Автор работы: Пользователь скрыл имя, 15 Ноября 2011 в 00:45, курс лекций
Конспект лекций составлен на основе государственных образовательных стандартов по дисциплинам «Системный анализ» и «Теория систем и системный анализ», а также рабочих программ соответствующих специальностей, утвер-жденных в 2004 г.
ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................5
ГЛАВА 1 ОСНОВЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА.......................................................6
1.1. Основные понятия системного анализа..............................................................6
1.1.1. Задачи системного анализа.............................................................................6
1.1.2. Система.............................................................................................................7
1.1.3 Классификация систем.....................................................................................8
1.1.4. Основные определения системного анализа..............................................13
1.2. Модели сложных систем....................................................................................18
1.2.1. Понятие модели.............................................................................................18
1.2.2. Классификация видов моделирования систем...........................................19
1.2.3. Принципы и подходы к построению математических моделей...............26
1.2.4. Этапы построения математической модели...............................................28
1.3. Принципы и структура системного анализа.....................................................30
1.3.1. Принципы системного анализа....................................................................30
1.3.2. Структура системного анализа.....................................................................32
1.4. Управление...........................................................................................................39
1.4.1. Сущность автоматизации управления в сложных системах.....................39
1.4.2. Структура системы с управлением..............................................................40
1.4.3. Обратная связь...............................................................................................41
1.4.4. Система без обратной связи.........................................................................41
1.4.5. Резюме............................................................................................................42
ГЛАВА 2. ОСНОВЫ ОЦЕНКИ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ...........................................43
2.1. Основные типы шкал измерения.......................................................................43
2.1.1. Понятие шкалы..............................................................................................43
2.1.2. Шкалы номинального типа...........................................................................44
2.1.3. Шкалы порядка..............................................................................................45
2.1.4. Шкалы интервалов........................................................................................46
2.1.5. Шкалы отношений.........................................................................................47
2.1.6. Шкалы разностей...........................................................................................47
2.1.7. Абсолютные шкалы.......................................................................................48
2.2. Обработка характеристик, измеренных в разных шкалах..............................49
2.3 Показатели и критерии оценки систем..............................................................52
2.3.1. Шкала уровней качества систем с управлением........................................53
2.3.2. Показатели и критерии эффективности функционирования систем.......54
2.4. Методы качественного оценивания систем......................................................58
2.4.1. Методы типа «мозговая атака» или «коллективная генерация идей».....59
2.4.2. Методы типа сценариев................................................................................60
2.4.3. Методы экспертных оценок.........................................................................61
2.4.4. Методы типа Дельфи.....................................................................................68
2.4.5. Методы типа дерева целей...........................................................................69
2.4.6. Морфологические методы............................................................................70
ГЛАВА 3. МЕТОД АНАЛИЗА ИЕРАРХИЙ (Т.Саати, К.Кернс)............................71
3.1. Введение...............................................................................................................71
4
3.2. Принцип идентичности и декомпозиции..........................................................71
3.3. Принцип дискриминации и сравнительных суждений...................................73
3.4. Синтез приоритетов............................................................................................80
3.5. Дополнительные приложения МАИ..................................................................87
3.6. Краткое изложение этапов МАИ.......................................................................88
3.7. Иерархии как воспроизведение сложности......................................................90
3.8. Групповые и изменяющиеся суждения.............................................................93
3.9. Измерение качества.............................................................................................94
ГЛАВА 4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА КАК ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ........95
4.1. Наиболее существенные характеристики.........................................................95
4.2. Структуризация экономических задач..............................................................96
4.3. Построение оптимизационных моделей линейного программирования (простейшие экономические модели)......................................................................96
4.3.1. Общая характеристика..................................................................................96
4.3.2. Потенциальные возможности линейного программирования..................97
4.3.3. Некоторые экономические задачи линейного программирования..........98
ГЛАВА 5 МНОГОКРИТЕРИАЛЬНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ И АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ НА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ........................................................................................99
5.1. Теория многокритериальной оптимизации по Парето....................................99
5.2. Анализ модели после нахождения оптимального решения..........................102
5.3 Упражнения на построение моделей................................................................104
ГЛАВА 6 ПРИНЦИПЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКОГО МЕХАНИЗМА.....................................................................106
6.1. Определение и составляющие экономического механизма.........................106
6.2. Классический подход к анализу экономических механизмов......................108
6.2.1. Простая модель............................................................................................108
6.2.2. Условия сохранения единых цен...............................................................111
6.3. Исследования реальных систем стимулирования производства..................113
6.3.1. Анализ стандартной системы производственных единиц......................113
6.3.2. Воздействие хозяйственного механизма на показатели работы предприятия............................................................................................................114
6.4. Системный анализ и машинная имитация экономического механизма......116
ГЛАВА 7 ПОНЯТИЕ ЦЕЛИ. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЦЕЛЕОБР
Пусть наблюдавшиеся в жизни решения администрации предприятия приво-дят к некоторой точке D, уже не принадлежащей множеству эффективных точек. Почему администрация предприятия не предприняла действий для достижения точки С, которая лучше точки D по обоим показателям? Ответ в том, что либо модель предприятия неверна, либо неверно описаны интересы администрации предприятия. Если модель верна, то остается анализировать деятельность пред-приятия в целях выявления других интересов, которые могли бы быть отражены в виде показателей модели.
