Особенности статистических методов исследования систем

ВВЕДЕНИЕ

Возрастающий интерес  к статистике вызван современным  этапом развития экономики в стране, формирования рыночных отношений. Это  требует глубоких экономических  знаний в области сбора, обработки  и анализа экономической информации.

Статистическая грамотность является неотъемлемой составной частью профессиональной подготовки каждого экономиста, финансиста, социолога, политолога, а также любого специалиста, имеющего дело с анализом массовых явлений. Работа этих групп специалистов неизбежно связана со сбором, разработкой и анализом данных статистического (массового) характера. Нередко им самим приходится проводить статистический анализ различных типов и направленности либо знакомиться с результатами статанализа, выполненного другими. В настоящее время от работника, занятого в любой области, связанной с изучением массовых явлений, требуется, чтобы он был, по крайней мере, статистически грамотным человеком. В конечном счете, невозможно успешно специализироваться по многим дисциплинам без усвоения какого-либо статистического курса. Поэтому большое значение имеет знакомство с общими категориями, принципами и методологией статистического анализа.

Таким образом, актуальность выбранной темы очевидна: в настоящее  время знание статистики необходимо каждому специалисту для того, чтобы принять решения в условиях стохастики, проанализировать элементы рыночной экономики.

Целью курсовой работы является ознакомление с общим понятием статистических методов исследования, раскрытие  основных принципов применения статистических методов в исследовании систем управления. Исходя из цели можно выделить следующие задачи:

• ознакомиться с концептуальными основами исследования систем управления;
• выявить особенности статистических методов исследования систем;
• провести исследование системы с использованием статистических методов.

1. КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ  ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Система — это множество  составляющих единство элементов, их связей и взаимодействий между собой  и между ними и внешней средой, образующее присущую данной системе целостность, качественную определенность и целеполагание (Рис. 1.1).

Рис.1.1 Схематичное изображение системы

Системой можно назвать  только такое множество избирательно вовлеченных элементов, у которых  взаимодействие и взаимоотношение приобретают характер взаимосодействия элементов на получение конкретного результата. В систему входят только те элементы и только в таких взаимоотношениях, которые имеют значение в получении требуемого результата.

Элемент — это составная  часть сложного целого. Сложное целое — система, которая представляет собой комплекс взаимосвязанных элементов. Элемент — неделимая часть системы, обладающая самостоятельностью по отношению к данной системе. Неделимость элемента рассматривается как нецелесообразность учета в пределах модели данной системы его внутреннего строения.

Сам элемент характеризуется  только его внешними проявлениями в  виде связей и взаимосвязей с остальными элементами. Каждый элемент характеризуется  конкретными, которые определяют его  в данной системе однозначно. Совокупность всех свойств элемента называется состоянием элемента.

Состояние элемента, в  зависимости от различных факторов (времени, пространства, внешней среды  и т.д.), может изменяться. Последовательные изменения состояния элемента будем можно охарактеризовать как движением элемента.

Структура системы —  совокупность элементов системы  и связей между ними в виде множества.

Связь — совокупность зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы. Установить связь между двумя элементами — это значит выявить наличие зависимостей их свойств. Зависимость свойств элементов может иметь односторонний и двусторонний характер. Двусторонняя зависимость свойств одного элемента от свойств других элементов системы называется взаимосвязью. Взаимодействие — совокупность взаимосвязей и взаимоотношений между свойствами элементов, когда они приобретают характер взаимодействия друг другу.

Структура является статической  моделью системы и характеризует  только строение системы, не учитывая множества свойств (состояний) ее элементов.

Система существует среди  других материальных объектов, которые  не вошли в нее. Они объединяются понятием "внешняя среда" - объекты  внешней среды.

По сути дела, очерчивание  или выявление системы есть разделение некоторой области материального мира на две части, одна из которых рассматривается как система — объект анализа (синтеза), а другая — как внешняя среда.

Внешняя среда — это  набор существующих в пространстве и во времени объектов (систем), которые, как предполагается, действуют на систему. 
Внешняя среда представляет собой совокупность естественных и искусственных систем, для которых данная система не является функциональной подсистемой.

