Методы системного анализа

Министерство по образованию 
Российской Федерации 
Санкт-Петербургский государственный 
Инженерно-экономический университет

 

 

 

 

 

Реферат на тему: 
«Методы системного анализа» 
по дисциплине «Системный анализ»

 

 

 

 

 

 

                                                                   Проверил: доц.Шистеров И.М. 
                                                  Выполнила: Чесноковская Анастасия 
                                                                                                     группа 3281

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург 
2010

 

Содержание

 

Введение 3

Классификация методов и моделей системного анализа 4

Метод сценариев 5

Метод типа мозговой атаки 6

Метод экспертных оценок 7

Методы типа Дельфи 7

Метод дерева целей. 9

Метод решающих матриц 10

Морфологический метод 12

Заключение 17

Список литературы: 17

 

 

Введение

 

 

Системный анализ—это методология  решения крупных проблем, основанная на концепции систем. Системный анализ может также рассматриваться как методология построения организаций, поскольку организаций могут рассматриваться как то, что реализует методологию решения проблем. Сейчас для реализации многих функций решения проблем созданы весьма совершенные методы

Постановка любой задачи заключается в том, чтобы перевести  ее вербальное (словесное) описание в формальное. Для простых задач такой переход осуществляется в сознании человека, который не всегда даже может объяснить, как он это сделал. Если полученная формальная модель опирается на фундаментальный закон или подтверждается экспериментально, то этим доказывается ее адекватность отображаемой ситуации, и модель рекомендуется для решения задач соответствующего класса.

По мере усложнения задач  получение модели и доказательство ее адекватности затрудняется. Вначале эксперимент становится дорогим (например, при создании сложных производственных комплексов и т.п.), а применительно к экономическим объектам практически нереализуемым. Задача переходит в класс проблем принятия решений, и формирование модели, то есть перевод вербального описания в формальное, становится важной составной частью процесса принятия решения. Иными словами, перевод вербального описания в формальное, осмысление, интерпретация модели и получаемых результатов становятся неотъемлемой частью практически каждого этапа моделирования сложной развивающийся системы. Возникающие вопросы, как формировать такие развивающиеся модели или механизмы, как доказывать их адекватность, являются основным предметом системного анализа.

Классификация методов и моделей системного анализа

 

Принципиальной особенностью системного анализа является использование методов двух типов – формальных и качественных. Для того чтобы облегчить выбор методов в реальных условиях принятия решения, необходимо разделить методы на группы, охарактеризовать особенности этих групп и дать рекомендации по их использованию при разработке моделей и методик системного анализа.

Для решения проблемы перевода вербального описания в формальное в различных областях знаний стали  развиваться специальные приемы и методы. Все эти методы делятся на два класса:

• методы формализованного представления систем;
• методы, направленные на активизацию использования интуиции и опыта специалистов, называемые экспертными методами системного анализа.

Классификация этих методов приведена на рис 1. Такое разделение методов соответствует основной идее системного анализа, состоящей в сочетании в моделях и методиках формальных и неформальных представлений.

 

Метод сценариев

 

Методы подготовки и согласования представлений о проблеме или анализируемом объекте, изложенные в письменном виде, получили название сценариев. Сценарием называется любой документ, содержащий анализ рассматриваемой проблемы и предложения по ее решению или по развитию системы независимо от того, в какой форме он представлен.

Как правило, на практике предложения  для подготовки подобных документов пишутся экспертами в начале индивидуально, а затем формируется согласованный текст.

Сценарий предусматривает  не только содержательные рассуждения, но и содержит, как правило, результаты количественного технико-экономического или статистического анализа с предварительными выводами.

Данный метод является средством первичного упорядочения проблемы и средством получения и сбора информации о взаимосвязях этой проблемы с другими и о возможных и вероятных направлениях ее развития. Его следует рассматривать как основу для разработки более формализованного представления о будущей системе или решаемой проблеме.

Сценарии могут использоваться на самых различных этапах системного анализа, когда требуется создать и упорядочить весьма разнородную и неструктурированную информацию. Но главной областью применения этого метода является первый этап системного анализа -анализ проблемы.

Метод типа мозговой атаки

 

Методы этого типа известны также под названием мозгового  штурма, конференций идей, коллективной генерации идей.

Мозговая атака основана на гипотезе, что среди больщлшл числа идей имеется по меньшей  мере несколько хороших, полезных для  решения проблемы. Обычно при проведении мозговой атаки стараются выполнить определенные правила, суть которых сводится к тому, что бы обеспечить как можно большую свободу мышления участников. Для этого рекомендуется высказать и подхватывать любые идеи, даже если они сначала кажутся сомнительными и абсурдными, не допускать критики, высказать как можно больше идей, стараться создавать как бы цепные реакции идей, оказывать поддержку.

В зависимости от принятых правил и жесткости их выполнения различают прямую мозговую атаку, метод обмена мнениями, методы типа комиссий, судов.

На практике подобием сессий коллективной генерации идей являются разного рода совещания -конструктораты, директораты, заседания ученых и  научных советов, специально создаваемые  временные комиссии и пр.

Метод экспертных оценок

 

 В этих методах используются  формы экспертного опроса, подходы  к оценке, методы обработки результатов  опроса, методы экспертов и формирования экспертных групп, методики организации экспертных опросов.

Возможность использования экспертных оценок, обоснование их объективности обычно базируются на том, что неизвестная характеристика исследования явления трактуется как случайная величина, отражением закона распределения которой является индивидуальная оценка специалиста-эксперта о достоверности и значимости того или иного события. При этом предполагается, что истинное значение исследуемой характеристики находится внутри диапазона оценок, получаемых от группы экспертов, и что обобщенное коллективное мнение является достоверным.

Методы экспертных оценок помогают обобщить разнородную информацию: использовать соответствующий логико-математический аппарат, систематизировать данные для выбора наилучшего варианта проблемы.

Методы  типа Дельфи

 

Метод Дельфи или метод  дельфийского оракула первоначально  был предложен американским исследователем О.Хелмером как итеративная процедура при проведении мозговой атаки, которая способствовала бы снижению влияния психологических факторов при проведении заседаний и повышения объективности результатов. Однако почти одновременно Дельфи-процедуры стали средством повышения объективности экспертных опросов с использованием количественных оценок при оценке деревьев цели и при разработке сценариев.

Метод Дельфи был разработан для решения сложных стратегических проблем с целью:

• получить более широкие источники информации о будущем;
• предельно устранить субъективный фактор в суждениях и оценках будущего;
• стимулировать способы мышления специалистов путем создания специальной информационной системы с обратными связями;
• устранить помехи в обмене информацией между специалистами, давление авторитета и другие формы давления;
• обеспечить повышение достоверности прогнозов путем специальных процедур количественной оценки мнений экспертов и их машинной обработки.

В отличие от метода сценариев, метод Дельфи предполагает предварительное ознакомление привлекаемых экспертов с ситуацией с помощью какой-либо модели, например, эконометрической модели развития экономики или неформального описания процесса в виде сценария.

Специалистам предлагается оценить структуру модели в целом  и дать предложения о включении  в нее неучтенных связей. Результаты каждого этапа этого опроса и их систематизация доводятся вновь до сведения всех экспертов, что позволяет им далее корректировать свои суждения на основе вновь полученной информации. И так далее.

Основными средствами повышения  объективности результатов при  применении метода Дельфи являются:

• использование обратной связи;
• ознакомление экспертов с результатами предшествующего тура опроса;
• учет результатов предшествующего опроса при оценке значимости мнений экспертов;
• наличие итераций.

В системном анализе метод  Дельфи используется на следующих его  этапах:

• на этапе VI для оценки современного состояния тех факторов, которые не поддаются непосредственной количественной оценке (например, оценка современных социальных факторов, влияющих на формирование целей);

 

• на этапе VII в качестве одного из важнейших методов получения и обработки прогнозной информации;
• на этапе VIII для оценки целей и средств.

Метод Дельфи представляется самым надежным средством получения  данных, особенно относительно информации о будущем

Метод дерева целей.

 

В анализе логистических  систем основной формой модели, подлежащей совершенствованию и насыщению данными с помощью экспертных оценок, является дерево целей. Экспертам по логистике предлагается оценить структуру логистической модели в целом и дать предложения о включении в нее неучтенных связей. При этом используется анкетный метод. Ре­зультаты каждого опроса доводятся до сведения всех экспертов по логистике, что позволяет им далее корректировать свои суждения на основе вновь полученной информации.

Дерево целей представляет собой связной граф, вершины которого интерпретируются как цели логистической системы, а ребра или дуги — как связи между ними. Это основной инструмент увязки целей верхнего уровня логистической организации с конкретными средствами их достижения на нижнем операционном уровне.

В программно-целевом планировании (когда цели плана увязываются  с ресурсами с помощью программ) дерево целей выступает как схема, показывающая разделение общих целей логистического плана на подцели различных уровней.

Представление целей начинается с верхнего уровня логистической  организации, дальше они последовательно разукрупняются. Основным правилом разукрупнения целей является полнота: каждая цель верхнего уровня должна быть представлена в виде подцелей следующего уровня исчерпывающим образом, т. е. так, чтобы объединение подцелей полностью определяло исходную цель.

 

Метод решающих матриц

 

Метод решающих матриц был  предложен Г.С.Поспеловым как средство повышения достоверности экспертной оценки путем разделения проблемы с большой неопределенностью на подпроблемы и пошагового получения оценок.

Например, при создании сложных  производственных комплексов, автоматизированных систем управления и других сложных объектов нужно определить влияние на проектируемый объект фундаментальных научно-исследовательских работ (НИР), чтобы запланировать эти работы, предусмотреть их финансирование и распределить средства между ними.

Таким образом, область работы экспертов можно представить  в виде нескольких уровней: направления - ОКР - прикладные НИР - фундаментальные НИР

Относительные веса по всем уровням должны быть нормированы. В  методе решающих матриц для удобства опроса экспертов относительные  веса определяются не в долях единицы, а в процентах; они нормируются вначале по отношению к 100:

также нормированы:

 характеризует относительный  вклад i-й ОКР в реализацию  каждого из направлений (подцелей)

 можно получить относительные  веса ОКР:

В результате при использовании  метода решающих матриц оценка относительной важности сложной альтернативы сводится к последовательности оценок более частных альтернатив, которые эксперт способен осуществить. Таким образом, большая неопределенность, имевшая место в начале решения задачи, разделяется на более мелкие, лучше поддающиеся исследованию и оценке.

Морфологический метод

 

Термином морфология в  биологии и языкознании определяется учение о внутренней структуре исследуемых  систем (организмов, языков) или сама внутренняя структура этих систем. Метод морфологического анализа  и синтеза был разработан в 1930-х годах швейцарским астрономом Ф.Цвикки для конструирования астрономических приборов.

Морфологический подход основан  на комбинаторике. Его основная идея – систематически находить наибольшее число, а в пределе – все  возможные варианты решения поставленной проблемы или реализации системы путем комбинирования основных (выделенных исследователем) структурных элементов системы или их признаков. При этом система или проблема может разбиваться на части разными способами и рассматриваться в различных аспектах.

Отправными точками морфологического подхода считаются:

• равный интерес ко всем объектам морфологического моделирования;
• ликвидация всех ограничений и оценок до тех пор, пока не будет получена полная структура исследуемой области;
• максимально точная формулировка поставленной проблемы.

Кроме этих общих положений  были предложены отдельные способы  морфологического моделирования:

• метод систематического покрытия поля (МСПП);
• метод отрицания и конструирования (МОК);
• метод морфологического ящика (ММЯ);
• метод экстремальных ситуаций (МЭС);
• метод сопоставления совершенного с дефектным (МССД);
• метод обобщения (МО).

Наибольшую распространенность получили первые три метода.

1.МСПП предполагает, что существует некоторое число так называемых опорных пунктов знания в любой исследуемой области. Этими пунктами могут быть теоретические положения, эмпирические факты, открытые законы и т.д. Исходя из ограниченного числа опорных пунктов знания и принципов мышления, ищут все возможные решения поставленной проблемы.

2.МОК основывается на соображениях, которые Ф.Цвикки сформулировал следующим образом: На пути конструктивного прогресса стоят догмы и компромиссные или диктаторские ограничения. Следовательно, есть смысл их отрицать. Однако, одного этого недостаточно. То, что получается из отрицания, необходимо конструктивно переработать. В соответствии с этим МОК разбивается на три этапа:

• формирование ряда высказываний (положений, утверждений, аксиом), соответствующих современному уровню развития исследуемой области знаний;
• замена одного, нескольких или всех сформулированных высказываний на противоположные ; построение всевозможных следствий, вытекающих из такого отрицания и проверка непротиворечивости вновь полученных и оставшихся неизменными высказываний.

МОК может быть реализован в форме одного из вариантов мозговой атаки: метода обратной мозговой атаки.

Идея ММЯ состоит в  определении всех возможных параметров, от которых может зависеть решение проблемы, и представления их в виде матриц-строк, а затем в определении в этой морфологической матрице-ящике всех возможных сочетаний параметров по одному из каждой строки. Полученные варианты решений подвергаются оценке и анализу с целью выбора наилучшего.

Построение и исследование по ММЯ проводится в пять этапов:

1.Точная формулировка поставленной проблемы.

2.Определение параметров (классификационных признаков) Pi , от которых зависит решение проблемы (процедура анализа может быть итерактивной с уточнением или изменением набора Pi по мере уточнения представлений об исследуемом объекте или процессе принятия решения).

(формирование классификаторов  по выбранным признакам Pi ) и  представление их в виде матриц-строк

3.набор значений (по одному из каждой строки) различных параметров представляет собой возможный вариант решения моделируемой задачи,

общее число вариантов  содержащихся в число значений i-го параметра.

4.Оценка всех имеющихся в морфологическом ящике вариантов.

5.Выбор из морфологического ящика оптимального варианта решения задачи.

С математической точки зрения идея морфологического перебора базируется на получении размещений с повторением из k по n . Для сокращения перебора этапы 3 и 4 могут быть совмещены, и явно неприемлемые варианты можно сразу исключить из рассмотрения в п.5.

Возможные пути выбора решений  из морфологического ящика (2):

- применение одного критерия, полностью исключающего все варианты решений, кроме одного (рис. 2а);

- последовательное применение нескольких критериев A, B, C, постепенно исключающих все варианты, кроме одного (рис. 2б);

-Расчленение проблемы на подпроблемы (или задачи на подзадачи) и последовательное применение нескольких критериев для выбора по одному варианту решения каждой из подпроблем (подзадач), которые вместе взятые и составляют искомое решение (рис. 2в).

 

В последнем случае может  быть получено не одно решение, составленное из решений подзадач, а несколько таких (равноценных) решений, и тогда уменьшение числа этих вариантов, дальнейшее сужение области решений осуществляется путем введения дополнительных (как правило, качественных) критериев. Решения по подзадачам, из которых формируется общий вариант решения, могут быть взаимозависимыми.

Расширению практического  применения ММЯ существенно способствует автоматизация морфологического моделирования. При этом важно автоматизировать не только получение вариантов, то есть собственно перебор, но и получение оценок этих вариантов.

Заключение

 

Большинство используемых методов  разработано задолго до появления  системного анализа и применяются самостоятельно. Вклад системного анализа в развитее количественных методов относительно не велик. То новое, что вносит здесь системная методология, - это подход не от метода, а от задачи, требование комплексного использования целой серии методов, или их системного использования для решения различных частей и этапов проблемы. Но целый ряд слабо формализованных методов был поражен именно развитием системного анализа. К числу собственных инструментальных достижений системного анализа относятся методы сценариев, методы экспертных оценок и метод дерева целей.

Список  литературы:

 

1. И.М. Шистеров,  А.В Кондратьев, А.Т. Бабко «Системны Анализ» учебное пособие
2. М. Mecapoвича. В сб. «Общая теория систем»
3. Андреев И.Д. Методологические основы познания социальных явлений
4. Аверьянов А.Н. Системное познание мира. М.: Политиздат
5. http://learnlogistic.ru/
6. Оптнер С. Л., Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем