Принцип цели ориентирует на то, что при исследовании объекта необходимо прежде всего выявить цель его функционирования

1.    Принцип цели ориентирует на то, что при исследовании объекта необходимо прежде всего выявить цель его функционирования.

Нас в первую очередь должно интересовать не как построена система, а для чего она существует, какая цель стоит перед ней, чем она вызвана, каковы средства достижения цели?

Принцип цели конструктивен при соблюдении двух условий:

-      цель должна быть сформулирована таким образом, чтобы степень ее достижения можно было оценить (задать) количественно;

-      в системе должен быть механизм, позволяющий оценить степень достижения заданной цели.

2.    Принцип двойственности вытекает из принципа цели и означает, что система должна рассматриваться как часть системы более высокого уровня и в то же время как самостоятельная часть, выступающая как единое целое во взаимодействии со средой. В свою очередь каждый элемент системы обладает собственной структурой и также может рассматриваться как система.

Взаимосвязь с принципом цели состоит в том, что цель функционирования объекта должна быть подчинена решению задач функционирования системы более высокого уровня. Цель – категория внешняя по отношению к системе. Она ставится ей системой более высокого уровня, куда данная система входит как элемент.

3.    Принцип целостности требует рассматривать объект как нечто выделенное из совокупности других объектов, выступающее целым по отношению к окружающей среде, имеющее свои специфические функции и развивающееся по свойственным ему законам. При этом не отрицается необходимость изучения отдельных сторон.

4.    Принцип сложности указывает на необходимость исследования объекта, как сложного образования и, если сложность очень высока, нужно последовательно упрощать представление объекта, на так чтобы сохранить все его существенные свойства.

5.    Принцип множественности требует от исследователя представлять описание объекта на множестве уровней: морфологическом, функциональном, информационном.

Морфологический уровень дает представление о строении системы. Морфологическое описание не может быть исчерпывающим. Глубина описания, уровень детализации, то есть выбор элементов, внутрь которых описание не проникает, определяется назначением системы. Морфологическое описание иерархично.

Конкретизация морфологии дается на стольких уровнях, сколько их требуется для создания представления об основных свойствах системы.

Функциональное описание связано с преобразованием энергии и информации. Всякий объект интересен прежде всего результатом своего существования, местом, которое он занимает среди других объектов в окружающем мире.

Информационное описание дает представление об организации системы, т.е. об информационных взаимосвязях между элементами системы. Он дополняет функциональное и морфологическое описания.

На каждом уровне описания действуют свои, специфические закономерности. Все уровни тесно взаимосвязаны. Внося изменения на одном из уровней, необходимо проводить анализ возможных изменений на других уровнях.

6.    Принцип историзма обязывает исследователя вскрывать прошлое системы и выявлять тенденции и закономерности ее развития в будущем.

Прогнозирование поведения системы в будущем является необходимым условием того, что принятые решения по совершенствованию существующей системы или создание новой обеспечивает эффективное функционирование системы в течении заданного времени.

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ

 

Системный анализ представляет совокупность научных методов и практических приемов решения разнообразных проблем на основе системного подхода.

В основе методологии системного анализа лежат три концепции: проблема, решение проблемы и система.

Проблема - это несоответствие или различие между существующим и требуемым положением дел в какой-либо системе.

В качестве требуемого положения может выступать необходимое или желаемое. Необходимое состояние диктуется объективными условиями, а желаемое определяется субъективными предпосылками, в основе которых лежат объективные условия функционирования системы.

Проблемы, существующие в одной системе, как правило, не равнозначны. Для сравнения проблем, определения их приоритета используются атрибуты: важность, масштаб, общность, актуальность и т.д.

Выявление проблемы осуществляется путем идентификации симптомов, определяющих несоответствие системы своему предназначению или недостаточную ее эффективность. Систематически проявляющиеся симптомы образуют тенденцию.

Идентификация симптомов производится путем измерения и анализа различных показателей системы, нормальное значение которых известны. Отклонение показателя от нормы и является симптомом.

Решение проблемы состоит в ликвидации различий между существующим и требуемым состоянием системы. Ликвидация различий может производиться либо путем совершенствования системы, либо путем ее замены на новую.

Решение о совершенствовании или замене принимается с учетом следующих положений. Если направление совершенствования обеспечивает существенное увеличение жизненного цикла системы и затраты несравнимо малы по отношению к стоимости разработки системы, то решение о совершенствовании оправдано. В противном случае следует рассматривать вопрос о ее замене новой.

Для решения проблемы создается система.

Основными компонентами системного анализа являются:

1. Цель системного анализа.