Здесь может быть использован математический аппарат теории эффективных точек в моделях многокритериальной оптимизации, связанный с элементами тео-рии компромиссов при принятии управленческих решений.
6.4. Системный анализ и машинная имитация экономического механизма
Опыт использования
человеко-машинных имитационных систем
для приня-тия обоснованных решений в
задачах экономического управления, связанных
с производственно-
117
тем и для анализа различных вариантов хозяйственного механизма. К настоящему времени разработаны основные представления о строении таких имитационных систем и о способах их использования на практике, а также получены первые практические результаты. Имитационная система экономического механизма должна включать различные модели, начиная от сложных и подробных, и кончая упрощенными, позволяющими достаточно быстро изучить ситуацию в целом.
Исследование систем стимулирования с помощью имитационной системы имеет следующие этапы:
1) строится достаточно подробная модель изучаемой ситуации, позволяющая проанализировать различные системы стимулирования;
2) строится упрощенная модель;
3) при построении упрощенной модели формируется конечное число разумных систем стимулирования;
4) построенные системы стимулирования предъявляются ЛПР и экспертам, ко-торые выбирают из них системы, представляющие практический интерес;
5) системы стимулирования, отобранные ЛПР и экспертами, проверяются в имитационных экспериментах на подробной модели;
6) на основе анализа результатов имитационного исследования ЛПР выбирает ту систему стимулирования, которая будет внедряться на практике.
Такая организация исследований позволяет грубо изучить весь спектр воз-можностей, подробно исследовать наиболее интересные варианты и при этом учесть неформализованные представления ЛПР и экспертов, что имеет огромное значение в связи с недостаточной адекватностью математических моделей эконо-мического поведения. До настоящего времени исследование проблем построения систем стимулирования по полной программе, включая пункты 1)-6), еще не про-водилось. Однако известно множество работ, где эта программа осуществлена частично или приблизительно. Несомненно, что в недалеком будущем имитаци-онные модели займут важное место в системном анализе структур экономическо-го механизма.
118
ГЛАВА 7 ПОНЯТИЕ ЦЕЛИ. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЦЕЛЕОБРАЗОВАНИЯ
Одной из принципиальных особенностей системного анализа, отличающего его от других направлений системных исследований, является разработка и ис-пользование средств, облегчающих формирование и анализ целей и функций сис-тем управления.
Анализ целей и функций – основа прогнозирования развития предприятий и организаций, любой деятельности, основа самоорганизации. Использование поня-тия цель в реальных условиях вызывает определенные трудности. На практике этот термин заменяют более удобными для практики терминами «план», «направ-ление деятельности». В данной главе излагаются основные сведения об исследо-ваниях категории «цель», о развитии этого понятия, о закономерностях целеобра-зования, приведены виды и формы определения структур целей и рассмотрен пример формирования структуры целей и функций системы управления районом.
7.1. Определение цели
Понятие цель и связанные с ним понятия целесообразности, целенаправлен-ности лежат в основе развития системы. Изучению этих понятий большое внима-ние уделяется в философии, психологии, кибернетике.
В некоторых определениях цель как бы трансформируется, принимая раз-личные оттенки в пределах условной «шкалы» - от идеальных устремлений к ма-териальному воплощению (рис.7.1).
Противоречие, заключенное в понятии «цель», как необходимость быть по-буждением к действию, «опережающей идеей», и одновременно материальным воплощением этой идеи, т.е. быть достижимой, - проявлялось с момента возник-новения этого понятия.
Так, древнеиндийское «артха» означало одновременно «мотив», «причину», «желание», «цель», и даже «способ».
В русский язык термин «цель» пришел из немецкого и имеет значение близ-кое к понятию «мишень», «финиш», «точка попадания». В английском языке со-держится несколько терминов, отражающих различные оттенки понятия цели, в пределах «шкалы» (рис.7.1): “purpose”, “object”, “aim”, “goal”, “target”, “end”.
В БСЭ дается следующее определение: цель – это «заранее мыслимый ре-зультат сознательной деятельности человека, группы людей». «Заранее мысли-мый», но все же «результат», воплощение замысла. Подчеркивается, что понятие цели связано с человеком, его «сознательной деятельностью», т.е. с наличием
119
сознания. Для характеристики целеустремленных тенденций на более низких сту-пенях развития материи принято использовать другие термины.
