Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Основи системного аналізу об’єктів і процесів комп’ютеризації
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Інші
Інститут:
Не вказано
Факультет:
РТ
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2005
Тип роботи:
Розрахунково - графічна робота
Предмет:
Основи системного аналізу об єктів і процесів комп ютеризації
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Відкритий міжнародний університет розвитку людини “Україна”
Івано-Франківська філія
Кафедра КНІВМЕ
Розрахунково графічна робота
З предмету ’’Основи системного аналізу об’єктів і процесів комп’ютеризації’’
ІМІТАЦІЙНІ МОДЕЛІ
Особливості імітаційних моделей прийняття рішень
Імітаційні моделі складних систем є най розповсюдженими в наслідок своєї універсальності, можливості проведення чисельних експериментів, планування різноманітних змін. У процесі проведення експериментів на імітаційній моделі можливо внесення таких змін:
в структурі моделі (включити нові елементи та зв'язки, виключи ти інші):
моделей поведінки, параметрів моделей;
параметрів та законів розподілу випадкових факторів;
значень та зміни в часі зовнішніх (екзогенних) змінних.
Ці змінні використовуються для вибору варіантів при оптимізації системи. Імітаційна модель — це з одного боку зовнішній опис си стеми, що діє за принципом «чорної скрині», і в цій якості викорис товується для проведення експериментів. З іншої точки зору, еле менти імітаційних моделей — це внутрішні описання систем, що можуть функціонувати за принципом аксіоматичних моделей.
Але слід мати на увазі, що імітаційні моделі створюються на зов сім іншому концептуальному ґрунті — вони не продукт чи об'єкт якоїсь математичної теорії або «чорна скриня», їх основу складають сукупні знання експертів з даної проблеми.
У процесі опрацювання концептуальної схеми моделі системи в якості її елементів використовуються моделі інших класів. Моделі компонент описують локальні механізми поведінки, мають конкрет ну природу та в багатьох випадках можуть бути отримані в рамках відповідних конкретних дисциплін.
Структура імітаційної моделі відображає систему уявлень експер тів про проблему в цілому та методи її дослідження, призначення моделі та її цінність, функціонально-цільові причинно-наслідкові зв'язки між елементами та компонентами системи, відношення сис теми до зовнішнього середовища.
Імітаційні моделі дозволяють дослідити загальносистемні власти вості, поведінку системи в особливих ситуаціях, знайти кращі зна чення параметрів системи, які до початку дослідження були вільни ми, прогнозувати поведінку системи в часі. Алгоритмічна структура імітаційних моделей сприяє реалізації різноманітних схем ієрархіч ного підпорядкування та координації між елементами моделі.
Для забезпечення адекватного відображення процесів в системі, що моделюється, її імітаційна модель повинна відповідати загаль ним умовам:
^ логічна причинно-наслідкова структура та послідовність в часі про цесів в моделі повинні бути подібними до цих характеристик систе ми, що підлягає моделюванню;
•^ характер та зміст інформації про процеси, що спостерігаються за допомогою моделі, повинні зберігатися подібними (зберігати прооб рази) до реальної системи;
^ в моделі повинні спостерігатись та бути доступними для вимірю вань змінні, що мають відповідники та є суттєвими з точки зору дослідника в реальній системі.
Отже, імітаційні моделі дозволяють дослідити поведінку великих) систем, що не піддаються дослідженню за допомогою інших ме тодів. Реалізація імітаційного підходу стала можливою лише з роз витком обчислювальної техніки високої продуктивності, що умож ливило проведення великої кількості числових експериментів на моделі системи.
Разом з тим, слід бути свідомим щодо недоліків імітаційних моде лей. По-перше, імітаційні моделі будуються на основі знань дослід ника, який переслідує певну мету, тобто зберігається суб'єктивним елемент як в процесі побудови моделі, так і під час проведення екс периментів на ній. Крім того, обов'язковим етапом є інтерпретації отриманих результатів, тому що імітаційні моделі не є моделям* «пояснюючого» типу.
