- •Исследование систем управления
- •Учебник
- •Москва 2003
- •Глава 1. Концептуальные основы исследования систем управления
- •1.1. Понятия, определяющие структуру системы
- •Понятие структуры системы
- •Понятие внешней среды
- •1.2. Понятия, определяющие процесс функционирования системы состояние системы
- •Движение (функционирование) системы
- •1.3. Характеристика процессов системы понятие процессов системы
- •Процессов
- •I подсистема-j |
- •I подсистема-l
- •I подсистема-n
- •Обратная связь
- •Обратная связь
- •Функции процесса обратной связи
- •Обратная связь
- •Обратная связь
- •Обратная связь
- •Функция процесса ограничения системы
- •Системный
- •1.4. Классификация систем характеристика различных классов систем
- •Классификация систем
- •1.5. Понятие системы управления
- •Положительная сторона
- •Отрицательная сторона
- •1.6. Цель системы управления
- •1.7. Закон управления системой
- •У правляющий орган (управляющая система)
- •1.8. Критерии эффективности управления системой
- •Глава 2. Методологические основы исследования систем управления
- •2.1. Системный подход как общеметодический принцип исследования систем управления понятие и основные черты системного подхода
- •Сущность системного подхода
- •Порядок выделения исследуемой задачи (объекта) из внешней среды
- •2.2. Задачи анализа и синтеза систем управления задачи анализа систем управления
- •Определение объекта анализа
- •Структурирование системы
- •Определение функциональных особенностей системы управления
- •Исследование информационных характеристик систем
- •Формирование замысла и цели создания системы управления
- •Формирование вариантов облика новой системы
- •Приведение описаний варианта облика системы во взаимное соответствие
- •Разработка требований к системе управления
- •Реализация разработанных требований к системе управления
- •2.3. Принципы анализа и синтеза систем управления
- •Принцип физичности и его постулаты Принцип физичности
- •Принцип моделируемости и его постулаты Принцип моделируемости
- •Принцип целенаправленности и его постулаты Целенаправленность системы
- •2.4. Виды анализа и синтеза систем управления структурный анализ и синтез систем управления Структурный анализ систем управления
- •Структурный синтез систем управления
- •Функциональный анализ и синтез систем управления
- •Функциональный анализ систем управления
- •Функциональный синтез систем управления
- •Информационный анализ и синтез систем управления
- •Коммуникационная (информационная) схема передачи информации в системе управления
- •Классификация информационных процессов
- •Структура информационного процесса
- •Информационный анализ систем управления
- •Информационный синтез систем управления
- •Параметрический анализ систем управления
- •Параметрический синтез систем управления
- •2.5. Уровни исследования и структура показателей систем управления уровни исследования систем управления
- •Структура показателей систем управления
- •Оценка информативности показателей анализируемой системы управления
- •Глава 3. Особенности анализа и синтеза различных видов систем управления
- •Зл. Особенности анализа и синтеза технических систем управления особенности технических систем управления
- •Специфика отдельных видов анализа и синтеза технических систем управления
- •Основы синтеза облика перспективной технической системы управления Цели и характер обоснования облика новой технической системы управления
- •Общая процедура обоснования облика перспективной тсу
- •3.2. Особенности анализа и синтеза эргатических систем управления особенности эргатических (человеко-машинных) систем управления
- •Инженерно-психологические проблемы, требующие решения в процессе создания и эксплуатации эргатических систем управления
- •Специфика отдельных видов анализа и синтеза эргатических систем управления
- •Типовые противоречия разрешаемые в процессе создания новых эргатических систем управления
- •Типовые противоречия, разрешаемые в процессе создания новых эсу
- •Содержание нововведений в зависимости от глубины реорганизации эсу [10]
- •Основные вопросы, решаемые в цикле исследования [10]
- •3.3. Особенности анализа и синтеза организационных систем особенности организационных систем управления
- •Методология анализа и синтеза организационных систем управления
- •Специфика отдельных видов анализа и синтеза организационных систем управления
- •Параметрический анализ и синтез организационных систем управления
- •Основные черты организационного управления
- •Основные требования к организационному управлению
- •Глава 4. Системный анализ и синтез проблемы
- •4.1. Общая характеристика проблемы как системы понятие проблемы и проблемной ситуации
- •Представление проблемы как системы
- •Этапы процесса решения проблемы Характеристика этапов процесса решения проблем
- •Этапы системного анализа проблем совершенствования и развития систем
- •Этапы системного анализа инновационных проблем
- •Системный синтез и анализ проблемы
- •4.2. Исходная постановка (формирование) проблемы
- •4.3. Формирование целей и условий решения проблемы условия формирования целей
- •Выявление и систематизация подцелей
- •Построение «дерева целей»
- •Состав подцелей
- •Последовательная декомпозиция целей
- •«Дерево целей» промышленного предприятия [6]
- •Установление условий решения проблемы
- •4.4. Структуризация проблемы и систематизация путей достижения целей основные понятия и этапы структуризации проблем Основные понятия структуризации проблемы
- •Этапы структуризации проблемы
- •Уточнение структуры системы
- •Уточнение структуры объекта управления
- •Уточнение функционально-информационной структуры системы управления
- •Критический анализ функционирования системы управления Цели анализа функционирования системы
- •Анализ причинно-следственных связей
- •Пример. Анализ причинно-следственных связей нарушений технологической дисциплины [6]
- •«Дерево путей достижения целей»
- •Пример. Построение «дерева достижения целей» применительно к проблеме управления качеством продукции
- •Оценка значимости проблем
- •4.5. Выявление и выбор альтернатив решения проблемы этапы выделения альтернатив
- •Решения, зависящие от области их использования
- •Принятие решения на основе исходной информации различной полноты
- •Формирование решения проблемы в целом
- •Выбор оптимальных решений Постановка и решение задачи оптимизации
- •Решение задачи и анализ результатов
- •Глава 5. Методы исследования систем управления
- •5.1. Системный подход к проявлению идеи
- •Сущность идеи
- •Первый цикл проявления идеи
- •5.2. Эвристические методы исследования систем управления методы активизации техологии творчества
- •Ассоциативные методы
- •Метод мозгового штурма
- •Метод синектики
- •5.3. Формализованные методы исследования систем управления параметрический метод
- •Морфологический метод и его модификации
- •Метод организующих понятий
- •Метод десятичных матриц поиска
- •Комбинаторный метод
- •Методы логического поиска Метод и — или — дерево
- •Метод логического мышления
- •Алгоритм решения изобретательских задач (ариз)
- •Обобщенный алгоритм поиска новых технических решений
- •5.4. Статистические методы анализа систем управления сущность и область применения
- •Корреляционный анализ
- •Дисперсионный анализ
- •Ковариационный анализ
- •Метод временных рядов
- •Метод главных компонентов
- •Факторный анализ
- •5.5. Детерминированные методы анализа систем управления сущность и область применения
- •Инфлюентный анализ
- •5.6. Синтез систем управления методами оптимизации синтез систем управления методами безусловной оптимизации Сущность и область применения
- •Методы нулевого порядка
- •Методы первого порядка
- •Методы второго порядка
- •Синтез систем управления с помощью многокритериальной оптимизации
- •5.7. Синтез систем управления методами 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
- •5.8. Анализ и синтез систем управления с помощью математических теорий теория принятия решений
- •Теория массового обслуживания
- •Теория эффективности
- •Теория игр Сущность синтеза игровых задач управления
- •Содержание
- •Глава 1. Концептуальные основы исследования
- •Глава 2. Методологические основы
- •Глава 3. Особенности анализа и синтеза
- •Глава 4. Системный анализ и синтез проблемы 209
- •Глава 5. Методы исследования систем управления 297
Этапы системного анализа инновационных проблем
Особенностью системного анализа и синтеза инновационных проблем является выработка идей. Идея — это прыжок в неизвестность и невозможно точно предсказать, когда она возникнет.
Второй особенностью системного анализа инновационных проблем является отсев применяемых идей. Существует искушение отделить «зерна от плевел» в процессе жесткого и быстрого поиска решений, но так можно отбросить тонкие идеи, имеющие смысл.
С учетом указанных особенностей определим порядок решения инновационных проблем, который включает:
изучение проблемы;
выработка идей;
отсев применяемых идей;
планирование нововведения;
конкретизация целей и условий решения проблемы;
выявление путей достижения целей (подпроблем), их систематизация и оценка значимости в общем решении проблемы;
выявление вариантов решения подпроблем, их выбор, выбор проекта решения проблемы в целом;
принятие решений, их реализация.
Системный анализ проблемы
Обследование совершенствуемой системы. Сбор необходимой информации
Исходная постановка проблемы, задание на выполнение анализа
Конкретизация
целей и условий решения проблемы,
формирование ограничений и
целевой функции
значимости в общем решении проблем.
Выявление вариантов
решения подпроблем, их выбор, выбор проекта решения -проблемы в целом.
Н-
Системный синтез и анализ проблемы
Разработка проекта реализации
решения, его согласование и
утверждение И
Реализация решения проблемы
Анализ хода реализации решения проблемы, уточнение решения и проекта L^_ero реализации
Рис. 4.3. Блок-схема взаимосвязей основных этапов системного анализа и синтеза проблемы совершенствования системы: прямые связи; обратные связи.
Изучение проблемы связано с установлением факта существования проблемы, актуальности, важности и сложности проблемы.
Установление актуальности, важности и сложности проблемы важно для любой проблемы. Но особенно они важны для инновационных проблем, так как они связаны с принятием решения о внедрении нововведения.
Выработка идей — это один из сложных этапов, так как он связан с прыжком в неизвестность. Возникает необходимость разобраться с сущностью идеи, формой ее проявления, циклами проявления системной идеи, требованиями представления идеи как системы.
Отсев применимых идей связан с критериями выбора идеи. Критерии выбора идеи должны отвечать на вопросы:
Насколько вероятна ее плодотворность?
Сможете ли вы заставить ее работать?
Является ли она лучшей среди других возможностей?
Остальные этапы по содержанию аналогичны рассмотренным ранее.
4.2. Исходная постановка (формирование) проблемы
Цель формулирования проблемы состоит в том, чтобы установить сущность проблемы в известных терминах.
Успешное формулирование проблемы может быть равносильно «половине» решения проблемы. Однако, «наполовину решенная» в результате формулирования проблема, не есть действительно решенная проблема, но ее формулирование означает, что основные элементы проблемы надлежащим образом определены и связаны.
При формулировании (постановке) проблемы должны быть выполнены следующие работы [13]:
во-первых, необходимо описать, каким образом проблема была обнаружена;
во-вторых, установить, почему она рассматривается как проблема;
в-третьих, отличить ее от «симптома» некоторых смежных проблем;
в-четвертых, дать операционные определения нежелательных последствий проблемы.
Исследование исторических аспектов проблемы имеет существенные основания. Изучение предыстории возникновения проблемы позволяет определить обстановку, которая породила проблему, условия, этапы и средства решения проблемы. Историческая формулировка проблемы подразумевает знание проблемы и только история может быть приемлемым общим знаменателем и может помочь при определении оснований для постановки проблемы.
Известно, что одни и те же явления могут интерпретироваться как проблемы не всеми лицами. Установить наличие проблемы — это значит найти то разумное, что определяет содержание явления как проблемы. Полностью уяснить проблему обычно трудно, так как она является подпроблемой более сложной или смежной проблемы.
Возникает задача выделения проблемы по свойственным только ей «симптомам». Диагноз проблемы является многошаговой процедурой с принятием промежуточных решений. Последовательность этапов диагноза показана на рис. 4.4.
Обратная последовательность этапов информационной работы
Прямая последовательность этапов информационной работы
Основные этапы
|У| Общее знакомство с проблемой
I
|Yj Определение «симптомов» (понятий) проблемы
jjj Сбор фактов —к «
'r-^ [4I Истолкование фактов
1"^
4
I
|Y| Формулирование (постановка) проблемы
i
Рис. 4.4. Последовательность этапов диагноза проблемы.
Первый этап диагноза включает общее знакомство с проблемой. Ознакомление с проблемой в целом, а также со смежными вопросами, изучение которых может оказаться полезным; составление общего плана работы с указанием срока вы-232 полнения, исполнителей и основных источников, которые предположительно могут быть использованы.
Второй этап диагноза — установление симптомов проблемы. Понятие «симптом» применяется здесь почти в медицинском смысле и означает некоторый косвенный признак или характеристику, указывающую на наличие проблемы.
Третий этап диагноза — сбор факторов, подтверждающих «симптомы», т.е. выявление причин возникновения проблемы.
Четвертый этап диагноза — истолкование факторов, т.е. анализ всей необходимой внутренней и внешней информации, относящейся к «симптомам». Увеличение количества информации не обязательно повышает качество формулирования проблемы. Многие руководители (ЛПР) страдают от избытка не относящейся к делу информации. Поэтому, в процессе сбора фактов, важно видеть различия между релевантной (полезной) информацией и информацией неуместной, а также уметь отделять одну от другой. Релевантная информация (relevant — относящийся к делу) — это информация, имеющая отношение только к данной конкретной проблеме. Она является основой для формулирования проблемы. Поэтому естественно добиваться ее максимальной достоверности и соответствия рассматриваемой проблеме.
На схеме (рис. 4.4) последовательности этапов диагноза проблемы и ее формулирования показана прямая и обратная последовательность этапов информационной работы.
Процесс формулирования проблемы проходит путем последовательного перехода от этапа 1 к этапу 2, затем к этапу 3 и т.д.
Вместе с тем в процессе формирования проблемы иногда перескакивают через некоторые этапы, как это показано на схеме. Например, на этапе общего знакомства с проблемой к этапу формулирования проблемы.
Наличие обратных последовательных этапов информационной работы позволяет направить процесс формулирования проблемы по правильному руслу и постоянно его улучшать по мере выявления и накопления факторов.
При вскрытии существа проблемы большую помощь может оказать работа в следующих направлениях [14].
Собрать и проанализировать часть данных проблемы, которые представляют недостатки системы.
Описать и проанализировать подсистему, которая прямо порождает данные проблемы, в частности, оценить вход на полноту, частоту, согласованность, надежность и точность.
Найти обратную связь, которая дает возможность судить об отклонении, величине ошибки или недостатке системы.
Постараться связать объекты и свойства подсистемы в соответствии с их очевидной, логической или причинной связью.
Постараться представить полную систему, в которой данная проблема является только частью.
Постараться связать между собой полную систему, относящиеся к делу подсистемы и проблему, как она определена.
Выполнение этих шагов создает возможность для формулирования проблемы. Формулирование проблемы включает:
составление исходной формулировки проблемы;
осмысление этой формулировки по отношению к различным частям проблемы;
осмысление факторов, которые касаются проблемы;
общее уточнение исходной формулировки проблемы.
Постановка (формулирование) проблемы называется исходной или предварительной потому, что в ходе анализа и на его основании многие исходные положения могут быть пересмотрены или уточнены.
Исходная постановка служит заданием на подготовку решения или выполнения предварительного этапа проработки, результаты которого будут рассмотрены лицом, принимающим решения которые определят дальнейшее направление действий.