Понятия, определяющие функционирование системы:

• состояние системы
• входы и выходы системы
• функционирование (движение) системы

Состояние системы —  совокупность состояний ее элементов, связей, взаимосвязей, взаимосодействий между ними. Состояние элемента —  совокупность всех различных (конкретных) свойств элементов.

Движение системы — процесс последовательного изменения ее состояния.

Входы системы — различные  точки приложения влияния (воздействия) внешней среды на систему. Входами  системы являются информация, вещество, энергия, которые подлежат преобразованию. Входные воздействия, изменяющиеся с течением времени, образуют входной процесс.

Выходы системы —  различные точки приложения (воздействия) системы на внешнюю среду. Выходные величины, изменяясь с течением времени, образуют выходной процесс.

Обратная связь —  то, что соединяет выход с входом и используется для контроля за изменением выхода. Единственное назначение обратной связи -изменение протекающего в системе процесса.

Процесс системы (переходный процесс системы) — множество  преобразований начального состояния  и входных воздействий в выходные величины, которые изменяются с течением времени по определенным правилам (Рис. 1.2).

Рис. 1.2 Общее представление системы

Ограничение системы  — то, что определяет условия  реализации процесса. Ограничения системы  определяются целями и принуждающими связями, т.е. связями, определяющими границу системы и те требования, по которым она должна действовать. Под требованиями понимаются условие, положение, предписание, отражающие закономерности, порядок, отношение и взаимодействие характеристик, обязательных для выполнения.

Потребность является причиной создания системы, а альтернативный вариант  ее реализации — конкретной целью  ее достижения, т.е. потребность первична по отношению к цели. Система образуется после того, как выбран альтернативный вариант удовлетворения потребности, т.е. определена цель.

Цель — это конкретное представление  о некоторой модели будущего результата, способного удовлетворить исходную потребность при имеющихся реальных возможностях, оцененных по результатам  прошлого опыта. Цель выбирается из некоторого множества альтернатив, исходя из знаний исследователя, т.е. цель несет в себе элементы неопределенности. Наличие неопределенности в исходной модели требует оценки будущего результата.

Управление — непрерывный и  целенаправленный процесс воздействия на объект управления, которым может быть отдельная личность, коллектив, технологическая установка и т.д. Управление есть процесс, а система управления — механизм, который обеспечивает этот процесс.

Система управления — совокупность двух взаимодействующих подсистем (управляющей и управляемой — объекта управления), образующих новую систему — систему управления (Рис. 1.3).

Система, формирующая управляющие  воздействия, называется управляющей  подсистемой, а система, "испытывающая" на себе внешние воздействия - управление (управляющие воздействия), называется управляемой подсистемой (объектом управления).

Управляющие воздействия  направлены на то, чтобы функционирование (движение) системы управления способствовало достижению цели.

Необходимо отметить важную отличительную особенность  управляющей системы — ее непосредственная собственная цель не совпадает с  целью управляемой системы.

Собственная цель управляющей  системы - выработка управляющих  воздействий. Цели объекта управления могут быть разнообразными. Однако собственная цель управляющей системы не должна противоречить цели объекта управления. Объекты управления могут быть многоцелевыми и получать управляющие воздействия от нескольких управляющих систем. 
На процесс выработки и осуществление управляющих воздействий оказывает влияние внешняя среда.

Рис. 1.3 Схематичное изображение  системы управления

Реально в качестве факторов внешней среды могут выступать  ресурсы, выделяемые для достижения цели управления, сведения об условиях функционирования объекта управления и др. Влияния внешней среды могут быть известными, случайными (неизвестными, непредсказуемыми) или неопределенными (неизвестными и непредсказуемыми).

Эффективность управления (управляющих воздействий) есть степень  соответствия фактического или ожидаемого результата требуемому (желаемому), т.е. степень достижения цели.

Для оценки эффективности  управления необходимо формализовать  и измерить реальный (фактический  или ожидаемый) результат и требуемый (желаемый) результат, которые включают множество частных показателей, позволяющих всесторонне оценить результат функционирования системы управления.

Под законом управления понимают формирование (выработку решения) и реализацию управляющих воздействий (управлений), выбранных из множества возможных на основании определенной информации, обеспечивающей желаемое движение (функционирование, поведение) объекта к поставленной цели.

Эффективность управления системой рассматривается как степень  достижения цели функционирования. Эффективное  решение выбирается из множества решений с помощью правила, которое называется критерием (мерой) выбора решения.

Несмотря на то, что теоретические основы управления исследовались многими учеными, до сих пор  нет  общепринятого  определения  понятия  "управление". Объясняется  это   тем,   что   управленческая   деятельность   как   объект исследования, представляет собой сложное, многоплановое  явление,  и  каждый автор выделяет  те  аспекты,  которые  более  соответствуют  его  конкретным задачам и избранным методам исследования. По многим из таких  аспектов,  как свидетельствует история науки управления, развиваются научные направления  и школы, но все они в конечном итоге могут быть оценены как  односторонние.  В исследовании  систем   управления   используются   законы,   закономерности, категории,  являющиеся  предметами  изучения  различных  наук,   таких   как экономика, психология, социология, кибернетика,  философия  и  ряда  других. Каждая их этих наук имеет свои базовые концептуальные положения,  понятийный аппарат,  язык.  В  итоге  в  управлении  используются  самые  разнообразные концептуальные модели и требования, которые на практике бывает очень  сложно совместить.

Система  управления  по  своих  характеристикам  может  быть  отнесена  к различным     классам     систем:     социальным,     сложным,     открытым, самоорганизующимся,   саморазвивающимся,   адаптирующимся,   многоуровневым, иерархическим, стохастически-детерминированным,  активным,  полиструктурным, многоцелевым, динамическим. Следует особо  выделить  такие  свойства  систем управления  как  уникальность,   слабопредсказуемость,   целенаправленность, способность к самообучению и адаптации. Среди системных  элементов  выделяют границы   и   внешние   связи,   цели   и   задачи,   процессы   управления, организационную  структуру  управления,  кадры,  системообразующий  механизм. В таких  системах  протекают  реальные  процессы,  а  значит, существуют и материальные и информационные потоки, вход и  выход.  В  рамках системного подхода к управлению, получившему широкое распространение с 50-х годов двадцатого столетия, предметом исследования и моделирования выступают реальные системы и их концептуальные модели.

Систему  управления  и  ее  структуру  можно  рассматривать  в  различных аспектах,  каждый  из  которых  имеет   свою   специфику   исследования.   В исследованиях  систем  управления  широко  используются  подходы   выделения структуры управления по функциям, по этапам принятия  решения,  по  контурам управления, по  подсистемам,  элементам,  и т.д.

Например, выделяют   такие  виды   подсистем,   как:   целевые,   функциональные    и обеспечивающие;  или:  механизм  управления,  процесс  управления,  механизм развития; или: информационная система, техническая  база,  комплекс  средств обработки информации, коллективы  людей;  или:  персонал,  функции,  методы, техника управления, технология управления, и т.д [13].

В настоящее время  в составе организации как  системы управления выделяют следующие  подсистемы:

• структура управления;
• техника управления;
• функции управления;
• методология управления (Рис. 1.4).

Рис. 1.4 Структура элементов системы управления

2. ОСОБЕННОСТИ СТАТИСТИЧЕСКИХ  МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМ.

2.1. Характеристика статистических  методов исследования систем.

Для исследования массовых случайных явлений (процессов) по результатам  наблюдений и экспериментов применяются методы статистического анализа. В статистическом анализе производится обработка некоторой случайной выборки, под которой понимаются результаты N последовательных и независимых экспериментов со случайной величиной или событием. Выборка должна быть состоятельной (презентативной), т.е. чтобы объем обрабатываемой информации был достаточен для получения результатов с требуемой точностью и надежностью.

Статистический анализ  используется для исследования процессов и объектов по результатам массовых экспериментов со случайными величинами или событиями. Примером статистического характера процесса может служить появление неисправностей при работе технической системы управления, а исследование случайностей как инструмента исследования может иллюстрировать вероятностные методы поиска экстремума некоторой функции.

К наиболее известным методам статистического анализа относятся:

• регрессионный анализ;
• корреляционный анализ;
• дисперсионный анализ;
• ковариационный анализ;
• метод главных компонентов;
• факторный анализ;
• кластерный анализ.

Сущность данных методов раскрыта в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Сущность методов статистического  анализа

Продолжение таблицы 2.1

Продолжение таблицы 2.1

Продолжение таблицы 2.1

Нeдocтaтки cтaтиcтичecкиx мeтoдoв:

• peзyльтaты пpимeнeния cтaтиcтичecкиx мeтoдoв дocтoвepны лишь c oпpeдeлeннoй вepoятнocтью, зaдaвaeмoй иccлeдoвaтeлями пepeд нaчaлoм oбpaбoтки cтaтиcтичecкиx дaнныx;
• пoлyчeниe peзyльтaтoв cтaтиcтичecкими мeтoдaми тpeбyeт oбpaбoтки бoльшoгo oбъeмa cтaтиcтичecкиx дaнныx и пpaктичecки нeвoзмoжнo бeз пpимeнeния ЭВМ;
• тpyднo oбecпeчить тpeбyeмyю тoчнocть пpи oпpeдeлeнии cтaтиcтичecкиx дaнныx из-зa нeдocтaткoв измepитeльнoй тexники и cyбъeктивнocти дeйcтвий иccлeдoвaтeля.

Дocтoинcтвa мeтoдa:

• пoзвoляeт пoлyчaть peзyльтaты дaжe в тex cлyчaяx, кoгдa нe извecтнa aнaлитичecкaя cвязь мeждy пapaмeтpaми cиcтeмы и peзyльтaтoм ee фyнкциoниpoвaния;
• пoзвoляeт oпиcывaть и cтpoить мoдeли cиcтeм пpaктичecки любoй cлoжнocти.

В настоящее время  знание статистики необходимо каждому  специалисту для того, чтобы принять  решения в условиях стохастики, проанализировать элементы рыночной экономики.

2.2. Организация проведения  исследования с использованием  статистических методов.

Организация исследования — это система регламентов, нормативов, инструкций, определяющих порядок его проведения, т. е. распределения функций, обязанностей, ответственности и полномочий на выполнение исследовательских работ. Организация исследования определяет дифференциацию и интеграцию деятельности исследователей или отдельных исследовательских групп. В ней находят свое отражение распределение и комбинация ресурсов по времени, видам работ, кадрам, проблемам.

Существуют различные формы организации исследования. В каждом конкретном случае приходится выбирать, какой из видов может оказаться наиболее приемлемым или наиболее эффективным (табл. 2.2.1).

Таблица 2.2.1

Формы организационного исследования

Продолжение таблицы 2.2.1

Вообще в исследовании управления и в управлении такими исследованиями возникает много проблем, к решению которых надо быть готовыми. Это проблемы полномочий на организацию наблюдений, тестирования, социометрического анализа и пр., проблемы предоставления и поиска необходимой информации, которую не всегда работники стремятся открыть и предоставить, проблема обеспечения соответствующих условий, административного вмешательства в рабочий процесс исследуемого объекта, которое должно быть минимальным, проблема доверия и влияния на социально-психологическую атмосферу работы. Исследования управления не должны нарушать порядок и ритм нормального функционирования системы управления.

Все эти вопросы должны быть заранее продуманы при планировании и построении организации исследования.

Для того, чтобы правильно  разработать программу исследования системы управления, необходимо сначала  понять, с какой целью и для  какой организации оно проводится: для действующей организации, где требуется систему усовершенствовать или преобразовать; для формирования новой организации из числа действующих при их укрупнении или разукрупнении; для строительства новой организации, и необходимо создать совершенно новую систему. Однако же, в большинстве случаев при организации исследовании систем управления используется следующий состав работ:

• постановка целей и задач;
• предварительный анализ имеющейся информации, условий и методов решения;
• формулировка исходных гипотез;
• планирование и организация экспериментов;
• проведение эксперимента;
• анализ и обобщение полученных результатов;
• проверка исходных гипотез на основе полученных фактов;
• окончательная формулировка новых фактов и законов, обоснований, научных прогнозов и т.д.

Глубокое всестороннее исследование любого экономического или  социального процесса предполагает измерение его количественной стороны  и характеристику его качественной сущности, места, роли и взаимосвязей в общей системе общественных отношений. Прежде чем приступить к использованию статистических методов изучения явлений и процессов общественной жизни, необходимо иметь в своем распоряжении исчерпывающую информационную базу, в полной мере и достоверно описывающую объект исследования.

Статистические данные получают и используют при исследовании систем управления: