Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы системного анализа. Учебное пособие
.pdf
Долгое время морфологический подход к исследованию и
проектированию сложных систем был известен под названием
метода Цвикки, поскольку именно швейцарский астроном
Ф. Цвикки разработал в систематизированном виде методы
морфологического анализа сложных систем.
Основная идея морфологического подхода – систематически находить наибольшее число, а в пределе – все возможные
Морфологические методы
варианты решения поставленной проблемы или реализации
сис-
темы путем комбинирования основных структурных элементов
системы или их признаков. При этом система или проблема
может разбиваться на части разными способами и рассматриваться в разных аспектах.
По мнению Ф. Цвикки, отправными точками системного
исследования являются максимально точная формулировка поставленной проблемы, равный интерес ко всем объектам морфологического
моделирования, а также ликвидация всех оценок
и ограничений до тех пор, пока не будет получена полная
структура исследуемой области. Кроме этих общих положений,
Цвикки предложил ряд отдельных методов морфологического
моделирования:
1) метод систематического покрытия поля;
2) метод отрицания и конструирования;
3) метод морфологического ящика;
4) метод экстремальных ситуаций;
5) метод сопоставления
совершенного с дефектным;
6) метод обобщения.
Первые три метода получили наибольшую известность.
Метод систематического покрытия поля предполагает,
что существует некоторое число «опорных пунктов» знания в
любой исследуемой области. Пунктами могут служить теоретические положения, эмпирические факты, известные на данный
момент компоненты сложной системы, открытые законы, в соответствии с которыми
протекают различные процессы и т.д.
101
Исходя из ограниченного числа опорных пунктов и достаточного числа принципов мышления, с помощью данного метода
Цвики предложил искать возможные варианты решения поставленной проблемы.
Метод отрицания конструирования основывается на сле-
дующих соображениях Ф. Цвикки: «На пути конструктивного
прогресса лежат догмы и компромиссные или диктаторские ограничения. Следовательно, есть смысл их
отрицать. Однако одного этого недостаточно. То, что получается из отрицания, необходимо конструктивно переработать». В соответствии с этим
данный метод реализуется с помощью трех этапов:
1) формирование ряда высказываний (положений, утвер-
ждений, аксиом и т. п.), соответствующих современному уровню развития исследуемой области знания;
2) замена одного, нескольких или
всех сформулирован-
ных высказываний на противоположные;
3) построение всевозможных следствий, вытекающих из
такого отрицания, и проверка непротиворечивости вновь полученных и оставшихся неизменными высказываний.
Метод морфологического ящика основан на формировании и анализе морфологической таблицы – морфологического
ящика. По Цвикки, построение и исследование морфологического ящика проводится в пять этапов:
1) формулируется
поставленная проблема;
2) определяются параметры (классификационные призна-
, от которых зависит решение проблемы;
ки) р
n
3) параметры р
делятся на их значения р
n
ляются в виде матриц-строк
1
:
ki
и представ-
n
1
Шистеров И.М. Указ. соч. – С. 51.
102
Набор значений (по одному из каждой строки) различных параметров представляет собой возможный вариант решения моделируемой задачи: например, вариант <р
2
, р
,…. р
1
2
2
>; общее
n
1
число вариантов, содержащихся в морфологическом ящике:
R = k
· k2 · …· ki · …· km , где ki – число значений i-го пара-
1
метра;
4) оцениваются все имеющиеся в морфологическом ящи-
ке варианты;
5) выбирается наилучший вариант решения задачи.
Выбор метода для решения конкретной проблемы
Все методы системного анализа являются не только взаимодополняющими, но и в определенной степени взаимоисключающими. Так, если имеется экономико-математическая модель
объекта, то менее строгие методы уже не понадобятся. Использование того или иного метода диктуется только практическими соображениями, удобством отображения и понимания объекта.
Крайне редко возникают абсолютно
одинаковые проблемы, поэтому каждая из них требует специального подхода, характеризуемого возможностью применения тех или иных методов. Задача выбора подходящего метода может быть сформулирована следующим образом: как, располагая определенными
ресурсами и рядом методов, определить тот, который даст наилучший результат к требуемому моменту времени. Выбор методов
производится на основе шести основных требований:
1) достоверность метода;
2) практическая применимость метода;
3) стоимость использования метода;
4) стабильность решения, получаемого с помощью ме-
тода;
5) выход, получаемый при применении метода;
6) сбалансированность данного метода с другими.
103
4.3. «ДЕРЕВО ЦЕЛЕЙ» КАК ОСНОВНОЙ МЕТОД
СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА
4.3.1. Сущность «дерева целей»
Как мы уже отмечали, «дерево целей» представляет собой
упорядоченную иерархию целей, которая характеризует их соподчиненность и внутренние взаимосвязи. Процесс конкретизации целей от высших уровней к низшим уровням напоминает
процесс разрастания дерева (только растет оно сверху вниз).
Структура целей изображается в виде ветвящегося рисунка, при
построении
которого исходят из следующих положений:
• все «дерево целей» есть не что иное, как единая, но при
этом детализированная цель системы;
• цель каждого уровня иерархии определяется целями
вышестоящего уровня;
• по мере перехода от целей к подцелям они приобретают
все более конкретный характер; требуемые для реализации целей ресурсы можно
рассматривать лишь на нижних звеньях
«дерева целей»;
• подцели являются средствами к достижению непосред-
ственно связанной с ними вышестоящей цели, сами же при этом
выступают как цели по отношению к следующей, более низкой
ступени иерархии;
• цель высшего уровня иерархии достигается лишь в ре-
зультате реализации подцелей, на которые она
распадается в
«дереве целей».
На рис. 4.1 представлена схема «дерева целей».
Детализируется «дерево целей» по различным принципам.
Предметный принцип детализации предполагает разбиение целей на подцели той же природы, только более дробные. Функциональный принцип детализации состоит в выявлении отдельных функций, совокупность которых определяет содержание
детализируемой цели. Существуют также принцип
детализации
по этапам производственного цикла (производство, распреде-
104
ление, обмен, потребление), принцип детализации по этапам
принятия решения, принцип детализации по составным элементам процесса производства и другие принципы.
Рис. 4.1. Схема «дерева целей
При построении «дерева целей» должны быть обеспечены
непрерывность, последовательность, полнота декомпозиции
целей, исключающие возможность ввода промежуточных понятий между целью и подцелями, а также изъятие любой подцели
без изменения понятия цели. Иногда в «дереве целей» ветви как
бы «зависают». Дело в том, что не все ветви «дерева целей» при
детализации заканчиваются
это случается, когда производится параллельная детализация
разнохарактерных целей, например, научно-технических, производственных, социальных и экономических.
на одном уровне. Особенно часто
105
4.3.2. Принцип построения «дерева целей»
Построение «дерева целей» основано на двух основных
этапах.
В первую очередь исследователями формулируется и
фиксируется общая цель нулевого уровня. Для этого эксперты
составляют так называемый сценарий, предназначенный для
выявления происходящих в среде и системе наиболее важных
изменений, построения прогноза развития, влияния прогресса
науки и техники, вероятного
изменения существенных и несу-
щественных факторов.
Затем на основе составленного сценария строят вариант
«дерева целей». При этом перемещаются по уровням сверху
вниз. Как правило, число уровней «дерева целей» колеблется от
5 до 9. Примечательно, что цели каждого очередного уровня
формулируются таким образом, чтобы они полностью обеспечивали достижение соответствующих целей непосредственно
расположенного над ним более высокого уровня. При этом считается, что лучше учесть в числе других недостаточно обоснованные цели, нежели упустить действительно необходимую
цель.
Таким образом, вариант «дерева целей» представляет собой граф с логикой «И/ИЛИ», т.е. включает альтернативные
цели. В этом случае взаимозависимость целей одного уровня
может
быть четырех типов:
1) взаимодополнение целей. Цель А достигается только в
случае достижения цели Б, и наоборот;
2) взаимоисключение целей. В этом случае достигается
либо цель А, либо цель Б;
3) безразличие целей, т.е. цель А достигается независимо
от достижения цели Б;
4) конкуренция целей. В этом случае ограниченное коли-
чество
цели А, либо на достижение цели Б
1
См.: Шистеров И.М. Указ. соч. – С. 54.
ресурсов может быть направлено либо на достижение
1
.
106
Специально подобранные эксперты производят оценку
варианта структуры «дерева целей», которая сводится к уточнению и количественному описанию всех его элементов, оценивают цели на всех уровнях и связи между ними, устанавливают критерии и весовые коэффициенты, производят расчеты.
При этом дополняют «дерево целей» упущенными элементами
и изымают лишние, неверно сформулированные элементы
. Эта
сложная работа выполняется с использованием процедур метода «Дельфи». Исследователи также проверяют правильность
формулировок целей, а также возможность достижения каждой
цели за заданный период времени.
Обычно проводится несколько туров с использованием
анкетного метода. При этом формы вопросов, ответов и оценок
должны быть унифицированы. Объявляются систематизированные результаты каждого тура.
На их основе эксперты могут
вновь уточнить свое мнение и принять определенное решение.
Также эксперты предлагают и все необходимые количественные оценки (весовые коэффициенты, характеризующие значимость тех или иных целей данного уровня для достижения связывающей их цели вышестоящего уровня). Обычно применят
оценки в десятичных долях или же три качественные
оценки:
1) «неважно»;
2) «важно»;
3) «очень важно».
Далее с помощью специальных процедур, а также с применением специальных компьютерных программ усредняются
суждения экспертов, устанавливается уточненный вариант «дерева целей» на основе тщательного анализа предшествующих
пунктов.
4.3.3. Контроль формирования «дерева целей»
Поскольку построение «дерева целей» представляет собой
процесс
творческой коллективной работы, то, естественно, могут возникать ошибки. Однако соблюдение некоторых формализованных правил могло бы свести их количество к миниму-
107
му. Итак, выстраивая «дерево целей», необходимо контролировать, правильно ли определен предмет деятельности, корректно
ли определен вид деятельности, какому уровню целей соответствуют требования и задачи, а также в правильную ли ветвь
помещена данная цель, нет ли для нее на данном уровне более
подходящего места в других ветвях, в правильной ли
последовательности размещены цели производства, совершенствования, развития системы, соблюдается ли принцип от общего к
частному, все ли аспекты учтены при формировании целей данного уровня. Кроме того, необходимо осуществлять контроль
над правильностью группировки целей по характеру деятельности, осуществления переходов от высших к низшим экономическим или техническим системам,
от производственных процессов к подпроцессам и операциям, формулировки цели (полная
ли она, в достаточной ли степени унифицирована).
Также необходим контроль логической схемы данного
производственного, управленческого или иного процесса, за
конструкцией данного вида машин, изделий и пр., за организационной структурой предприятия, органов управления и других
предприятий (не упущены ли какие
-нибудь функции, фактиче-
ски осуществляемые ими).
«Дерево целей» может представлять собой модель кибернетической системы с обратными связями (в теоретическом аспекте). По обратным связям можно осуществить проверку правильности построения «дерева целей».
Проводится общая экспертная оценка структуры «дерева
целей» и реализуется обратная связь (исследовательская группа – эксперты). Что касается
проверки по сценарию, то сначала
он корректируется по окончательному варианту «дерева целей»,
а затем наоборот окончательный вариант «дерева целей» – по
первоначальному сценарию, таким образом реализуют обратную связь системы и ее среды. Теперь обратимся к проверке во
временном срезе. По всем ветвям и уровням «дерева целей»
проверяется достижимость каждой цели
за тот период времени,
на который ориентировано «дерево целей». Выявляются обрат-
108
ные связи во временном срезе целей и средств их достижения.
Во время контроля «дерева целей» и его фрагментов на полноту
выявляются технологические обратные связи. Также «дерево
целей» проверяют на инвариантность, т.е. устанавливают качественные формулировки целей – в одинаковом ли смысле они
понимаются.
Кроме того, проверяют, как влияют изменения какой-либо
цели на достижение целей верхних уровней и, возможно, на
достижение целей всей системы. При этом выявляются обратные связи целей, а также средств их достижения.
4.3.4. Возможность реализации «дерева целей»
От наличия необходимых ресурсов в полном объеме зависит возможность реализации «дерева целей». Так, на практике
очень часто мы сталкиваемся
с ситуацией, когда оказывается,
что объем необходимых ресурсов превышает объем наличных
ресурсов. В этом случае возможна реализация «дерева целей»
в неполном объеме. С этой целью необходимо осуществить
оценку всех целей по их коэффициенту относительной важности и распределить имеющиеся ресурсы согласно этим оценкам.
Процедура определения и распределения ресурсов (в ус
ловиях их ограниченности), начиная с последнего уровня «дерева целей», представлена на рис. 4.2. При недостатке ресурсов
рассматривается возможность изъятия из дерева малозначимых
целей, после чего производится повторное распределение ресурсов. Ресурсы распределяют снова и снова, пока потребные
(необходимые) ресурсы не будут соответствовать наличным
ресурсам.
На рис. 4.3. представлена блок-схема итеративного
алго-
ритма определения коэффициентов относительной важности
(КОВ) элементов «дерева целей».
-
109
Рис. 4.2. Блок-схема корректировки «дерева целей»
в условиях ограниченности ресурсов (по: Шистеров, 2000)
110
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]