1.4. Определение конечных целей в системном анализе

Центральным этапом методологии системного анализа является определение целей. На первых фазах уяснения задачи необходимо иметь представление о целях, которые предполагается достичь в результате разработки АСУ или АСНИ. Поэтому на этапе уяснения задачи вместе с анализом информации о системе уточняется цель проектирования: что можно улучшить, до какой степени, каких результатов достичь. Т.к. для содержательного определения цели необходимо построить параметрическую модель системы, то для формализации процесса проектирования необходимо уяснить отношения, связывающие параметры системы с целью. Цели обычно формулируются не в терминах состояний системы, а в своих целевых понятиях в виде целевых параметров V. Целевые параметры образуют вектор цели: V={V₁,V₂,…,V_n}. Каждый целевой параметр V_i является функцией связи с состоянием системы C: . Установление этих отношений позволяет уточнить какие параметры связаны с данной целью, т.е. какие средства могут быть использованы для ее достижения. Т.к. в разрабатываемой системе все ее свойства и характеристики проектируются с учетом достижения цели, то важно определить способ задания целей. Можно выделить 3 способа задания цели.

1. Цель может быть задана посредством перечня внешних требований D^V, которым должен удовлетворять предполагаемый результат.

2. Цель может задаваться путем определения перечня свойств М характеристик D_R^V, которыми должен обладать предполагаемый результат. Свойства отличаются от требований тем, что свойства относятся непосредственно к самому результату, а требования выступают как внешние условия, которым должны удовлетворять свойства.

3. Цель может быть задана в виде четко сформулированной по содержанию и по форме представления результата R, который должен быть достигнут.

Таким образом, способы задания целей можно представить в виде цепочки: TP CP P (ТР – требования к результату, СР – свойства результата, Р – результат).

После того как цель сформулирована, появляется возможность выбора связанных с ней критериев. В анализе под критерием понимается правило, по которому проводится отбор тех или иных средств достижения цели. В том случае, когда между целью и средствами ее достижения имеется четкая однозначная связь, критерий может быть задан в виде аналитического выражения. Например: целевые функции исследования операций, когда критерий эффективности позволяет определить управляющие воздействия, обеспечивающие заданную цель управления. Поэтому в таких случаях, т.е. в исследовании операций понятия цели и критерия не различаются.

В сложных системах, когда цели имеют качественный характер и нет аналитического выражения, необходимо отличать цели от критериев, характеризующих средства их достижения.

Т.к. глобальную цель обычно не удается связать со средствами ее достижения, то осуществляется разбиение (декомпозиция) генеральной цели на более мелкие локальные цели, позволяющие выявить средства их достижения. Поэтому центральным методом системного анализа является метод поэтапного расчленения генеральной цели на составные элементы, названный методом построения дерева целей.

Дерево теории графов – это связный граф, не имеющий циклов, и оно является математической (иконографической) моделью любой системы S = { A, Rq }, зависящей от А – множества вершин дерева и Rq – ветвей дерева (дуги графа), соответствующих заданному отношению древесного порядка. Отношение строгого порядка на множестве А называется отношением древесного порядка Rq , если для любых а_i , а_j , а_k  A будут выполнятся следующие условия:

1. Из того, что аi < аj и аi < аk, следует, что аj  аk сравнимы.

2. На множестве А существует наибольший элемент а₀, такой, для которого выполняется соотношение а₀ > аj для всех аj  А.

Множество А с заданным древесным порядком, т.е. пара <A , Rq> , называется деревом, а а₀ – корнем дерева. Из этих условий следует, что в каждую вершину дерева, кроме а₀, входит единственная стрелка, из каждой вершины выходит несколько стрелок.

а0

а11 а12 а13

а111 а112 а113 а121 а122 а131 а132

а 1121 а1122 а 1123 а1311 а 1312

Вершины, над которыми вершина аi непосредственно доминирует, называются её окрестностью. Окрестность корня образует первый ярус (уровень) вершин дерева. Окрестности всех вершин дерева первого уровня образуют 2-й уровень и т. д. Дерево является удобным средством для представления существующих в системе иерархий.

Корень дерева отождествляется со всей системой, а уровни дерева – с подсистемой и элементами. Аналогично строится и дерево целей, где корень дерева соответствует генеральной цели, а остальные вершины относятся к моделям. Разбиение генеральной цели на подцели продолжается до тех пор, пока не появляется возможность связать цели нижних уровней дерева со средствами, обеспечивающими выполнение этой цели. Следовательно, главная задача построения дерева целей – это установление набора средств, обеспечивающих решение поставленной генеральной цели, и выявление связи между этими целями (средствами). При реализации метода построения дерева целей можно выделить два этапа.

1. Построение первоначального варианта дерева целей. При этом он разделяется на подэтапы, предусматривает выбор:

а) принципа построения дерева цели;

б) принципа детализации элементов на каждом уровне;

в) глубины детализации;

г) взаимосвязей между элементами.

2. Определение коэффициентов относительной важности дерева, его отдельных элементов и формирование окончательного варианта дерева. Здесь выделяют следующие этапы:

а) выбор критериев оценки цели;

в) ранжирование критериев, расчёта коэффициентов относительной важности дерева целей и уточнение дерева на основе результатов анализа.

При выполнении первого этапа выделяют 2 подхода к построению цели.

1. Если задана цель системы, а подсистемы не определены, то процесс построения дерева цели сводится к детализации цели и осуществляется сверху вниз:

V

Vi …………Vk

2. Если определены цели отдельных подсистем Vi , то но основании их упорядочивания и учета связей может быть определена цель всей системы V , то есть построение дерева снизу вверх:

V

Vi …………Vk

При использовании подхода сверху вниз трудно гарантировать полноту получаемой структуры целей, то есть можно пропустить некоторые цели Vi , важные для достижения генеральной цели. Применение подхода снизу вверх повышает полноту структуры, но приводит к необходимости разрабатывать специальные приемы для сокращения вариантов перебора. На практике используются оба подхода.

Можно выделить два принципа, положенные в основу вида дерева цели. При построении дерева цели, обычно проверяется выполнение определенных условий, к которым относятся:

1) соподчиненность, то есть цели нижнего уровня должны быть подчинены целям более высокого уровня и представлять составляющие и элементы;

2. сопоставимость, то есть на каждом уровне системы должны располагаться цели, сопоставимые по масштабу и значимости;

3. полнота, то есть система целей должна включать всю совокупность целей, вытекающих из генеральной цели высшего уровня;

4. взаимосвязанность, то есть в системе целей не могут присутствовать изолированные цели, не связанные с другими;

5. реальность, то есть цели должны быть достижимы, с точки зрения реальных возможностей и ресурсов.