
- •Прикладной системный анализ
- •Оглавление
- •Введение
- •1. Возникновение и развитие системных представлений
- •1.1. Роль системных представлений в практической деятельности
- •1.2. История развития системных представлений
- •1.3. Контрольные вопросы
- •2. Модели и моделирование
- •2.1. Моделирование – неотъемлемый этап любой человеческой деятельности
- •2.2. Способы воплощения моделей
- •2.3. Соответствие между моделью и реальностью: различия
- •2.4. Соответствие между моделью и реальностью: сходство
- •2.5. Контрольные вопросы
- •3. Системы. Модели систем
- •3.1. Первое определение системы
- •3.2. Модель черного ящика
- •3.3. Модель состава системы
- •3.4. Модель структуры системы
- •3.5. Второе определение системы. Структурная схема системы.
- •Графы, соответствующие различным структурам: а) линейная структура; б) древовидная структура; в) матричная структура; г) сетевая структура.
- •3.6. Динамические модели систем
- •Большие и сложные системы
- •Искусственные и естественные системы
- •Контрольные вопросы
- •Роль измерений в создании моделей систем
- •Эксперимент и модель
- •Измерительные шкалы
- •Контрольные вопросы
- •Выбор. Принятие решений
- •5.1. Многообразие задач выбора
- •Критериальный язык описания выбора
- •Групповой выбор
- •Выбор в условиях неопределенности
- •Достоинства и недостатки идеи оптимальности
- •Выбор и отбор
- •Контрольные вопросы
- •Декомпозиция и агрегатирование – процедуры системного анализа
- •6.1. Анализ и синтез в системных исследованиях
- •Модели систем как основания декомпозиции
- •Алгоритмизация процесса декомпозиции
- •Агрегатирование, эмерджентность, внутренняя целостность систем
- •Виды агрегатирования
- •Контрольные вопросы
- •О неформализуемых этапах системного анализа
- •7.1. Что такое системный анализ?
- •Формулирование проблемы
- •Выявление целей
- •Формирование критериев
- •Генерирование альтернатив
- •Алгоритмы проведения системного анализа
- •7.7. Рабочие этапы реализации системного анализа.
- •7.8. Некоторые практические результаты применения системного анализа
- •7.9. Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Некоторые мысли о ключевых понятиях са
- •Литература
- •Содержание ргр
- •Образец ргр
- •1. Система: ручная граната ргд-5 Модель «черного ящика»
- •Модель состава
- •Модель структуры
- •2. Перечень параметров и измерительные шкалы, которые должны быть использованы при измерении их величин в данной системе
- •3. Агрегатирование
- •Алгоритм для решения проблемы
- •5. Формальный алгоритм
- •Вопросы к зачету по курсу
Формирование критериев
Содержание процесса перехода от целей к критериям и многие особенности этого перехода становятся ясными, если рассматривать критерии как количественные модели качественных целей. От критериев требуется как можно большее сходство с целями, чтобы оптимизация по критериям соответствовала максимальному приближению к цели. Подчеркнем при этом, что практическое построение критериев является более искусством, чем наукой.
Причины многокритериальности реальных задач.Многокритериальность связана не только с множественностью целей, но и с тем, что одну цель редко удается выразить одним критерием. В ряде случаев это удается.
Примеры.
Уровень медицинского обслуживания оценивается по детской смертности. Такие критерии скорее исключение.
Критерий быстроты прибытия пожарных не адекватен цели борьбы с пожарами.
Объем расходов на одного студента не оценивает качества обучения и т.д.
Решение может состоять не только в поиске более адекватного критерия, но в использовании нескольких критериев, описывающих одну цель по-разному и дополняющих друг друга.
Критерии и ограничения.Дело не только и не столько в том, сколько мы имеем критериев, важно, чтобы они достаточно полно «покрывали» цель. Это значит, что критерии должны описывать все важные аспекты цели, но при этом их количество должно быть минимальным. Последнее требование удовлетворяется, если критерии являются независимыми, не связанными друг с другом. Для выполнения требования полноты необходимо использовать достаточно полные модели рассматриваемой ситуации.
Наиболее часто в практике используются следующие критерии: прибыль, стоимость, количество продукции, эффективность функционирования, надежность, живучесть, безопасность и т. п.
Не следует слишком критически относиться к расхождению между критериями и целями. Древняя поговорка гласит: «Можно много пройти в башмаках, которые немного жмут».
Генерирование альтернатив
Формирование множества альтернатив является наиболее трудным этапом системного анализа. Генерирование альтернатив, т.е. идей о возможных способах достижения цели является творческим процессом.
Способы увеличения числа альтернатив.Важно сознательно генерировать как можно большее число альтернатив. Для этого существуют известные способы:
а) патентно-информационный поиск;
б) привлечение экспертов;
в) комбинирование альтернатив;
г) модификация известной альтернативы;
д) включение противоположных альтернатив, в том числе и нулевой (не делать ничего);
е) анкетные опросы;
ж) рассмотрение «глухих» альтернатив;
з) генерирование альтернатив, рассчитанных на разные интервалы времени (долгосрочные, краткосрочные, экстренные).
Создание благоприятных условий.При организации работы на этапе генерирования альтернатив следует помнить о существовании факторов, как тормозящих творческую работу, так и способствующих ей.Выделяют внутренние (психологические) и внешние факторы.
Внутренние факторы:
а) последствия неправильного восприятия действительности;
б) интеллектуальные преграды (инерционность мышления, довлеющие стереотипы, подсознательные самоограничения);
в) эмоциональные преграды (боязнь критики).
Внешние факторы:замечено, что даже физические (погодные и климатические) условия сказываются на производительности творческого труда (Болдинская осень Пушкина). Некоторые исследователи считают, что существует связь между творческой деятельностью целых народов и географическими условиями их жизни. Известно также отрицательное влияние шума, неудобства и т.д. Наиболее сильное влияние на индивидуальное творчество оказывают общественные условия, общий культурный фон, идейная атмосфера, одобрение определенной социальной группы.
Способы сокращения числа альтернатив.Для некоторых проблем количество альтернатив может достигать многих десятков. Подробное изучение каждой альтернативы потребует неприемлемых затрат времени и средств. В таких случаях рекомендуют провести «грубое отсеивание», не сравнивая альтернативы количественно, а лишь проверив их на присутствие некоторых качеств, желательных для любой приемлемой альтернативы. К признакам «хороших» альтернатив относят устойчивость, надежность, многоцелевую пригодность, адаптивность. В отсеве может помочь обнаружение таких признаков, как отрицательные побочные эффекты, высокая стоимость и т.п.
Рассмотрим некоторые хорошо зарекомендовавшие себя на практике организационные формы генерирования альтернатив.
Мозговой штурм.Метод мозгового штурма специально разработан для получения максимального количества альтернатив. Техника такова: собирается группа лиц, отобранных для генерации альтернатив. Главный принцип отбора – разнообразие профессий, квалификации, опыта. Сообщается, что приветствуется любая идея, возникшая как индивидуально, так и по ассоциации при выслушивании предложений других участников. Каждую идею рекомендуется записать на отдельной карточке. Категорически запрещается любая критика – это важнейшее условие мозгового штурма. После проведения штурма все карточки собираются, сортируются и анализируются, обычно другой группой экспертов.
Синектикапредложена для генерирования альтернатив путем ассоциативного мышления, поиска аналогий поставленной задаче. В отличие от мозгового штурма здесь целью является не количество альтернатив, а генерирование небольшого числа альтернатив (или предложений), разрешающих данную проблему. Эффективность синектики особенно высока при решении конкретных технических проблем типа «изобрести более прочную крышу», «разработать способ очистки семян подсолнечника» и т.д. Суть синектики: формируется группа из 5 – 7 человек, отобранных по признакам гибкости мышления, практического опыта, психологической совместимости, общительности, подвижности (что очень важно). Группа ведет систематическое направленное обсуждение любых аналогий с подлежащей решению проблемой, спонтанно возникающих в ходе беседы. Перебираются все мыслимые виды подобия (прямое, косвенное, условное, в том числе фантастическое). Особое значение синектика придает аналогиям, порожденным двигательными ощущениями. Это вызвано тем, что наши природные двигательные рефлексы сами по себе высокоорганизованны и их осмысление может подсказать хорошую системную идею.
Успеху работы синектической группы способствует:
Запрещено обсуждать достоинства и недостатки членов группы.
Каждый имеет право прекратить работу без каких-либо объяснений при малейших признаках утомления.
Роль ведущего периодически переходит к другим членам группы.
В отличие от мозгового штурма при использовании синектики требуется специальная и длительная подготовка.
Морфологический анализ– состоит в выделении всех независимых переменных проектируемой системы, перечисления возможных значений этих переменных и генерировании альтернатив перебором всех возможных сочетаний этих значений.
Примертаблица «виды энергии – виды транспортных средств».
Деловые игры– имитационное моделирование реальных ситуаций, в процессе которого участники игры ведут себя так, будто они в реальности выполняют эту роль, причем реальность заменяется некоторой моделью. Примерами являются штабные игры и маневры военных, работа на тренажерах операторов технических систем (летчиков, диспетчеров и т.д.). Несмотря на то, что обычно деловые игры используются для обучения, их можно использовать и для экспериментального генерирования альтернатив, особенно в слабо формализованных ситуациях.