Пиши Дома Нужные Работы

Обратная связь

Сложные системы и декомпозиция

 

Как известно, системный анализ родился как метод исследования и проектирования сложных систем. Что же такое сложная система? Понятие это неформальное, и обычно, говоря о сложных системах, перечисляют их основные особенности:

– наличие большого числа разнородных элементов (подсистем);

– сложный характер, неоднородность связей между подсистемами;

– сложность функций, выполняемых системой;

– наличие неопределенности в описании системы;

– сложность определения (организации) требуемого управляющего воздействия на систему и т.д.

Однако понятно, что каждая из этих особенностей может оказаться существенной или несущественной, все зависит от конкретной ситуации и целей исследования. Поэтому более универсальный способ выделения класса сложных систем связан со сложностью самого процесса исследования системы.

Если методика системного анализа (см. рис. 1.2) непосредственно приводит к успеху, то нет оснований называть систему «сложной». Введение этого термина оправдано, если решить задачу в исходном виде не удается. В этом случае она разбивается на несколько вспомогательных подзадач, решаемых по отдельности. Такой прием называется декомпозицией является основным методом исследования сложных систем.

При декомпозиции исходная система делится на подсистемы, а цель — на подцели. Далее для решения каждой подзадачи пользуются той же методикой, что и для всей системы. Если в ходе решения (а возможно, и до того) какие-то из подзадачи окажутся слишком сложными, то снова проводится декомпозиция: возникают подзадачи следующего уровня и т.д. Результатом этого процесса является структуризация: исходная система приобретает иерархическую (многоуровневую) структуру[6] [1—3, 21]. Соответствующая структура возникает и в множестве подцелей; она называется деревом целей (рис. 1.4), поскольку представляет собой граф[7]* типа дерева (без циклов).



Вообще теория графов является естественным математическим аппаратом описания сложных систем [3, 23, 24]. Действительно, каждой сложной системе ставится в соответствие граф (структурный), вершинами которого являются подсистемы, а дугами — имеющиеся между ними связи. Если связи направленные, т.е. наличие связи означает, что воздействие на не вызывает обратного воздействия или им можно пренебречь, то граф системы является ориентированным (направленным). К этому классу относятся, например, структурные схемы (граф-схемы) систем автоматического управления. У других систем влияние связанных подсистем обоюдно, и они описываются неориентированными графами (например, сложные электрические и электронные схемы).

Рис. 1.4

Приведенное понятие декомпозиции вполне соответствует идее структурного программирования. Создание сложных программных систем — одна из важнейших областей применения системного анализа. Вопросы математического обоснования декомпозиции рассматривались в [1, 2, 24]. Отметим лишь, что раздробление системы на подсистемы обычно проводится по принципу «слабых» связей, т.е. так, чтобы связи между подсистемами были слабее, чем связи между элементами каждой подсистемы.

В сложных системах часто приходится проводить несколько вариантов декомпозиции и соответственно строить несколько деревьев целей. Это обычно связано с наличием нескольких критериев функционирования системы. Возникающие при этом задачи многокритериального выбора изучаются в теории принятия решений [25]. Успех декомпозиции часто определяется интуицией и опытом исследователя. Человек, по данным психологов, может мысленным взором охватить структуру декомпозированной системы, если на каж­дом уровне возникает не более чем 5±2 подзадач.

Пример. Система подготовки специалиста в вузе.

Пусть перед нами поставлена цель — повысить эффективность подготовки специалистов в вузе. Как ее достичь — сразу неясно, нужно проводить декомпозицию. Но как? Напрашивается разбиение по курсам, на шесть подсистем. Входы и выходы подсистем — показатели (например, показатели успеваемости, контрольных проверок и т.д.) в начале и конце соответствующего года обучения; подцели — обеспечение высоких значений показателей эффективности на выходах. Если оказывается, что принимаемые меры по курсам (в деканатах) малоэффективны, то проводится дальнейшая декомпозиция: по группам и по дисциплинам, выделяются группы и предметы, требующие применения воздействий. Следующий шаг декомпозиции — индивидуальный подход к студенту: возможные меры воздействия — проведение дополнительных занятий, использование ТСО и т.д.

Можно проводить декомпозицию и по-другому: сначала по факультетам и кафедрам, а затем по специализациям, дисциплинам и преподавателям. Подцели при этом связаны с повышением квалификации преподавателей и соответственно требуются другие меры воздействия, приводящие к улучшению других показателей функционирования системы.

В перечисленных вариантах способ декомпозиции был определен сложившейся структурой системы, (процесса обучения). Но так бывает не всегда. Например, если анализировать ту же систему по критериям гуманитарной подготовки студента, то разбиение на подсистемы оказывается неоднозначным, а показатели функционирования подсистем — не вполне определенными.

 

Экспертные оценки

 

На начальных этапах, связанных с формализацией и предварительной алгоритмизацией решаемой задачи, исследователю, как правило, приходится иметь дело с неточной, неполной и субъективной информацией. Поэтому важно уметь пользоваться существующими методами ее сбора, согласования и обработки. Наиболее развитыми из подобных методов на сегодня оказались методы экспертных оценок [19, 25, 38].

Теория экспертных оценок зародилась в психологии и социологии, но в настоящее время применяется далеко за их пределами, позволяя решать широкий класс практических задач, требующих привлечения знаний и опыта экспертов, от которых поступает интересующая исследователя субъективная информация. Использование экспертных оценок, включающих в себя специально разработанные приемы сбора, согласования и математической обработки сведений, получаемых от эксперта или целенаправлено сформированной группы экспертов, является одним из наиболее простых, доступных и достаточно надежных способов получения и дальнейшего анализа априорной информации. Результаты, полученные с привлечением методов экспертных оценок, оказываются весьма полезными (например, на стадии разработки эскизного проекта и технического задания на проектирование АСУП и АСУ ТП). В ряде случаев в условиях существенной априорной неопределенности они могут представлять само­стоятельный практический интерес в связи с отсутствием либо значительной сложностью получения объективных сведений о поведении объекта исследования.

Экспертные оценки следует трактовать шире, чем просто сбор и усреднение произвольно собранных точек зрения, что действительно является некорректным. Кроме того, необходимо иметь в виду, что последнее слово всегда остается за исследователем, принимающим окончательное решение об использовании результатов экспертизы, которую следует рассматривать как способ получения дополнительной информации, позволяющей уменьшить неопределенность, имеющую место при решении задачи.

В большинстве прикладных исследований методы экспертных оценок используются для выделения существенных (в том или ином смысле) факторов и их ранжирования. При этом чаще всего применяют методы опроса, основанные на прямом (непосредственном) ранжировании, а полученные субъективные мнения обрабатывают методами ранговой корреляции. Однако область применения экспертных оценок, как и арсенала методов сбора согласования и обработки субъективной информации, намного шире. Можно указать следующие технико-экономические задачи, в которых их использование дает определенную практическую пользу:

1. Выбор целей исследования.

2. Выбор и построение критериев в задачах векторной оптимизации.

3. Принятие решений при управлении производством и выбор наилучшего варианта решения любой достаточно сложной проблемы в условиях неопределенности.

4. Задачи идентификации, начиная от выбора структуры модели и определяющих факторов и кончая приближенным построением зависимостей и их интерпретацией.

5. Построение эвристических алгоритмов управления.

6. Эргонометрические исследования.

7. Оценка качества продукции.

8. Системы обучения, основанные на построении различного вида сценариев и целенаправленном использовании ре­зультатов опроса.

9. Планирование производства, НИР и ОКР.

10. Классификация однотипных объектов по степени выраженности тех или иных характерных свойств.

11. Прогнозирование научно-технического прогресса.

Экспертные оценки не следует рассматривать как некоторый «нулевой» цикл исследования; ему предшествует (по крайней мере должен предшествовать) детальный априорный крайней мере, должен предшествовать) детальный априорный сведений позволяет целенаправленно и планомерно организовать экспертизу, ориентированную на извлечение новой информации. Экспертизу чаще всего следует рассматривать как последний, наиболее формальный шаг априорного анализа. При этом получают приближенную информацию по данной задаче на языке ее окончательного решения, которая в дальнейшем может использоваться в виде ограничений, отправных точек процесса оптимизации и т.д. Однако в некоторых случаях результаты экспертизы могут быть использованы и как самостоятельные решения.

Существует большое количество методов сбора и последующей обработки субъективной информации, которой располагают опытные специалисты, выбранные в качестве экспертов. Классификация методов получения экспертных оценок показана на рис. 1.5 [38].

Методы коллективной работы экспертной группы (иногда их называют способами прямого получения коллективного мнения) предполагают получение обобщенного мнения в ходе совместного обсуждения и решения поставленных проблем группой специалистов, которые находятся в непосредственном контакте.

Всем методам получения коллективных экспертных оценок присущи недостатки, возникающие из-за всевозможных трудностей организационного характера. Очевидно, решение многих проблем требует участия в экспертизе ведущих специалистов в данной области. Однако собрать их вместе для участия в коллективном обсуждении практически не представляется возможным. Решить многие организационные проблемы удается путем получения коллективного мнения на основании совместной обработки независимых индивидуальных мнений членов экспертной группы специальными методами опроса. Следует отметить, что использование методов получения индивидуального анонимного мнения членов экспертной группы способствует также устранению недостатков, обусловленных влиянием различных психологических факторов, при непосредственном контакте с экспертами. Правильное применение методов опроса позволяет повысить количество и качество исходной информации, используемой для получения обобщенного мнения. Существуют два основных вида опроса: интервью и анкетные опросы. Третий, промежуточный, который мы условно назвали «анкетированием с участием интервьюера», сочетает идеи первых двух.

Наиболее характерной особенностью интервью как специфической формы опроса является то, что исследователь и эксперт находятся в непосредственном контакте. Необходимая информация извлекается в ходе беседы, направление и организация которой определяются проблемой, представляющей собой область конкретного исследования.

Метод анкетирования заключается в том, что эксперту предлагается для заполнения анкета, содержащая набор во­просов, каждый из которых логически связан с главной задачей исследования.

Сравнительную оценку предлагаемых для анализа объектов можно осуществлять несколькими приемами. Один из них предполагает оценивание экспертами вероятности предпочтения (вероятностные оценки) одного из вариантов (объектов) другим.

Однако использование подобного способа на прак­тике часто приводит к определенным затруднениям, поскольку если маловероятные или, напротив, весьма вероятные события оценить довольно легко, то варианты с вероятностью предпочтения около 0,5 — сложно. Кроме того, следует иметь в виду, что понятие вероятности является весьма абстрактным и может в ряде случаев запутать эксперта, так как он обычно не представляет область своих, зачастую строго детерминированных понятий в вероятностной трактовке. Указанные трудности ограничивают использование этого способа в экспертных оценках. Улучшения результатов при оценке субъективных вероятностей можно достичь, ис­пользуя процедуры, основанные на косвенном получении ин­формации о вероятностях, либо осуществляя перед основным экспериментом ряд специально продуманных тренировочных опросов, позволяющих выработать у экспертов необходимые навыки.

 


Рис. 1.5

В некоторых работах описываются методы, при использовании которых экспертам предлагается указать меру ценностей или различия в ценности анализируемых альтернатив путем их «взвешивания», скажем, по 10-балльной шкале. Наиболее важному, с точки зрения эксперта, фактору дается полная оценка —10, а остальным — определенная доля полной оценки. Однако в данном случае возникает проблема обеспечения единообразного понимания всеми участниками опроса критерия оценки и достижения сопоставимости оценочных шкал отдельных экспертов, без чего невозможно по­лучить обобщенные мнения. Эта проблема возникает потому, что эксперты неоднозначно воспринимают искусственно навязанную им балльную шкалу. В связи с этим метод «взвешивания» представляется недостаточно надежным и эффективным.

В ряде случаев заполнение анкеты требует от эксперта количественных заключений на безразмерной шкале или в единицах какого-то параметра. В первом случае имеют место те же трудности, что и при получении балльных оценок, во втором — существенно усложняется работа экспертов, так как при решении достаточно сложных проблем нередко даже высококвалифицированные эксперты не располагают необходимыми субъективными количественными оценками. Это приводит их к необходимости «переводить» свои сложившиеся в результате накопленного опыта качественные пред­ставления о существе вопросов в количественную форму.

Хотя получение такого рода оценок бывает наиболее трудоемким, в ряде случаев, например, при прогнозировании научно-технического прогресса, они оказываются необходимыми.

Подробнее с различными методами экспертиз, основанными на получении количественных, балльных и вероятностных оценок, можно познакомиться в [19].

Представляется наиболее приемлемым использование методов анкетирования, основанных на элементарных суждениях о предпочтении объектов (будь то признаки или вари­анты решения), предъявляемых экспертам для оценки (см. рис. 1.5).

Важно отметить, что методы элементарных суждений являются достаточно надежными приемами получения экспертных оценок, так как они в наибольшей степени свободны от влияния побочных факторов на качество получаемой информации и требуют от специалиста только высказывания его мнений об оцениваемом объекте, не отвлекая его внимания на решение других задач, например, определения вероятностных оценок исследуемых объектов и т.п. С нашей точки зрения, методы, основанные на элементарных суждениях о предпочтении объектов, предъявляемых экспертам для ана­лиза, наиболее перспективны для получения индивидуальных экспертных оценок. Естественно, что описываемые здесь подходы не исчерпывают всего богатого арсенала методов анкетирования, предназначенных для решения весьма широкого круга задач. Описание других процедур анкетирования дано, например, в работах [19, 38].

На рис. 1.5 показана группа методов, основанная на частично коллегиальной работе экспертов. Эти приемы экспер­тизы сочетают положительные качества коллективной работы и методов опроса. Смысл их заключается в том, что сбор субъективной информации осуществляется по одному из вы­бранных методов опроса (при этом, очевидно, более подходящими будут приемы анкетирования), но роль отдельных экспертов в этом случае выполняют небольшие коллективы специалистов, работа внутри которых может быть организована по одному из указанных выше принципов.

Из приведенной классификации выпало большое количество процедур типа Дельфи, Квест, Поспелова, Глушкова и т.д. Это специализированные методы, предназначенные для решения задач научно-технического прогнозирования и планирования производства, НИР и ОКР. Каждый из них представляет собой некоторую комплексную экспертизу, осуществляемую в несколько этапов (туров). Многоэтапность преследует цель добиться декомпозиции общей сложной проблемы на ряд подзадач, решение которых осуществляется с привлечением простых процедур экспертного опроса. Кроме того, она направлена на повышение согласованности мнений экспертов и может способствовать получению аргументиро­ванных суждений о правомерности отдельных мнений.

 






ТОП 5 статей:
Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...



©2015- 2024 pdnr.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.