План дисциплины
Интеграция наук
901.00K
Category: managementmanagement

Основы методологии системного анализа. Обобщённый системный анализ организационно-технических систем

1.

Лекция по дисциплине
«Основы системного анализа»
Тема Лекции №1: Основы методологии системного анализа.
Обобщённый системный анализ организационно-технических систем.
Лектор – доцент кафедры А5, к.т.н.
КУЛАКОВ Александр Юрьевич

2. План дисциплины

Лекция №1 Основы методологии системного анализа (введение, основные понятия,
метод ДЦЗ)
Лекция №2 Методы получения и обработки экспертной информации (организация
работы экспертов) и метод сценариев
Лекция №3 Методика обработки результатов экспертного оценивания (МАИ,
согласованность, группировки)
Лекция №4 Научно-техническое прогнозирование (организационно-технических)
систем
Лекция №5,6 Структурный анализ (анализ структур), анализ эффективности и
устойчивости функционирования организационно-технических систем
Лекция №7 Моделирование
Лекция №8 Нечёткая логика (?)

3.

Целевая установка занятия: Изучить прикладное значение
системного анализа
Основные изучаемые вопросы:
1. Основные понятия и определения системного анализа. Методологические и
методические основы системного анализа ОТС
2. Классификация проблем по степени их структуризации. Метод построения
дерева целей и задач

4.

Рекомендуемая литература
Основная
1. Военная системотехника и системный анализ: учебник / А.Н. Павлов, Б.В.
Соколов, Б.В. Москвин, Д.Н. Верзилин; под общей редакцией А.Н. Павлова. – СПб.:
ВКА имени А.Ф. Можайского, 2016. – 495 с. (глава 1,2)
Дополнительная
2. Калинин В.Н. Теоретические основы системных исследований: учебник. – СПб.: ВКА
им. А.Ф. Можайского, 2016. – 293 с.
3. Перегудов Ф.И., Ф.П. Введение в системный анализ: Учеб. Пособие для вузов. – М.:
Высш. шк., 1989. – 367 с.

5.

Вопрос 1. Основные понятия и определения системного анализа.
Методологические и методические основы системного анализа ОТС
«Борьба со сложностью» или «Управление сложностью»?
(Горбань А.Н., Дмитриев А.К., Резников Б.А., Калинин В.Н., Соколов Б.В.,
Мануйлов Ю.С., Охтилев М.Ю. и др. )
Это обусловлено быстрым возрастанием сложности управляемых
объектов, возрастанием объемов и разнообразия информационных
потоков,
существенным ростом сложности процессов и систем
управления.
Особенно остро вопрос о факторах сложности ставится в связи с
необходимостью учета всевозможных аспектов взаимодействия системы с
окружающей средой в таких областях, как военное дело, экономика,
экология и др.

6.

Современный этап развития науки и техники
• Дифференциация и интеграция научного знания;
• ЭВМ и интернет (вещей);
• Миниатюризация (например, вычислительной техники и моб. телефонов) и
беспроводные технологии;
• GPS/ГЛОНАСС, мобильные сервисы, цифровые платформы;
• Замедление научно-технологического прогресса (?);
• Переход от индустриального к информационному обществу (?);
• Технологические риски (?);

7. Интеграция наук

КИБЕРНЕТИКА
СИСТЕМНЫЙ
АНАЛИЗ
1868
1948
Теория
управления
1948

Теория
информации

Системный
анализ

Искусственный
интеллект
Информационные
технологии
1968
Анализ
данных и
принятие
решений
1944
Кибернетика
(1948)
Исследование
операций
Общая
теория систем
Искусственный
интеллект
1949
Системный
анализ
Общая теория
систем
Исследование
операций


Оптимизация
1943
Анализ
данных и
принятие
решений
Оптимизация
1956

8.

ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Определение.
Системой
называется
целостная
совокупность
взаимосвязанных
(взаимодействующих) элементов (компонентов, частей) и обладающая свойствами, которые не
сводятся к свойствам этих элементов и не выводятся из них.
Определение. Системный подход - такое направление методологии научного познания и
практической деятельности, в основе которого лежит исследование любого объекта как
сложной системы в их взаимодействии со средой.
Определение. Среда есть совокупность окружающих систему элементов внешнего мира, не
входящих в ее состав, но оказывающих на нее влияние или подверженных влиянию с ее
стороны.
Определение. Состояние - совокупность параметров (характеристик), отражающих наиболее
существенные свойства системы и определяющих ее поведение (функционирование).
Определение. Управление - процесс целенаправленного изменения состояния (выхода)
системы, осуществляемый путем воздействия на нее (управляющего воздействия).
Определение. Цель - рассматриваемая в аспекте функционирования системы, есть желаемое
состояние системы, достигаемое или поддерживаемое управляющими воздействиями
(управлениями).

9.

Система называется сложной с гносеологических (ПОЗНАНИЕ)
позиций, если ее познание требует совместного привлечения многих
моделей, многих теорий, а в некоторых случаях многих научных
дисциплин.
Система называется сложной с онтологических (БЫТИЕ,
СУЩЕСТВУЮЩЕЕ) позиций, если в реальной действительности
существенно проявляется один или несколько видов ее сложности:
а) структурная сложность;
б) сложность функционирования;
в) сложность выбора поведения в многоальтернативных ситуациях;
г) сложность развития;
д) сложность моделирования.

10.

Aспекты сложности
а) структурная сложность, определяемая числом их элементов, числом и
разнообразием связей между ними, количеством иерархических уровней и общим
числом подсистем, входящих в состав соответствующего комплекса (системы);
б) сложность функционирования (поведения), определяемая характеристиками
множества состояний, правилами перехода из состояния в состояние,
характеристиками воздействий среды на комплекс и обратного воздействия
комплекса на среду, степенью неопределенности перечисленных характеристик и
правил;
в) сложность выбора поведения в многоальтернативных ситуациях, который
определяется характеристиками целенаправленности соответствующего комплекса,
гибкостью его реакции на заранее неизвестные воздействия среды;
г) сложность развития, определяемая
эволюционных и скачкообразных процессов.
характеристиками
соответствующих

11.

Важной задачей подготовки специалистов различных уровней является развитие
у них системного междисциплинарного мышления, внедрение на этой основе
системных методов разработки и эксплуатации техники на практике.
Три принципиальные черты системного подхода:
1) Описание элементов объекта является важным, но далеко не определяющим этапом
в изучении его строения и, главное, функционирования.
2) При исследовании объекта как системы существенное внимание уделяется анализу и
изучению новых эмерджентных (от лат. emergo - возникать) свойств, возникающих
при объединении элементов в систему.
3) Исследование объекта как системы неотделимо от исследования его взаимодействия со
средой (иначе говоря, объект рассматривается как подсистема более сложной системы).

12.

Аспекты (стороны) изучения системы с позиции системного
подхода:
•Элементный - состав компонент системы и их характеристики;
•Структурный - способы связи и организации элементов системы;
•Функциональный - задачи, решаемые системой;
•Аспект функционирования – процессы, проходящие в системе;
•Коммуникативный - связи и взаимодействие системы со средой;
•Аспект развития – «история» становления системы;
•Целевой аспект – цели, стоящие перед системой;
•Управленческий аспект - управление в системе;
•Информационный аспект - информационный обмен в системе.

13.

Системный анализ разрабатывает методологию решения сложных прикладных проблем,
опираясь на принципы системного подхода и общей теории систем, развивая и
методологически обобщая концептуальный (идейный) и математический аппарат
кибернетики, исследования операций и теории принятия решений.
Определение. С и с т е м н ы й а н а л и з - это одно из основных направлений реализации
системного подхода, в рамках которого рассматривается исследовательские и
управленческие проблемы, связанные с обоснованием и принятием решений в
области экономики, политики, военного дела и техники.

14.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА
Принцип многокритериальности. Предполагает рассмотрение и
изучение любого явления, процесса и объекта с позиций множественности
показателей качества и (или) эффективности решения множества частных
задач и достижении множества целей.
Принцип многоструктурности, предполагающий всестороннее рассмотрение и
изучение любого явления, процесса и объекта с позиций множественности его
структурных представлений (полиструктурности). Любая система может и должна
характеризоваться несколькими типами структур:
топологической,
технической,
организационной,
функциональной,
технологической.

15.

Динамика структур
Функция:
доставать,
смотреть
Структура в Ti
Человек
Функция:
читать, писать
Структура в Ti+1
Стол
Стул
Человек
Пол
Стул
Стол
Пол
Ti
Ti+1

16.

Принцип
многорежимности. Предполагает наличие в системе
множественности режимов (видов) функционирования, соответствующих
множественности решаемых задач и множественности показателей качества
их решения.
Принцип многомодельности. Предполагает всестороннее описание и
изучение любого явления, процесса и объекта с позиций полимодельности,
предполагающей использование целого арсенала моделей естественного
(материального) и искусственного (абстрактного) типа. При этом выбор типа и
сложности моделей должен быть адекватен уровню детализации и абстракции
рассмотрения изучаемой системы.
Главные признаки системного анализа:
1. глубокое сочетание формальных и неформальных методов исследования;
2. использование целевой концепции;
3. системное использование теории выбора и принятия решений.

17.

Основные элементы, характерные для системного
анализа:
1. Цели. Анализ начинается с формулировки так называемой глобальной цели.
Глобальная цель конкретизируется путем указания подчиненных ей главных целей.
2. Ограничения (ресурсы). Задачи системного анализа решаются в условиях
различного рода ограничений, накладываемых обстановкой, в которой должно быть
реализовано принимаемое решение.
3. Альтернативы (альтернативные курсы действий). В процессе системного анализа
должны быть выявлены (сконструированы) допустимые с учетом введенных
ограничений альтернативы и выделена из них наилучшая с известной точки зрения.
4. Критерии (предпочтения, показатели). Критерий – это правило, по которому
осуществляется выбор или сравнение альтернатив.
5. Модели. Исследование альтернатив и соответствующих им курсов действий
производится на моделях.
6. Рекомендации. Это заключительная часть системного анализа, содержащая
выводы из проведенного исследования и указания по практической реализации его
результатов.

18.

Вопрос 2. Классификация проблем по степени их структуризации.
Мотод построения дерева целей и задач
Классификации проблем:
1. Хорошо структурированные или количественно выраженные проблемы, которые
поддаются математической формализации и решаются с использованием формальных
методов;
2. Неструктуризованные или качественно выраженные проблемы, которые описываются
лишь на содержательном уровне и решаются с использованием неформальных процедур;
3. Слабо структуризованные (смешанные проблемы), которые содержат количественные и
качественные проблемы, причем качественные, малоизвестные и неопределенные стороны
проблем имеют тенденцию доминирования.

19.

Повышение степени формализации
Основные методы, используемые в системном анализе
Аналитические методы
Статистические методы
Теоретико-множественные методы
Методы математической логики
Лингвистические методы
Семиотические методы
Графические методы
Метод решающих матриц
Морфологический подход
Методы структуризации: «дерева
целей», «прогнозного графа» и др.
Методы «Дельфи»
Методы экспертных оценок
Методы «сценариев»
Методы мозгового штурма (атаки)
Формальные методы —
методы формализованного
представления систем
Эвристические методы —
методы, направленные на
активизацию использования
интуиции и опыта
специалистов
Метод написания сценария при исследовании сложных технических систем
Метод сценариев дает возможность оценить наиболее вероятный ход развития
событий и возможные последствия принимаемых решений.
Определение. Сценарий – это логико-эвристическая (вербальная, описательная) модель
проблемы, системы, относительно которых должны быть приняты те или иные решения.

20.

Метод построения дерева целей и задач. Квантификация дерева целей и задач.
МЕТОД ПОСТРОЕНИЯ ДЕРЕВА ЦЕЛЕЙ И ЗАДАЧ (ДЦЗ), позволяющий определить
иерархическую структуру системы целей и решаемых задач по их достижению.
Рассматриваемый метод широко используются при разработке крупномасштабных проектов и
программ.
Четкое определение системы целей и множества решаемых задач является
неотъемлемой составляющей процесса перехода от слабо структурированной проблемы к
хорошо структурированной.
При этом большое значение имеет определение приоритетности целей и задач
(квантификации ДЦЗ), поскольку опыт показывает, что при реальном управлении сложными
системами (особенно военно-техническими) нельзя неоправданно распылять имеющиеся, как
правило, ограниченные силы и ресурсы.
ДЦЗ представляет собой нисходящий древесный граф, в котором вершины
вышестоящего уровня по отношению к вершинам нижестоящего уровня рассматриваются как
цели, а вершины нижестоящего уровня по отношению к вершинам вышестоящего уровня
рассматриваются как задачи, которые необходимо решить для достижения этих целей.

21.

Впервые указанный метод был применен в 1963 году в рамках методики ПАТТЕРН (Planning
Assistance Through Technical Relevance Number, что переводится как Помощь планированию
посредством относительных показателей технической оценки), разработанной американской
фирмой “Хондуелл Инкорпорейтид”.

22.

Дерево целей и задач АСУ КАН
своевременное обеспечение потребителей необходимым объемом специальной информации,
обладающей требуемым уровнем достоверности и удовлетворяющей критериям полноты и оперативности
ГЛОБАЛЬНАЯ
ЦЕЛЬ
обеспечение максимальной
оперативности получения СпИ
ПОДЦЕЛИ
своевременная
передача и
обработка
СпИ в НСК
ЗАДАЧИ
обеспечение
работоспособности
средств НСК
обеспечение требуемого уровня
полноты СпИ
своевременная и
качественная закладка
в ОГ КАН программы
работ СБО
обеспечение необ
-ходимого
баллистического
построения ОГ
КА-ретрансляторов
обеспечение
качественного баллис
тического построения
ОГ КАН
обеспечение требуемого
уровня достоверности СпИ
обеспечение
исправности
бортовой
аппаратуры КАН
обеспечение
нахождения КАН
на требуемой
орбите
обеспечение требуе
-мого качества целе
-распределения и
наведения СБО
обеспечение своевременного и
качественного анализа ТМИ и баллистической информации о КАН
качественное проведение сеансов управления
обеспечение работоспособности средств НКУ
E
передача
СпИ в
НСК
J
F
K
обработка
СпИ в НСК
A
составление
программы
работ СБО
G
H
C
B
планирование
работы средств НКУ
выполнение
сеансов управления
I
ОПЕРАЦИИ
анализ
технического
состояния НСК
координация с ПУ КСС
баллистического построения
ОГ КА-ретрансляторов
анализ технического
состояния НКУ
планирование ТЦУ
ОГ КАН
D
перенацеливание и
стабилизация СБО,
сканирование целей
анализ
ТМИ и ИТНП ОГ КАН

23.

Методика расчета коэффициентов относительной важности вершин
дерева целей и задач управления
Методика квантификации ДЦЗ состоит из двух этапов:
Этап №1. Расчет локальных коэффициентов важности.
Рассмотрим отдельный локальный узел дерева целей и задач (рис.) Задачи х1,
х2, …, хn непосредственно влияют на достижение вышестоящей цели. Данные
задачи находятся на каком-то уровне ДЦЗ.

24.

Для каждого уровня формируется набор критерии, по которым осуществляется оценка задач уровня.
Для уровня технических проблем такими критериями могут быть: возможность создания новой техники в
требуемые сроки, материальные затраты, риск, оперативные преимущества и т.д.
Далее, используя методы экспертного оценивания, находят оценки задач х1, х2, …, хn по каждому
критерию, а также оценки важности критериев. Полученные результаты заносят в таблицу следующего
вида:
Оцениваемые задачи
Коэфф.
важности
критериев
Х1
Х2
Х3
……….
Хn
1
k1
p11
p12
p13
………..
p1n
2
k2
p21
p22
p23
………..
p2n
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
m
km
pm1
pm2
pm3
………..
pmn
Локальные
коэфф.
важности
p1лок
p2лок
p3лок
………..
pnлок
Критерии

25.

Этап №2. Расчет глобальных коэффициентов важности.
Для вершин (задач) уровня необходимо получить оценки влияния решения этих задач на
достижение глобальной цели. Такие оценки получили название приведенных оценок (или
результирующих глобальных коэффициентов важности).
English     Русский Rules