 |
7. Принципы решения слабоструктурированных проблем
|
|
|
|
7. Принципы решения слабоструктурированных проблем
Для решения проблем этого класса целесообразно использовать методы системного анализа. Проблемы, решаемые с помощью системного анализа, имеют ряд характерных особенностей:
1. принимаемое решение относится к будущему (Например, завод, которого пока нет);
2. имеется широкий диапазон альтернатив;
3. решения зависят от текущей неполноты технологических достижений;
4. принимаемые решения требуют больших вложений ресурсов и содержат элементы риска;
5. не полностью определены требования, относящиеся к стоимости и времени решения проблемы;
6. проблема внутренняя сложна вследствие того, что для ее решения необходимо комбинирование различных ресурсов.
Основные концепции методов системного анализа состоят в следующем :
· процесс решения проблемы должен начинаться с выявления и обоснования конечной цели, которой хотят достичь в той или иной области и уже на этом основании определяются промежуточные цели и задачи;
· к любой проблеме необходимо подходить, как к сложной системе, выявляя при этом все возможные подроблемы и взаимосвязи, а также последствия тех или иных решений;
· в процессе решения проблемы осуществляется формирование множества альтернатив достижения цели; оценка этих альтернатив с помощью соответствующих критериев и выбор предпочтительной альтернативы;
· организационная структура механизма решения проблемы должна подчиняться цели или ряду целей, а не наоборот.
Системный анализ представляет собой многошаговый итеративный процесс, причем исходным моментов этого процесса является формулировка проблемы в некоторой первоначальной форме. При формулировке проблемы необходимо учитывать 2 противоречивых требования:
|
|
|
1. проблема должна формулироваться достаточно широко, чтобы ничего существенного не упустить;
2. проблема должна формироваться таким образом, чтобы она была обозримой и могла быть структурирована. В ходе системного анализа степень структуризации проблемы повышается, т. е. проблема формулируется все более четко и исчерпывающе.
Рис. 3 — Один шаг системного анализа
1. постановка проблемы
2. обоснование цели
3. формирование альтернатив
4. исследование ресурса
5. построение модели
6. оценка альтернатив
7. принятие решения (выбор одного решения)
8. анализ чувствительности
9. проверка исходных данных
10. уточнение конечной цели
11. поиск новых альтернатив
12. анализ ресурсов и критериев
Для оценки применяют самые разнообразные, но локальные методы: экономические, технические, социальные, политические и другие.
8. Принципы решения хорошо структурированных проблем
Для решения проблем этого класса широко используются математические методы исследования операций (И. О. ). В операционном исследовании можно выделить основные этапы:
1. Определение конкурирующих стратегий достижения цели.
2. Построение математической модели операции.
3. Оценка эффективностей конкурирующих стратегий.
4. Выбор оптимальной стратегии достижения целей.
Модель операции позволяет оценить эффективность конкурирующих стратегий и выбрать из их числа оптимальную стратегию.
Критерий эффективности операции должен удовлетворять ряду требований:
1. Представительность, т. е. критерий должен отражать основную, а не второстепенную цель операции.
2. Критичность — т. е. критерий должен изменяться при изменении параметров операций.
3. Единственность, так как, только в этом случае возможно найти строгое математическое решение задачи оптимизации.
|
|
|
4. Учет стохастичности, которая связана обычно со случайным характером некоторых параметров операций.
5. Учет неопределенностей, которая связана с отсутствием какой-либо информации о некоторых параметрах операций.
6. Учет противодействия, которое вызывает часто сознательный противник, управляющий полными параметрами операций.
7. Простота, т. к. простой критерий позволяет упростить математические выкладки при поиске opt. решения.
9. Системный подход к выявлению и решению проблем
На этапе синтеза осуществляется:
1) Разработка модели требуемой системы (выбор математического аппарата; моделирование; оценка модели по критериям: адекватности, простоты, соответствия между точностью и сложностью, баланса погрешностей);
2) синтез альтернативных структур системы, снимающей проблему;
3) синтез параметров системы, снимающей проблему;
4) обоснование вариантов синтезированной системы (обоснование схемы оценивания, реализация модели, проведение эксперимента по оценке, обработка и анализ результатов оценивания, выбор наилучшего варианта).
В процессе функционирования реальной системы выявляется проблема, состоящая в несоответствии существующего положения – требуемому. Для решения проблемы проводится системное исследование, состоящее из декомпозиции, анализа и синтеза, позволяющее в результате снять проблему.
Системный подход к решению проблем может быть представлен в виде схемы цикла системного исследования (Рисунок 4).
Рис. 4 – Схема цикла системного исследования
Основные задачи (структура) системного анализа могут быть представлены в виде трехуровневого дерева функций системного анализа (Рис. 5).
На рисунке представлены основные этапы системного анализа.
Декомпозиция.
Декомпозицией (структуризацией) системы называется деление системы на части, удобное для каких-либо операций с этой системой. Целью декомпозиции является упрощение системы, сложной для рассмотрения целиком.
Рис. 5 – Дерево функций системного анализа.
Наиболее часто декомпозиция проводится путем построения дерева целей и дерева функций. Глубина декомпозиции ограничивается. В автоматизированных методиках типичной является декомпозиция модели на глубину 5-6 уровней. Декомпозиция прекращается, если необходимо изменить уровень абстракции – представить элемент как подсистему. Если при декомпозиции выясняется, что модель начинает описывать внутренний алгоритм функционирования элемента вместо закона его функционирования в виде «черного ящика», то в этом случае произошло изменение уровня абстракции.
|
|
|
В общей теории систем доказано, что большинство систем могут быть декомпозированы на базовые представления подсистем. К ним относятся: последовательное, параллельное соединение элементов, а также соединение с помощью обратной связи.
Наиболее часто применяемыми стратегиями декомпозиции являются:
а) функциональная декомпозиция (базируется на анализе функций системы. Ставится вопрос: «что делает система? » независимо от того, как она работает. );
б) декомпозиция по жизненному циклу (признак выделения подсистем – изменение закона функционирования подсистем на разных этапах цикла существования системы «от рождения до гибели»);
в) декомпозиция по физическому процессу (признак выделения подсистем – шаги выполнения алгоритма функционирования подсистемы, стадии смены состояний);
г) декомпозиция по подсистемам или структурная декомпозиция (признак выделения подсистем – сильная связь межу элементами по одному из типов отношений (связей), существующих в системе (информационных, логических, иерархических, энергетических и т. п. )).
Для описания всей системы должна быть построена составная модель, объединяющая все отдельные модели.
Анализ.
Анализ – нахождение различного рода свойств системы или среды, окружающей систему.
На этапе анализа происходит формирование детального представления системы посредством осуществления:
1) Функционально-структурного анализа, который включает в себя: уточнение состава и законов функционирования элементов, разделение управляемых и неуправляемых характеристик, задание множества состояний Z, задание параметрического пространства T, анализ целостности системы, формирование требований к системе;
|
|
|
2) Морфологического анализа – анализа взаимосвязи компонентов;
3) Генетического анализа – анализа предыдущей истории, причин развития ситуации, тенденций, построение прогнозов;
4) Анализа аналогов;
5) Анализа эффективности, включающеговыбор шкалы измерения, формирование показателей эффективности, обоснование и формирование критериев эффективности, непосредственное оценивание и анализ полученных оценок;
6) Формирование требований к создаваемой системе – выбор критериев оценки и ограничений.
Синтез.
Задача синтеза системы противоположна задаче анализа – необходимо по описанию закона преобразования построить систему, фактически выполняющую это преобразование по определенному алгоритму. В ходе синтеза осуществляется оценка анализируемой и синтезируемой системы. Реализация синтезированной системы в виде предлагаемой физической системы позволяет провести оценку степени снятия проблемы практики и принять решение на функционирование модернизированной реальной системы.
Упрощенная функциональна диаграмма этапа синтеза системы, решающей проблему (Рис. 6).
Рис. 6 – Функциональная диаграмма этапа синтеза системы.
На этапе синтеза осуществляется:
1) Разработка модели требуемой системы (выбор математического аппарата; моделирование; оценка модели по критериям: адекватности, простоты, соответствия между точностью и сложностью, баланса погрешностей);
2) синтез альтернативных структур системы, снимающей проблему;
3) синтез параметров системы, снимающей проблему;
4) обоснование вариантов синтезированной системы (обоснование схемы оценивания, реализация модели, проведение эксперимента по оценке, обработка и анализ результатов оценивания, выбор наилучшего варианта).
|
|
|
