Дондик Е.М. Системный анализ информационно-управляющих систем: Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

- полнота – система целей должна включать в себя всю совокуп-

ность целей, вытекающих из соответствующей генеральной цели высшего

уровня;

- взяимоувязанность – в системе целей не могут присутствовать

изолированные цели, т.е. не связанные ни с какими-другими целями;

- реальность – цели должны быть достижимыми с точки зрения

реальных возможностей и ресурсов.

Для того чтобы перейти от целей к мероприятиям, по их достижении

необходимо детально уяснить характер взаимосвязей между целями.

Можно отметить три вида взаимозависимостей между целями одного

уровня:

1)взаимодополнение целей – цель

достигается только в случае

достижения цели

, и наоборот;

2)безразличие целей – цель

достигается независимо от достижения

цели

;

3)конкурентность целей – ограниченное количество ресурсов может

быть направлено на достижение либо цели

, либо цели

Взаимозависимость целей одного уровня учитывают с помощью коэф-

фициентов взаимной полезности (КВП). Эти коэффициенты определяются

на основе экспертных оценок.

Для того чтобы выявить характер взаимосвязей между целями раз-

личных уровней и определить влияние каждой их них на достижение ге-

неральной цели, в рассмотрение вводят коэффициенты относительной

важности целей. Степень важности каждой цели для выполнения постав-

ленной генеральной цели, определяемая полученными коэффициентами

относительной важности, является необходимой информацией для лиц,

планирующих достижение поставленных целей, так как позволяет при

ограниченности ресурсов отбирать цели, требующие достижения в первую

очередь.

4.4.3. Разработка альтернатив

ЗАДАНИЕ 15. ВЫБЕРИТЕ И ОПИШИТЕ ВОЗМОЖНЫЙ ВАРИАНТ СТРУКТУРЫ

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ.

На третьем этапе системного анализа – "Разработка альтернатив"

осуществляется корректировка параметрических и структурных моделей

объекта и проводится синтез и анализ облика управляющей системы, ко-

торая позволяет реализовать сформулированные цели. При разработке

различных вариантов управляющей системы обычно проектирование осу-

ществляется по следующим фазам: элементы – структура – функциониро-

вание. "Разработка альтернатив" связана с разработкой функциональных

аспектов проектируемой системы. Под функционированием системы

понимается упорядоченное во времени и пространстве взаимодействие

органов управления, технических средств и управляемых объектов при

осуществлении в системе основных видов управляющей деятельности. При

этом с учетом выполнения поставленных целей формулируются:

- перечень задач, посредством решения которых осуществляется

реализация элементов дерева целей;

- распределение задач между органами управления различных уров-

ней;

- объемы, виды, формы и сроки представления информации

взаимообмена между объектами системы:

- критерии и показатели эффективности функционирования системы.

Разработка принципов функционирования (как и выбор структуры)

представляет собой одну из самых сложных и ответственных задач

проектирования системы. Решение этих задач позволит на начальных

стадиях разработки определить:

- перечень подлежащих автоматизации видов управляющей

деятельности, реализуемых в данной системе;

- состав подсистем и перечень отдельных объектов системы;

- перечень внешних систем, с которыми предполагается взаимодей-

ствие;

- основные формы управления и способы взаимодействия

элементов системы;

- общие требования к функциональным характеристикам

объектов,

подсистем и системы управления в целом.

4.4.4. Анализ ресурсов

ЗАДАНИЕ 16. ОЦЕНИТЕ ПОВТОРНО С УЧЕТОМ СТРУКТУРНОГО

АНАЛИЗА РЕСУРСЫ РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ СИСТЕМЫ.

Возможности управления системой зависят от наличия достаточного

количества ресурсов: материальных, энергетических, информационных,

финансовых, человеческих и т.д.

В качестве шкалы соизмерения различных ресурсов, средства их учета,

нормирования и планирования их использования обычно выбирают

финансовые ресурсы. Основным подходом к исчислению ресурсов является

оценка потребных ресурсов для достижения цели операции. Перечислите все

особенности, условия и характеристики вашей операции, которые

необходимо отразить в модели в виде математических соотношений. Учтите,

что должны быть определены управляемые переменные, которые обязательно

войдут в аналитические соотношения для ограни чений и цель операции.

Для проектируемой операции необходимо определить:

1) потребные ресурсы по процессам "жизненного цикла" операции;

2) ограничения по отдельным видам ресурсов;

3) возможности замещений ограниченных видов ресурсов.

На основании такого анализа разрабатывается модель расхода ресурсов

на операцию. Обычно модели расхода ресурсов выражаются стоимостью как

универсальной шкалой измерения ресурсов. Однако для дефицитных видов

ресурсов она может быть выражена также в натуральном виде. Различают

статическую и кинематическую модели расхода ресурсов.

Статическая модель расхода ресурсов разрабатывается в виде матрицы, в

которой строки содержат расход ресурсов на подсистему.

