21817

Реализация системного анализа при решении проблем техносферы. Краткая характеристика методов СА

Лекция

Менеджмент, консалтинг и предпринимательство

Показатели системы Методология системного анализа Постановка задачи Моделирование и анализ Оценка возможных вариантов решения краткая характеристика методов СА В последние годы методы СА стали широко использоваться для решения таких проблем окружающей среды и общества как:  загрязнение окружающей среды;  производственная безопасность;  транспортные потоки;  медицинское обслуживание;  образование;  криминалистика. Можно ли все это свести к определению одного параметра с помощью которого мы будем сравнивать возможные решения Вначале...

Русский

2013-08-03

111.5 KB

3 чел.

ТЕМА 3. реализация системного анализа при решении проблем техносферы

  1.  Краткая характеристика методов СА
  2.  Проблемы исследования сложных систем

2.1. Показатели системы

  1.  Методология системного анализа
    1.  Постановка задачи
    2.  Моделирование и анализ
    3.  Оценка возможных вариантов решения

  1.  краткая характеристика методов СА

В последние годы методы СА стали широко использоваться для решения таких проблем окружающей среды и общества как:

загрязнение окружающей среды;

производственная безопасность;

транспортные потоки;

медицинское обслуживание;

образование;

криминалистика.

По сути методы СА – это способы выбора одного варианта решения. Системный подход к решению проблем включает следующие этапы:

отыскание возможных вариантов решения;

определение последствий использования каждого из возможных вариантов решения;

применение объективных утверждений или критериев, которые указывают, является ли одно решение более предпочтительным, чем другие.

При этом не предполагается, что используемые способы выбора решения являются единственными или, что они не имеют определенностей.

Определение СА Квейда и Бучера:

«Системный подход помогает лицу, принимающему решение, выбрать последовательность действий путем общего изучения стоящей перед ним проблемы, определения цели, нахождения вариантов решения и сравнения последних под углом зрения соответствующих им результатов, причем для квалифицированного суждения об исследуемой проблеме используются по возможности аналитические зависимости".

Вот некоторые положения, которые желательно учитывать при системном подходе:

  1.  процесс принятия решения должен осуществляться таким образом, чтобы используемые способы выбора решений можно было бы оценить, улучшить или заменить на другие;
  2.  критерии оценки, используемые в процессе принятия решения, должны быть четко сформулированы;
  3.  усилия, затраченные на нахождение связей между причиной и следствием, могут быть в дальнейшем оправданы лучшим пониманием изучаемой проблемы.

2. трудности, связанные с исследованием сложных систем

Множество факторов. Для выбора одного варианта решений из многих исследователь пытается свести множество несопоставимых факторов к одному.

Например: проблема жилищного строительства включает в себя эстетику, условия обитания, стоимость, перспективы дальнейшего развития. Можно ли все это свести к определению одного параметра, с помощью которого мы будем сравнивать возможные решения? Вначале рассмотрим такое важное понятие как показатель системы.

2.1. Показатели системы

Как уже говорилось ранее, элементы системы и сама система обладают свойствами. теперь можно ввести понятие характеристики системы.

Характеристика – то, что отражает некоторое свойство элемента системы.

Характеристика задается кортежем yi = < name, {value}>  где name - имя  j-й характеристики, {value}  - область допустимых значений. Область допустимых значений задается перечислением этих значений или функционально, с помощью правил вычисления или измерения их оценки.

Характеристики подразделяются на количественные и качественные в зависимости от типа отношений на множестве их значений. Если эти отношения метрические, т.е. указывается не только факт выполнения отношения r(yi1, yi 2), но и степень количественного превосходства, то характеристика называется количественной. Например, высота стола, стула, размер экрана монитора, максимальное разрешение экрана являются количественными характеристиками, поскольку существуют шкалы измерений этих характеристик в сантиметрах и пикселах, и можно, например, сказать, что размер экрана 1-го монитора  yi 1  больше размера экрана 2-го монитора  yi 2  на 3 см. Количественная характеристика называется параметром.

Если пространство значений не метрическое, то характеристика называется качественной. Например, комфортность автоматизированного рабочего места – качественная характеристика.

Системы, как уже говорилось, обладают целью.

Цель – ситуация или область ситуаций, которая должна быть достигнута при функционировании системы за определенный промежуток времени.

Цель может задаваться требованиями к показателям результативности, трудоемкости, оперативности функционирования системы либо к траектории достижения заданного результата.

Показатель – это характеристика, отражающая качество j-й системы или целевую направленность процесса (операции), реализуемого   j-й системой).

Показатели делятся на:

а) частные показатели качества (эффективности) системы yi j, которые отражают i-е существенное свойство j-й системы;

б) обобщенные показатели качества (эффективности) системы Y j.

Различие между показателями качества и эффективности заключается в том, что показатель эффективности характеризует процесс и эффект от функционирования системы, а показатели качества – пригодность системы для ее использования по назначению.

Показатели качества отражают свойства самой системы. Эффективность системы обусловлена не только свойсвом системы, но и условиями окружающей среды (окружения системы).

В целом показатели могут быть поставлены в соответствие некоторым факторам, присущим системе.

Описание системы с помощью многих показателей заданных качественно или имеющих различные единицы измерения является векторной. Информация, относящаяся к системе, не может быть представлена как результат единственного измерения. Каждая компонента вектора будет меняться при замене одного возможного варианта другим.

Пример: негативные воздействия в системе «человек – среда обитания». Основными показателями здесь являются:

  1.  заболеваемость (А1);
  2.  детская смертность (А2);
  3.  медико-генетические нарушения (А3);
  4.  специфические и онкологические экологозависмые заболевания (А4);
  5.  снижение качества питьевой воды (В1);
  6.  радиоактивное загрязнение почв (В2);
  7.  химическое загрязнение почв (В3);
  8.  коллективная эффективная доза облучения (В4);
  9.  критические уровни (максимальные значения концентраций загрязняющих веществ (С1);
  10.  степень истощения водных ресурсов (С2);
  11.  степень деградации почв (С3);
  12.  степень загрязнения почв (С4);
  13.  степень деградации наземных экосистем (С5);
  14.  состояние растительности (С6);
  15.  состояние животного мира (С7);
  16.  изменения геологической среды Д1;
  17.  изменения биогеохимического состава среды Е.

Таким образом мы здесь имеем многомерный вектор R. Однако используемый при выборе решения термин «наиболее желательное решение» заключает в себе только один единственный фактор – желательность, - т.е. скалярное описание. таким образом необходима операция, преобразующая вектор скаляр, что также является одной из задач системного анализа.  Пример для трехмерного вектора - на рис.1.

Рис.1

Численное представление переменных.  Действительно, чтобы прооизвести операции над компонентами вектора и перевести его в скаляр, надо, чтобы все они были представлены в численном виде. Однако и при этом возникают трудности, например, как сопоставить такие несоизмери-мые показатели, как время и стоимость.  Численная оценка переменных, таким образом,  необходима в системном анализе, однако, простого решения здесь нет. Иногда обходят рассмотрение тех переменных, которые трудно представить в численном виде (например, эстетики). Не рассмотренные аспекты могут быть переданы другому лицу, принимающему решение. С другой стороны – в эстетике есть и измеримые характеристики (площадь открытого пространства, закон «золотого сечения» и т.п.).

Неопределенность исходных данных и решений. Эта трудность связана с неопределенностью исходных данных и решений. Виды неопределенностей, встречающихся при исследовании и моделировании систем, будут рассмотрены позднее. Вид и степень неопределенности исходных данных и принимаемых решений может быть различна. Здесь же в качестве примера рассмотрим формальную процедуру планирования. Любая формальная процедура планирования может оказаться неэффективной, если данные либо полностью отсутствуют, либо четко не определены и, наконец, если структура самой системы не имеет однозначного определения. Тогда встает вопрос о разумных способах учета неопределенностей.  В любом случае, задача планирования существенно осложняется.

3. методология системного планирования

Рассмотрим процесс разработки модели некоей системы, другими словами – планирование модели. Это может быть система образования, система медицинского обслуживания, обновление городов, развития транспортной сети и т.п.

