Методы моделирования сложных систем

Классификация методов и моделей системного анализа.

Методы получения и использования информации можно разделить на три группы, иногда условно разграничиваемые.

Эмпирические методы, или методы получения эмпирической информации (эмпирических данных).

Теоретические методы, или методы получения теоретической информации (построения теорий).

Эмпирико-теоретические методы (смешанные, полуэмпирические), или методы получения эмпирико-теоретической информации.

Охарактеризуем кратко эмпирические методы.

Наблюдение - сбор первичной информации или эмпирических утверждений о системе (в системе).

Сравнение - установление общего и различного в исследуемой системе или системах.

Измерение - нахождение, формулирование эмпирических законов, фактов.

Эксперимент - целенаправленное преобразование исследуемой системы (систем) для выявления ее (их) свойств.

Кроме классических форм информации и их реализации в последнее время используются и такие формы как опрос, интервью, тестирование и другие формы.

Охарактеризуем кратко эмпирико - теоретические методы.

Абстрагирование - установление общих свойств и сторон объекта (или объектов), замещение объекта или системы ее моделью. Абстракция в информатике и в математике играет важнейшую роль, понимается в двух следующих смыслах:

а) абстракция, абстрагирование - метод исследования (изучения) некоторых явлений, объектов, в результате которого можно выделить основные, наиболее важные для исследования свойства, стороны исследуемого объекта или явления и игнорировать несущественные и второстепенные;

б) абстракция - как описание или представление объекта (явления), полученного с помощью метода абстрагирования; особо важно и используемо в информатике такое понятие, как абстракция потенциальной осуществимости, которое позволяет исследовать конструктивно объекты, системы с потенциальной осуществимостью, т.е. они могли бы быть осуществимы, если бы не было ограничений по ресурсам (время, пространство, вещество, энергия, информация, организация, человек). Используются и абстракция актуальной бесконечности - существования бесконечных, неконструктивных множеств и систем, процессов, а также абстракция отождествления - возможности отождествления любых двух одинаковых букв, символов любого алфавита, объектов - независимо от места их появления в словах, конструкциях, хотя их информационная ценность при этом может быть различна.

Анализ - разъединение системы на подсистемы с целью выявления их взаимосвязей.

Синтез - соединение подсистем в систему с целью выявления их взаимосвязей.

Индукция - получение знания о системе знаний о подсистемах; индуктивное мышление - распознавание эффективных решений, ситуаций и затем проблем, которые оно может разрешать.

Дедукция - получение знания о подсистемах знаний о системе;

дедуктивное мышление - определение проблемы и поиск затем ситуации, его разрешающей.

Эвристики, использование эвристических процедур - получение знания о системе по знаниям о подсистемах и наблюдениям, опыту.

Моделирование и/или использование приборов - получение знания об объекте с помощью модели и/или приборов; моделирование основано на возможности выделять, описывать и изучать наиболее важные факторы и игнорировать при формальном рассмотрении второстепенные.

Исторический метод - нахождение знаний о системе путем использования его предыстории - реально существовавшей или же мыслимой, возможной (виртуальной).

Логический метод - метод нахождения знаний о системе путём воспроизведения его некоторых подсистем, связей или элементов в мышлении, в сознании.

Макетирование - получение информации по макету объекта или системы, т.е. с помощью представления структурных, функциональных, организационных и технологических подсистем в упрощенном виде, сохраняющем информацию, необходимую для понимания взаимодействия и связей этих подсистем.

Актуализация - получение информации с помощью активизации, инициализации ее, т.е. переводом из статического (неактуального) состояния в динамическое (актуальное) состояние; при этом все необходимые связи и отношения (открытой) системы с внешней средой должны быть учтены (именно они актуализируют систему).

Визуализация - получение информации с помощью наглядного или визуального представления состояний актуализированной системы. Визуализация предполагает возможность выполнения в системе операции типа «передвинуть», «повернуть», «укрупнить», «уменьшить», «удалить», «добавить» и т.д. (как по отношению к отдельным элементам, так и к подсистемам системы), то есть - это метод визуального восприятия информации.

Кроме указанных классических форм реализации теоретико-эмпирических методов, в последнее время часто используются и такие формы, как мониторинг (система наблюдений и анализа состояний системы), деловые игры и ситуации, экспертные оценки (экспертное оценивание), имитация (подражание) и другие формы.

Охарактеризуем кратко теоретические методы.

Восхождение от абстрактного к конкретному - получение знаний о системе на основе знаний о его абстрактных проявлениях в сознании, в мышлении.

Идеализация - получение знаний о системе или ее подсистемах путём мысленного конструирования, представления в мышлении систем и/или подсистем, не существующих в действительности.

Формализация - получение знаний о системе с помощью знаков или же формул, т.е. языков искусственного происхождения, например, языка математики (или математическое, формальное описание, представление).

Аксиоматизация - получение знаний о системе или процессе с помощью некоторых, специально для этого сформулированных аксиом и правил вывода из этой системы аксиом, т.е. правил получения выводов, знаний из аксиом.

Виртуализация - получение знаний о системе созданием особой среды, обстановки, ситуации (в которую помещается исследуемая система и/или ее исследующий субъект), которую реально без этой среды невозможно реализовать и получить соответствующие знания.

Эти методы получения информации применяются системно.

Для построения модели планирования и управления производством в рамках страны, региона, отрасли необходимо решить следующие проблемы:

- определить структурные связи системы (как вертикальные, так и горизонтальные), уровни управления и принятия решений, ресурсы; при этом чаще используются методы наблюдения, сравнения, измерения, эксперимента, анализа и синтеза, дедукции и индукции, эвристический, исторический и логический и макетирование;

- определить гипотезы, цели, возможные проблемы планирования. Наиболее используемые при этом методы: наблюдение, сравнение, эксперимент, абстрагирование, анализ, синтез, дедукция, индукция, эвристический, исторический и логический;

- конструирование эмпирических моделей системы; наиболее при этом используемые методы: абстрагирование, анализ, синтез, индукция, дедукция, формализация и идеализация;

- поиск решения проблемы планирования и просчет различных вариантов, директив планирования, поиск оптимального решения; используемые чаще методы: измерение, сравнение, эксперимент, анализ, синтез, индукция, дедукция, актуализация, макетирование, визуализация, виртуализация и др.

В зависимости от вида проявления действия критериев многокритериальные задачи могут быть разбиты на несколько классов.

Класс 1 – множество качеств. При выборе решения принимаются во внимание несколько качеств системы. Систематизация множества качеств включает количественно определяемые признаки объекта, которые поддаются классификации.

Кроме того, существуют признаки объектов, которые принципиально не поддаются численной оценке и могут быть только типизированы.

Классифицируемые признаки можно охарактеризовать тремя параметрами: способом, которым предъявляется наблюдателю множество качеств, типом правила классификации образов, которое должен построить классификатор, и видом описания классифицируемых объектов. Указанные три параметра могут быть объединены в трехмерную систему (рис). Каждое ребро параллелепипеда может быть определено в качестве параметра классификации. Ячейка внутри параллелепипеда соответствует определенному классу задач.

Рис. Соотношение параметров классификации множества качеств

Класс 2 – множество объектов. Система в этом случае состоит из ряда объектов, качество функционирования каждого из которых описывается своим частным критерием, а эффективность системы определяется совокупностью критериев.

Класс 3 – множество условий. Система должна функционировать в различных условиях, для каждого из которых качество функционирования характеризуется некоторым частным критерием.

Класс 4 – множество этапов. Система функционирует в течение ряда временных этапов. Качество функционирования на каждом этапе характеризуется своим частным критерием.

Класс 5 – множество вариантов постановки задачи. Качество функционирования системы зависит от значения некоторого параметра, закон распределения которого может быть неизвестен.

Прикладные методы и модели анализа систем можно классифицировать по их связи с методами формализованного представления систем (табл.1).

Таблица 1

Классификация методов формализованного представления системы

Прикладные экономико-математические	Наиболее часто применяемые методы представления системы
аналитические	статистические	множественные	лингвистические	графические
Экономико-математические методы	+
Производственные функции	+	+
Балансные модели	+
Модели объемного планирования	+		+
Модели календарного планирования	+		+	+	+
Транспортные модели	+				+
Модели распределения	+
Модели управления запасами	+	+
Модели массового обслуживания		+
Состязательные модели	+	+
Модели замены оборудования	+	+

Дата добавления: 2014-01-06