АНАЛІТИЧНИЙ ПІДХІД ДО ДОСЛІДЖЕННЯ СКЛАДНИХ СИСТЕМ
Протиріччя між необмеженістю бажання людини пізнати світ та обмеженістю існуючих можливостей це зробити, між безмежністю природи та скінченністю ресурсів людства привели до того, що у процесі пізнання ці протиріччя розв'язуються поетапно за допомо гою аналітичного та синтетичного мислення.
■ Суть аналізу полягає в поділі цілого на компоненти, представив ленні складного у вигляді сукупності простіших компонент.
Але, щоб пізнати ціле, складне, необхідний обернений процес — синтез.
При аналітичному підході до дослідження систем телеологічний (цільовий) аспект її функціонування практично не розглядається. Модель системи будується на ґрунті вивчення окремих підсистем та елементів з наступним формулюванням локальних цілей, які відоб ражають окремі сторони процесу моделювання. Далі, використовую чи отриману інформацію, створюються окремі компоненти моделі, об'єднання яких утворює модель системи. Такий підхід виправда ний у тих випадках, коли компоненти системи відносно незалежні і, як наслідок, різні сторони функціонування системи можуть бути досліджені також відносно незалежно.
Використовуючи аналітичний підхід, дослідник вивчає систему «зсередини», маючи обмежений горизонт, тобто в стані осягнути лише одну або в кращому разі декілька компонент системи зі зв'яз ками між ними. Очевидно, що при цьому губиться уявлення про ме ту функціонування системи як єдиного цілого, і дослідник головним чином вивчає властивості компонент, тобто не в стані осягнути емерджентні властивості системи.
Аналітичний підхід в явній формі був виділений та сформульова ний у ХУІІ-му ст. раціоналістами, одним з найвідоміших з них був Р. Декарт. Успіх та значення аналітичного підходу полягає не лише в тому, що складне поділяється на все менш складні частини, а в то му, що з'єднавши ці частини відповідним чином, знову утворюється єдине ціле. Цей момент реагування складових в ціле і є остаточним етапом аналізу, тому що лише після цього ми можемо пояснити ці ле через його частини у вигляді структури цілого.
Однак цілісність системи має величезне значення, що особливо підкреслювалося Р. Акофом. Цілісність при аналізі порушується, при розчленуванні системи втрачаються не лише суттєві властивості сис теми («розібраний автомобіль не поїде»), але й зникають і суттєві властивості частин системи («відділене кермо автомобіля не кер мує, відділене око не бачить»). Тому за Акофом результатом аналізу є лише відкриття структури, знання того, як система працює, а не розуміння того, чому і навіщо вона це робить.
«Синтетичне мислення вимагає пояснення поведінки системи. Воно суттєвим чином відрізняється від аналізу. На першому кроці аналі зу річ, що підлягає поясненню, розділяється на частини; в синтетичному мисленні вона повинна розглядатися як частина великого цілого. На друго му кроці аналізу пояснюються складові частини; в синтетичному мислен ні пояснюється ціле, до складу якого входить річ. На останньому кроці аналізу знання про частини реагується в знання про ціле; в синтетично му мисленні розуміння цілого, що має у своєму складі річ, дезінтегрується для пояснення частин. Це досягається розкриттям їх ролей та функцій у цілому. Синтетичне мислення відкриває не структуру, а функцію; воно відкриває, чому система працює так, а не те, як вона це робить».
Аналітичний метод дозволяє досягнути найвищих результатів за умо ви, що ціле вдається розділити на незалежні одна від одної частини,
оскільки в цьому випадку їх окремий розгляд дозволяє скласти пра вильне уявлення про вкладення їх в загальний ефект. Однак випад ки, коли система є сумою складових, зустрічаються надзвичайно рідко. Зазвичай вклад частини в загальносистемний ефект залежить і від вкладів інших складових. Внаслідок цього автономно частина може функціонувати якнайкраще, але загалом ефект функціонуван ня буде далеко не найвищим.
При аналізі «неадитивних» систем основне значення має до слідження не окремих складових, а їх взаємодії, що є значно склад нішим завданням. Ідеалом, остаточною метою аналітичного методу є встановлення причинно-наслідкових зв'язків між явищами. Дещо вважається пізнаним і повністю зрозумілим лише в тому випадку, коли відома його причина (сукупність умов, необхідних та достатніх для реалізації наслідку). Однак така ситуація в багатьох випадках є недосяжною, і навіть в тих випадках, коли є причинно-наслідковий опис, все інше повинно бути виключеним. Для причинно наслідкового описання не існує поняття оточуючого середовища, оскільки для наслідку нічого, окрім причини, не потрібно (приклад — закон всесвітнього тяжіння, справедливий тоді, коли відсутні всі сили, окрім сили тяжіння).
У випадку складних систем виключення на перший погляд «не потрібних» чи «нецікавих» взаємодій може суттєво порушити адек ватність моделі і є в багатьох випадках принципово неможливим. Для описання таких ситуацій використовується дві можливості: або відобразити «безпричинну» компоненту через «об'єктивну випадко вість» чи «суб'єктивну невизначеність» (чи їх комбінацію), або ви ходити з того, що відношення «причина-наслідок» є не єдино мож ливим способом для описання взаємодії. В останньому випадку застосовується модель «продуцент — продукт», яка виходить з того, що для здійснення продукту продуцент є необхідною, але не достат ньою умовою (для дуба жолудь є продуцентом, оскільки окрім ньо го для виростання дуба потрібні й інші умови). У відношенні «продуцент-продукт» для отримання продукту необхідні й інші умови окрім продуцента, які й утворюють оточуюче середовище. Причин-но-наслідковий зв'язок у цьому випадку є граничним ідеальним ви падком зв'язку «продуцент-продукт», до якого можна наблизитися, але досягнути якого не завжди можливо.
Отже, не лише аналітичний метод неможливий без синтезу (реагування частин в структуру), але й синтетичний метод неможливий без аналізу (необхідна агрегація цілого для пояснення функцій частин). Аналіз і синтез доповнюють, але не замінюють один одно го. Системне мислення суміщає обидва ці методи на основі розгля ду призначення складної системи.
ПОСЛІДОВНІСТЬ МЕТОДОЛОГІЯ-МЕТОД-НОТАЦІЯ-ЗАСІБ
Методологія — це базове начало системного аналізу (СА). Во на включає визначення понять, що використовуються, принципи системного підходу, а також постановку та загальну характе ристику основних проблем організації системних досліджень. Ви значення в методології подаються звичайно на словесно-інтуїтив ному рівні, зазвичай мають властивість конструктивності.
Більшість САSЕ-засобів проектування інформаційних систем ґрунтується на парадигмі методологія—метод—нотація—засіб.
Методологія визначає основні керуючі положення для оцінюван ня та обрання проекту інформаційної системи, що розробляється, кроки проектування, їх послідовність, правила розподілення та при значення методів.
Метод — це систематична процедура або техніка генерації описань компонентів ІС (наприклад, проектування потоків та структур даних).
Ж Нотації призначені для описання структури системи, елемен тів даних, етапів опрацювання та включають графи, діаграми, таблиці, блок-схеми, формальні та природні мови.
Засоби — це інструментарій для підтримання та посилення методів. Ці інструменти підтримують роботу користувачів у процесі створення та редагування графічного проекту в інтерак тивному режимі, вони сприяють організації проекту в вигляді іє рархії рівнів абстракції, реалізують перевірки компонентів на відповідність.
