Измерение признаков для исследования систем управления

>      Опыт проектирования организационных систем показывает, что для синтеза оргсистемы конфигуратор состоит из описания распределения власти (структуры подчиненности), распределения ответственности (структуры функционирования) и распределения информации (организация связи, накопление опыта, обучения).[6]

Перечислив языки, на которых мы будем говорить о системе, мы тем самым определяем тип системы, фиксируем наше понимание природы системы. Как  всякая модель, конфигуратор имеет целевой характер и при смене цели может утратить свойства конфигуратора. Как модель конфигуратор должен быть адекватным.

Проблемы и цели. Первые шаги в системном анализе связаны с формулированием проблемы. Хотя необходимость системного анализа возникает тогда, когда проблема уже не только существует, но и требует решения, когда инициатор системного анализа («заказчик») уже сформулировал свою проблему, системный аналитик знает, что первоначальная формулировка- лишь очень приблизительный намек на те, какой именно должна быть действительная рабочая формулировка. На самом деле любая исходная формулировка проблемы является лишь «нулевым приближением». Системное исследование всякой проблемы начинается с расширения ее до проблематики, то есть нахождения системы проблем, существенно связанных с исследуемой, без учета которых она не может быть решена.

Какова бы ни была природа рассматриваемой системы, ее проблематика включает спектр проблем: от допускающих формализацию в виде постановки математических оптимизационных задач до проблем слабо структурированных, не формализуемых, выражаемых на естественном языке. Строя проблематику, системный аналитик дает развернутую картину того, кто из заинтересованных лиц  и в чем заинтересован, какие изменения и почему они хотят внести.

На следующем этапе системного анализа поставленные проблемы становятся задачами выбора подходящих средств для достижения заданных целей. Необходимо определить, что надо сделать для снятия проблемы( в отличие от последующих этапов, определяющих, как это сделать).

Главная трудность выявления цели связана с тем фактом, что цели являются как бы антиподом проблемы. Формулируя проблему, мы говорим в явной форме, что нам нем нравится. Сделать это сравнительно просто, поскольку то, чего мы не хотим, не существует.

Говоря же о целях, мы пытаемся сформулировать, что же мы хотим. Мы как бы указываем направление, в котором следует «уходить»  от существующей и не устраивающей нас ситуации. Трудность в том  и состоит, что возможных направлений много, а выбрать нужно только дно, действительно правильное. По мере решения проблемы цель может меняться и в окончательной формулировке сильно отличаться от первоначальной.

Важность правильно выбранной цели состоит в том, что выбор неправильной цели приводит не столько к решению проблемы, сколько к появлению новых проблем.

Критерии. Критерий может рассматриваться как количественная модель качественной цели.[7] От критерия требуется как можно больше сходства с целью, чтобы оптимизация по критерию соответствовала максимальному приближению к цели При формировании критериев ищется компромисс между полнотой описания целей и количеством критериев. Реальные задачи, как правило, многокритериальные, так как даже одну цель редко удается выразить одним критерием. Существуют различные способы сведения многокритериальной задачи к однокритериальной.

Генерирование альтернатив. Формирование множества альтернатив, то есть идей о возможных способах достижения цели, является наиболее трудным, наиболее творческим этапом системного анализа. Для этого используют различные способы:

      Поиск альтернатив в патентной и журнальной литературе;

      Привлечение квалифицированных экспертов, имеющих разнообразную подготовку и опыт;

      Увеличение числа альтернатив за счет их комбинирования, образования промежуточных вариантов между предложенными ранее;

      Модификация имеющейся альтернативы;

      Интервьюирование заинтересованных лиц и более широкие анкетные опросы;

      Генерирование альтернатив, рассчитанных на различные интервалы времени (долгосрочные, краткосрочные и пр.)[8]

Декомпозиция- это разбиение целого на части с целью его детального  изучения. Она является одной из основных процедур системного анализа. Задача разбивается на подзадачи, система- на подсистемы, цели- на подцели и т.д. При необходимости этот процесс повторяется, что приводит к иерархическим древовидным структурам. Обычно объект анализа сложен, слабо структурирован, плохо формализован, поэтому операцию декомпозиции выполняет эксперт. Если поручить анализ одного и того же объекта разным экспертам, то полученные древовидные списки будут различаться. Качество построенных экспертами деревьев зависит как от их компетентности в данной области знаний, так и от применяемой методики декомпозиции.

Обычно эксперт легко разделяет целое на части, но испытывает затруднения, если требуется доказательство полноты и безубыточности предлагаемого набора частей. Стремясь перейти от чисто эвристического, интуитивного подхода к более осознанному, алгоритмическому выполнению декомпозиции, мы должны объяснить, почему эксперт разделяет целое именно так, а не иначе. Именно на данное, а не на большее или меньшее число частей.

Объяснение состоит в том, что основанием для всякой декомпозиции является модель рассматриваемой системы. Операция декомпозиции представляется теперь как сопоставление объекта анализа  с некоторой моделью, как выделение при нем того, что соответствует элементам взятой модели. Поэтому на вопрос, сколько частей должно получиться в результате декомпозиции, можно дать следующий ответ: столько, сколько элементов содержит модель, взятая в качестве основания. Вопрос о декомпозиции- это вопрос завершения модели.