В кинематической модели расхода ресурсов процессы жизненного цикла

выражены в координате времени.

На основе построения кинематической модели выявляются "пики" в

потребных ресурсах, которые при жестких ограничениях на ресурсы могут

оказаться существенными для достижения поставленных целей.

4.5. Построение математической модели

ЗАДАНИЕ 17. ПЕРЕЧИСЛИТЕ ВСЕ ОСОБЕННОСТИ, УСЛОВИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ

ВАШЕЙ СИСТЕМЫ, КОТОРЫЕ НЕОБХОДИМО ОТРАЗИТЬ В МОДЕЛИ В

ВИДЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ СООТНОШЕНИЙ. УЧТИТЕ, ЧТО ДОЛЖНЫ

БЫТЬ ОПРЕДЕЛЕНЫ УПРАВЛЯЕМЫЕ ПЕРЕМЕННЫЕ, КОТОРЫЕ

ОБЯЗАТЕЛЬНО ВОЙДУТ В АНАЛИТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ

ОГРАНИЧЕНИЙ, И ЦЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ.

Модель выражает взаимосвязь между управляемыми переменными, не-

управляемыми переменными, технологическими параметрами и показате-

лями эффективности.

Правильное построение модели – основное условие успешной раз-

работки операции. Неверно построенная модель может привести к оши-

бочным выводам или оказаться неэкономичной в эксплуатации. Правильно

разработанная модель может существенно улучшить экономические

результаты деятельности или повысить эффективность функционирования.

Разработка модели для анализа изучаемого вида деятельности требует

творческого подхода. Кроме того, чтобы правильно понять сущность

исследуемой проблемы, необходимо собрать и тщательно проанализировать

большой объем данных.

Модель в явном виде выражает функциональные зависимости, су-

ществующие между управляемыми переменными, неуправляемыми перемен-

ными, технологическими параметрами и показателями эффективности.

ЗАДАНИЕ 18. ОПРЕДЕЛИТЕ, ОТНОСИТСЯ ЛИ ВАША ОПЕРАЦИЯ К ОДНОЙ

ИЗ ПЕРЕЧИСЛЕННЫХ ЗАДАЧ

Можно выделить следующие типы исследуемых систем :

- распределения:

- управления запасами;

- массового обслуживания;

- упорядочения;

- выбора маршрута;

- замены;

- поиска;

- конфликтных ситуаций;

- смешанного типа и др.

Задачи распределения - наиболее важный тип задач, решаемых методами

исследования операций. Их можно разделить на три основные группы.

Задачи первого типа характеризуются следующими условиями. Су-

ществует ряд работ (объектов), для выполнения которых можно привлекать

различные наборы материальных ресурсов. Каждый их вид имеется в

ограниченном количестве, но всех ресурсов достаточно для выполнения

работ. Нужно их так распределить, чтобы достигнуть максимума общей

эффективности системы. Задача сводится к такому распределению ресурсов,

при котором достигается наибольший эффект (например, максимум прибыли

или минимум потерь). Такие задачи называются задачами о назначении. Они

усложняются, если для выражения некоторых работ требуется более одного

вида ресурсов или один и тот же ресурс может пойти для выполнения

нескольких работ. Примером задач такого вида служит транспортная.

Второй тип задач связан с распределением ограниченных ресурсов,

которых не хватает дли выполнения всех намеченных работ. В связи с этим

от выполнения части работ приходится отказываться. Могут быть

использованы следующие подходы:

- заявки на ограниченные ресурсы урезаются пропорционально

величине заявленной потребности;

- ограниченные ресурсы распределяются путем

последовательного

удовлетворения различных направлений в порядке убывания приоритета,

формируемого экспертами;

- продукция распределяется с учетом потерь от дефицитности.

В последнем случае строится функция дефицитности, выражающая

потери, которые несет система при недостатке продукции.

В третьем типе задач имеется возможность в некоторой степени

регулировать состав ресурсов.

Основным типом экономических и технических задач являются за-

дачи теории управления запасами. Задачи управления запасами возникают

тогда, когда имеется два вида издержек: возрастающие (убывающие) с

ростом запасов. Первые обусловлены расходами на хранение запасов и

иммобилизацией средств в запасах.

Главная задача управления запасами заключается в минимизации

убытков, связанных с их содержанием, и потерь из-за недостатка запасов и

их организации.

Теория массового обслуживания, как и теория управления запасами,

специально создана для совершенствования экономических систем.

Совокупность, в которой последовательно связаны между собой поток

требований на обслуживание, очередь и каналы обслуживания, представляет

собой систему массового обслуживания.

Цель теории массового обслуживания – анализ процесса образования

очередей, взаимосвязей между их основными характеристиками и выявление

наилучших путей управления системами.

Анализ полезно проводить до проектирования системы массового

обслуживания, чтобы выбрать ее оптимальную структуру. Например, сис-

тему торговли или материально-технического снабжения можно

рассматривать как гигантские системы массового обслуживания.