Рис.2

В данном случае, рисунок 2 иллюстрирует разработку программы развития образования. Стрелками обозначаются потоки информации, прямоугольниками - операции, т.е. действия.

Цели операций обратной связи и управления - подтверждение логического соответствия каждой последующей операцией планирования с предыдущими и выдача указаний на внесение изменений в случае обнаружение несоответствий.

Рассмотрим отдельные операции.

Формулировка проблемы и рассмотрение отдельных принципов. Принцип может быть сформулирован следующим образом: все студенты должны иметь одинаковые условия получения образования.

Цели - каждый студент должен получать одинаковый объем информации.

Задачи – обеспечение всех одинаковыми пособиями и в одинаковом количестве, обеспечение педагогическими кадрами и т.п.

Требования  определяют разрыв между существующим состоянием дел и желаемой ситуацией. В данном случае это может быть качество учебных пособий, их новизна, количество и качество аудиторных занятий и т.п.

Условия. Операция «условия» - это описание взаимосвязей между переменными, которыми лицо, составляющее план, может управлять и которыми необходимо управлять. В данном случае, это «место» (район), финансовые возможности и т.п.

Разработка программы. Эта операция заключается в рассмотрении вариантов, которые могли бы быть использованы для решения поставленных задач, и в определении необходимых ресурсов.

Операция обратной связи и управления служат для подтверждения логического соответствия каждой последующей операции планирования (разработки с предыдущими) и выдачи указаний на внесение изменений в случае обнаружения несоответствий.

В качестве другого примера может служить разработка транспортной сети. Здесь начальная операция – описание условий (среды), в которой будет функционировать рассматриваемая транспортная сеть, с учетом возможных технологических и социальных изменений, а также различных вариантов распределения населения в будущем, т.е. в интервале времени, охватываемом планированием (например, на 30 лет).

Рис.3

Рассмотрим подробнее этап  "Разработка программы". В других случаях это может быть разработка технической системы и др. Здесь также можно выделить этапы (см. рис.3).

Этап "Постановка задачи" предусматривает определение целей предпринимаемой работы, рассмотрение возможностей и потребностей, перечисление возможных решений.

Этап "Моделирование и анализ" связывает входные и выходные данные изучаемой системы. Пусть, например, мы занимаемся задачей проектирования транспортной сети. Тогда входными данными могут быть:

  •  численность населения,
  •  рост экономики,
  •  развитие инфраструктуры

и.т.д.,

а выходными - влияние на природу и общество.

Стратегия действий, соответствующая каждому из возможных вариантов, оценивается путем сравнения выходных данных моделирования с целями планирования на этапе "оценка возможных вариантов решения".

Можно конкретизировать операции, выполняемые на этапе "постановка задачи":

  1.  формулирование целей разрабатываемой программы;
  2.  определение состояния дел и необходимой дополнительной информации;
  3.  определение входных, выходных и управляющих переменных системы;
  4.  перечисление возможных вариантов решения;
  5.  формирование представлений о структуре проблемы и о модели системы;
  6.  оценка будущих условий, включающая предсказание относительно переменных.

Разные исследователи могут давать несколько иные перечни этапов. Например, такой:

  1.  Формулирование проблемы.
    1.  Определение целей.
    2.  Сбор информации.
    3.  Разработка максимального количества альтернатив.
    4.  Отбор альтернатив.
    5.  Построение модели в виде уравнений (ММ), программ или сценария.
    6.  Оценка затрат.
    7.  Исследование чувствительности решения (параметрическое исследование).

Как видим, здесь много сходства, основные моменты практически те же.

Тем не менее, обычно не удается  построить модель всей системы в целом, либо это нецелесообразно из-за необходимости привлечения огромных вычислительных ресурсов. Поэтому при исследовании сложных систем прибегают к декомпозиции, или структурному разбиению системы.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

