4.3. Требования к моделированию объектов ур. Процесс построения модели

Требования к моделированию объектов управленческих решений, т.е. объектов или систем управления обобщенно можно свести к следующим:

• модель должна быть адекватной моделируемому объекту, системе, явлению, процессу;

• модель должна быть понятной пользователям и не слишком дорогостоящей;

• модель должна быть проверена на достоверность, точность и эффективность.

Процесс построения модели включает: постановку задачи, структуризацию моделируемого объекта, составление модели, проверку модели на адекватность и достоверность, применение и обновление модели. Модели создаются в большинстве случаев для разработки УР с целью решения проблем в технических (технологических) или экономических системах без учета человеческого фактора. Для сферы этого рода систем разработана формализованная теория принятия решений, основу которой составляет теория систем и системный анализ. Дадим некоторые понятия из этой теории [35 – 40].

Системный анализ – это методология решения крупных проблем с помощью теории систем, на основе системного подхода. Системный анализ состоит из системотехники, осуществляющей решение проблем с помощью математических методов и компьютерных технологий; и системного конструирования организаций.

Основные понятия системного анализа (системного подхода):

1. Вход, процесс, выход, обратная связь – это системные объекты или параметры исследуемого объекта (системы).

2. Процесс – это осуществление перевода входа в выход.

Процесс состоит из трех подпроцессов:

1. основной процесс;

2. обратная связь;

3. ограничения.

3. Обратная связь имеет следующие функции:

1. сравнивает выход с заданным и выдает различия;

2. оценивает содержание и смысл различия;

3. вырабатывает решение по устранению различий;

4. осуществляет ввод решения и воздействует на процесс с целью сближения выхода с желаемым.

4. Ограничение задается потребителем выхода системы (внешней средой).

5. Условия проблемы – это существующая система. Требования по разрешению проблемы – это желаемая система.

6. Идентификация – это формализация условий, цели, возможностей решения проблемы, их свойств и связей, то есть описание объекта в системных терминах.

Формальное определение абстрактной системы: системой (абстрактной) S называется отношение над абстрактными множествами X и Y:

Если S – функция, S: X Y, то систему будем называть функциональной.

Множества X и Y характеризуют входные и выходные объекты и называются входными и выходными множествами, а их элементы – входами и выходами. Таким образом, представление системы в виде отношения есть представление в форме «вход – выход».

Постановка задачи заключается в анализе проблем (их обнаружении), определении целей исследования, задании критериев для оценки в последующем результатов решения проблемы. На этапе постановки задачи осуществляется идентификация проблемы, т.е. ее формулировка в системных терминах (условия проблемы – требования к системе – цели), а также оценка актуальности проблемы и ее принципиальной разрешимости. При постановке задачи проводятся работы по обнаружению проблемы (диагноз проблемы управления), выявляются ее отличия от смежных проблем и ее нежелательные последствия.

При определении целей исследования (результата, подлежащего достижению, т.е. обеспечивающего разрешение проблемной ситуации) необходимо выполнить три требования:

• построением дерева целей обеспечить полноту их учета;

• обеспечить непротиворечивость целей, т.е. достижение одной из пары целей должно предполагать достижение другой и наоборот;

• отличать цели от условий существования объекта и требуемых для реализации цели.

Для оценки возможных направлений достижения целей используются критерии измеримости, эффективности, надежности, оптимальности, стабильности. На этапе постановки задач не предполагаются решения.

Структуризация моделируемой системы включает:

• локализацию границ системы;

• определение внешней среды;

• разбиение системы на подсистемы;

• определение всех существенных связей между системой и внешней средой, между подсистемами;

• определение входов и выходов для системы и ее подсистем.

Составление математической модели проводится для количественного выбора альтернативного решения проблемы. В общем случае построение модели включает два этапа: а) параметризацию, т.е. описание каждого элемента моделируемой системы с помощью характеризующих его параметров; б) установление зависимости между параметрами. Основные требования к модели сводятся к:

• адекватности модели объекту с выделением наиболее важных факторов реальной системы с таким упрощением модели, чтобы не выпустить самого главного;

• возможности прогнозирования на модели поведения системы, обеспечивая ответы на вопрос «Что будет, если…?»;

• варьированию параметрами модели и введению возмущающих воздействий с целью изучения реакции системы.

Составление математической модели – достаточно сложное занятие, не случайно выделяется в отдельных специальностях дисциплина «Моделирование систем».

Проверка модели на адекватность системе и достоверность осуществляется экспериментально путем сравнения выходов при определенных значениях входов у модели и реального объекта, для чего осуществляются активный и пассивный эксперименты.

Общее содержание процесса решения проблем и выбора альтернатив приведено в учебном пособии [82, с. 4 – 5].

Слои сложности принимаемого решения определяются наличием в любой реальной ситуации принятия решения двух особенностей:

• принятие и выполнение решения нельзя откладывать;

• неясность относительно последствий различных альтернативных действий и отсутствие достаточных знаний о имеющихся связях препятствуют достаточно полному формализованному описанию ситуации, необходимому для рационального выбора действий.

Эти два фактора приводят к основной дилемме принятия решения: с одной стороны, надо действовать немедленно, с другой – надо, прежде чем приступать к действиям, лучше понять ситуацию.

При принятии решений в сложных ситуациях строят иерархию слоев принятия решений, в таком случае система принятия решений называется многослойной стратифицированной системой.

Функциональная многослойная иерархия принятия решений или управления возникает в связи с тремя основными аспектами проблемы принятия решений в условиях полной неопределенности: 1) выбором стратегии, которая должна быть использована в процессе решения; 2) уменьшением или устранением неопределенности; 3) поиском предпочтительного или допустимого способа действий, удовлетворяющего заданным ограничениям [82, с. 26 – 28].