2. Цель, которую должна достигнуть система в процессе: функционирования.

3. Альтернативы или варианты построения или совершенствования системы, посредством которых возможно решение проблемы.

4. Ресурсы, необходимые для анализа и совершенствования существующей системы или создания новой.

5. Критерии или показатели, позволяющие сравнивать различные альтернативы и выбирать наиболее предпочтительные.

7.    Модель, которая связывает воедино цель, альтернативы, ресурсы и критерии.

Методика проведения системного анализа

 

1.    Описание системы:

а) определение цели системного анализа;

б) определение целей, назначения и функций системы(внешних и внутренних);

в) определение роли и места в системе более высокого уровня;

г) функциональное описание (вход, выход, процесс, обратная связь, ограничения);

д) структурное описание (вскрытие взаимосвязей, стратификация и декомпозиция системы);

е) информационное описание;

ж) описание жизненного цикла системы(создание, функционирование и в том числе совершенствование, разрушение);

2.    Выявление и описание проблемы:

а) определение состава показателей эффективности и методик их вычисления;

б) Выбор функционала для оценки эффективности системы и задание требований к ней(определение необходимого (желаемого) положения дел);

б) определение фактического положения дел(вычисление эффективности существующей системы с использованием выбранного функционала);

в) установление несоответствия между необходимым(желаемым) и фактическим состоянием дел и его оценка;

г) история возникновения несоответствия и анализ причин ее возникновения (симптомы и тенденции);

д) формулировка проблемы;

е) выявление связей проблемы с другими проблемами;

ж) прогнозирование развития проблемы ;

з) оценка последствий проблемы и вывод о ее актуальности.

3. Выбор и реализация направления решения проблемы:

а) структуризация проблемы (выделение подпроблем);

б) определение узких мест в системе;

в) исследование альтернативы “совершенствование системы - создание новой системы”;

г) определение направлений решения проблемы(выбор альтернатив);

д) оценка реализуемости направлений решения проблемы;

е) сравнение альтернатив и выбор эффективного направления;

ж) согласование и утверждение выбранного направления решения проблемы;

з) выделение этапов решения проблемы;

и) реализация выбранного направления;

к) проверка его эффективности.

 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ

 

Рассмотри основные понятия теории эффективности.

Операция - этап функционирования системы, ограниченный выполнением определенной цели.

Операция реализуется определенной системой с управлением. К началу операции эта система должна располагать определенными ресурсами (люди, оружие, техника и т.д.). Операции могут быть простыми и сложными. Сложная операция - это совокупность взаимосвязанных по целям, средствам и времени простых операций.

Множество характеристик, которые описывают систему, реализующую операцию и внешнюю среду, подразделяются на управляемые и неуправляемые.

Неуправляемые характеристики (Y) - это характеристики, которые управляющий объект не может менять, но которые должны учитываться при выборе решения( противник, ТТД технических средств и т.д.). В общем виде они задаются множеством:

Y={y₁ ,y₂ , . . . , y_n}.

Управляемые характеристики (Х) - это характеристики, которые могут меняться управляющим объектом (количество постов, база пеленгования и т.д.)

X={x₁ , x₂ , . . . , x_m }.

Множество значений управляемых характеристик составляют решение.

Принятие решения есть задание значений управляемых характеристик с учетом известных или предполагаемых значений неуправляемых характеристик в соответствии с целью управления.

В реальных операциях используемые ресурсы почти всегда ограничены. Они ограничивают область решений.

Одной операции может соответствовать несколько решений, выполнение которых приведет к различной степени достижения цели операции. Поэтому говорят об эффективности решения.

Эффективность решения - это степень его соответствия цели операции.

Решение, удовлетворяющее заданным ограничениям, называется допустимым.

Решение, которое предпочтительнее других, называется оптимальным.

Исход операции - это ситуация, сложившаяся на момент завершения операции. Для оценки степени соответствия исхода операции относительно поставленной цели, т.е. эффективности решения, используется показатель исхода операции.

Показатель исхода операции - это функционал, связывающий цель операции и параметры операции(управляемые и неуправляемые). В общем виде:

R = f(X,Y).

Исход операции может оцениваться несколькими показателями. В этом случае стоит проблема выбора критерия эффективности решения.

Выбор критерия эффективности - наиболее ответственная, центральная задача теории принятия решений и теории исследования операций.

В качестве критерия эффективности может выступать свертка показателей исхода операции или непосредственно показатели исхода операции, т.е. функционал вида:

W = F( r ) или W = f(X,Y).

При выборе показателей исхода операции руководствуются следующими требованиями:

n соответствие цели операции;

n ясный физический смысл;

n наличие функциональных связей с существенными параметрами операции;

n вычислимость.

Таким образом для формирования критерия эффективности необходимо:

1.   Определить цель операции.

2.   Определить перечень управляемых и неуправляемых параметров.

3.   Выбрать множество ПИО и методику их расчета.

4.   Сформулировать критерий эффективности.

В зависимости от характера связей между решением и исходом операции все операции делятся на: детерминированные, вероятностные и неопределенные.

В детерминированных операциях каждому решению соответствует вполне определенный исход операции.

В вероятностных операциях каждому решению соответствует множество исходов операции и известна закономерность распределения вероятностей исходов.

В неопределенных операциях каждому решению соответствует множество исходов операции неизвестными законами распределения вероятностей. Чаще всего неизвестность определяется условиями проведения операции.

ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ОПРЕДЕЛЕННОСТИ

 

В процессе формирования решения результаты расчета ПИО представляются в виде матрицы решений вида:

Решения	П о к а з а т е л и и с х о д а о п е р а ц и и
	r1	r2	. . .	rn
x1	u11	u12	. . .	u1n
x2	u21	u22	. . .	u2n
. . .	. . .	. . .	. . .	. . .
xm	um1	um2	. . .	umn

Показатели имеют как правило различную физическую природу и поэтому различную размерность, которая устраняется путем нормирования. В результате нормирования значения показателей приобретают безразмерный вид.

Порядок нормирования:

а) вариант максимизации показателя:

u_ij– u_ijmin

u_ij^/ =

u_{ij max} – u_{ij min}  i=1,...,m

в) вариант минимизации показателя:

 u_ijmax- u_ij

u_ij^/ =

u_{ij max} - u_{ij min}  i=1,...,m,

Нормированная матрица решений является основой для принятия решений.

Приведем несколько вариантов выбора решений.

1.   Выбирают наиболее важный показатель r_j, а на другие накладывают ограничения.

Выбирают решение максимизирующее (минимизирующее) u_j.

Этот способ приемлем, если дисперсия ПИО по важности велика и есть возможность отдать предпочтение одному из них.

2.   Аддитивная свертка.

n

W(X_i) = Σk_ju_iji=1,...,m, к_j - коэффициент важности j-го

j=1 показателя.

W_o = max W(X_i)

i = 1,...,m

3.   Мультипликативная свертка.

n

W(X_i) = П u_ij, если показатели имеют одинаковую важность;

j = 1

W_o = max W(X_i), i = 1,...,m

 n

W(X_i) = П u_ij^kj, если показатели имеют различную важность;

j = 1

Пример. r₁ r₂ r₃ r₄

x₁ 2 -1 2 5

x₂ 3 4 0 2

x₃ 4 1 5 3

k_j 3 4 2 1

_1.    max r_j  - r_1.

Ограничения: r ≥ 3 & r ≤ 2 & r ≥ 2.

Решение: W_o = 3 для х₂.

2.   W(X ₁) = 6 +(-4) + 4 + 5 = 11

W(X ₂ ) = 9 + 16 + 0 + 2 = 27

W(X ₃) = 12 + 4 + 10 + 3 = 29 = W_o.

3. W(X ₁) = 8 * 1 * 4 * 5 = 160

W(X ₂ ) = 27 * 256 * 0 * 5 = 0

W(X ₃) = 56 * 1 * 25 * 3 = 4200 = W_o .

ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЙ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ

 

Исходная матрица решений будет иметь вид:

Решения	Параметры среды
	Y1	Y2	. . .	Ym
X1	u11	u12	. . .	u1m
. . .	. . .	. . .	. . .	. . .
Xn	un1	un2	. . .	unm

 Для вычисления значений u_ijиспользуется единственный показатель или критерий.

Если известны вероятности p(y_j), получим процесс принятия решений в условиях риска.

Известны следующие критерии принятия решений:

1.   Критерий математического ожидания.

Пусть р_j - вероятности возникновения соответствующих условий проведения операции, заданных параметрами среды y_j.

 Тогда  m

W_o  = max Σp_ju_ij

i =1,...,n j=1

Пример. ( см. пример применения аддитивной свертки при p_j=k_j 0.1)

2.   Критерий максимина (Вальда)

 Известны p_j. Известно поведение среды. Например, среда ведет себя наихудшим для системы образом. В этом случае используется критерий Вальда.

W_o = max min u_ij

i =1,...,n j =1,...,m

Этот критерий позволяет получить пессимистическую оценку.

Это единственная абсолютно надежная оценка.

В примере W_o= 1 для Х₃.