- •А. С. Малин, в. И. Мухин исследование систем управления
- •Введение
- •Часть 1. Анализ и синтез систем управления
- •Концептуальные основы исследования систем управления
- •Понятия, определяющие структуру системы
- •Понятие системы
- •Элемент системы
- •Связь, взаимодействие и структура системы
- •Понятие внешней среды
- •Понятия, определяющие функционирование системы
- •Состояние системы
- •Входы и выходы системы
- •Функционирование (движение) системы
- •1.3 Характеристика процессов системы
- •Понятие процессов системы
- •Формы входных и выходных процессов
- •Функции обратной связи
- •Функция ограничения системы
- •1.4 Классификация систем
- •Признаки классификации и классы систем
- •Классификация систем
- •Характеристика различных классов систем
- •1.5 Система управления
- •Понятие системы управления
- •Цель системы управления
- •Закон управления системой
- •Эффективность управления системой
- •Вопросы для повторения
- •Литература
- •2.Методологические основы исследования систем управления
- •Системный подход как общеметодологический принцип исследования систем управления
- •Понятие и основные черты системного подхода
- •Сущность системного подхода
- •2.2 Анализ систем управления
- •Понятие, цели и задачи анализа
- •Решение задач анализа систем управления
- •2.3 Синтез систем управления
- •Понятие, цели и задачи синтеза
- •Решение задач синтеза систем управления
- •2.4 Принципы анализа и синтеза систем управления
- •Принцип физичности и его постулаты
- •Принцип моделируемости и его постулаты
- •Принцип целенаправленности и его постулаты
- •2.5 Виды анализа и синтеза систем управления
- •Структурный анализ и синтез систем управления
- •Функциональный анализ и синтез систем управления
- •Параметрический анализ и синтез систем управления
- •2.6 Уровни исследования и структура показателей систем управления
- •Уровни исследования систем управления
- •Структура показателей систем управления
- •Оценка информативности показателей анализируемой системы управления
- •Вопросы для повторения
- •Литература
- •3.Особенности анализа и синтеза различных систем управления
- •3.1 Особенности анализа и синтеза технических систем управления
- •Особенности технических систем управления
- •Специфика анализа и синтеза технических систем управления
- •Основы синтеза новой технической системы управления
- •3.2 Особенности анализа и синтеза эргатических систем управления
- •Особенности эргатических (человеко-машинных) систем управления
- •Специфика анализа и синтеза эргатических систем управления
- •Типовые противоречия в процессе создания новых эргатических систем управления
- •Типовые противоречия, разрешаемые в процессе создания новых эсу
- •Содержание нововведений в зависимости от глубины реорганизации эсу
- •3.3 Особенности анализа и синтеза организационных систем управлениия
- •Особенности организационных систем управления
- •Методология анализа и синтеза организационных систем управления
- •Специфика анализа и синтеза организационных систем управления
- •Основные черты организационного управления
- •Основные требования к организационному управлению
- •Вопросы для повторения
- •Литература
- •4. Системный анализ и синтез проблемы
- •4.1 Обшая характеристика проблемы как системы
- •Понятие проблемы и проблемной ситуации
- •Классификация проблем
- •Представление проблемы как системы
- •Этапы решения проблемы
- •4.2 Исходная постановка (формулирование) проблемы
- •Цель постановки проблемы
- •Этапы постановки проблемы
- •4.3 Формирование целей и условия решения проблемы
- •Условия формирования целей
- •Выявление и систематизация подцелей
- •Последовательная декомпозиция целей
- •Установление условий решения проблемы
- •4.4 Структуризация проблемы и систематизация путей достижения целей
- •Основные понятия и этапы структуризации проблемы
- •Уточнение структуры системы
- •Критический анализ функционирования системы управления
- •Систематизация путей достижения целей, оценка их значимости
- •4.5 Выявление и выбор альтернатив решения проблемы
- •Этапы выделения альтернатив решения проблемы
- •Выбор альтернатив
- •4.6. Принятие решения и выбор оптимальных решений
- •Выявление и выбор вариантов решения проблемы (подпроблемы)
- •Выбор оптимальных решений
- •Вопросы для повторения
- •Литература
- •5.1 Исследования и их роль в совершенствовании систем управления
- •Понятие, категории и формы организации исследований
- •Методы, средства и уровни научного исследования
- •5.2 Методы эмпирического исследования
- •Наблюдение
- •Сравнение
- •Измерение
- •Эксперимент
- •5.3 Методы эмпирического и теоретического исследования
- •Абстрагирование
- •Анализ и синтез
- •Индукция и дедукция
- •Моделирование и использование приборов
- •Исторический и логический методы научного познания
- •5.4 Методы теоретического исследования
- •Восхождение от абстрактного к конкретному
- •Идеализация
- •Формализация
- •Аксиоматический метод
- •5.5 Основные формы научного исследования
- •Проблема
- •Идея, принцип, закон
- •Гипотеза, предположение, математическая гипотеза
- •Классификация моделей
- •5.6 Фактологическое обеспечение исследования
- •Философские аспекты фактологического обеспечения исследования
- •Понятие факта
- •Сбор и анализ фактов
- •Особенности использования фактов в исследовании систем управления
- •Вопросы для повторения
- •Литература
- •Специфические методы исследования систем управления
- •6.1 Методы появления системной идеи
- •Сущность идеи
- •Первый цикл проявления идеи
- •Второй цикл проявления идеи
- •6.2 Эвристические методы исследования систем управления
- •Методы активизации технологии творчества
- •Ассоциативные методы
- •Метод "мозгового штурма"
- •Метод синектики
- •6.3 Формализованные методы исследования систем управления
- •Параметрический метод
- •Морфологический метод и его модификации
- •Комбинаторный метод
- •Методы логического поиска
- •Метод "букета проблем"
- •Методы поиска новых технических решений
- •6.4 Статистические методы анализа систем управления Сущность и область применения
- •Регрессионный анализ
- •Корреляционный анализ
- •Дисперсионный анализ
- •Ковариационный анализ
- •Метод временных рядов
- •Метод главных компонентов
- •Факторный анализ
- •6.5 Детерминированные методы анализа систем управления
- •Сущность и область применения
- •Инфлюентный анализ
- •6.6 Cинтез систем управления методами оптимизации
- •Синтез систем управления методами безусловной оптимизации
- •Синтез систем управления с помощью многокритериальной оптимизации
- •6.7 Синтез систем управления методами математического программирования
- •Сущность и содержание математического программирования
- •Общая характеристика методов математического программирования
- •Методы решения задач линейного программирования
- •Методы решения задач нелинейного программирования
- •Методы решения задач дискретного (целочисленного) программирования
- •Методы динамического программирования
- •Методы стохастического программирования
- •6.8 Анализ и синтез систем управления с помощью математических теорий
- •Теория принятия решений
- •Теория массового обслуживания
- •Теория эффективности
- •Теория игр
- •Вопросы для повторения
- •Литература
- •7. Экспертные оценки решения проблем
- •7.1 Сущность и содержание метода экспертных оценок
- •Сущность метода экспертных оценок
- •Подготовка экспертизы
- •Проведение опроса экспертов
- •Виды и типы вопросов
- •7.2 Методы обработки информации, получаемой от экспертов
- •Сущность экспертного ранжирования
- •Метод непосредственной оценки
- •Перевод оценок в ранги
- •Оценка факторов
- •Метод последовательных сравнений
- •Метод парных сравнений
- •Матрица предпочтений для ранжирования с помощью парного сравнения
- •Матрица р: доля случаев, когда фактор I предпочтительнее фактора j
- •7.3 Метод Дельфи
- •Классический метод экспертных оценок Дельфи
- •Метод структуризации принятия решений
- •Показатели оценки элементов "дерева решений" на уровне подпроблем
- •Экспертные оценки целенаправленности тем научных исследований
- •7.4 Метод анализа иерархий
- •Сущность и содержание анализа иерархий
- •Средние согласованности матриц
- •Пример применения метода анализа иерархий
- •Покупка дома: матрица попарных сравнений для уровня 2, решение и согласованность
- •Покупка дома: матрицы попарных сравнений для уровня 3, решение и согласованность
- •Покупка дома: матрица глобальных приоритетов
- •Вопросы для повторения
- •Литература
- •Часть 2 186
- •Исследование систем управления
- •144003, Г. Электросталь Московской обл., ул. Тевосяна, 25.
Анализ и синтез
Анализ (греч. analysis — разложение) — это метод исследования, содержание которого является совокупность приемов и закономерностей расчленения (мысленного или реального) предмета исследования на составляющие части. Такими частями могут быть отдельные вещественные элементы объекта или его свойства и отношения.
Синтез (греч. synthesis — соединение) представляет собой метод иссле-ю, содержанием которого является совокупность приемов и законо-гей соединения отдельных частей предмета в единое целое.
Синтез — соединение (мысленное или реальное) различных элемен тов объекта в единое целое (систему) -- неразрывно связан с анализе^ (расчленением объекта на элементы).
Как видно уже из определения этих методов, они представляют собой противоположности, взаимно предполагающие и дополняющие друг дру^
Вся история познания учит тому, что анализ и синтез лишь тогда будут плодотворными методами познания, когда они используются в тесном единстве.
Индукция и дедукция
Эти парные, взаимосвязанные методы исследования занимают несколько особое положение в системе научных методов.
Содержанием дедукции как метода исследования является использование общих научных положений при исследовании конкретных явлений.
Дедукция (лат. deductio -- выведение) -- вывод по правилам логики; цепь умозаключений (рассуждение), звенья которой (высказывания) связаны отношением логического следования. Началом дедукции являются аксиомы, постулаты или просто гипотезы, имеющие характер общих утверждений (общее), а концом — следствия из посылок, теоремы (частное). Если посылки дедукции истинны, то истинны и ее следствия. Дедукция является основным средством доказательства [5.5].
Роль дедукции в исследовании неуклонно возрастает. Это связано с тем, что наука все чаще сталкивается с такими объектами, которые недоступны чувственному восприятию (микромир, вселенная, прошлое человечества и т.п.).
При познании такого рода объектов значительно чаще приходится обращаться к силе мысли, нежели к силе наблюдения или эксперимента. Дедукция незаменима и во всех областях знания, где теоретические положения формируются для описания формальных, а не реальных систем (например, в математике).
Дедукция выгодно отличается от других методов исследования тем, что при истинности исходного знания она дает истинное выводное знание.
Под индукцией обычно понимается умозаключение от частного к общему, когда на основании знания о части предметов определенного класса делается вывод о классе в целом.
Индукция (лат. inductio — наведение) - умозаключение от частных, единичных фактов к некоторой гипотезе (общему утверждению). Различают полную индукцию, когда обобщение относится к конечнообозримой области фактов, и неполную индукцию, когда оно относится к бесконечно- или конечнонеобозримой области фактов [5.5].
В более широком смысле слова, индукция — это метод познания как совокупность познавательных операций, в результате которых осуществляется движение мысли от менее общих положений к положениям более общим. Следовательно, разница обнаруживается, прежде всего, в прямо противоположной направленности хода мысли.
Непосредственной основой индуктивного умозаключения является повторяемость явлений действительности и их признаков. Обнаруживая сходные черты у многих предметов определенного класса, мы делаем выводы о том, что эти черты присущи всем предметам данного класса.
В индуктивном исследовании центральное место занимают индуктивные умозаключения. Они делятся на следующие основные группы:
полная индукция — это такое умозаключение, в котором общий вывод о классе предметов делается на основании изучения всех предметов класса. Она дает достоверные выводы, поэтому полная индукция широко используется в качестве доказательства;
неполная индукция — это такое умозаключение, в котором общий вывод получают из посылок, не охватывающих всех предметов класса. Различают три вида неполной индукции:
а) индукция через простое перечисление, или популярная индукция, представляет собой умозаключение, в котором общий вывод о классе предметов делается на том основании, что среди наблюдаемых фактов не встретилось ни одного, противоречащего обобщению;
б) индукция через отбор фактов осуществляется не на основе первых попавшихся фактов, а путем отбора их из общей массы по определенному принципу, уменьшающему вероятность случайных совпадений.
Например, на склад поступили недоукомплектованные компьютеры, проверить всю их поставку можно различными способами: исследовать все поступающие компьютеры одной партии или выборочно исследовать компьютеры из разных партий и разного типа. Понятно, что во втором случае вывод будет более правдоподобный;
в) научная индукция -- умозаключение, в котором общий вывод обо всех предметах класса делается на основании знания необходимых признаки причинных связей части предметов класса. Научная индукция мо- давать не только вероятные (как два других вышеизложенных вида полной индукции), но и достоверные выводы.
Установление причинной связи явлений -- процесс весьма сложный Однако в простейших случаях причинная связь явлений может быть установ лена при помощи логических приемов, называемых методами установления причинной связи, или методами научной индукции. Таких методов пять:
метод единственного сходства — сущность его заключается в том, чт») если два или более случаев исследуемого явления имеют общим лишь одно обстоятельство, а все остальные обстоятельства различны, то это единственное сходное обстоятельство и есть причина данного явления;
метод единственного различия — сущность его заключается в том, что если случай, в котором исследуемое явление наступает, и случай, в котором оно не наступает, во всем сходны и различны только в одном обстоятельстве, то это обстоятельство, присутствующее в первом случае и отсутствующее во втором, и есть причина изучаемого явления;
соединенный метод сходства и различия, представляющий собой комбинацию двух первых методов;
метод сопутствующих изменений — сущность его заключается в том, что если возникновение или изменение одного явления всякий раз необходимо вызывает определенное изменение другого явления, то оба эти явления находятся в причинной связи друг с другом;
метод остатков — если сложное явление вызывается сложной причиной, состоящей из совокупности определенных обстоятельств, и мы знаем, что некоторые из этих обстоятельств являются причиной части явления, то остаток этого явления вызывается остальными обстоятельствами. Даже краткая характеристика метода индукции показывает его привлекательность и силу. Сила эта состоит, прежде всего, в тесной связи с фактами, с практикой.
Индукция и дедукция теснейшим образом взаимосвязаны и дополняют друг друга. Индуктивное исследование предполагает использование общих теорий, законов, принципов, т.е. включает в себя момент дедукции, и, напротив, дедукция невозможна без общих положений, получаемых индуктивным путем.