Раздел исследования систем, который изучает порядок их следования,

называется теорией расписаний. Следует отметить, что существует различие

между упорядочением и составлением расписания. Упорядочение

подразумевает формирование очередности операций, выполняемых одной

машиной, в то время как составление расписания означает задание

последовательности действий нескольким машинам.

К задачам упорядочения тесно примыкают задачи выбора маршрута,

которые наиболее близко примыкают к сетевым. Типичный ее пример -

отыскание рационального маршрута для проезда из пункта "А" в пункт "Б"

при наличии различных маршрутов между ними. Стоимость проезда зависит

от выбранного маршрута и может оцениваться временем, деньгами или

расстоянием.

К задачам теории управления запасами близко примыкают задачи теории

восстановления (замены). Существуют два основных их типа.

В первом речь идет о замене элементов, характеристики которых ухуд-

шаются в ходе их использования или с течением времени. Во втором

характеристики элементов не ухудшаются, но сами они постоянно выходят

из строя спустя некоторое время. Элементы с ухудшающимися ха-

рактеристиками, как правило, представляют собой крупные и дорогие

объекты, например машины, станки, складские постройки и т.д. Элементы с

неухудшающимися характеристиками, как правило, сохраняют достаточно

высокую эффективность на протяжении всего срока службы, но внезапно

полностью выходят из строя.

Таким образом, задача замены оборудования сводится к установлению

порядка и сроков замены, при которых затраты и капиталовложения минимальны.

Для решения задачи замены пригодны классический математический

анализ, теория случайных процессов, математическое программирование и др.

При решении многих задач, связанных с функционированием систем

оперативного маневрирования ресурсами, весьма полезным оказывается

применение методов теории поиска, обеспечивающих оперативное управ-

ление наличными ресурсами с учетом текущих применений спроса и сос-

тояния источников его удовлетворения. Задачи поиска могут быть сфор-

мулированы так: имеются ограниченные ресурсы (время, число разведы-

вательных единиц, денежных средств), которые необходимо распределить

таким образом, чтобы максимизировать вероятность обнаружения искомой

единицы как функции затрат на поиск при оптимальной структуре и средствах.

При решении ряда практических задач, особенно в области материально-

технического снабжения, торговли и конкуренции в условиях рыночной

экономики приходится анализировать ситуации, где налицо две (или более)

конфликтующие стороны, преследующие противоположные цели.

Причем результат каждого мероприятия одной из сторон зависит от того,

какой образ действий выберет противоположная сторона. Такие задачи

успешно решаются методами теории игр. По существу она представляет

собой не что иное, как математическую теорию конфликтных ситуаций.

Цель теории игр – выработать рекомендации по рациональному образу

действий каждого из противников в ходе конфликтной ситуации.

И, наконец, задачи смешанного типа представляют собой комплексы

взаимоувязанных моделей процессов различного типа, включающие модели

оперативного, текущего и перспективного планирования и управления системами.

Библиографический список

1. Акулич И.Г. Математическое программирование в примерах

и задачах. М: Энергия, 1986.

2. Вагнер Г. Основы исследования операций. М.: Мир, 1973. Т.1-3.

3. Евлапов Л.Г. Теория и практика принятия решений. М.:

Экономика, 1984.

4. Клиланд Д. Кинг В. Системный анализ и целевое управление. М.:

Сов. радио, 1974.

5. Голубков Е.П. Математические методы системного анализа. М.:

МИНХ, 1977.

6. Павленко А.И. системный анализ в задачах проектирования АСУ.

М.: Изд-во МАИ, 1982.

7. Дондик Е.М. Математические основы принятия решений. Рязань:

РИРО, 2002.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие………………………………………………………………..1

1. ОСНОВЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА………………………………..1

1.1. Основные понятия системного анализа…………………………….1

1.2. Методология системного анализа…………………………………..4

1.3. Модели в системном анализе……………………………………….6

1.4. Определение конечных целей в системном анализе……………….9

1.5. Оценка целей в системном анализе………………………………..12

2. ОТНОШЕНИЯ В СИСТЕМНОМ АНАЛИЗЕ………………………...14

2.1. Отношения и их свойства…………………………………………..14

2.2. Свойства отношений………………………………………….…….15

3. ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЙ В НЕЧЕТКОЙ ПОСТАНОВКЕ…………...18

3.1. Понятие о нечетком множестве……………………….…………...18

3.2. Операции с нечеткими множествами……………………………...19

3.3. Нечеткие отношения……………………………………….……….21

3.4. Нечеткая переменная……………………………………………….23

4. АНАЛИЗ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ……24

4.1. Общие методические указания………………………………….…24

4.2. Системный подход к объектам управления………………...….…24

4.3. Постановка проблемы исследования операции……………….…27

4.4. Системный анализ модели…………………………………………35

4.5. Построение математической модели……………………………...41