Принципы системного подхода и разработка моделей

Принципы системного подхода -это некоторые утверждения общего характера,обобщающие опытчеловека исследования сложных систем (в частности, разработки их моделей). Ниже приводятся пять основных принципов.

Принцип цели.Исследование системы(подсистемы)должно начинаться с определения ее цели.Этотпринцип применяют и к системам, которые не являются целеустремленными. В этом случае понятие цели заменяют понятием основной функции, назначения системы.

Принцип единства.Полезно совместное рассмотрение системы как целого и как совокупностиподсистем.

Принцип связности.Целесообразно рассмотрение любой подсистемы совместно с ее связями сокружением.

Принцип иерархии.И человек и природа при построении систем используют принцип иерархии и этотфакт целесообразно использовать при разработке моделей таких систем.

Принцип неопределенности.Необходимо учитывать неопределенности и случайности в системе.Как ихможно учесть?

Во-первых, можно оценивать “крайние” возможные ситуации и рассмотрение проводить для них. Этот метод называют методом гарантированного результата.

Во -вторых, обобщением этого является анализ чувствительности. Здесь указывается диапазон изменения подверженных риску параметров, и с определенным шагом выбираются значения параметров из этого диапазона. Затем последовательно анализируются результаты расчетов для значеиний всех параметров.

В-третьих, можно применить what-if анализ . Т.е. выполнить расчеты для ряда вероятных сценариев. Другими словами, ответить на вопрос: «что будет, если …».

В-четвертых , можно использовать метод моделирования Монте-Карло. Здесь также указывается диапазон изменения и функция распределения значений подверженных риску параметров. Затем с помощью датчика случайных чисел случайно совместно выбираются значения параметров в соответствии с заданными функциями распределения. После этого по результатам расчетов накапливается статистика и выводятся статистические характеристики, такие как гистограмма, коэффициент вариации и др.

В-пятых, по информации о вероятностных характеристиках случайностей (функций распределения, моментов случайных величин) можно попытаться определить вероятностные характеристики поведения системы (вероятностный метод).

В-шестых, можно использовать ПЕРТ-анализ (PERT – Program Evaluation and Review Technique,

метод анализа и пересмотра планов), который является продолжением сетевых графиков, но детерминированные продолжительности работ здесь заменяются на 3 оценки – пессимистическую, оптимистическую и наиболее вероятную (модальную). Предполагается, что распределение фактической длительности выполнения работы описывается β-распределением. По указанным трем оценкам вычисляется среднее и дисперсия времени выполнения каждой работы. По ним вычисляется интервальная оценка времени завершения всего проекта и соответствующая доверительная вероятность (в предположении, что сумма времени выполнения независимых работ на критическом пути близка к нормальному распределению).

В-седьмых, можно использовать метод имитационного моделирования, который можно считать применением метода Монте-Карло к анализу систем взаимодействующих элементов. Здесь программным путем многократно имитируется поведение таких элементов с накоплением соответствующей статистики.

В-восьмых, можно использовать метод, основанный на понятии нечётких множеств (нечёткий метод).Здесь о возможных значениях исходных параметров можно говорить с той или иной степеньюуверенности или нечеткости (это задается с помощью субъективных функций принадлежности). Получаемый формально результат также является нечетким.

В-девятых, можно использовать интервальный метод. Особенностью этого метода является то, что входные переменные задаются интервалами значений, на основе их вычисляются интервалы значений выходных переменных (интервальная арифметика).

Рассмотренные принципы полезны при разработке моделей систем. Для разработки модели можно рекомендовать следующие этапы.

I. Выявление функций(назначения,целей)системы и ее связей с внешней средой.

На этом этапе речь идет об уяснении главной функции (цели) системы, её основных входов и выходов. Фиксируются границы того, что считается системой, определяются элементы “не системы ”, на которую направлены основные выходные воздействия. Здесь надо определиться, какие внешние по отношению к системе факторы должны объективно учитываться (т.н. релевантная внешняя среда), а какие учитывать излишне. На этом этапе исследуются основные внешние воздействия на систему (входы). Определяется их тип (вещественные, энергетические, информационные ). Должен быть определен тип выхода: материальный, энергетический, информационный и др. Ими может быть конкретная продукция завода, сигналы в системе управления, конструкторская документация в системе автоматизированного проектирования , механическая мощность на выходе двигателя и др. На этом этапе используется принципы цели и связности.

