920

темы меняются в ходе исследования как сами по себе, так и под влиянием самого анализа.

Только диалектический подход, лежащий в основе системного анализа, помогает создать динамическую модель текущих событий и с ее помощью спланировать действия всех участников анализа.

8.3. Общая классификация проблем

Проблемы в системном анализе классифицируются следующим образом:

-хорошо структурированные (well-structured);

-неструктурированные (unstructured);

-слабоструктурированные (ill-structured).

Кхорошо структурированным относятся такие проблемы, в которых существенные зависимости ясно выражены и могут быть представлены в числах или символах. Эти проблемы называют также количественно выраженными. Решения проблем этого класса широко используют методологию исследования операций.

Неструктурированными являются такие проблемы, которые выражены главным образом в качественных признаках и характеристиках и не поддаются количественному описанию и числовым оценкам. Исследование этих качественно выраженных проблем возможно только эвристическими методами анализа. Здесь отсутствует возможность применения логически упорядоченных процедур отыскания решений.

Кклассу слабоструктурированных относятся проблемы, которые содержат как качественные, так и количественные элементы. Причем неопределенные, не поддающиеся количественному анализу зависимости, признаки и характеристики имеют тенденцию доминировать в этих «смешанных» проблемах. К этому классу проблем относится большинство наиболее сложных задач экономического, технического, политического, военно-стратегического характера.

Выявление взаимосвязи и взаимной обусловленности подпроблем является важным этапом структуризации проблемы. С учетом этих связей уточняется отбор подпроблем для выполнения вариантов решений и определяются предварительные границы проблемы.

80

8.4. Основные виды решения подпроблем: решения, зависящие от постановки задачи

Приемы выявления вариантов решений, а также методы сравнения и выбора наилучших вариантов в значительной мере определяются тремя факторами:

•постановкой задачи, определяющей предмет и характер выбора;

•областью использования результатов решений;

•полнотой и определенностью исходной информации, используемой для выбора решения.

Решения, зависящие от постановки задачи, можно разделить на три основных вида, в каждом из которых осуществляется выбор:

•альтернативных вариантов;

•значений варьируемых параметров системы;

•состава (или структуры) формируемых комплексов.

Выбор альтернативных вариантов представляет собой сущ-

ность решения таких подпроблем, при анализе которых выявились два или несколько взаимоисключающих (альтернативных) варианта. Альтернативными называют взаимоисключающие варианты принимаемых решений. Задача выбора альтернатив состоит в том, чтобы из двух или нескольких взаимно исключающих вариантов решения выбрать тот единственный, который в данных конкретных условиях обеспечит наибольшую степень достижения целей.

Выбор значений варьируемых параметров системы представля-

ет собой широкий класс так называемых оптимизационных задач, т.е. задач определения значений внешних (входных и выходных) параметров системы, обеспечивающих ее оптимальное взаимодействие с остальными подсистемами системы старшего ранга.

Лишь в простейших задачах варьируется только один параметр, но даже в этих случаях принципиальное отличие от выбора альтернативных вариантов состоит в том, что оптимальное решение является наилучшим из всех возможных в данных условиях, в то время как выбор альтернативы обеспечивает лучшее решение из числа заданных вариантов.

Выбор состава формируемых комплексов или набора компонен-

тов относится к другому классу оптимизационных задач, поскольку по своей постановке и методам решений они несколько отличаются от предыдущих. К этому классу задач относится формирование сетевых планов выполнения комплексных работ в так называемых систе-

81

мах сетевого планирования и управления (СПУ). К этому же классу задач относится выбор комплекса мероприятий, которые в пределах выделенных ограниченных ресурсов обеспечивают рост эффективности производства, выбор числа и типоразмеров оборудования.

8.5. Решения, зависящие от области их использования

Методы выбора альтернатив мало зависят от области использования результатов решения. Вместе с тем методология решения оптимизационных задач формировалась и развивалась применительно к области использования этих решений.

К таким областям относятся: оптимальное проектирование; оптимальное управление производственными процессами; оптимальное планирование.

На выбор решения влияют варьируемые параметры и неуправляемые факторы.

Варьируемые параметры можно разделить на три основные категории:

•проектно-конструктивные параметры; применительно к проектированию отдельных производств – это, как правило, размеры аппаратов, их элементов, трубопроводов и т.п.; при проектировании предприятий – это емкость складов, параметры, определяющие мощность вспомогательных производств, и многие другие параметры инфраструктуры промышленной системы;

•режимные параметры (параметры внутреннего состояния), например, температура, давление, концентрация компонентов и т.п.;

•внешние (входные и выходные) параметры системы в промышленном производстве, такие, как объем выпуска продукции и используемые ресурсы.

Неуправляемыми факторами являются те, изменение которых в процессе функционирования системы не относится к числу управляемых воздействий.

Применительно к задачам планирования и управления производственными системами выделим две основные категории неуправляемых факторов:

•краткосрочные внешние и внутренние возмущения, в том числе изменение погодных условий, колебание качества исходного сырья, колебание параметров энергоснабжения и т.д.;

82

• изменение экономических условий (конъюнктуры), в том числе рост или снижение дефицитности ресурсов, потребности в продукции и др.

При оптимальном проектировании экономические условия и плановые показатели бывают заданы, а возмущения не учитываются; для неуправляемых факторов принимаются вероятные или номинальные значения. Выбору подлежат оптимальные значения проектноконструктивных и режимных параметров.

При оптимальном управлении процессами производство уже реализовано, т.е. конструктивные параметры известны и не изменяются, экономические условия заданы. Выбору подлежат режимные параметры, которые в условиях реальных возмущений обеспечивали бы экстремум целевой функции.

При оптимальном планировании известны конструктивные параметры; показатели производства принимаются исходя из условий их поддержания системой управления на оптимальном уровне или при вероятных значениях неуправляемых параметров (текущее планирование на год), или при их фактических значениях (оперативное планирование). Выбору подлежат плановые задания, которые обеспечивают экстремум целевой функции в изменившихся экономических условиях.

Чтобы использовать математические (формализованные) методы выбора решений, необходимо располагать полной и достаточно определенной информацией.

Полной информацией, используемой для выбора альтернативных вариантов, считают такую, которая позволяет определить численное значение целевой функции для каждой из сравниваемых альтернатив в условиях заданных ограничений.

Определенной именуют информацию об однозначно предсказуемых значениях параметров и условиях. Такую информацию мы имеем лишь при строго формализованной целевой функции и при описании свойств объекта исследования детерминированными либо статистическими моделями.

По полноте и определенности исходной информации можно выделить три методологических подхода, позволяющих выбрать решение либо однозначно, либо с определенной степенью вероятности, либо в условиях неопределенности.

1. Строгий выбор решения, однозначно определяющего результат, может быть получен формализованными методами исследования

83

операций при наличии полной и определенной исходной информации.

2.Выбор решения, определяющего результат с определенной вероятностью и оценивающего степень риска, может быть получен формализованными методами с использованием теории вероятностей, если система описывается стохастическими моделями, а объем информации достаточно полный.

3.Решение принимается в условиях неопределенности, когда отсутствует необходимая информация, либо потому, что не было проведено должное исследование системы, тенденций ее развития и внешних условий, либо потому, что система находится под воздействием нестационарных случайных факторов.

Для принятия решений в условиях неопределенности используются эвристические методы, теория игр и комбинированные методы,

втом числе имитационное моделирование.

8.6. Формирование решения проблемы в целом

Вся логика нахождения путей достижения целей направлена на то, чтобы сложную проблему расчленить на несколько сравнительно простых подпроблем, а затем выявить для каждой из них возможные варианты решения.

Возникает вопрос: действительно ли совокупность наилучших решений отдельных подпроблем дает наилучшее решение проблемы в целом?

Поиск обоснованного ответа на этот вопрос дает анализ связи между отдельными подпроблемами. Такой анализ следует проводить по двум направлениям:

•во-первых, рассмотреть связи подпроблем, обусловленные общностью решений по самой их сущности;

•во-вторых, учесть связи подпроблем, обусловленные общностью ресурсов, выделенных на решение проблемы в целом.

Учитывая связи подпроблем, обусловленные общностью ресурсов, выделенных на решение проблемы в целом, можно идти по двум направлениям:

1. Проектировать чисто организационные мероприятия, которые не требуют ресурсов, кроме затрат труда на разработку самих решений.

84

2. Проектировать организационно-технические мероприятия, для реализации которых потребуются лимитированные ресурсы, в том числе финансовые, трудовые, оборудование, приборы и т.д.; именно эти мероприятия, как варианты решения соответствующих подпроблем, оказываются взаимосвязанными по ограничениям ресурсов, выделенных на решение проблемы.

Таким образом, проект решения проблемы в целом складывается из тех вариантов решений отдельных (независимых) подпроблем или групп взаимосвязанных подпроблем, совокупность которых обеспечивает наибольшую степень достижения целей в пределах ресурсов, выделенных на решение проблемы.

8.7. Выявление и формулирование оптимизационной задачи решения проблемы

Этап выбора оптимальных решений состоит из двух основных процедур:

•постановка оптимизационной задачи;

•собственно решение задачи, т.е. отыскание значений варьируемых параметров или состава формируемого комплекса, которые обеспечивают максимальную степень достижения цели в заданных конкретных условиях.

Для решения оптимизационной задачи необходимо построить целевую функцию или определить критерий оптимальности, которые зависели бы только от варьируемых (искомых) параметров и известных (заданных или измеряемых) показателей, а также систему ограничений, определяющих заданные условия решения задачи и содержащих также лишь искомые и известные величины.

Приступая к разработке содержательной и математической постановки оптимизационной задачи, в первую очередь необходимо дать четкую формулировку сущности задачи.

Дальнейшей процедурой постановки оптимизационной задачи следует считать выбор варьируемых переменных. По определению, варьируемыми переменными следует считать те параметры, выбор которых максимально влияет на степень достижения целей. Это искомые значения параметров.

