 |
15. Основные этапы и методы системного анализа
|
|
|
|
15. Основные этапы и методы системного анализа
Системный анализ (СА) предусматривает разработку системного метода решения проблемы, т. е. логически и процедурно организованную последовательность операций, направленных на выбор предпочтительной альтернативы решения. СА реализуется практически в несколько этапов, однако в отношении их числа и содержании пока еще нет единства, т. к. имеется большое разнообразие прикладных проблем.
Можно выделить три основных этапа системного анализа:
· построение модели исследуемого объекта;
· постановка задачи исследования;
· решение поставленной математической задачи.
В научный инструментарий СА входят следующие методы:
· метод сценариев (пытаются дать описание системы);
· метод дерева целей (есть конечная цель, она разбивается на подцели, подцели на проблемы и т. д., т. е. декомпозиция до задач, которые мы можем решить);
· метод морфологического анализа (для изобретений);
· методы экспертных оценок;
· вероятностно-статистические методы (теория массового обслуживания, теория игр и т. д. );
· кибернетические методы (объект в виде черного ящика);
· методы исследования операций;
· методы векторной оптимизации;
· методы имитационного моделирования;
· сетевые методы;
· матричные методы;
· методы экономического анализа и др.
В процессе СА на разных его уровнях применяются различные методы, в которых эвристика сочетается с формализмом. СА выполняет роль методологического каркаса, объединяющего все необходимые методы, исследовательские приемы, мероприятия и ресурсы для решения проблем.
Для анализа систем применяются методы двух типов – качественные методы и формальные методы.
|
|
|
К первому типу методов анализа сложных систем относятся методы активного применения опыта и интуиции специалистов:
Методы типа мозговой атаки или коллективной генерации идей;
Метод типа сценариев;
Метод экспертных оценок;
Метод типа Дельфи;
Морфологические методы;
Метод дерева целей и т. п.
Ко второму типу относятся: аналитические, статистические, теоретико-множественные, логические графические и т. п.
Качественные методы используются на начальных этапах моделирования, если реальная система не может быть выражена в количественных характеристиках, отсутствует описание закономерностей систем в виде аналитических зависимостей. В результате такого моделирования разрабатывается концептуальная модель системы.
Количественные методы используются на последующих этапах моделирования для количественного анализа вариантов системы.
Между этими крайними методами имеются и такие, с помощью которых стремятся охватить все этапы моделирования от постановки задачи до оценки вариантов, но для представления задачи оценивания привлекают разные исходные концепции и терминологию с разной степенью формализации. К ним относят:
· Кибернетический подход к разработке систем управления, проектирования и принятия решений (который исходит из теории автоматического управления применительно к организационным системам);
· Информационно-гносеологический подход к моделированию систем, основанный на общности процессов отражения, познания в системах различной физической природы;
· Структурный и объектно-ориентированные подходы системного анализа;
· Метод ситуационного моделирования;
· Метод имитационного динамического моделирования.
Такие методы позволяют разрабатывать как концептуальные, так и строго формализованные модели, обеспечивающие требуемое качество оценки систем.
|
|
|
Во всех методах смысл задачи оценивания состоит в сопоставлении рассматриваемой системе (альтернативе) вектора из критериального пространства, координаты точек которого рассматриваются как оценки по соответствующим критериям.
Простейшей формой задачи оценивания является обычная задача измерения, когда оценивание есть сравнение с эталоном, а решение задачи находится путем подсчета числа эталонных единиц в измеряемом объекте.
Более сложные задачи оценивания разделяются на задачи: парного сравнения, ранжирования, классификации, численной оценки.
Задача парного сравнения заключается в выявлении лучшего из двух имеющихся объектов. Задача ранжирования – в упорядочении объектов, образующих систему, по убыванию (возрастанию) значения некоторого признака. Задача классификации – в отнесении заданного элемента к одному из подмножеств. Задача численной оценки – в сопоставлении системе одного или нескольких чисел.
16. Основные понятия и этапы моделирования систем
Моделирование является неотъемлемым этапом синтеза систем. Процесс познания любой системы неразрывно связан с ее моделированием, т. е. с приближенным представлением системы или в нашем сознании, или в форме математических формул, знаков, графических изображений, или в виде других материальных систем.
Моделирование предполагает наличие трех систем:
1) моделируемой системы (объект исследования);
2) моделирующей системы (сам исследователь);
3) непосредственно самой модели.
Моделирующая система, как правило, включает человека-исследователя, познающего объект исследования и создающего в соответствии с этим его модели.
Моделью системы (объекта, процесса, явления) называется другая материальная или абстрактная система (объект, процесс, явление), конструируемая исследователем и имеющая сходство с моделируемой системой (объектом, процессом, явлением) по некоторым свойствам, существенным для поставленной цели исследования, и служащая средством познания моделируемой системы (объекта, процесса, явления). Исходя из приведенного определения можно дать формулировку понятия «математическая модель».
Математической моделью системы называется совокупность математических соотношений, описывающих исследуемые закономерности, присущие моделируемой системе, определяемые целью исследования и служащая средством познания моделируемой системы.
|
|
|
Используются и другие определения модели, но в любом случае подчеркивается, что изучается не сама система-оригинал, а некоторая другая естественная или искусственная система, обладающая следующими свойствами:
· модель соответствует исследуемой системе;
· модель способна замещать исследуемую систему в некоторых интересующих исследователя отношениях;
· модель обеспечивает получение информации о моделируемой системе.
Каждая система может иметь значительное число моделей, вид которых определяется целями исследования, а также требуемой глубиной и точностью познания моделируемой системы.
Моделирование – это теоретическое или практическое исследование систем путем построения и изучения их моделей с целью определения или уточнения характеристик и рациональных способов построения вновь конструируемых или совершенствуемых систем. Процесс моделирования, как правило, включает следующие этапы:
· осмысление вновь создаваемой или совершенствуемой системы с целью получения некоторых знаний о ней;
· описание системы, ее структурных и функциональных элементов, их свойств и состояний, а также связей, отношений, взаимодействий между элементами системы на естественном языке;
· описание системы и вышеперечисленных характеристик с помощью математических соотношений, специальных символов и знаков с целью обеспечения более компактного, глубокого и эффективного исследования системы;
· конструирование естественных или искусственных материальных систем, аналогичных моделируемой системе по изучаемым свойствам.
Данные этапы взаимосвязаны и образуют циклическую последовательность, приводящую в итоге к познанию системы на достаточном для исследователя уровне.
Словесному описанию всегда предшествует осмысливание системы в человеческом сознании. После словесного описания при необходимости следует этап формализации системы с помощью специальных знаков и математических символов. Затем на основании исследования полученных словесных описаний и математических зависимостей вновь повторяется этап отражения системы в человеческом сознании, но глубже и более конкретно. После этого математические зависимости при необходимости корректируются и т. д.
|
|
|
Этап создания материальных систем, аналогичных по свойствам исследуемой, может следовать сразу же после первого этапа, когда исследователь создает системы без их предварительного описания в виде слов и знаков. На этом этапе также могут выполняться исследования, которые приводят к уточнению мысленных, описательных и знаковых представлений о системе. Причем по отношению к моделям исследователь является экспериментатором, только эксперимент проводится не с объектом, а с моделью.
|
|
|