Диалектическое понимание цели важно при организации процессов коллек-тивного принятия решений в системах управления. В реальных ситуациях необ-ходимо оговаривать, в каком смысле на данном этапе рассмотрения системы ис-пользуется это понятие, что в большей степени должно быть отражено в форму-лировке цели – идеальные устремления, которые помогут коллективу лиц, прини-мающих решения, увидеть перспективы или реальные возможности, обеспечи-вающие своевременность завершения очередного этапа на пути к желаемому бу-дущему.
В научных работах было выработано полезное для практического примене-ния представление о двух различных понятиях цели: «цель деятельности» (акту-альная, конкретная) и бесконечная по содержанию «цель-стремление» (идеал, по-тенциальная цель). Это позволяет предложить концепцию единственности цели.
7.2. Закономерности целеобразования
Особенности возникновения и формулирования целей. Обобщение результа-тов исследования процессов целеобразования, приводимых философами, психо-логами, кибернетиками, и наблюдение процессов обоснования и структуризации целей в конкретных условиях позволили сформулировать некоторые общие прин-ципы, закономерности, которые полезно использовать на практике
Зависимость представления о цели и формулировки цели от стадии познания объекта (процесса) и от времени. Анализ определений понятия «цель» позволяет сделать вывод о том, что, формулируя цель нужно стремиться в формулировке или в способе представления цели разрешить основное противоречие: ее актив-ную роль в познании, в управлении, и в то же время необходимость сделать ее реалистичной, направить с ее помощью деятельность на получение определенного полезного результата. При этом формулировка цели и представление о цели зави-сят от стадии познания объекта, а по мере развития представления о нем цель мо-жет переформулироваться.
Зависимость цели от внешних и внутренних факторов. При анализе причин возникновения и формулирования целей нужно учитывать, что на цель влияют как внешние по отношению к системе факторы (внешние требования, потребно__________-сти, мотивы, программы), так и внутренние (потребности, мотивы, программы самой системы и ее элементов, исполнителей цели). При этом внутренние факто-ры являются такими же объективно влияющими на процесс целеобразования фак-торами, как и внешние, особенно при использовании в системах управления поня-тия цели как средства побуждения к действию.
Цели могут возникать на основе взаимодействия противоречий (коалиций) как между внешними и внутренними факторами, так и между внутренними фак-торами, существующими ранее и вновь возникающими в находящейся в постоян-ном самодвижении целостности.
120
Возможность (и необходимость) сведения задачи формулирования обоб-щающей (общей, глобальной) цели к задаче ее структуризации. Анализ процессов формулирования обобщенной (глобальной) цели в сложных системах показывает, что эта цель первоначально возникает в сознании руководителя или иного лица, принимающего решение, не как единоличное понятие, а как некоторая, достаточ-но «размытая» область.
Сказанное позволяет сделать вывод о том, что задача формулирования обоб-щающей цели в сложных системах не только может, но и должна сводиться к за-даче структуризации или декомпозиции цели. Структура цели, коллективно фор-мируемая, помогает достичь одинакового понимания общей цели всеми ЛПР и исполнителями.
Закономерности формирования структур целей. Следующие 3 закономерно-сти развивают рассмотренные выше закономерности применительно к структурам целей.
Зависимость способа представления целей от стадии познания объекта. Цели могут представляться в форме различных структур, подобных приведенным на рис.7.2, т.е. с помощью:
а) сетевых графиков (декомпозиция по времени – рис.7.2-а);
б) в виде иерархий различного вида (декомпозиция в пространстве) – древовид-ных (рис.7.2-б) или со «слабыми связями» (рис.7.2-в);
в) в форме «страт» и «эшелонов» М.Месаровича (рис.7.2-г и 7.2-д);
г) в матричной (табличной) форме __________(рис.7.2-е и 7.2-ж), которая соответствует ие-рархическим структурам рис.7.2-б и 7.2-в.
Проявление в структуре целей закономерности целостности. В иерархиче-ской структуре закономерность целостности (эмерджентности) проявляется на любом уровне иерархии. Применительно к структуре целей это означает, что, с одной стороны, достижение цели вышестоящего уровня не может быть полно-стью обеспечено достижением подчиненных ей подцелей, хотя и зависит от них, а, с другой стороны, потребности программы (внешние и внутренние) нужно ис-следовать на каждом уровне структуризации, и получаемые разными ЛПР расчле-нения подцелей в силу различного раскрытия неопределенности могут оказаться разными. Т.е. разные ЛПР могут предложить разные иерархические структуры целей и функций, даже при использовании одних и тех же принципов структури-зации и методик.
Таким образом, эффект целеобразования проявляется на каждом уровне ие-рархии, но при этом большая неопределенность как бы расчленяется на более мелкие. Соответственно и задача анализа потребностей, мотивов, программ, влияющих на формирование обобщенной цели, тоже расчленяется на подзадачи анализа более частных потребностей, мотивов, программ на каждом уровне, что становится более реальным. В результате появляется возможность согласования мнений ЛПР на каждом шаге структуризации.