II. Выявление основных подсистем(модулей)и их функций.

Выявляется из каких крупных подсистем состоит (под)система и какую роль (функцию, цель) каждая из подсистем выполняет. При декомпозиции на функциональной основе здесь полезна разработка дерева целей системы. Результат выполнения этапа удобно представлять с помощью структурных схем. Уже на этой стадии следует обратить внимание на системообразующие факторы, т.е. на те связи, которые и делают систему системой. На этом этапе в основном используются принципы цели, единства, связности, иерархии.

III. Выявление основных процессов в(под)системе.

Здесь рассматриваются условия начала и конца процессов, их множества состояний, влияние входов на состояния и выходы. Изучается, управляема ли (под)система. Для управляемых (под)систем уясняются основные управляющие воздействия, степень их влияния. Выявляются неопределенности и случайности (принцип неопределенности ). Здесь предпринимается попытка формализации описания каждой из подсистем. В случае неудачи выполняется возврат на второй этап, и так далее.

IV. Формализация описания всей системы.

Здесь на основе формализованного описания всех подсистем формируется формализованное описание всей системы (синтез).

Разрабатываемая модель может основываться на различных формализмах. В разделе 3 рассматривается построение детерминированных динамических моделей с непрерывным временем (описывается системой дифференциальных уравнений) и дискретным временем (описывается системой конечно-разностных уравнений), стохастических моделей (описывается системой конечно-разностных уравнений).

Перед разработкой модели формулируются вопросы, на которые она должна ответить. Тривиальные вопросы могут привести лишь к тривиальным моделям. Слишком общие вопросы

непригодны для уточнения направления исследований. Слишком узкие вопросы могут направить исследование в ограниченную область, в которой нельзя добиться существенного результата. Здесь требуется искусство в формулировке требований к модели. Чтобы создать действительно эффективную модель промышленного предприятия, в нее следует включить нелинейные функции в виде ограничений производственной мощности, дефицита рабочей силы и ограниченности кредита, а также учесть зависимость решений от взаимодействия между переменными. Как правило, наиболее важные модели, отвещающие запросам общего хозяйственного руководства, включают от 30 до 3000 переменных [5].

Опыт работы со сложными системами показывает полезность использования принципов системного подхода. Они позволяют лучше увидеть существенную сторону проблемы, не забыть учесть важные взаимосвязи в ней. Многократное применение исследователем принципов системного подхода приводит к тому, что у него развивается особый тип мышления, который принято называть системным (т.е. комплексным, учитывающим все важные факторы, их взаимосвязи, возможные последствия). Злые языки однако, утверждают , что принципы системного подхода удобны для критики уже имеющихся систем и менее удобны для создания новых.

ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ

1. Основные понятия теории сложных систем.

2. Системы и внешняя среда.

3. Системы и управление.

4. Типы оргструктур управления и их сравнение.

5. Состав и задачи систем организационного управления.

6. Системы и моделирование.

7. Этапы системного исследования.

8. Основные принципы системного подхода и разработка моделей.

ЛИТЕРАТУРА

1. Губанов В. А., Захаров В. В., Коваленко А. Н. Введение в системный анализ: Учеб. пособие / Под ред. Л. А. Петросяна. - Л.: Издательство Ленинградского университета, 1988. 232с.

2. Месарович М., Мако Д., Такахара И. Теория иерархических многоуровневых систем. М.: Мир, 1973. 344с.

3. Багриновский К. А. Модели и методы экономической кибернетики. М.: Экономика, 1973. 206с.

4. www.cmt.tasur.edu

5. Дж. Форрестер. Основы кибернетики предприятия (индустриальная динамика). М., Прогресс, 1971. 344с.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: