внешней средой (с другими системами). В соответствии с этим принципом исследуемую систему, в первую очередь, следует рассматривать как часть (элемент, подсистему) другой системы, называемой надсистемой;

· Модульного построения – выделение функциональных моделей и описание совокупности их входных и выходных параметров, что позволяет избежать излишней детализации для создания абстрактной модели системы. Выделение модулей в системе позволяет рассматривать ее как совокупность модулей;

· Иерархии – определение иерархии функционально-структурных частей системы и их ранжирование, что упрощает разработку новой системы и устанавливает порядок ее рассмотрения (исследования);

· Функциональности – совместное рассмотрение структуры и функций системы. В случае внесения новых функций в систему, следует разрабатывать и новую структуру, а не включать новые функции в старую структуру. Функции связаны с процессами, которые требуют анализа различных потоков (материальных, энергии, информации), что в сою очередь отражается на состоянии элементов системы и самой системы в целом. Структура всегда ограничивает потоки в пространстве и во времени;

· Развития – определение закономерностей ее функционирования и потенциала к развитию (или росту), адаптации к изменениям, расширению, усовершенствованию, встраивание новых модулей на основе единства целей развития;

· Децентрализации – сочетание функций централизации и децентрализации в системе управления;

· Неопределенности – учет факторов неопределенности и случайных факторов воздействия, как в самой системе, так и со стороны внешней среды. Идентификация факторов неопределенности в качестве факторов риска позволяет их анализировать и создавать систему управления рисками.

Принцип конечной цели определяет абсолютный приоритет конечной (глобальной) цели в процессе проведения системного анализа.

Этот принцип диктует следующие правила:

· в первую очередь, сформулировать цели исследования;

· анализ следует вести на базе первоочередного уяснения основной цели (функции основного назначения) системы, что позволит определить ее основные существенные свойства, показатели качества и критерии оценки;

· при синтезе решений любая попытка изменения должна оцениваться относительно того, помогает или мешает оно достижению конечной цели;

· цель функционирования искусственной системы задается, как правило, надсистемой, в которой исследуемая система является составной частью.

Понять, что ситуация требует исследования, есть первый шаг исследователя.Этот этап творчества непосредственно связан с фундаментальным философским понятием «цель», т.е. мысленным предвосхищением результата деятельности.

Цель регулирует и направляет человеческую деятельность, которая состоит из следующих основных элементов:

Из всех этих элементов (задач) определение цели стоит на первом месте. Сформулировать цель значительно труднее, чем следовать принятой цели. Цель конкретизируется и трансформируется применительно к исполнителям и условиям. Цель более высокого порядка всегда содержит исходную неопределенность, которую необходимо учитывать. Несмотря на это, цель должна быть определенной и однозначной. Ее постановка должна допускать инициативу исполнителей. «Гораздо важнее выбрать «правильную» цель, чем «правильную» систему», — указал Холл, автор книги по системотехнике; выбрать не ту цель — значит решить не ту задачу; а выбрать не ту систему — значит просто выбрать неоптимальную систему.

Следовательно, формулировка цели исследования играет определяющую роль в системном анализе, т.к. предопределяет его эффективность проведения, а, следовательно, и качество результата. Процесс формулирования цели должен состоять не только в определении желаемого результата, но и определения тех средств (ресурсов) с помощью которых она может быть достигнута. Необходимо помнить, что если ресурсов не достаточно для достижения сформулированной цели, то можно получить результат, но он будет не желаемого качества. Ресурсы (средства достижения цели), в данном случае, могут стать мерилом эффективности достигаемой цели, т.е. заданного качества результата.

Цель — это желаемое состояние системы или конечный результат деятельности. Первая и одна из важнейших задач специалиста по системному анализу состоит в раскрытии целей лицу, принимающему решение (ЛПР). Процесс раскрытия целей в системном анализе осуществляется методом итерации и выполняется совместно специалистом по системному анализу и ЛПР.

Определение целей — есть зеркальное отражение формулирования проблемы, поскольку проблема – это несоответствие между необходимым (желаемым) и фактическим положением дел. Правильная постановка целей может быть равносильна «половине» решения проблемы. Все усилия подчиненных, отличная организация работ и самая современная техника не приведут к успеху, если цель системного анализа выбрана ошибочно.

Цели тесно связаны с проблемами: с одной стороны, поставленная цель порождает проблему ее достижения, а с другой для решения проблемы ставится цель как путь ее решения. При этом проблемы могут иметь объективный или субъективный характер, а цели могут носить характер желания или направления деятельности.

Например, руководитель фирмы с целью совершенствования системы управления желает создать современную информационную систему. Данная цель порождает ряд проблем: недостаточность финансовых средств, отсутствие требуемых помещений, отсутствие соответствующих квалифицированных кадров для ее внедрения и эксплуатации и, наконец, проблема выбора технических и программных средств. Для конкретизации цели руководство должно определиться не только с потенциальными ресурсами для ее реализации, но и уточнить какую именно информационную систему нужно создать, для каких целей.

В ряде случаев подобное исследование приводит к выводу, что проблема таковой не является, либо была первоначально сформулирована неверно и требует уточнений.

Например, нельзя одновременно стремиться увеличить общий объем продукции, улучшить ее качество и уменьшить эксплуатационные расходы, поскольку данные цели несовместимы, они носят противоречивый характер. Увеличение объема продукции требуют дополнительных затрат. Поэтому было бы целесообразно установить некоторые пределы росту продукции путем определения его как «наивысшего роста продукции при плановом объеме затрат». Возможно, что если бы «уменьшению эксплуатационных расходов» придавался смысл «уменьшение эксплуатационных расходов, согласованное с приемлемым качеством, существующим оборудованием, инструментом и персоналом», то эта цель была бы достижимой.

Основные методы системного анализа представляют совокупность количественных и качественных методов, которые можно представить в виде таблицы 2.

Источник