 |
Методология изучения систем
|
|
|
|
СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД.
Основные черты системного подхода.
Специфические принципы системного подхода.
1) принцип системности;
2) принцип иерархичности познания. Требует трехуровневого изучения предмета:
n изучение самого предмета - «собственный уровень»;
n изучение этого же предмета как элемента более широкой системы - вышестоящий уровень;
n изучение этого предмета в соответствии с составляющими данный предмет компонентами - нижестоящий уровень.
3) принцип интеграции - изучение интегративных свойств и закономерностей систем и комплексов систем, раскрытие основных механизмов интеграции целого;
4) принцип формализации - получение количественных характеристик, создание методов сужающих неоднородность понятий, определений, оценок.
Рассмотри более подробно некоторые принципы системного подхода.
Уровни изучения систем (общая стратификация).
Сложную систему чаще всего невозможно охватить полностью и детально представить. На практике это не всегда и требуется. Тогда возникает проблема компромисса между простотой описания, понимания системы и необходимостью учета многочисленных и разноплановых характеристик системы.
Одним из путей решения этой проблемы является послойное - стратифицированное описание (от лат. stratum - настил, facere - делать).
Основными уровнями изучения системы являются:
n микроскопический;
n макроскопический.
Макроскопическое изучение заключается в игнорировании детальной структуры системы и наблюдении только общего поведения системы как целого, в оценке ее интегративных характеристик.
К числу макроскопических характеристик относятся:
n тип структуры и границы системы;
n характер взаимосвязи «вход - выход»;
|
|
|
n особенности функционирования (дискретное или непрерывное);
n степень организованности и высоты организации;
n особенности жизненного цикла системы;
n эффективность системы.
Микроскопическое изучение системы связано с детальным описанием каждой из компонент системы, всех внутренних процессов. Центральным для микроскопического представления является понятие элемента.
В рамках микроскопического уровня изучаются:
n структура системы;
n связи и функции элементов;
n эффективность элементов.
Сведения о системе могут быть оформлены в виде следующих описаний:
n морфологического;
n функционального;
n информационного;
n процессуального;
n прагматического.
Морфологическое описание должно дать представление о строении системы. Морфологическое изучение проводится в следующей последовательности:
1) определение границ системы;
2) изучаются подсистема первого уровня, далее компоненты последующих уровней вплоть до уровня элементов;
3) характер межкомпонентных связей и связей с внешней средой;
4) характер пространственно-временной организации компонентного состава и связей;
5) изучается изменчивость и особенности морфологии на различных стадиях существования системы.
Глубина морфологического анализа определяется тремя факторами: - стоящими задачами исследования; - значимостью влияния нижестоящих слоев структуры на интегративные характеристики системы; - достижимой степенью снятия неопределенности.
Основной задачей функционального описания является определение поведения системы, ее возможностей и отношения к другим системам.
Функциональное описание имеет иерархическую схему и должно отражать иерархию функций, процессы, параметры системы. Наиболее рациональным методом функционального описания является описание более высокого уровня на основе обобщенных и факторизованных переменных низшего уровня.
|
|
|
Задачи информационного описания заключаются в определении характеристик организации системы и оценке ее сложности.
Целью процессуального изучения является определение особенностей жизненного цикла системы, характеристик протекающих в системе процессов.
Задачей прагматического описания является получение прагматических характеристик: назначение, цель, эффективность, критерии оптимальности и т.п. Прагматическое описание выполняется только для целенаправленных систем.
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ.
Понятие системного анализа.
Системный анализ является научным направлением, обеспечивающим на базе системного подхода разработку методов и процедур решения слабострукторизованных систем при наличии существенной неопределенности.
Объектом системного анализа являются различные системы.
Предметом системного анализа являются общесистемные характеристики и взаимосвязи системы с окружением.
Задачами системного анализа являются:
n разработка общих принципов проведения исследований сложных систем, включая принципы интегрирования различных методов;
n разработка методов разрешения проблемы сложности и неопределенности;
n решение проблемы предельных характеристик системы;
n разработка принципов имитационного моделирования.
