В.29 Этапы проектирования и характеристика ее методов.

Проектирование реализует итерационный процесс получения логической модели системы вместе со строго сформулированными целями, поставленными перед нею, а также написание спецификаций организационной системы, удовлетворяющей этим требованиям. Обычно стадию проектирования разделяют на два этапа:

1. Создание проектных решений, проектирование архитектуры системы, включающее разработку структуры и интерфейсов компонентов, согласование функций и организационных требований к компонентам, методам и стандартам проектирования, производство отчетных документов.

2. Детальное (рабочее) проектирование, включающее разработку спецификаций каждого компонента и, прежде всего, создание или привязку программных средств, интерфейсов между компонентами, разработку плана интеграции компонентов, формирование обширных инструкционных материалов.

В процессе проектирования систем используются математические, экспериментальные и эвристические методы.

При применении математических методов совокупность исходных данных представляется в математической форме, т.е. составляется математическое описание системы, ограничений, налагаемых на структуру системы и значения её параметров, частных показателей качества от структуры системы и значений ее параметров, частных показателей качества и критерия качества системы. они предполагают наличие вполне оп­ределенного математического описания, которое, во-первых, требует экспери­ментальной проверки и, во-вторых, существует в необходимом объеме далеко не на всех этапах проектирования. Для выбора и обоснования математического описания, а также для решения ряда дополнительных задач проектирования требуется эвристическая деятельность коллектива разработчиков и проведение экспериментальных исследований.

Эвристические методы свойственны творческой деятельности, которая не поддается математической формализации. Они основаны на разных эври­стических приемах, обобщающих опыт, интуицию и здравый смысл. Эвристи­ческий подход в процессе проектирования необходим при решении следующих задач:

• выбор и формулировка цели проектирования;

• выбор принципов действия системы;

• обоснование математических моделей системы, полезных и мешающих воздействий;

• выбор методов математического и экспериментального исследования;

• выбор элементной и технологической базы;

• трактовка результатов исследования и принятие окончательных решений.

В процессе эвиристической деятельности истина достигается только при соблюдении двух условий:

• Исходные положения (предпосылки) должны быть истинными.

• В процессе рассуждения эти истинные посылки должны связываться в соответствии с законами и правилами логики.

Основным чертам правильной мысли соответствуют принципиальные положения науки логики, сформулированные в четырёх законах логически правильного мышления - закон ТОЖДЕСТВА, однозначности понятия; закон ПРОТИВОРЕЧИЯ, т.е. логической непротиворечивости; закон ИСКЛЮЧЁННОГО третьего, требующий последовательной мысли; закон ДОСТАТОЧНОГО основания, или обоснованности выводов.

Экспериментальные исследования необходимы для проверки результатов теоретических исследований, для отработки принципов построения проекти­руемой системы и предлагаемых проектных решений и т.д. Основаны на методах макетирования. На макете - физической модели - определяется выпол­нение условий работоспособности, производится изменение внутренних параметров, частичное изменение структуры с целью улучшения свойств объекта.

1. Этапы системного проектирования (разработки) информационных систем.

2. Требования к проектированию систем.

Основные требования к проектированию систем.

• Соблюдение принципа системности - учёт взаимодействия с внешней и внутренней средой проектируемого объекта, учёт структурно-динамических свойств протекающих в нём процессов, моделирование прямых и обратных связей с окружающей средой.

• Соблюдение принципа развития предполагает учёт истории и перспектив развития систем данного и взаимодействующих или конкурирующих классов.

• Охват всех стадий жизненного цикла проектируемой системы, позволяющей создать реализуемые, достаточно технологичные в производстве и эксплуатации, высокоэффективные в применении в течение продолжительного времени системы.

• Охват основных этапов жизненного цикла управления: целеполагание, выработка альтернатив принятия решений, выбор наиболее рационального варианта управленческой стратегии, мониторинг и контроль исполняемых решений.

• Способность к адаптации всей системы и гибкое приспособление её компонентов к изменениям рыночной среды, учёт возможности изменения исходных данных и даже решаемой задачи в процессе проектирования, производства и эксплуатации.

• Вскрытие основных противоречий, препятствующих улучшению качества системы и ускорению процесса её разработки, а также отыскания приёмов их преодоления.

• Наличие экспертной поддержки, учёт неполноты информации, возможность получения прогнозных данных.

• Ориентация разрабатываемой системы на реализацию единой информационно-логической модели объекта управления в сочетании с необходимыми процедурами обработки данных и вывода результатов.

В.30 Регрессионные модели прогнозирования обычно учитывают несколько переменных, определяющих значение прогнозируемой переменной. Если эти взаимосвязанные переменные известны, строится статическая модель, которая используется для прогнозирования значения интересующей нас переменной. Этот подход является более эффективным, чем методы анализа временных рядов, которые используют только реализовавшиеся значения прогнозируемой переменной. В регрессионном анализе можно учитывать много факторов, например, величина спроса на продукт фирмы может зависеть от бюджета на рекламу, назначаемой цены, цен, назначаемых конкурентами, уровнем безработицы. В таком случае величину спроса следует назвать зависимой переменной, а другие переменные – независимыми переменными. Задача менеджера – установить наилучшую статическую взаимосвязь между спросом и независимыми переменами. Для проведения регрессивного анализа воспользуемая математическая модель, которая получена с помощью метода наименьших квадратов при проецировании тренда.

Пусть - зависимая переменная, которую необходимо прогнозировать.

Независимой переменной x уже не обязательно является время:

= c + dx ,

где - значение зависимой переменной (здесь - спрос);

с - значение, характеризующее точку пересечения линии регрессии с осью y;

d - наклон линии регрессии;

x – независимая переменная.

В.31 Множественная регрессия – это развитие описанной выше модели, которая позволяет построить модели с несколькими независимыми переменными.

В математическом плане множественная регрессия достаточно сложна и обычно рассчитывается с помощью компьютера. Формулы для определения с, d1 и d2 могут быть взяты из учебников по статистике.

Управляемый или контролируемый прогноз.

Для ответа на вопрос – почему фактический спрос (или другая оцениваемая величина) существенно отличается от значения прогноза? – необходима оценка его точности. Один из способов управления прогнозом с целью обеспечения его точности – использование трекинг-сигнала. Если прогноз рассчитывается каждые неделю, месяц или квартал, ставшие известными величины фактического спроса сравниваются с соответствующими прогнозами величин.

Трекинг-сигнал рассчитывается как итоговая сумма ошибок прогнозирования, деленная на среднее абсолютное отклонение.

Положительный трекинг-сигнал означает, что фактический спрос выше, чем прогноз. Отрицательный – что фактический спрос меньше, чем прогноз. У хорошего трекинг-сигнала значение RSFE мало, т.е. для него положительные ошибки приблизительно равны отрицательным. Другими словами, небольшие отклонения допустимы, но положительные отклонения должны уравновешиваться отрицательными отклонениями так, чтобы трекинг-сигнал имел небольшие отклонения от ноля в ту и другую сторону.

Если трекинг-сигналы рассчитаны, их следует сравнить с заранее определенной контрольной границей. Если трекинг-сигнал выходит за верхнюю или нижнюю границы, «поднимается флажок». Это означает, что возникла проблема с методом прогнозирования и его следует скорректировать.

На рис.2 показан трекинг-сигнал. Если для его получения использовалась модель экспоненциального сглаживания, то константу сглаживания следует изменить.

В.32 Проектная процедура называется типовой, если она предназначена для многократного применения при проектировании многих видов объектов. Классификация типовых проектных процедур приведена на рис. 1.

Рис. 1. Классификация типовых проектных процедур

В.33 Разработка и реализация процесса совершенствования организационных структур - одна из самых сложных проблем теории систем и системного анализа. В настоящее время, когда предприятия и организации претерпевают существенные преобразования в новых условиях экономического состояния страны, значимость разрешения данной проблемы возрастает. Постоянно изменяющаяся рыночная ситуация требует регулярной корректировки организационных структур на основе изыскания и внедрения в практику предприятий методов и подходов, как средств автоматизированной поддержки принимаемых решений.

В настоящее время при проектировании (совершенствовании) организационных структур выделяют три подхода: нормативно-функциональный, функционально-технологический и системно-целевой, которые имеют ряд принципиальных особенностей.

Нормативно-технологический подход направлен на унификацию организационных форм управления в рамках отрасли. Разработка и внедрение типовых организационных структур явилась первым шагом на пути внедрения принципов их научного обоснованного построения. Однако ориентация на типовую номенклатуру функций управления и структурных управленческих подразделений не позволяет учесть особенности конкретных предприятий и условия их деятельности, оценить влияние этих особенностей и условий на деятельность предприятия и на их оргструктуры.

Функционально-технологический подход основан на рационализации потоков информации и технологии её обработки. Он достаточно полно учитывает особенности конкретного предприятия, отличается гибкостью и универсальностью. Характеризуется высокой трудоёмкостью и использованием стабильной номенклатуры сложившихся функций управления, подчинением оргструктуры схеме документооборота.

Системно-целевой подход заключается в построении структуры целей, определении на её основе функций управления и их организационном оформлении. Преимущества подхода- учёт особенностей объекта управления и условий его деятельности, способность изменять и расширять состав функций, проектировать разнообразные организационно-правовые формы предприятий. Трудности в использовании подхода связаны с проблемой перехода от совокупности целей и функций к составу и подчинённости структурных звеньев, обеспечивающих их реализацию.

В условиях проектирования принципиально новых предприятий, при существенном изменении требований среды в новых экономических условиях и появлении новых прав, появлении необходимости выполнения системой управления принципиально новых функций системно-целевой подход предпочтительнее нормативно-функционального и функционально-технического. Реализация указанных подходов предполагает использование как методов проектирования оргструктур, так и качественных (экспертных) или ещё как их называют в [8]- методов, направленных на активизацию использования интуиции и опыта специалистов.

Таким образом, задача проектирования (совершенствования) оргструктуры не может быть полностью формализована, это качественно-количественная проблема, для решения которой следует сочетать методы формализованного представления систем и методы активизации интуиции и опыта специалистов, что обусловлено сложностью задачи, необходимостью учёта большого числа разнородных факторов, в числе которых много трудноформализуемых.

В.34 Характеристика методов анализа и синтеза.

Анализ сложных объектов – это изучение их свойств, при анализе не создаются новые объекты, а исследуются заданные.

Синтез сложных объектов нацелен на создание новых вариантов, а анализ используется для оценки этих вариантов, т.е. синтез и анализ выступают в процессе проектирования в диалектическом единстве.

Процедуры анализа делятся на процедуры одно- и многовариантного анализа.

• При одновариантном анализе заданы значения внутренних X_i- и внешних параметров – Z_i, требуется определить значения выходных параметров объекта - Y_i.

Внутренние параметры - это параметры элементов системы. К внешним параметрам относятся параметры внешней по отношению к объекту среды, оказывающие влияние на его функционирование. Выходные, параметры - это показатели качества, по которым можно судить о качестве системы.

• Многовариантный анализ заключается в исследовании свойств объекта в некоторой области пространства внутренних параметров. Такой анализ требует многократного выполнения одновариантного анализа. К типовым задачам мно­говариантного анализа относят прежде всего: статистический анализ; анализ чувствительности.

Анализ чувствительности позволяет определить степень влияния внутренних и_внешних параметров на выходные параметры объекта. Поэтому дан­ный вид анализа широко используется для:

• оценивания нестабильности выход­ных параметров при воздействии внешних дестабилизирующих факторов;

• получения ин­формации о том, какие управляемые параметры и в каком направлении следует изменять в процессе оптимизации.

Степень влияния внутренних Xi или внешних Z_i параметров на выходные параметры Y_i количественно оценивают с помощью частных производных

или

где X_i, ном и Y_j ном - номинальные значение параметров.

Величины A_ji и B_ji называют соответственно абсолютным и относитель­ным коэффициентами влияния (коэффициентами чувствительности).

В практике проектирования наиболее широко распространен метод анализа чувствительности, основанный на численном дифференцировании и называется методом приращений.

Сущность метода приращений выражает формула

.

Для анализа чувствительности применяют также регрессионный метод. В уравнении линейной регрессии, выходного параметра Y_j на параметры х_i,

.

Процедуры синтеза делятся на процедуры структурного и параметрического синтеза. Целью структурного синтеза является определение структуры объекта - перечня типов элементов, составляющих объект, и способа связи элементов между собой в составе объекта. Параметрический синтез заключается в определении числовых значений параметров элементов при заданных структуре и условиях функционирования объекта.

Если среди вариантов структуры ищется не любой приемлемый вариант, а наилучший в некотором смысле, то такую задачу синтеза называют структурной оптимизацией. Расчет внутренних параметров (параметрический синтез), оптимальных с позиций некоторого показателя качества при заданной структу­ре объекта, называют параметрической оптимизацией.

Последовательность этапов и (или)_проектных процедур, используемая для проектирования объекта, образует маршрут проектирования. Маршрут на­зывают типовым, если он применяется при проектировании многих объектов определенного класса.

В.35 Экспоненциальное сглаживание - разновидность методов скользящих средних, он предполагает лишь краткое хранение последних данных.

Простейшая формула экспоненциального сглаживания имеет вид: новый прогноз = прогноз в последний период + коэффициент а *(фактический спрос в последний период – прогноз в последний период)

Ft¬ = Ft-1 +a*(A¬t-1 - Ft-1),

Где а – весовой коэффициент (или константа сглаживания), значение которой заключено в интервале [0;1]

Ft – новый прогноз;

Ft-1 – предыдущий прогноз;

A¬t-1 - фактический спрос в предыдущий период.

Смысл формулы (1) достаточно прост : последняя оценка спроса равна предыдущей оценке, к которой добавляется часть разницы между фактическим спросом в последний период и предыдущей оценкой.

Метод экспоненциального сглаживания успешно используется банками, промышленными предприятиями, в оптовой торговле и других организациях. Тем не менее, в зависимости от выбора значения константы сглаживания, можно получить точный и неточный прогноз. Выбор значения константы сглаживания ставит своей целью получение как можно более точного прогноза.

• Экспоненциальное сглаживание с поправкой на тренд.

Ни один из рассмотренных ранее методов (скользящих средних, экспоненциального сглаживания) не отражает тренда (постепенного роста или уменьшения данных во времени), а метод экспоненциального сглаживания с поправкой на тренд учитывает динамику роста или уменьшения данных во времени.

Суть метода: на первом этапе осуществляется прогноз простым методом экспоненциального сглаживания, на втором этапе осуществляется его корректировка с учётом позитивного (негативного) тренда по формуле:

Прогноз с учётом тренда(FITt)=Новый прогноз(Ft)+Сглаживание тренда(Tt)

Уравнение для определения корректировки Tt содержит константу сглаживания b и вычисляется по формуле:

Tt=(1-b)*Tt-1+b*(Ft-Ft-1); (3)

Tt- сглаженный тренд в период t;

Tt-1-сглаженный тренд в предыдущий период;

b-константа сглаживания;

Ft-прогноз, полученный простым методом экспоненциального сглаживания на период t;

Ft-1-прогноз, полученный простым методом экспоненциального сглаживания в предыдущий период.

Для расчёта прогноза, учитывающего тренд, необходимо сделать три шага:

Шаг 1: рассчитать прогноз простым методом экспоненциального сглаживания в период t-Ft по формуле 1

Шаг 2: рассчитать тренд по формуле 3, для выполнения шага 2, необходимо указать начальное значение тренда, которое может быть получено на основе предположения, либо в результате изучения данных в предыдущие периоды времени.

Шаг 3: рассчитать прогноз, полученный методом экспоненциального сглаживания с поправкой на тренд.

В.36 Методы типа мозговой атаки или коллективной генерации идей.

Метод тренировки мышления, нацеленный на открытие новых идей и достижение согласия группы людей на основе интуитивного мышления. Методы этого типа известны также под названиями «мозговой штурм», «конференция идей», «коллективная генерация идей» (КГИ).

Обычно при проведении сессий КГИ стараются выполнять определенные правила, суть которых:

• обеспечить как можно большую свободу мышления участников

КГИ и высказывания ими новых идей;

• приветствовать любые идеи, даже если вначале они кажутся

сомнительными или абсурдными (обсуждение и оценка идей

производятся позднее);

• не допускать критики любой идеи, не объявлять ее ложной

и не прекращать обсуждение;

• желательно высказывать как можно больше идей, особенно

нетривиальных.

В.37 В широком смысле слова под термином "моделирование" понимается исследование объектов познания на их моделях или построение моделей реально существующих предметов или явлений. В соответствии с данным понятием под моделью понимают:

• с учетом ее теоретического аспекта - способ познания мира как основной инструмент решения задач, возникающих перед исследователем, инструмент общенаучных методов познания: анализа и синтеза

• с учетом ее прагматического аспекта - представление объекта, системы или идеи в некоторой форме, отличной от самой целостности

В зависимости от особенностей возникновения модели могут быть разделены на три группы:

• феноменологические - возникающие в результате прямого наблюдения объекта, явления, его осмысления

• асимптотические - их появление есть результат дедукции. Новая модель возникает как частный случай более общей модели. Переход от феноменологических моделей к асимптотическим характеризует определенную зрелость науки.

