Элементы системного анализа

Существующие модели по характеру  связи с реальным объектом, который  они имитируют, можно разделить  на пять типов:

 

    1. Описательные (например, вербальная (словесная) модель развития демографической ситуации, систем и методов управления.

 

    2. Изобразительные  (модели геометрического подобия), например, фотографии, картины, скульптуры, макет предприятия, глобус, модель  автомашины, воспроизводящая ее  чисто внешний облик и др. Изобразительные  модели хорошо приспособлены  для отображения статического  или динамического явления в  определенный момент времени,  но они не годятся для изучения  изменяющего процесса.

 

    3. Модели-аналоги,  в них набор одних свойств  используется для отображения  набора совершенно иных свойств.  Примером простой аналогии являются  графики, схемы информационных  и материальных потоков предприятия,  логарифмическая линейка и др. На графиках пользуются расстоянием  для отображения таких свойств,  как время, проценты, вес и др. Графики дают возможность предсказать,  как изменения одного свойства  сказываются на другом. Модели-аналоги  удобны для отображения динамических  процессов или систем и обладают  большой универсальностью. Так, незначительно  изменяя модель, можно отобразить  различные процессы одного класса.

   4. Функционирующие  модели системы, то есть модели, воспроизводящие все основные  особенности функционирования системы,  но отличающиеся от реальной системы по какому-то признаку (размер, прочность, масштабность и др.). Например, предприятие, на котором отрабатывается новая система планирования и стимулирования с целью перевода на эту систему всех предприятий данного холдинга, стендовый двигатель, лабораторная технологическая линия по производству промышленной продукции и др.

   5. Символические модели с помощью математических и логических символов (букв, чисел и др.) отображают свойства изучаемой системы, используя для этого математический аппарат. К числу моделей этого типа относится любая математическая формула или уравнение.

В зависимости от степени  абстрактности моделирования объекта  модели можно классифицировать на два  класса:

  1. Физические (начиная от полномасштабных натурных моделей и кончая моделями геометрического подобия).

   2. Абстрактные. В их число входят описательные, графические, логические, математические модели.

  Применение моделей дает возможность:  получить обширную информацию о различных сторонах работы системы;

изучить процесс функционирования системы в целом с учетом разнообразных  взаимодействий элементов сложной  системы и совместного действия различных факторов;

исследовать зависимость  эффективности работы системы от ее характеристик и параметров;

оценив эффективность  и экономичность системы, найти  ее оптимальный вариант;

исследовать поведение системы  под воздействием внешних и внутренних возмущений, то есть исследовать устойчивость функционирования системы.

        1. Модель должна описывать исследуемую систему с достаточной полнотой и обладать свойством эволюционности.

 

    2. Степень абстрактности  модели не должна вызывать  сомнений в ее практической  полезности.

 

    3. Возможность  получения хотя бы приближенного  решения к требуемому моменту  времени. (Запоздалое решение может  оказаться ненужным.)

 

    4. Возможность  использования вычислительной техники  при получении решения с помощью  модели.

 

    5. Возможность  проверки истинности модели в  процессе ее построения.

Обычно модели рассматриваются  как средство выбора оптимальной  стратегии из множества, «охватываемого»  данной моделью. Однако существует другая, весьма важная область приложения моделей. Их можно использовать эвристически как инструмент поиска. Модели являются эффективным средством исследования структуры задачи, с помощью которого можно обнаружить принципиально  новые стратегии, ранее упускавшиеся из виду. Выявление таких новых стратегий часто представляет собой наиболее ценный результат использования моделей.

2. КРИТЕРИЙ

  Критерий — это  показатель или правило, с помощью  которых различные варианты решений  располагаются в порядке их  желательности и выделяют наиболее  предпочтительный из них.

  Критерий — это некоторая функция от принятого решения, которая позволяет количественно оценить его целесообразность.

  Критерии используются  на разных этапах принятия  решений: при ранжировании целей,  оценке уровня их достижения; выборе и определении эффективности  используемых при этом средств;  распределении ресурсов.

 

    Выбор правильного  критерия предопределяет результаты  оценки различных вариантов решений.  По сути дела здесь можно  говорить: «Каков критерий (критерии) — таков и наш выбор». Этот  вывод подтверждает следующий  пример.

   Если исходить  из того, что критерий — это  измеренная цель и она имеет единственный численный измеритель, тогда цель и критерий полностью совпадают (используется термин «целевой критерий»). Однако тождественность этих понятий имеет место только в самых простых случаях, когда для измерения уровня достижения простой, однозначной цели применяется четко выраженный единственный критерий. При системном анализе большинства практических проблем такие условия выполняются редко.

   Используемые в системном анализе критерии можно классифицировать на:

    1) «оптимизационные»  (наилучший вариант решения соответствует  максимальному или минимальному  значению этого критерия);

    2) «ограничительные»,  вводимые для того, чтобы установить  диапазон желаемых значений важнейших  характеристик системы и исключить  варианты решения, по которым  хотя бы одна характеристика  не попадает в требуемый диапазон.

  Математическое выражение критерия оптимальности называют также целевой функцией, поскольку экстремум критерия является математическим отображением поставленной цели.

   Среди оптимизационных критериев, в свою очередь, можно выделить: простые, состоящие из одного показателя, например прибыль, себестоимость; составные, включающие в свой состав несколько показателей, например критерии типа стоимость — эффективность. Эти критерии основаны на разносторонней оценке затрат и результатов. Они могут включать не только измерение технико-экономических показателей, но и социальные последствия того или иного решения.

   Кроме того, лучший вариант решения в ряде случаев, особенно когда задача полностью не формализуется, определяется на основе «взвешивающих» критериев, представляющих собой эвристически построенные «веса», «коэффициенты относительной важности», которые присваиваются различным важнейшим характеристикам экспертами и позволяют рассчитывать «индексы» сравнительной значимости вариантов решения.

  Взвешивающие критерии могут быть построены в виде определяемых экспертно величин предпочтительности сочетаний различных значений отдельных показателей. В этих целях для сочетания значений показателей, характеризующих возможные варианты решений (например, варианты плана) указывается, какое из сочетаний наиболее желательно.

   Предпочтение к различным вариантам, характеризующимся совокупностью значений показателей, может быть представлено в виде упорядоченной последовательности этих сочетаний.

  Процесс формирования  критериев должен идти сверху  вниз при условии, что снизу  вверх поступает необходимая  для этого информация. Поэтому  важнейшей обязанностью руководителей  является обеспечение нижестоящих  иерархических уровней критериями  оценки, а вышестоящих — необходимой  информацией.

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Истоки системного анализа

Системный анализ возник в  эпоху разработки компьютерной техники. Успех его применения при решении  сложных задач во многом определяется современными возможностями информационных технологий. Н. Н. Моисеев приводит, по его выражению, довольно узкое  определение системного анализа: «Системный анализ — это совокупность методов, основанных на использовании ЭВМ  и ориентированных на исследование сложных систем — технических, экономических, экологических и т.д. Результатом  системных исследований является, как  правило, выбор вполне определенной альтернативы: плана развития региона, параметров конструкции и т. д. Поэтому  истоки системного анализа, его методические концепции лежат в тех дисциплинах, которые занимаются проблемами принятия решений: исследование операций и общая  теория управления».

Сущность системного анализа

Ценность системного подхода  состоит в том, что рассмотрение категорий системного анализа создает  основу для логического и последовательного  подхода к проблеме принятия решений. Эффективность решения проблем  с помощью системного анализа  определяется структурой решаемых проблем.

Классификация проблем

Согласно классификации, все проблемы подразделяются на три  класса:

хорошо структурированные (well-structured), или количественно сформулированные проблемы, в которых существенные зависимости выяснены очень хорошо;

неструктурированные (unstructured), или качественно выраженные проблемы, содержащие лишь описание важнейших ресурсов, признаков и характеристик, количественные зависимости между которыми совершенно неизвестны;

слабо структурированные (ill-structured), или смешанные проблемы, которые содержат как качественные элементы, так и малоизвестные, неопределенные стороны, которые имеют тенденцию доминировать.

Методы решения

Для решения хорошо структурированных  количественно выражаемых проблем  используется известная методология  исследования операций, которая состоит  в построении адекватной математической модели (например, задачи линейного, нелинейного, динамического программирования, задачи теории массового обслуживания, теории игр и др.) и применении методов  для отыскания оптимальной стратегии  управления целенаправленными действиями.

Системный анализ предоставляет  к использованию в различных  науках, системах следующие системные  методы и процедуры:

абстрагирование и конкретизация

анализ и синтез, индукция и дедукция

формализация и конкретизация

композиция и декомпозиция

линеаризация и выделение  нелинейных составляющих

структурирование и ре структурирование

макетирование

реинжиниринг

алгоритмизация

моделирование и эксперимент

программное управление и  регулирование

распознавание и идентификация

кластеризация и классификация

экспертное оценивание и  тестирование

верификация и другие методы и процедуры.

Процедура принятия решений

 

Для решения слабо структурированных  проблем используется методология  системного анализа, системы поддержки  принятия решений (СППР). Рассмотрим технологию применения системного анализа к  решению сложных задач.

 

Процедура принятия решений согласно включает следующие основные этапы:

формулировка проблемной ситуации;

определение целей;

определение критериев достижения целей;

построение моделей для  обоснования решений;

поиск оптимального (допустимого) варианта решения;

согласование решения;

подготовка решения к  реализации;

утверждение решения;

управление ходом реализации решения;

проверка эффективности  решения.

 

Для многофакторного анализа, алгоритм можно описать и точнее:

описание условий (факторов) существования проблем, И, ИЛИ и  НЕ связывание между условиями;

отрицание условий, нахождение любых технически возможных путей. Для решения нужен хотя бы один единственный путь. Все И меняются на ИЛИ, ИЛИ меняются на И, а НЕ меняются на подтверждение, подтверждение меняется на НЕ-связывание;

рекурсивный анализ вытекающих проблем из найденных путей;

оценка всех найденных  путей решений по критериям исходящих  подпроблем, сведенным к материальной или иной общей стоимости.

  Для системного анализа  характерно наличие определенных  типов стандартных компонентов,  которые практически всегда присутствуют  в анализе любой проблемы. Сочетание этих характерных элементов в определенной последовательности, диктуемой структурой проблемы и причинно-следственными связями, и приводит к ее системному решению. Основные элементы системного анализа образуют «кирпичи», которые укладываются в единое здание анализа с соблюдением логической последовательности: цели — средства достижения целей — потребные ресурсы. Кроме того, при решении задач этой логической цепочки широко используются различные модели и критерии.