31452. Категории «причина» и «следствие», их диалектика. Принцип причинности и принцип детерминизма, их роль в научном познании. Индетерминизм 25 KB
  Принцип причинности и принцип детерминизма их роль в научном познании. Для реализации причинно следственных отношений большое значение имеют условия связи предмета с факторами внешнего окружения. При увеличении роли условии и подмена ими причинно следственных связей философ называется кандиционализмом. Причинность является генетической зависимостью – одно явление порождает другое явление.
31453. Категории диалектики. «Необходимость» и «случайность». Понятие «неизбежности» 25 KB
  Случайным является все то, что может быть, а может и не быть. Случайность выступает формой проявления необходимости, т.е. любой необходимы процесс осуществляется во множестве случайных форм
31454. Категории диалектики. «Возможность», «действительность», «невозможность». Виды возможности (реальные и формальные, абстрактные и конкретные) 27.5 KB
  Категории диалектики. У каждой науки есть свои категории. Философские категории это предельно общие универсальные понятия отражающих взаимосвязь всех предметов действительности. Философские категории строятся парами они противостоят друг ругу но не могут существовать друг без друга.
31455. Закон взаимного перехода качественных и количественных изменений. Соотношение категорий «качество», - «количество», «мера». Понятие «скачка». Виды скачков 34 KB
  Соотношение категорий качество количество мера. По механизму своей реализации: динамические описывают поведение относительно изолированного объекта все параметры движения которого известны; статические которые описывают связи в таких процессах в которых участвует большое количество сравнительно однородных объектов и в которых необходимость проявляется в виде Закона больших чисел: данный закон осуществляется не в каждом отдельном случае а действительно только для большого количества случаев ЗАКОН ВЗАИМНОГО ПРЕХОДА...
31456. 3акон единства и борьбы противоположностей. Соотношение категорий «тождество», «различие», «противоположность», «противоречие». Типы противоречий и формы их разрешения 38.5 KB
  Автор законов Гегель абсолютный идеализм законы применения для описания механизма развития абсолютного духа. Главная задача описать сам механизм развития. Закон единства и борьбы противоположностей главное – причина и источник развития Закон отрицания отрицания описывает в развитии траектория по которой развитие осуществляется Закон – это связь между явлениями и процессами действительности которые являются объективной всеобщей внутренней существенной необходимой а в силу этого устойчивой и повторяющейся. Единство и...
31457. Вакон отрицания отрицания. Соотношение категорий «новое» и «старое»; «уничтожение», «возникновение», «развитие», «становление» 35 KB
  Группы: категории предметные 2категории отношения ЗАКОНЫ Отец диалектики Гераклит. Автор законов Гегель абсолютный идеализм законы применения для описания механизма развития абсолютного духа. Закон взаимного перехода количественных и качественных изменений. Закон единства и борьбы противоположностей главное – причина и источник развития Закон отрицания отрицания описывает в развитии траектория по которой развитие осуществляется Закон – это связь между явлениями и процессами действительности которые являются...
31458. Развитие, его модели и законы. Понятие о саморазвитии. Самоорганизация материальных систем 43 KB
  В результате развития возникает новое качественное состояние объекта. Изменение охватывает все процессы развития вообще. Можно выделить характерные признаки развития: качественный характер изменений их необратимость направленность. В истории философии известны несколько моделей развития моделей диалектики.
31459. Проблема познаваемости мира и ее решение в различных философских системах. Субъект и объект познания. Чувственное познание и его формы 54 KB
  Субъект и объект познания. Локк[эмпиризм сенсуализм] 2агностицизм мир в принципе не познаваем для человека; Юм [человек может иметь дело только со своими ощущениями и за их пределы выйти не способен] критический рационализм [пределы познания в свойствах психич. способностей] Кант догматический рационализм [тождество мышления и действительности] Гегель 3скептицизм отрицает возможность достоверного познания мира В конкретном познавательном акте объектом познания будет тот или иной фрагмент действительности прим. Если же вести речь...
31460. Философия, ее предназначение, функции и роль в обществе. Исторические тенденции в определении предмета философии. Философия и наука. Философия и вненаучное знание 49.5 KB
  Исторические тенденции в определении предмета философии. Предназначение философии Предмет философии – философия – наука которая изучает наиболее общие законы развития природы общества и познания правильное и бесполезное определение. Предмет философии – рассматривает наиболее важные связи в системе мир человек. Назначение философии – поиск удела человека обеспечение его бытия в причудливом мире а в конечном счете в возвышении человека в обеспечении его совершенствования.