Объект декомпозиции должен сопоставляться с каждым элементом модели-основания. Однако и сама модель-основание может с разной степенью детализации отображать исследуемый объект.

Декомпозиция осуществляется с помощью некоторой модели, сквозь которую мы как бы рассматриваем расчленяемое целое. Далее следует ответить на вопросы:

1.модели какой системы следует брать в качестве оснований декомпозиция?

2.какие именно модели надо брать?

Чаще всего в практике системного анализа в качестве глобального объекта декомпозиции  берется нечто, относящееся к проблемосодержащей системе и к исследуемой проблеме, а в качестве оснований декомпозиции берутся модели проблеморазрешающей системы. Полнота декомпозиции обеспечивается полнотой модели-основания, а это означает, что прежде всего следует позаботиться о полноте формальной модели. Полнота формальной модели является необходимым, но не достаточным условием для полноты декомпозиции. В конечном счете все зависит от полноты содержательной модели, которая строится «по образу» формальной модели, но не тождественна ей.

На рис.1 представлена укрупненная блок-схема алгоритма декомпозиции.

 

 

1.Определение объекта анализа

2. определение целевой системы

 

5.Очередной объект декомпозиции

3. выбор фрейма (формальной модели)

 

6. Операции декомпозиции

4. Определение референтной группы

 

7.Полученные фрагменты

8.Проверка очеред-ного фрагмента на элементарность

                                         нет              отчет

9.Все ли фреймы использованы?

да

10.Все ли основания детализированы?

 

Рис. 1. Укрупненная блок-схема алгоритма декомпозиции[9]

Результатом работы алгоритма декомпозиции является дерево, конечные фрагменты которого либо элементарные фрагменты, либо фрагменты, признанные экспертом сложными, но не поддающимися дальнейшему разложению.

Агрегирование. Как и в случае декомпозиции, техника агрегирования основана на использовании определенных моделей исследуемой или проектируемой системы. Именно избранные нами модели жестко определяют, какие части должный войти в состав системы и как должны быть связаны между собой. Разные условия и цели агрегирования приводят к необходимости использовать разные модели, что в свою очередь определяет как тип окончательного агрегата, так и технику его построения.

В самом общем виде агрегирование можно определить как установление отношений на заданном множестве элементов. Благодаря значительной свободе выбора в том, что именно рассматривается в качестве элемента, как образуется множество элементов и какие отношения устанавливаются на этом множестве, получается весьма обширное количественно и разнообразное качественно множество задач агрегирования. Отметим здесь лишь основные агрегаты, типичные для системного анализа: конфигуратор, агрегаты-операторы, агрегаты-структуры.

Агрегаты-операторы. Интересы работы с многочисленной совокупностью данных приводят к необходимости агрегирования. В данном случае на первый план выступает такая особенность агрегирования, как уменьшение размерности: агрегат объединяет части в нечто целое, единое, отдельное.

Простейший способ агрегирования состоит в установлении отношения эквивалентности между агрегируемыми элементами, т.е. образование классов, что позволяет говорить не только о классе в целом, но и о каждом элементе в отдельности. Агрегирование в классы является эффективной, но далеко не тривиальной процедурой.

Статистики как агрегаты. Важный пример агрегирования дает статистический анализ. Среди различных агрегатов особое место занимают достаточные статистики, т.е. агрегаты, которые извлекают всю полезную информацию об интересующем нас параметре из совокупности наблюдений. Наглядный пример статистического агрегирования представляет собой факторный анализ, в котором несколько переменных сводятся в один фактор. Именно потому, что при рассмотрении реальных данных самым важным является построение модели-агрегата при отсутствии информации, необходимой для теоретического синтеза статистики. К. Тьюки предложил назвать эту область»анализом данных», оставляя за математической статистикой задачи алгоритмического синтеза и теоретического анализа статистики.[10]

Агрегаты-структуры. Важной (а на этапе синтеза- важнейшей) формой агрегирования является образование структур. Структура является моделью системы и определяется тройственной  совокупностью: объекта, цели и средств (в т.ч. среды моделирования). Этим и объясняется многообразие типов структур (сети, матрицы, деревья и т.д.) , возникающих при выявлении, описании структур.

При синтезе мы создаем, определяем, навязываем структуру будущей проектируемой системе. При проектировании системы  важно задать ее структуру во всех существенных отношениях, так как в остальных отношениях структуры сложатся самым стихийным образом.

В современных системных науках все возрастающее внимание уделяется одному из специфических видов структур так называемым семантическим сетям. Исследователи таких сетей с разных позиций ведется во многих научных коллективах, поскольку логико-лингвистические модели (иное название семантических сетей) оказались в центре всех событий, происходящих в искусственном интеллекте и его приложениях. Такое положение вызвано тем, что указанные модели отображают структуру человеческих знаний, выражаемых на естественном языке, причем это отображение может быть осуществлено средствами ЭВМ.