• модели ансамблей - возникли в результате процесса индукции. Новая модель является обобщением или синтезом отдельных моделей. В моделях ансамблей свойство отдельных объектов исследуется с учетом взаимодействия объектов. Модели ансамблей не могут быть получены путем механического объединения моделей отдельных объектов в модель системы. При объединении объектов в систему их внутренние свойства могут изменяться, что особенно заметно при изучении социально-экономических систем.

В зависимости от способа описания свойств моделируемого объекта различают модели вербальные, изобразительные (физические), аналоговые и символьные.

1. Вербальные модели - это словесные, описательные модели.

2. В изобразительных (физических) моделях изучаемые свойства объекта представлены этими же свойствами, но, как правило, в другом масштабе, например: модель самолета для продувки в аэродинамической трубе, модель солнечной системы в планетарии, модель гидроузла в конструкторской организации.

3. В аналоговых моделях свойства объекта отображаются набором специфических свойств модели. Так, при аналоговом моделировании полета самолета параметры (координаты, скорость) самолета отображаются в модели значениями напряжения, силы, тока; множество точек земной поверхности с одинаковой высоты над уровнем моря отображается на карте соответствующей линией - горизонтально.

4. В символьных (знаковых) моделях представления величин и отношений между ними осуществляется с помощью букв, чисел и других знаков. Это наиболее общий тип моделей. Их основное качество – «вариантность». Одним знаковым описанием кодируются физически различные системы. Бесконечное число конкретных значений параметров системы и, соответственно, бесконечное число вариантов ее поведения могут быть изучены на одной и той же модели.

В зависимости от способа отображения объекта различают модели аналитические и имитационные.

1. В аналитических моделях используются полученные из различных соображений зависимости между выходными и входными переменными, в том числе (при необходимости) зависимости для вычисления критериальной функции. При этом для заданных входных возмущений обеспечивается вычисление исходов модели без имитации реальных процессов, протекающих в объекте.

Для аналитических моделей наиболее характерны вербальные и знаковые способы описания.

2. Имитационная модель имитирует исследуемый объект, течение реального процесса. Для имитационных моделей используются все способы описания.

По отношению к управлению модели делятся на описательные, не содержащие управления, и конструктивные.

В конструктивных моделях, содержащих управление, может ставиться задача достижения одного из 3 видов оптимумов: равномерного, статистического, минимаксного.

В зависимости от цели исследования можно выделить модели:

• функциональные, созданные для изучения преобразования системой входных сигналов;

• структурные, предназначенные для изучения внутренней структуры системы.

По отношению к предметной области (ПО) модели делятся на независимые от ПО, настраиваемые на ПО, ориентированные на ПО.

Модели, предназначенные для изучения внутренней структуры объекта, перед применением необходимо наполнить конкретной информацией. Модель без наполнения конкретной информацией называется общей, абстрактной. Модель наполненная информацией из конкретной предметной области называется конкретной.

В зависимости от характеристик объекта вида входной информации разрабатываются детерминированные, стохастические виды моделей, модели с неопределенностями, непрерывные, дискретные и дискретно-непрерывные, статические и динамические, линейные и нелинейные.

В.38 В рассматриваемой обобщенной методике предусматривается возможность использования различных методик структуризации при формировании первоначального варианта структуры целей (основных направлений деятельности, развития) системы, несколько способов оценки вариантов будущих структур и выбор в конкретных условиях методики структуризации и методов оценки с учетом особенностей предприятий или организаций, периода их развития.

Кратко охарактеризуем этапы.

Этап 1. Формирование первоначального варианта (вариантов) структуры целей (основных направлений развития) и функций системы управления предприятием (объединением, организацией).

Определение принципов и выбор подхода к формированию структуры целей и функций (ЦФ) системы управления.

Применение методики, базирующейся на двойственном определении системы. Формируется матрица «цикл управления – объект управления».

Применение методики, базирующейся на концепции системы, учитывающей среду и целеполагание.

Применение методики, базирующейся на концепции деятельности.

Формирование структуры ЦФ на основе представлений ЛПР и обследования существующей системы управления.

Обобщение результатов выполнения подэтапов 1.2-1.5 и принятие решения о дальнейшем ходе работ.

Этап 2. Оценка первоначального варианта (вариантов) и его корректировка (или выбор наилучшего).