Классификация методов анализа и синтеза систем

 

При проведении анализа и синтеза систем может исполь­зоваться широкий набор разнообразных методов. Все они могут быть различным образом классифицированы: теоретические; эмпирические; теоретико-эмпирические.

При этом к теоретическим методам исследования можно отнести следующие:

• метод формализации, основанный на изучении содержания и структуры систем в знаковой форме с помощью искусственных языков и символов, что может обеспечить краткость и однозначность результата исследования. Этот метод взаимосвязан с другими ме­тодами (моделирования, абстрагирования, идеализацией и т. п.);

• метод аксиоматизации, основанный на получении резуль­татов исследования на базе логических аксиом;

• метод идеализации, предполагающий изучение элемента или компонента системы, наделенного некими гипотетическими идеальными свойствами. Это позволяет упростить исследования и получить результаты на основе математических вычислений с любой наперед заданной точностью;

• метод восхождения от абстрактного к конкретному, осно­ванный на получении результатов исследования на базе пере­хода от логического изучения абстрактно расчлененного иссле­дуемого объекта к целостному конкретному его познанию.

К эмпирическим методам можно отнести:

• метод наблюдения, базирующийся на фиксации и реги­страции параметров и показателей свойств изучаемого объекта исследования;

• метод измерения, позволяющий дать определенными единицами измерения численную оценку исследуемого свойства объекта;

• метод сравнения, позволяющий определить различия или общность исследуемого объекта с аналогом (эталоном, образцом и т. п. — в зависимости от цели исследования);

• метод эксперимента, основанный на исследовании изу­чаемого объекта в искусственно созданных для него условиях. Условия могут натурные или моделированные. Данный метод предполагает, как правило, использование ряда других методов исследования, в том числе методов наблюдения, измерения и сравнения.

Теоретике-эмпирические методы исследования могут включать:

• метод абстрагирования, основанный на мысленном от­влечении от несущественных свойств исследуемого объекта, и изучение в дальнейшем наиболее важных его сторон на модели (замещающей реальный объект исследования);

• метод индукции и дедукции, основанный на получении результатов исследования на базе процесса познания от частного к общему (индукция) и от общего к частному (дедукция);

• метод моделирования, использующий при исследовании объекта его модели, отражающие структуру, связи, отношения и т. п. Результаты исследования моделей интерпретируются на реальный объект.

Любое исследование, в том числе анализ и синтез систем, предполагает наличие и реализацию следующих основных действий: наблюдение; эксперимент; измерение; сравнение; описание.

Наблюдение — система фиксации и регистрации свойств и связей изучаемого объекта в естественных условиях или в искусственном, специально организованном, эксперименте. При благоприятных условиях этот метод обеспечивает достаточно обширную и разностороннюю информацию для формирования и фиксации научных фактов. Функции этого метода: фиксация и регистрация информации; предварительная, на базе имеющейся теории, классификация научных фактов (по признакам: но­визна зафиксированных фактов, объем информации, содер­жащейся в фактах, особенности свойств и связей); сравнение зафиксированных фактов с тем, что известно в науке, с фактами, характеризующими другие подобные системы.

Эксперимент — система познавательных операций, которые осуществляются в отношении объектов, поставленных в такие специально создаваемые условия, которые должны способствовать обнаружению, сравнению, измерению объективных свойств, связей, отношений объектов и (или) проверке истинности теории в отношении этих свойств, связей, отношений. Он предполагает вмешательство в естественные условия существования предметов и явлений или воспроизведение определенных сторон предметов и явлений в специально созданных условиях с целью изучения их без осложняющих процесс сопутствующих обстоятельств.

Экспериментальное изучение объектов по сравнению с наблюдением имеет ряд преимуществ:

• в процессе эксперимента становится возможным изучение того или иного явления в "чистом виде";

• эксперимент позволяет исследовать свойства объектов действительности в экстремальных условиях;

• важнейшим достоинством эксперимента является его повторяемость.

Измерение как метод есть система фиксации и регистрации количественных характеристик измеряемой системы. Для технических и биологических систем измерение связано с эталонами измерения, единицами измерения, мерами и приборами измерения. Для социальных систем процедуры измерения связаны с показателями — статистическими, отчетными и плановыми; единицами измерения. Измерение —-более точное познавательное средство. Ценность измерения в том, что оно дает точные, количественно определенные сведения об окружающей действительности.

Сравнение — один из наиболее распространенных методов познания. Сравнение позволяет установить сходство и различие

предметов и явлений действительности. В результате сравнения выявляется то общее, что присуще двум или нескольким объектам. Сущность этого метода состоит в установлении сходства или различия явлений в целом или в каких-либо признаках. Для того чтобы сравнение было плодотворным, оно должно удовлетворять двум основным требованиям. Сравниваться должны лишь такие явления, между которыми может существовать определенная объективная общность.

Описание — специфический метод получения эмпирико-теоретического знания. Его сущность — в систематизации данных, полученных в результате наблюдения, эксперимента, измерения. Благодаря систематизации фактов, обобщающих отдельные стороны явлений, процесс, предмет отражаются в целом как система. В процессе описания устанавливаются не только факты, но и зависимости между ними: последовательность, одновременность, причинность, взаимосвязь, взаимоисключение и др. Обобщение и абстрагирование, классификация данных наблюдения, эксперимента, измерения на языке науки, имеющие место в описании, делают факты базисом для дальнейших логических операций. Это делает возможным на уровне описания установление эмпирических, статистических зависимостей — закономерностей (законов) — в виде функциональных зависимостей.

Важным признаком классификации методов является технология процессов формирования выводов в ходе анализа и синтеза систем. В соответствии с этим признаком метод может быть информационным, математическим, кибернетическим, интуитивным, аналогией или комбинированным.

Информационный метод

 

Предметом исследования могут быть информационные процессы, которые имеются в системе. Для их отображения ис­пользуются информационные модели.

В качестве информационных моделей используются стан­дарты IDEF0, DFD и IDEF3, которые применяются, как правило, Для описания и проектирования бизнес-процессов любых эко­номических систем.

В начале 90-х гг. XX в. был принят стандарт моделирования бизнес-процессов IDEF0, который получил очень широкое рас­пространение и принят в качестве стандарта в нескольких между­народных организациях. В дополнение к IDEF0 используются еще два стандарта DFD и IDEF3. Каждый из трех стандартов позволяет рассмотреть разные стороны деятельности (процессов). Стандарт IDEF0 с помощью диаграмм позволяет описать бизнес-процесс на предприятии и понять, какие объекты или информация служит сырьем для процессов, какие результаты производят работы, что является управляющими факторами, какие ресурсы для этого не­обходимы. Стандарт DFD применяется для построения диаграммы потоков данных, которые используются для описания докумен­тооборота и обработки информации. Стандарт IDEF3 используется для описания логики взаимодействия информационных потоков, которые существуют между объектами предприятия.

Математические методы

 

Математические методы применяются для решения стан­дартных и хорошо определенных проблем. Для этих проблем могут иметь место следующие условия:

— управляемый процесс формализован;

— ход управляемого процесса определяется совокупностью параметров, характеризующих условия протекания процесса, и совокупностью параметров, характеризующих управляющее воздействие (содержание решения);

— для оценки качества протекания управляемого процесса может быть выбран критерий оптимальности;

— на совокупность параметров, характеризующих содер­жание решения, наложены ограничения.

Решить такую проблему — значит выбрать и утвердить совокупность параметров, характеризующих управляющее воздействие, при которых критерий оптимальность принимает желаемое значение (минимальное, максимальное, заданное).

Задача поиска оптимального варианта деятельности при выработке решения данным методом решается в следующем порядке: 146

• формируется целевая функция и определяются матема­тические зависимости ее параметров;

• формируется система ограничений на параметры, харак­теризующие вариант деятельности;

• одним из методов математического программирования осуществляется поиск оптимального варианта деятельности;

• в зависимости от целей анализа (синтеза) системы фор­мулируются выводы.

Критерий оптимальности (целевая функция) может опреде­ляется по результатам анализа "дерева целей". При этом каждой из подцелей своего уровня иерархии соответствует частный кри­терий. Свертка критериев нижнего уровня иерархии приводит в итоге к формированию критерия верхнего уровня, в конечном итоге — критерия оптимальности.

Кибернетические методы

 

Кибернетические методы применяются, как правило, для решения слабо определенных и неопределенных проблем. Для этих проблем могут иметь место следующие условия:

• система (процесс) формализован частично;

• факторы, влияющие на систему, имеют случайный или чисто случайный характер;

• имеют место затруднения в выборе критерия качества функционирования системы.

Решить такую проблему — значит выбрать и утвердить совокупность параметров, характеризующих управляющее воздействие, при которых достигается цель функционирования системы. Цель системы в этом случае может быть сформулиро­вана качественно.

Кибернетические методы исследования систем предполага­ют использование искусственного интеллекта, сформированного на базе экспертных систем. Основой построения таких систем являются базы знаний, которые имеют ответы на все возможные ситуации. Базы знаний подготавливаются заблаговременно. При этом используются:

• результаты экспертного опроса специалистов конкретной предметной области;

• опыт финансово-экономической, административно-хозяйственной и другой деятельности;

• результаты научных исследований;

• результаты моделирования процессов более низкого уровня.

ЭВМ при принятии решения с использованием экспертных систем применяется в диалоговом режиме. При этом система, как правило, формирует систему вопросов, на которые должен ответить специалист, осуществляющий выработку решения. Структура этих вопросов позволяет:

• сформировать дерево целей;

• определить перечень частных задач, которые необходимо выполнить для достижения целей;

• определить условия и элементы варианта деятельности, оказывающих влияние на возможности достижения частных целей.

После этого последовательно относительно частной цели самого низкого уровня осуществляется ввод условий и факторов, оказывающих влияние на возможности ее достижения.

В свою очередь, система выдает наилучший вариант дея­тельности (параметры варианта).

В результате всех операций формируется вариант деятель­ности в целом, который будет положен в основу решения.