Вобщем случае при выполнении этой процедуры необходимо:

•выделить все те параметры, изменение которых зависит от нас,

аопределение оптимальных значений составляет суть задачи;

85

•рассмотреть позитивные и негативные последствия изменений этих параметров, влияющих на функционирование объекта, и убедиться (пока качественно), что в пределах допустимых изменений этих параметров может существовать наивыгоднейший компромисс между выигрышем в достижении одних подцелей и проигрышем в достижении других;

•рассмотреть взаимосвязи выделенных параметров и выбрать взаимно независимые, учитывая, при прочих равных условиях, какие из взаимосвязанных параметров наиболее употребительны (являются основными) в принятой системе.

Следующая процедура постановки задачи состоит в том, чтобы выразить целевую функцию (критерий оптимальности) через варьируемые параметры и заданные (известные) величины.

Нахождение численных значений варьируемых переменных, соответствующих условиям задачи, составляет собственно решение задачи.

Для решения оптимизационных задач используются разнообразные методы математического программирования, выбор которых зависит от особенностей постановки задачи и от ее размерности.

Размерность – общее число варьируемых переменных и использованных ограничений.

Получив решение оптимизационной задачи, следует подвергнуть ее анализу. Например, если условием эффективности является максимум функции, то необходимо убедиться, что найденное решение соответствует именно максимуму. Это можно установить по знаку второй производной. Следующим шагом необходимо оценить чувствительность оптимума, т.е. установить, существенной ли будет потеря эффективности при некоторых отклонениях от найденного оптимума. В анализ решения целесообразно также включить рассмотрение влияния некоторых факторов на сдвиг (смещение) оптимума.

86

8.8.Вопросы к зачету

1.Процесс управления системой.

2.Этапы процесса управления системой.

3.Общая классификация проблем.

4.Способы решения проблем.

5.Выявление и выбор вариантов решения проблем.

6.Решения, зависящие от постановки задачи.

7.Решения, зависящие от области их использования.

8.Принятие решения на основе исходной информации различной полноты.

9.Выявление и формулирование оптимизационной задачи решения проблемы.

8.9.Список рекомендуемой литературы

1.Тимченко Т.Н. Системный анализ в управлении: учебное пособие / Т.Н.

Тимченко. – М.: РИОР, 2008. – 161 с.

2.Грибов В.Д. Менеджмент: учебное пособие / В.Д. Грибов. – М.: КНО-

РУС, 2007. – 280 с.

87

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Строительное производство, формируясь под влиянием большого числа организационных, научно-технических, экономических, производственных, природно-климатических факторов является сложной системой, состоящей из большого количества взаимосвязанных подсистем и элементов (неделимая часть системы), подчиненных общей цели.

Целью данного курса является формирование у студентов системного мышления при управлении организацией, при выборе рационального решения в выполнении организационно-технологических операций и привитие навыков использования математических методов к отысканию оптимальных решений в области дорожного строительства.

88

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Анфилатов В.С. Системный анализ в управлении. / В.С. Анфилатов, А.А. Емельянов, А.А. Кукушкин. – М.: Финансы и статистика, 2009. – 368 с.

2.Грибов В.Д. Менеджмент: учебное пособие / В.Д. Грибов. – М.: КНОРУС, 2007. – 280 с.

3.Жариков О.Н. Системный подход к управлению: учеб. пособие для вузов /

О.Н. Жариков, В.И. Королевская, С.Н. Хохлов. – ЮНИТИ, 2001. – 62 с.

4.Золотарь И.А. Экономико-математические методы в дорожном строительстве / И.А. Золотарь. – М.: Транспорт, 1974. – 248 с.

5.Конорева А.А Экономико-статистические методы исследования систем при управлении предприятиями дорожной отрасли: учебное пособие /

А.А. Конорева, М.Ю. Харинова. – Омск: СибАДИ, 2012. – 156 с.

6.Мальцев Ю.А. Экономико-математические методы в транспортном строительстве: учебное пособие / Ю.А. Мальцев; ВТУ. – Балашиха: ВТУ, 2006. – 248 с.

7.Миротин Л.Б. Основы системного исследования логистических систем /

Л.Б. Миротин. – М., 2004. – 573 с.

8.Основы системного анализа и математического моделирования инженерных задач: методические указания к лабораторным работам / сост.

А.А. Конорева, А.Б. Цырульникова, Е.А. Голубева, СибАДИ, кафедра ЭиУДХ; – Омск: СибАДИ, 2001. – 52 с.

9.Перегудов Ф.И. Введение в системный анализ / Ф.И. Перегудов, Ф.П.

Тарасенко. – М., 1989. – 367 с.

10.Тимченко Т.Н. Системный анализ в управлении: Учебное пособие / Т.Н. Тим-

ченко. – М.: РИОР, 2008. – 161 с.

11.Шорин В.Г. Системный анализ и структуры управления / В.Г. Шорин. –

М.: Знание, 1975. – 304 с.

89