Основные концепции системного анализа:
1) системный подход;
2) количественная оценка различных свойств, характеристик и факторов и построение на их основе математической модели;
3) процессуальное рассмотрение всех стратов системы (морфологического, функционального, информационного, прагматического), обеспечивающее определение перспектив развития и более отчетливых целей;
4) широкое использование ЭВТ.
Методы системного анализа.
Методы системного анализа можно разбить на группы:
1) эвристическое программирование;
2) семиотические методы;
3) методы аналогий;
4) аналитические методы;
5) имитационное моделирование.
Эвристическое программирование. Существующие методы математического анализа, которые оправдали себя в сравнительно простых случаях, обычно оказываются неэффективными при исследовании работы сложных систем. В связи с этим широкое распространение получили методы эвристического программирования.
|
|
|
Эвристические методы разрабатываются на принципах обобщения человеческого опыта и целесообразности применения соответствующих приемов в определенных ситуациях.
В качестве примера можно привести методы экспертных оценок.
Недостатком эвристических методов является отсутствие формальных правил поиска эвристик. Поиск эвристических приемов чаще всего искусство, процесс субъективный, и не всегда приводит к положительным результатам.
Семиотические методы. Эти методы основаны на возможностях
выразительных средств естественного языка, которые позволяют весьма эффективно и при определенных соглашениях однозначно описывать широкий класс объектов, процессов, явлений.
Одним из методов реализующих семиотический подход, является ситуационное управления. В основе этого метода лежат следующие принципы:
1) модель объекта управления и описание протекающих в нем процессов, а также модель описания ситуаций являются семиотическими и строятся на основе текстов на естественном языке;
2) Формирование модели объекта и протекающих в нем процессов происходит либо путем ее создания специалистом до ввода в ЭВМ, либо на основе анализа поведения объекта в различных ситуациях, проводимого самой ЭВМ.
Общая модель включает:
n нулевой уровень, где хранится множество базовых понятий;
n первый уровень, содержащий мгновенные фотографии реальных ситуаций;
n второй уровень, где отражаются закономерные связи между предметами внешнего мира в терминах мелких единиц;
n последующие уровни основаны на постепенном обобщении в более крупные структурные элементы системы.
Таким образом, вся модель маслится как совокупность целого ряда моделей, начиная от модели непосредственного опознания на первом уровне и кончая моделью образования абстрактных понятий.
Недостатком семиотических метолов является: - большая «ручная» работа по формированию базовых понятий и базовых отношений; - сформированный базис ограничивает круг задач, которые могут быть решены с помощью данной модели; - при изменении части условий ситуации или границ системы требуется существенная переработка модели.
|
|
|
Методы аналогий включает прежде всего так называемые бионические аспекты. В этом случае биологическую систему рассматривают как прототип изучаемой системы, сто позволяет использовать опыт, накопленный живой природой в процессе длительной эволюции. Чаще всего бионический подход играет роль методологического совета, позволяет избежать некоторых ошибок.
В других случаях, наоборот, сложную систему рассматривают или, точнее говоря, по каким-то характеристикам, процессам редуцируют систему к уровню многоэлементных физических систем (идеальный газ, гравитационные системы и т.п.). Это позволяет снизить сложность проблемы за счет сведения к известным и хорошо изученным задачам и за счет резкого уменьшения числа принимаемых во внимание фазовых переменных (основных факторов).
Аналитические методы, используемые в системном анализе, весьма разнообразны. Так, в системном анализе используются практически все математические схемы исследования операций и методы теории принятия решений, а также специфические приемы и методы: метод «черного ящика», метод агрегатов, модели теории графив, модели, основанные на концепциях теории информации и другие.
Недостатками аналитических методов является:
n В сложных ситуациях только отдельные слагающие общей проблемы поддаются аналитическим оценкам;
n Недостаточное освоение современного аппарата математика, математической логики, теории множеств, теории групп;
n Определенная узость исходных понятий и правил современной аналитики. Помимо числа, величины, точки, примой, плоскости, отношений и других понятий составляющих фундамент современной математики, должны быть введены понятия, которые в большей степени соответствуют развитию количественных отношений в социальных и гуманитарных областях. Например, понятие неопределенности.
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
|
|
|