Методологія для побудови та розв'язання системних проблем са ма повинна бути системною, а саме:
* скеровувати осіб, що приймають рішення (ОПР), до пояснення вза ємодії елементів у системі, розуміючи й те, що деякі елементи мо жуть діяти незалежно від інших;
* виявляти та пояснювати тенденції до більшої спеціалізації та змен шення зв'язності елементів системи;
* ідентифікувати та впорядковувати домінуючі елементи перед описан ням системи як єдиного цілого, орієнтувати на використання обмеже них ресурсів насамперед для управління домінуючими елементами;
* при збиранні релевантної інформації про систему використовувати творчі здібності ОПР для визначення бажаного призначення та структури системи, ідентифікації складових частин та формуван ня альтернативних стратегій втручання;
* орієнтувати на остаточний результат, полегшуючи порівняння аль тернатив з метою вибору найприйнятнішої;
* включати механізм оберненого зв'язку з метою аналізу негативної ентропії, еволюції та стійкості; як відкрита система методологія повинна використовувати інформацію з зовнішнього середовища для перевірки правильності управління системою та модифікації її при значення або дозволяти імітувати реакції зовнішнього середовища.
При дослідженні та конструюванні систем виникають наступні дві основні проблеми.
1. Проблема побудови. Яким чином при заданих макро цілях та цілях побудувати систему, яка їх успішно реалізує? Ця проблема розв'я зується шляхом модифікації як конструкції системи, так і цілей і макро цілей з врахуванням існуючих обмежень до моменту досягнен ня сумісності і по суті є проблемою, яка розв'язується шляхом стратегічного планування.
2. Проблема керування. Яким чином необхідно керувати системою, моди фікувати її структуру та потоки для реалізації нею свого призна чення таким чином, щоб забезпечити динамічну стійкість? Приклад — керування суспільством з взаємодіючими економічним, соціальним та політичним потенціалами для його динамічної стабілізації.
СТРАТЕГІЧНЕ ПЛАНУВАННЯ
Прийняття рішень є не чим іншим, як спробою синтезувати в дійсності велику кількість явищ, що виявлятимуться в різні момен ти часу в майбутньому. Стратегічне планування є процесом проек тування ймовірного або логічного майбутнього (узагальненого сце нарію) та ідеалізованих бажаних майбутніх станів. Всі плани мають три компоненти — початковий стан, мета (або остаточний стан), за соби, що зв'язують ці два стани. Мета процесу планування — поєд нати ці процеси з найбільшою ефективністю.
Для ідентифікації початкового стану необхідно описати всі ре сурси та обмеження, обрати початковий момент, з якого починати меться реалізація плану. Мета — це «мішень», за умови, що інші компоненти зрозумілі. Мета ставиться за умов знання про сили та впливи, які діють та формують її. Мета повинна бути досяжною, а також переглядатися та змінюватися в залежності від вимог обста вин. Засоби — це, по суті, сам план, оскільки вони мають в собі метод, за допомогою якого здійснюється перехід від початкового стану до мети. Ця компонента повинна мати: фактори, які діють на мету; зовнішні та внутрішні сили, що діють на ці фактори; цілі операції; свідому послідовність кроків та ймовірні стани, придатні для прийняття рішень, що потрібні для керування процесом. Фак тори можуть бути економічними, екологічними, технологічни ми, політичними, культурними, соціальними, контрольовані або неконтрольовані ОПР.
Процес планування, що здійснюється одночасно в прямому і зворотному напрямках, ґрунтується на класичній теорії планування, яка зумовлює наявність двох цілей планування.
Перша ціль — це ціль логічна, яка має бути досягнута, при постановці якої припускається, що припущення і фактори, які впли вають на вихід, залишаться істотно незмінними відносно до наяв ного теперішнього стану.
Друга ціль — бажана, досягнення якої потребує більших змін на входах. Ці зміни потрібно не лише здійснити, але й зробити незворотними, не дивлячись на початкову поведінку системи.
Велика кількість процесів планування керовані лише в один бік і є послідовністю подій, що починається в момент часу 1=0 та завер шується в деякий момент в майбутньому і—Т. Ця послідовність є прямим процесом, і в ній розглядаються релевантні фактори дійс ності, дії та цілі, що приводять до логічних результатів, сценаріїв. В оберненій послідовності стани розглядають починаючи з бажаного останнього до першого, тобто обернений процес починається з ба жаних сценаріїв, а потім досліджуються політики та фактори, за до помогою яких можна реалізувати бажані сценарії. Прямий процес планування забезпечує оцінку стану ймовірного результату, а обер нений — засобами контролю та управління прямим процесом при русі в напрямку бажаного стану.
Ключем до розуміння цих процесів є сценарій як гіпотетичний результат, що сприймається та визначається за допомогою деяких припущень про наявні та майбутні тенденції. Припущення не по винні виходити за межі природних обмежень, лімітів часу та техно логії. Дослідницький сценарій йде від дійсності до майбутнього, реалізуючи логічну послідовність подій, що породжені компонентами системи, яка досліджується, заставляючи ОПР звернути увагу на ті фактори, які ще не розглядалися.
Попереджуючий сценарій починається від майбутнього стану і ру хається до дійсності з метою виявлення впливів та дій, які потрібні для реалізації бажаної мети. Нормативний попереджуючий сценарій спочатку визначає множину цілей, які повинні бути досягнуті, а по тім шлях їх реалізації.
Контрастний попереджуючий сценарій визначає як бажане май бутнє, так і те, що може бути досягнуте. Основною цінністю конт растного сценарію є те, що в ньому точно виділяються твердження, в яких наявні припущення про досяжність. Узагальнений сценарій формується на основі нормативного та попереджуючого і дозволяє синтезувати більш широкий спектр ідей.
Метод розгортання функцій якості QFD
Для того, щоб виконати вимоги, що виникають в результаті кон курентної боротьби, потрібно використовувати нову технологію роз робки, планування і технічної підготовки виробництва виробів. Та ка технологія розроблялася в Японії починаючи з кінця 60-х років і зараз усе ширше використовується в різних країнах світу. Одним з основних інструментів цієї технології є метод QFD (Оиаііїу Рипсііоп Оеріоутепі — розгортання функцій якості, РФК). Це-метод, що використовує табличний метод представлення даних, причому зі специфічною формою таблиць, що одержали назву «бу диночків якості».
Основна ідея методу QFD полягає в розумінні того, що між спо живчими властивостями («фактичними показниками якості» за термі нологією К. Ішікави) і нормованими в стандартах, технічних умовах параметрами продукту («допоміжними показниками якості») існує ве лике розходження. Допоміжні показники якості важливі для вироб ника, але не завжди істотні для споживача. Ідеальним випадком був би такий, коли виробник міг би проконтролювати якість продукції безпосередньо за фактичними показниками, але це, як правило, не можливо, тому він користається допоміжними показниками.
* Технологія QFD — це послідовність дій виробника з перетво рення фактичних показників якості виробу в технічні вимоги до продукції, процесів та устаткування. Основним інструментом технології QFD є таблиця спеціального виду, що одержала назву «будиночок якості». У цій таблиці зручно відображати зв'язок між: фактичними показниками якості (споживчими властивос тями) і допоміжними показниками (технічними вимогами).
Основні етапи технології QFD є:
розробка плану якості і проекту якості.
розробка деталізованого проекту якості і підготовка виробництва.
> розробка технологічних процесів.
Технологія QFD дозволяє враховувати вимоги споживача на всіх стадіях виробництва виробів, для всіх елементів якості підприємства і, та ким чином, різко підвищити ступінь задоволеності споживача, знизити 1 витрати на проектування і підготовку виробництва виробів.
ПОБУДОВА МОРФОЛОГІЧНИХ ТАБЛИЦЬ
Морфологічні таблиці дозволяють систематизувати досить вели кий обсяг знань про морфологію систем у компактному вигляді. Розроблення морфологічної таблиці дає можливість формалізувати процес упорядкування множини варіантів систем, які містяться в ній. Якість складання морфологічної таблиці багато в чому визначає остаточний результат пошуку розв'язку проблеми. Розроблення мор фологічних таблиць пов'язане з першим етапом методу морфологіч ного дослідження — морфологічним аналізом.
Метою морфологічного аналізу є класифікація об'єкта або мно жини об'єктів, що досліджуються. Морфологічна класифікація в за гальному випадку полягає в поділі родового поняття таким чином, що останньому можуть відповідати як множини відомих систем, так і множини потенційних варіантів, поява яких можлива в майбутньому.
Формування конкретних морфологічних таблиць для відображен ня множини систем може реалізуватися двома способами. Вибір способу визначається остаточними цілями морфологічного дослід ження, характером первісної інформації, ступенем вивченості пред метної області, професійним рівнем фахівців, їхніми знаннями.
Пертий спосіб ґрунтується па проведенні функціонально-еле ментного аналізу систем. У результаті формується морфологічна таблиця, що включає функції або узагальнені функціональні підси стеми й альтернативи, які реалізують відповідні функції (табл.12.1). Альтернативи, зазвичай, оцінюються кількісно експертами за крите ріями якості для розв'язання задач синтезу раціональних варіантів.
При розробленні морфологічних таблиць, призначених для син тезу раціональних варіантів за багатьма критеріями якості, класи фікаційні ознаки і їхні значення повинні мати такий зміст, що до зволяло б оцінювати їх кількісно. Такими основними характерис тиками складних систем є функції й елементи, що реалізують ті або інші функції. Спершу необхідно побудувати дерево функцій системи — це дерево будується аналогічно до дерева цілей, тобто кожна з функцій вищого рівня піддається декомпозиції. Ступінь декомпозиції визначається в конкретному випадку вимогами до за гальної проблеми синтезу системи.
На підставі проведеного аналізу формуються рядки морфологічної таблиці, у які записуються функції системи або узагальнені функціо нальні підсистеми, з яких складається система загалом. Рядки мор фологічної таблиці визначаються з функцій або узагальнених функ ціональних підсистем, що належать до одного ієрархічного рівня. Найменуваннями стовпців є альтернативи — варіанти реалізації функ цій. Отже, в залежності від обраного рівня декомпозиції можна отри мати декілька морфологічних таблиць, що з різним ступенем деталі зації відображатимуть функціональну структуру системи.
При розробці морфологічних таблиць на основі функціонального аналізу систем досить виявити функції підсистем, що утворюють до сліджувану систему загалом, і підібрати для кожної функції альтер нативні конкретні реалізації. Такий вигляд морфологічних таблиць хоча і дає можливість проведення багато критеріїв оцінювання альтернатив і вибору раціональної цілісної системи, однак у ряді до слідницьких задач недостатньо глибоко розкриває морфологію сис теми. Усунути цей недолік можна шляхом використання в морфоло гічних таблицях класифікаційних ознак для опису альтернатив.
Формування морфологічних таблиць першим способом застосо вується переважно в тих ситуаціях, коли у первинній інформації, що характеризує систему, яка аналізується, в явному вигляді функціо нальні компоненти не виділені, коли фахівці зі знань недостатньо добре орієнтуються у предметній області, що аналізується, коли при синтезі нових раціональних систем передбачається використовувати лише кількісну експертну оцінку альтернатив за критеріями якості.
Інший спосіб — синтез морфологічних таблиць з використан ням класифікаційних ознак реалізується у два етапи.
На першому етапі реалізується функціональний аналіз, як і в першому способі. На другому етапі кожна альтернатива, що знахо диться в морфологічній таблиці, додатково характеризується мно жиною якісних класифікаційних ознак, що більш тонко і повно ві дображають відмінні риси альтернатив.
10.03.2017 15:03-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора