La procedura centrale nell'analisi del sistema è la costruzione di un modello (o modelli) generalizzato che rifletta tutti i fattori e le relazioni della situazione reale che possono manifestarsi nel processo di attuazione della decisione. Il modello risultante viene studiato al fine di scoprire la vicinanza del risultato dell'applicazione dell'una o dell'altra delle opzioni di azione alternative a quella desiderata, il costo comparativo delle risorse per ciascuna delle opzioni, il grado di sensibilità del modello a varie influenze esterne indesiderabili. L'analisi del sistema si basa su una serie di discipline e metodi matematici applicati ampiamente utilizzati nelle moderne attività di gestione: ricerca operativa, metodo di revisione tra pari, metodo del percorso critico, teoria delle code, ecc. La base tecnica dell'analisi del sistema sono i moderni computer e sistemi informativi.

I mezzi metodologici utilizzati per risolvere i problemi con l'aiuto dell'analisi del sistema sono determinati a seconda che venga perseguito un singolo obiettivo o un determinato insieme di obiettivi, che una persona o più persone prendano una decisione, ecc. Quando esiste un obiettivo abbastanza chiaramente definito , il cui grado di raggiungimento può essere valutato sulla base di un criterio, vengono utilizzati metodi di programmazione matematica. Se il grado di raggiungimento dell'obiettivo deve essere valutato sulla base di più criteri, viene utilizzato l'apparato della teoria dell'utilità, con l'aiuto del quale si ordinano i criteri e si determina l'importanza di ciascuno di essi. Quando lo sviluppo degli eventi è determinato dall'interazione di più persone o sistemi, ognuno dei quali persegue i propri obiettivi e prende le proprie decisioni, vengono utilizzati i metodi della teoria dei giochi.

L'efficacia dello studio dei sistemi di controllo è in gran parte determinata dai metodi di ricerca scelti e utilizzati. Per facilitare la scelta dei metodi in condizioni decisionali reali, è necessario dividere i metodi in gruppi, caratterizzare le caratteristiche di questi gruppi e dare raccomandazioni sul loro utilizzo nello sviluppo di modelli e metodi di analisi dei sistemi.

L'insieme dei metodi di ricerca può essere suddiviso in tre grandi gruppi: metodi basati sull'uso della conoscenza e dell'intuizione di specialisti; metodi di rappresentazione formalizzata dei sistemi di controllo (metodi di modellazione formale dei processi oggetto di studio) e metodi integrati.

Come già notato, una caratteristica specifica dell'analisi di sistema è la combinazione di metodi qualitativi e formali. Questa combinazione costituisce la base di qualsiasi tecnica utilizzata. Consideriamo i principali metodi volti all'utilizzo dell'intuizione e dell'esperienza di specialisti, nonché i metodi di rappresentazione formalizzata dei sistemi.

I metodi basati sull'identificazione e la generalizzazione delle opinioni di esperti esperti, l'uso della loro esperienza e gli approcci non tradizionali all'analisi delle attività dell'organizzazione includono: il metodo "Brainstorming", il metodo del tipo "scenari", il metodo dell'esperto valutazioni (compresa l'analisi SWOT), i "Delphi", metodi come "albero degli obiettivi", "business game", metodi morfologici e una serie di altri metodi.

I suddetti termini caratterizzano l'uno o l'altro approccio per migliorare l'identificazione e la generalizzazione delle opinioni di esperti esperti (il termine "esperto" in latino significa "esperto"). A volte tutti questi metodi sono chiamati "esperti". Tuttavia, esiste anche una classe speciale di metodi che sono direttamente correlati all'interrogatorio degli esperti, il cosiddetto metodo delle valutazioni degli esperti (poiché è consuetudine dare punti e classificare nei sondaggi), quindi, questi e simili gli approcci sono talvolta combinati con il termine "qualitativo" (specificando la convenzione di questo nome, poiché nell'elaborazione delle opinioni ricevute dagli specialisti possono essere utilizzati anche metodi quantitativi). Questo termine (sebbene alquanto ingombrante) riflette più di altri l'essenza dei metodi a cui gli specialisti sono costretti a ricorrere quando non solo non riescono a descrivere immediatamente il problema in esame mediante dipendenze analitiche, ma non vedono nemmeno quale dei metodi di rappresentazione formalizzata dei sistemi considerati sopra potrebbe aiutare a ottenere il modello.

Metodi di brainstorming. Il concetto di brainstorming si è diffuso dall'inizio degli anni '50 come "metodo per addestrare sistematicamente il pensiero creativo" volto a "scoprire nuove idee e raggiungere un accordo tra un gruppo di persone basato sul pensiero intuitivo".

I metodi di questo tipo perseguono l'obiettivo principale: la ricerca di nuove idee, la loro ampia discussione e la critica costruttiva. L'ipotesi principale è l'assunto che tra un gran numero di idee ce ne siano almeno alcune buone. A seconda delle regole adottate e della rigidità della loro attuazione, ci sono il brainstorming diretto, il metodo di scambio di opinioni, i metodi come le commissioni, i tribunali (quando un gruppo fa quante più proposte possibili e il secondo cerca di criticarli il più possibile), ecc. Di recente, a volte il brainstorming viene svolto sotto forma di gioco d'affari.

Metodi di tipo scenario. I metodi per preparare e coordinare idee su un problema o un oggetto analizzato, stabiliti per iscritto, sono chiamati scenari. Inizialmente, questo metodo prevedeva la preparazione di un testo contenente una sequenza logica di eventi o possibili soluzioni a un problema, distribuite nel tempo. Tuttavia, l'obbligo delle coordinate temporali è stato successivamente rimosso e qualsiasi documento contenente un'analisi del problema in esame e proposte per la sua soluzione o per lo sviluppo del sistema, indipendentemente dalla forma in cui si presenta, ha iniziato a essere chiamato uno scenario. Di norma, in pratica, le proposte per la preparazione di tali documenti vengono inizialmente scritte individualmente da esperti, quindi viene formato un testo concordato.

Il ruolo degli analisti di sistema nella preparazione dello scenario è quello di aiutare i maggiori specialisti dei pertinenti campi della conoscenza a essere coinvolti nell'identificazione dei modelli generali del sistema; analizzare i fattori esterni ed interni che ne influenzano lo sviluppo e la formazione degli obiettivi; identificare le fonti di questi fattori; analizzare le dichiarazioni dei massimi esperti della stampa periodica, delle pubblicazioni scientifiche e di altre fonti di informazione scientifica e tecnica; creare fondi informativi ausiliari (meglio automatizzati) che contribuiscono alla soluzione del problema corrispondente.

Lo scenario permette di creare un'idea preliminare del problema (sistema) nelle situazioni in cui non è possibile visualizzarlo immediatamente con un modello formale. Tuttavia, una sceneggiatura è un testo con tutte le conseguenze che ne conseguono (sinonimia, omonimia, paradossi) associate alla possibilità di una sua interpretazione ambigua da parte di diversi specialisti. Pertanto, tale testo dovrebbe essere considerato come la base per sviluppare una visione più formalizzata del sistema futuro o del problema da risolvere.

Metodi di valutazione degli esperti. La base di questi metodi sono varie forme di indagine di esperti seguite dalla valutazione e dalla selezione dell'opzione più preferita. La possibilità di avvalersi di perizie, la giustificazione della loro oggettività si basa sul fatto che una caratteristica incognita del fenomeno in esame viene interpretata come una variabile aleatoria, il cui riflesso della legge di distribuzione è una valutazione individuale dell'esperto sul affidabilità e significato di un evento.

Si presume che il vero valore della caratteristica in esame rientri nell'ambito delle stime ricevute dal gruppo di esperti e che l'opinione collettiva generalizzata sia attendibile. Il punto più controverso di questi metodi è la definizione di coefficienti di peso in base alle stime espresse dagli esperti e la riduzione di stime contrastanti a un valore medio.

Indagine di esperti Questa non è una procedura una tantum. Questo modo di ottenere informazioni su un problema complesso, caratterizzato da un alto grado di incertezza, dovrebbe diventare una sorta di "meccanismo" in un sistema complesso, ad es. è necessario creare un sistema regolare di lavoro con esperti.

Una delle varietà del metodo esperto è il metodo per studiare i punti di forza e di debolezza dell'organizzazione, le opportunità e le minacce alle sue attività: il metodo dell'analisi SWOT.

Questo gruppo di metodi è ampiamente utilizzato nella ricerca socioeconomica.

Metodi di tipo Delphi. Inizialmente, il metodo Delphi è stato proposto come una delle procedure di brainstorming e dovrebbe aiutare a ridurre l'influenza dei fattori psicologici e aumentare l'obiettività delle valutazioni degli esperti. Quindi il metodo iniziò ad essere utilizzato in modo indipendente. Si basa sul feedback, sulla familiarizzazione degli esperti con i risultati della tornata precedente e sulla presa in considerazione di questi risultati quando si valuta l'importanza degli esperti.

In metodi specifici che implementano la procedura "Delphi", questo strumento viene utilizzato in varia misura. Quindi, in una forma semplificata, viene organizzata una sequenza di cicli di brainstorming iterativi. In una versione più complessa, viene sviluppato un programma di indagini individuali sequenziali utilizzando questionari che escludono i contatti tra esperti, ma prevedono la loro conoscenza delle reciproche opinioni tra i round. I questionari da tour a tour possono essere aggiornati. Per ridurre fattori quali suggestione o accomodamento al parere della maggioranza, a volte è necessario che gli esperti sostengano il loro punto di vista, ma ciò non sempre porta al risultato sperato, ma, al contrario, può aumentare l'effetto dell'aggiustamento . Nei metodi più avanzati, agli esperti vengono assegnati coefficienti di peso della significatività delle loro opinioni, calcolati sulla base di precedenti rilevazioni, affinati di turno in turno, e presi in considerazione per ottenere risultati di valutazione generalizzati.

Metodi del tipo "albero degli obiettivi". Il termine "albero" implica l'uso di una struttura gerarchica ottenuta dividendo l'obiettivo generale in sotto-obiettivi, e questi, a loro volta, in componenti più dettagliate, che possono essere chiamate sotto-obiettivi di livelli inferiori o, a partire da un certo livello, funzioni.

Il metodo "albero degli obiettivi" si concentra sull'ottenimento di una struttura relativamente stabile degli obiettivi di problemi, direzioni, ad es. una struttura che è cambiata poco nel corso del tempo con gli inevitabili cambiamenti che si verificano in qualsiasi sistema in via di sviluppo.

Per raggiungere questo obiettivo, quando si costruisce la versione iniziale della struttura, si dovrebbe tenere conto dei modelli di formazione degli obiettivi e utilizzare i principi della formazione di strutture gerarchiche.

Metodi morfologici. L'idea principale dell'approccio morfologico è trovare sistematicamente tutte le possibili soluzioni al problema combinando gli elementi selezionati o le loro caratteristiche. In forma sistematica, il metodo di analisi morfologica è stato proposto per la prima volta dall'astronomo svizzero F. Zwicky ed è spesso chiamato "metodo Zwicky".

giochi d'affari- il metodo di simulazione è stato sviluppato per prendere decisioni manageriali in varie situazioni giocando un gruppo di persone o una persona e un computer secondo le regole date. I giochi aziendali consentono, con l'aiuto della modellazione e dell'imitazione dei processi, di analizzare, risolvere problemi pratici complessi, garantire la formazione di una cultura del pensiero, della gestione, delle capacità comunicative, del processo decisionale, dell'espansione strumentale delle capacità manageriali.

I giochi aziendali fungono da mezzo per analizzare i sistemi di gestione e gli specialisti della formazione.

Per descrivere concretamente i sistemi di gestione si ricorre ad una serie di metodi formalizzati, che in varia misura prevedono lo studio del funzionamento dei sistemi nel tempo, lo studio degli schemi di gestione, la composizione delle unità, la loro subordinazione, ecc., al fine di creare condizioni di lavoro normali per l'apparato gestionale, personalizzazione e chiara gestione delle informazioni

Una delle classificazioni più complete basata su una rappresentazione formalizzata dei sistemi, ovvero su base matematica, comprende i seguenti metodi:

• - analitico (metodi sia della matematica classica che della programmazione matematica);
• - statistico (statistica matematica, teoria della probabilità, teoria delle code);
• - insiemistica, logica, linguistica, semiotica (considerata come sezioni di matematica discreta);

grafica (teoria dei grafi, ecc.).

La classe dei sistemi mal organizzati corrisponde in questa classificazione alle rappresentazioni statistiche. Per la classe dei sistemi auto-organizzanti, i modelli più adatti sono i modelli matematici e grafici discreti, nonché le loro combinazioni.

Le classificazioni applicate si concentrano su metodi e modelli economici e matematici e sono determinate principalmente dall'insieme funzionale di compiti risolti dal sistema.

Considera esempi di analisi del sistema:

Esempio . Consideriamo un compito semplice: andare a lezione all'università al mattino. Questo problema, spesso risolto da uno studente, ha tutti gli aspetti:

• - aspetto materiale, fisico - lo studente deve spostare una certa massa, ad esempio libri di testo e quaderni alla distanza richiesta;
• - aspetto energetico - lo studente ha bisogno di avere e spendere una specifica quantità di energia per muoversi;
• - aspetto informativo - sono necessarie informazioni sul percorso di spostamento e sull'ubicazione dell'università, e devono essere elaborate lungo il percorso del proprio movimento;
• - aspetto umano - il movimento, in particolare il movimento con l'autobus è impossibile senza una persona, ad esempio, senza un autista di autobus;
• - aspetto organizzativo - sono necessarie adeguate reti e percorsi di trasporto, fermate, ecc.;
• - aspetto spaziale - spostarsi di una certa distanza;
• - aspetto tempo - il tempo sarà dedicato a questo movimento (durante il quale ci saranno corrispondenti cambiamenti irreversibili nell'ambiente, nelle relazioni, nelle connessioni).

Tutti i tipi di risorse sono strettamente correlati e intrecciati. Inoltre, sono impossibili l'uno senza l'altro, l'attualizzazione dell'uno porta all'attualizzazione dell'altro.

Tipi di pensiero

Un tipo speciale di pensiero è sistemico, inerente a un analista che vuole non solo comprendere l'essenza del processo, del fenomeno, ma anche controllarlo. A volte è identificato con il pensiero analitico, ma questa identificazione non è completa. Una mentalità analitica può essere e un approccio sistemico è una metodologia basata sulla teoria dei sistemi.

Il pensiero soggetto (orientato al soggetto) è un metodo (principio), con l'aiuto del quale è possibile identificare e aggiornare intenzionalmente (di solito allo scopo di studiare), apprendere relazioni e modelli di causa ed effetto in una serie di ed eventi e fenomeni generali. Spesso questa è una tecnica e una tecnologia per lo studio dei sistemi.

Il pensiero sistemico (orientato al sistema) è un metodo (principio), con l'aiuto del quale è possibile identificare e aggiornare intenzionalmente (di solito ai fini della gestione), apprendere relazioni di causa ed effetto e modelli in una serie di ed eventi e fenomeni universali. È spesso una metodologia di ricerca sui sistemi.

Nel pensiero sistemico, un insieme di eventi, fenomeni (che possono essere costituiti da vari elementi costitutivi) viene aggiornato, studiato nel suo insieme, come un evento organizzato secondo regole generali, un fenomeno il cui comportamento può essere previsto, previsto (di norma) senza chiarire non solo il comportamento degli elementi costitutivi, ma anche la qualità e la quantità degli stessi. Fino a quando non si comprenderà come funziona o si sviluppa il sistema nel suo insieme, nessuna conoscenza delle sue parti fornirà un quadro completo di questo sviluppo.

Il principio di sistema. Sistema. Concetti e definizioni di base

Il principale punto di partenza dell'analisi dei sistemi come disciplina scientifica è principio di coerenza, che può essere percepito come un principio filosofico che svolge funzioni sia ideologiche che metodologiche. Funzione di visione del mondo il principio di coerenza si manifesta nella rappresentazione di un oggetto di qualsiasi natura come insieme di elementi che sono in una certa interazione tra loro con il mondo esterno, nonché nella comprensione della natura sistemica della conoscenza. Funzione metodologica il principio di coerenza si manifesta nella totalità dei mezzi, dei metodi e delle tecniche conoscitive, che sono la metodologia generale della ricerca di sistema.

Le prime idee sistematiche sulla natura, i suoi oggetti e la conoscenza su di essi ebbero luogo nell'antica filosofia di Platone e Aristotele. Nel corso della storia della formazione dell'analisi dei sistemi, le idee sui sistemi e sui modelli della loro costruzione, funzionamento e sviluppo sono state ripetutamente raffinate e ripensate. Il termine “sistema” viene utilizzato in quei casi in cui si vuole caratterizzare l'oggetto oggetto di studio o l'oggetto progettato come qualcosa di intero (singolo), complesso, di cui è impossibile dare subito un'idea, mostrarlo, descriverlo graficamente con un'espressione matematica

Confrontando l'evoluzione della definizione del sistema (elementi di connessione, poi l'obiettivo, poi l'osservatore) e l'evoluzione dell'uso delle categorie della teoria della conoscenza nelle attività di ricerca, si possono trovare somiglianze: all'inizio, i modelli (soprattutto quelli formali) si basavano solo sulla presa in considerazione elementi e connessioni, le interazioni tra di loro, quindi - si iniziò a prestare attenzione obiettivi, la ricerca di modalità della sua rappresentazione di formalizzazione (funzione oggettiva, criterio di funzionamento, ecc.), e, a partire dagli anni '60. si presta sempre maggiore attenzione osservatore, la persona che esegue la simulazione o conduce l'esperimento, ad es. colui che prende decisioni. La Great Soviet Encyclopedia fornisce la seguente definizione: "un sistema è un'unità oggettiva di oggetti, fenomeni e conoscenze sulla natura e sulla società che sono naturalmente collegati tra loro"), cioè si sottolinea che il concetto di elemento (e, di conseguenza, di sistema) può essere applicato sia a oggetti esistenti, materialmente realizzati, sia alla conoscenza di questi oggetti o delle loro future implementazioni. Quindi, nel concetto di sistema, l'oggettivo e il soggettivo costituiscono un'unità dialettica, e dovremmo parlare dell'approccio agli oggetti di studio come sistemi, della loro diversa rappresentazione nei diversi stadi della cognizione o della creazione. In altre parole, nel termine “sistema” possono essere inseriti concetti diversi in diversi stadi della sua considerazione, come se si parlasse dell'esistenza di un sistema in varie forme. M. Mesarovic, ad esempio, suggerisce di evidenziare strati considerazione del sistema. Strati simili possono esistere non solo durante la creazione, ma anche durante la cognizione dell'oggetto, cioè quando si visualizzano oggetti della vita reale sotto forma di sistemi rappresentati in modo astratto nella nostra mente (nei modelli), che aiuteranno quindi a creare nuovi oggetti o sviluppare raccomandazioni per trasformare quelli esistenti. La tecnica dell'analisi del sistema può essere sviluppata non necessariamente coprendo l'intero processo cognitivo o di progettazione del sistema, ma per uno dei suoi strati (cosa che, di norma, avviene nella pratica), e al fine di evitare disaccordi terminologici e di altro tipo tra ricercatori o sistemi sviluppatori, è necessario, innanzitutto, stabilire chiaramente di che tipo di strato di considerazione stiamo parlando.

Considerando varie definizioni del sistema e la loro evoluzione, e non evidenziando nessuna di esse come principale, si sottolinea che nelle diverse fasi della rappresentazione di un oggetto come sistema, in situazioni specifiche, possono essere utilizzate definizioni diverse. Inoltre, man mano che le idee sul sistema vengono raffinate o quando si passa a un altro strato del suo studio, la definizione del sistema non solo può, ma deve essere affinata. Una definizione più completa, che includa sia gli elementi, che le connessioni, e gli obiettivi, e un osservatore, e talvolta il suo "linguaggio" di visualizzazione del sistema, aiuta a impostare il compito, a delineare le fasi principali della metodologia di analisi del sistema. Ad esempio, nei sistemi organizzativi, se non si determina la persona competente a prendere decisioni, è possibile che non si raggiunga l'obiettivo per il quale il sistema è stato creato. Pertanto, quando si esegue un'analisi del sistema, è necessario innanzitutto visualizzare la situazione utilizzando la definizione più completa del sistema, quindi, evidenziando le componenti più significative che influenzano la decisione, formulare una definizione "lavorativa" che può essere affinata, ampliata , convergenti a seconda del corso dell'analisi. Allo stesso tempo, va tenuto conto del fatto che l'affinamento o la concretizzazione della definizione del sistema nel processo di ricerca comporta un corrispondente adeguamento della sua interazione con l'ambiente e la definizione dell'ambiente. Pertanto, è importante prevedere non solo lo stato del sistema, ma anche lo stato dell'ambiente, tenendo conto delle sue naturali disomogeneità artificiali.

L'osservatore seleziona il sistema dall'ambiente, che determina gli elementi inclusi nel sistema dal resto, cioè dall'ambiente, secondo gli obiettivi dello studio (progetto) o un'idea preliminare della situazione problematica. In questo caso sono possibili tre opzioni per la posizione dell'osservatore, che:

può attribuirsi all'ambiente e, presentando il sistema come completamente isolato dall'ambiente, costruire modelli chiusi (in questo caso l'ambiente non avrà un ruolo nello studio del modello, sebbene possa influenzare la sua formulazione);

includerti nel sistema e modellarlo tenendo conto della tua influenza e dell'influenza del sistema sulle tue idee a riguardo (una situazione tipica dei sistemi economici);

separarsi sia dal sistema che dall'ambiente e considerare il sistema come aperto, in costante interazione con l'ambiente, tenendo conto di questo fatto durante la modellazione (tali modelli sono necessari per lo sviluppo di sistemi).

Considera i concetti di base che aiutano a chiarire l'idea del sistema. Sotto elementoÈ consuetudine comprendere la parte più semplice e indivisibile del sistema. Tuttavia, la risposta alla domanda su cosa sia una tale parte può essere ambigua. Ad esempio, come elementi del tavolo, si possono nominare "gambe, scatole, un coperchio, ecc." o "atomi, molecole", a seconda del compito che il ricercatore deve affrontare. Pertanto, accetteremo la seguente definizione: un elemento è il limite della divisione del sistema dal punto di vista dell'aspetto da considerare, della soluzione di un problema specifico, dell'obiettivo prefissato. Se necessario, è possibile modificare il principio di smembramento, evidenziare altri elementi e utilizzare il nuovo smembramento per avere un'idea più adeguata dell'oggetto analizzato o della situazione problematica. Con uno smembramento multilivello di un sistema complesso, è consuetudine individuarlo sottosistemi e Componenti.

Il concetto di sottosistema implica che venga individuata una parte relativamente indipendente del sistema, che ha le proprietà del sistema e, in particolare, ha un sottoobiettivo a cui il sottosistema è orientato, oltre alle proprie proprietà specifiche.

Se parti del sistema non hanno tali proprietà, ma sono semplicemente raccolte di elementi omogenei, tali parti vengono solitamente chiamate componenti.

concetto connessioneè incluso in qualsiasi definizione del sistema e garantisce l'emergere e la conservazione delle sue proprietà integrali. Questo concetto caratterizza contemporaneamente sia la struttura (statica) che il funzionamento (dinamica) del sistema. La comunicazione definisce come una limitazione del grado di libertà degli elementi. Gli elementi infatti, entrando in interazione (connessione) tra loro, perdono alcune delle loro proprietà, che potenzialmente possedevano allo stato libero.

concetto condizione di solito caratterizzano un "taglio" del sistema, un arresto nel suo sviluppo. Se consideriamo gli elementi  (componenti, blocchi funzionali), tieni presente che le “uscite” (risultati di output) dipendono da , y e x, cioè g=f(,y,x), quindi, a seconda del compito, lo stato può essere definito come (,y),(,y,g) o (,y,x,g).

Se il sistema è in grado di passare da uno stato all'altro (ad esempio,

), allora si dice che abbia comando. Questo concetto viene utilizzato quando modelli (regole) sconosciuti di transizione da uno stato all'altro. Poi dicono che il sistema ha un qualche tipo di comportamento e scoprono la sua natura, l'algoritmo. Data l'introduzione della notazione, il comportamento può essere rappresentato come una funzione

concetto equilibrioè definita come la capacità di un sistema in assenza di influenze perturbatrici esterne (o sotto influenze costanti) di mantenere il suo stato per un tempo arbitrariamente lungo. Questo stato è chiamato uno stato di equilibrio. Per i sistemi organizzativi economici, questo concetto è applicabile in modo piuttosto condizionale.

Sotto convenzionalità comprendere la capacità di un sistema di tornare ad uno stato di equilibrio dopo che è stato portato fuori da tale stato sotto l'influenza di influenze perturbatrici esterne (o nei sistemi con elementi attivi - interni). Questa capacità è inerente ai sistemi a Y costante solo quando le deviazioni non superano un certo limite. Uno stato di equilibrio. A cui il sistema è in grado di tornare è chiamato stato di equilibrio stabile.

Indipendentemente dalla scelta della definizione del sistema (che riflette il concetto accettato ed è in realtà l'inizio della modellazione), ha quanto segue segni:

integrità - una certa indipendenza del sistema dall'ambiente esterno e da altri sistemi;

connessione, cioè la presenza di connessioni che consentono, attraverso transizioni lungo di esse da elemento a elemento, di collegare due elementi qualsiasi del sistema, - le connessioni più semplici sono connessioni seriali e parallele di elementi, feedback positivo e negativo;

funzioni - la presenza di obiettivi (funzioni, capacità) che non siano una semplice somma di sotto-obiettivi (sotto-funzioni, capacità) degli elementi inclusi nel sistema; l'irriducibilità (grado di irriducibilità) delle proprietà di un sistema alla somma delle proprietà dei suoi elementi si chiama emergenza.

L'ordine delle relazioni che connettono gli elementi del sistema determina la struttura del sistema come insieme di elementi che funzionano secondo le connessioni stabilite tra gli elementi del sistema. I collegamenti determinano l'ordine di scambio tra gli elementi di materia, energia, informazione, che è importante per il sistema.

Le funzioni del sistema sono le sue proprietà che portano al raggiungimento dell'obiettivo. Il funzionamento del sistema si manifesta nel suo passaggio da uno stato all'altro o nella conservazione di qualsiasi stato per un certo periodo di tempo. Cioè, il comportamento del sistema è il suo funzionamento nel tempo. Il comportamento diretto all'obiettivo è focalizzato sul raggiungimento dell'obiettivo preferito del sistema.

I grandi sistemi sono sistemi che includono un numero significativo di elementi con lo stesso tipo di connessioni. I sistemi complessi sono sistemi con un gran numero di elementi di vario tipo e con relazioni eterogenee tra di loro. Queste definizioni sono molto arbitrarie. È più costruttivo definire un grande sistema complesso come un sistema, ai livelli superiori di controllo del quale tutte le informazioni sullo stato degli elementi del livello inferiore non sono necessarie e addirittura dannose.

I sistemi sono aperti e chiusi. I sistemi chiusi hanno confini ben definiti e rigidi. Per il loro funzionamento è necessaria la protezione dagli influssi ambientali. I sistemi aperti scambiano energia, informazioni e materia con l'ambiente. Lo scambio con l'ambiente esterno, la capacità di adattarsi alle condizioni esterne è condizione indispensabile per l'esistenza di sistemi aperti. Tutte le organizzazioni sono sistemi aperti.

Il concetto di "struttura del sistema" gioca un ruolo chiave nell'analisi e nella sintesi dei sistemi, ed è essenziale la seguente tesi (diritto) della cibernetica.

"Esistono leggi di natura che regolano il comportamento di grandi sistemi multiconnessi di qualsiasi natura: biologici, tecnici, sociali ed economici. Queste leggi riguardano i processi di autoregolazione e di autorganizzazione ed esprimono proprio quei "principi guida" che determinano la crescita e la stabilità, l'apprendimento e la regolazione, l'adattamento e l'evoluzione dei sistemi A prima vista, sistemi completamente diversi dal punto di vista della cibernetica sono esattamente gli stessi, poiché esibiscono il cosiddetto comportamento praticabile, il cui scopo è sopravvivenza.

Tale comportamento del sistema è determinato non tanto dai processi specifici che si verificano in esso stesso, o dai valori che assumono anche il più importante dei suoi parametri, ma, prima di tutto, dalla sua struttura dinamica, come mezzo di organizzare l'interconnessione delle singole parti di un tutto unico. Gli elementi più importanti della struttura del sistema sono i circuiti di feedback e i meccanismi di probabilità condizionale, che forniscono l'autoregolazione, l'autoapprendimento e l'autoorganizzazione del sistema. Il principale risultato dell'attività del sistema sono i suoi risultati. Affinché i risultati raggiungano i nostri obiettivi, è necessario organizzare la struttura del sistema in modo appropriato. "Ovvero, per ottenere i risultati richiesti, è necessario essere in grado di influenzare feedback e meccanismi di probabilità condizionali, nonché essere in grado di valutare i risultati di queste influenze.

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Analisi del sistema - questa è la metodologia della teoria dei sistemi, che consiste nello studio di eventuali oggetti rappresentati come sistemi, nella loro strutturazione e successiva analisi. caratteristica principale

l'analisi del sistema sta nel fatto che include non solo metodi di analisi (dal greco. analisi - smembramento di un oggetto in elementi), ma anche metodi di sintesi (dal greco. sintesi - la connessione di elementi in un tutto unico).

L'obiettivo principale dell'analisi dei sistemi è rilevare ed eliminare l'incertezza nella risoluzione di un problema complesso basato sulla ricerca della migliore soluzione dalle alternative esistenti.

Un problema nell'analisi dei sistemi è un problema teorico o pratico complesso che deve essere risolto. Al centro di ogni problema c'è la risoluzione di qualche contraddizione. Ad esempio, la scelta di un progetto innovativo che soddisfi gli obiettivi strategici dell'impresa e le sue capacità è un certo problema. Pertanto, la ricerca delle migliori soluzioni nella scelta di strategie e tattiche innovative di attività innovativa dovrebbe essere condotta sulla base dell'analisi del sistema. La realizzazione di progetti e attività innovative è sempre associata ad elementi di incertezza che emergono nel processo di sviluppo non lineare, sia di questi sistemi stessi che dei sistemi ambientali.

La metodologia di analisi del sistema si basa sulle operazioni di confronto quantitativo e di selezione delle alternative nel processo di decisione da implementare. Se è soddisfatto il requisito dei criteri di qualità per le alternative, è possibile ottenere le loro stime quantitative. Affinché le stime quantitative consentano il confronto delle alternative, devono riflettere i criteri di scelta delle alternative coinvolte nel confronto (risultato, efficienza, costo, ecc.).

Nell'analisi dei sistemi, la risoluzione dei problemi è definita come un'attività che mantiene o migliora le caratteristiche di un sistema o crea un nuovo sistema con le qualità desiderate. Tecniche e metodi di analisi del sistema sono volti a sviluppare soluzioni alternative al problema, individuando il grado di incertezza per ciascuna opzione e confrontando le opzioni in base alla loro efficacia (criteri). Inoltre, i criteri sono costruiti su base prioritaria. L'analisi del sistema può essere rappresentata come un insieme di logica di base elementi:

• - lo scopo dello studio è risolvere il problema e ottenere un risultato;
• - risorse - mezzi scientifici per risolvere il problema (metodi);
• - alternative - soluzioni e necessità di scegliere una tra diverse soluzioni;
• - criteri - un mezzo (segno) per valutare la risolvibilità del problema;
• - un modello per la creazione di un nuovo sistema.

Inoltre, la formulazione dell'obiettivo dell'analisi del sistema gioca un ruolo decisivo, poiché fornisce un'immagine speculare del problema esistente, il risultato desiderato della sua soluzione e una descrizione delle risorse con cui questo risultato può essere raggiunto (Fig. 4.2) .

Riso. 4.2.

L'obiettivo si concretizza e si trasforma in relazione agli attori e alle condizioni. Un obiettivo di ordine superiore contiene sempre un'incertezza iniziale che deve essere presa in considerazione. Nonostante ciò, l'obiettivo deve essere specifico e non ambiguo. La sua messa in scena dovrebbe consentire l'iniziativa degli artisti. "È molto più importante scegliere l'obiettivo 'giusto' che il sistema 'giusto'", ha affermato Hall, autore di un libro sull'ingegneria dei sistemi; "Scegliere l'obiettivo sbagliato è risolvere il problema sbagliato; e scegliere il sistema sbagliato è semplicemente scegliere un sistema non ottimale".

Se le risorse disponibili non possono garantire il raggiungimento dell'obiettivo prefissato, otterremo risultati non pianificati. L'obiettivo è il risultato desiderato. Pertanto, per raggiungere gli obiettivi devono essere selezionate risorse adeguate. Se le risorse sono limitate, è necessario adattare l'obiettivo, ad es. pianificare i risultati ottenibili con un determinato insieme di risorse. Pertanto, la formulazione degli obiettivi nell'attività di innovazione dovrebbe avere parametri specifici.

Principale compiti analisi del sistema:

• problema di decomposizione, cioè scomposizione del sistema (problema) in sottosistemi separati (compiti);
• il compito dell'analisi è determinare le leggi ei modelli di comportamento del sistema rilevando le proprietà e gli attributi del sistema;
• il compito di sintesi si riduce alla creazione di un nuovo modello del sistema, alla determinazione della sua struttura e dei suoi parametri sulla base delle conoscenze e delle informazioni ottenute nella risoluzione dei problemi.

La struttura generale dell'analisi del sistema è presentata in Tabella. 4.1.

Tabella 4.1

Principali compiti e funzioni dell'analisi del sistema

Struttura di analisi del sistema
decomposizione
Definizione e scomposizione di un obiettivo comune, funzione principale	Analisi strutturale funzionale	Sviluppo di un nuovo modello di sistema
Separare il sistema dall'ambiente	Analisi morfologica (analisi della relazione dei componenti)	Sintesi strutturale
Descrizione dei fattori di influenza	Analisi genetica (analisi di background, tendenze, previsioni)	Sintesi parametrica
Descrizione delle tendenze di sviluppo, incertezze	Analisi di analoghi	Valutazione del nuovo sistema
Descrizione come "scatola nera"	Analisi di performance
Decomposizione funzionale, componentistica e strutturale	Formazione dei requisiti per il sistema in fase di creazione

Nel concetto di analisi del sistema, il processo di risoluzione di qualsiasi problema complesso è considerato come una soluzione a un sistema di problemi interconnessi, ciascuno dei quali è risolto con i propri metodi soggetti, e quindi queste soluzioni vengono sintetizzate, valutate dal criterio (o criteri) per raggiungere la risolvibilità di questo problema. La struttura logica del processo decisionale nell'ambito dell'analisi del sistema è mostrata in fig. 4.3.

Riso. 4.3.

Nell'attività innovativa non possono esserci modelli decisionali già pronti, poiché le condizioni per l'implementazione delle innovazioni possono cambiare, è necessaria una metodologia che consenta a un certo punto di formare un modello decisionale adeguato alle condizioni esistenti.

Per prendere decisioni "ponderate" di progettazione, gestione, sociale, economica e di altro tipo, sono necessarie un'ampia copertura e un'analisi completa dei fattori che influiscono in modo significativo sul problema da risolvere.

L'analisi del sistema si basa su una serie di principi che ne determinano il contenuto principale e la differenza rispetto ad altri tipi di analisi. È necessario conoscerlo, comprenderlo e applicarlo nel processo di implementazione di un'analisi di sistema dell'attività di innovazione.

Questi includono quanto segue i principi :

• 1) l'obiettivo finale - la formulazione dell'obiettivo dello studio, la definizione delle principali proprietà del sistema di funzionamento, il suo scopo (definizione degli obiettivi), gli indicatori di qualità e i criteri per valutare il raggiungimento dell'obiettivo;
• 2) misurazioni. L'essenza di questo principio è la comparabilità dei parametri di sistema con i parametri del sistema di livello superiore, ad es. ambiente esterno. La qualità del funzionamento di qualsiasi sistema può essere giudicata solo in relazione ai suoi risultati al supersistema, cioè per determinare l'efficacia del funzionamento del sistema in esame, è necessario presentarlo come parte di un sistema di livello superiore e valutarne i risultati in relazione alle finalità e agli obiettivi del supersistema o dell'ambiente;
• 3) equifinalità - determinazione della forma di sviluppo sostenibile del sistema in relazione alle condizioni iniziali e al contorno, cioè determinandone il potenziale. Il sistema può raggiungere lo stato finale desiderato indipendentemente dal tempo e determinato unicamente dalle caratteristiche proprie del sistema in diverse condizioni iniziali e con modalità diverse;
• 4) unità - considerazione del sistema nel suo insieme e di un insieme di elementi interconnessi. Il principio è incentrato sul "guardare dentro" il sistema, sul smembrarlo mantenendo le idee integrali sul sistema;
• 5) relazioni - procedure per determinare le relazioni, sia all'interno del sistema stesso (tra elementi) che con l'ambiente esterno (con altri sistemi). In base a tale principio, il sistema in esame, in primo luogo, va considerato come una parte (elemento, sottosistema) di un altro sistema, detto supersistema;
• 6) costruzione modulare - l'assegnazione di moduli funzionali e una descrizione della totalità dei loro parametri di input e output, che evita dettagli eccessivi per creare un modello di sistema astratto. L'allocazione dei moduli nel sistema ci permette di considerarlo come un insieme di moduli;
• 7) gerarchie - definizione della gerarchia delle parti funzionali e strutturali del sistema e del loro posizionamento, che semplifica lo sviluppo di un nuovo sistema e stabilisce l'ordine della sua considerazione (ricerca);
• 8) funzionalità - considerazione congiunta della struttura e delle funzioni del sistema. Nel caso di introduzione di nuove funzioni nel sistema, dovrebbe essere sviluppata anche una nuova struttura e non includere nuove funzioni nella vecchia struttura. Le funzioni sono associate a processi che richiedono l'analisi di vari flussi (materiali, energetici, informativi), che a loro volta influiscono sullo stato degli elementi del sistema e sul sistema stesso nel suo insieme. La struttura limita sempre i flussi nello spazio e nel tempo;
• 9) sviluppo - determinazione dei modelli del suo funzionamento e del potenziale di sviluppo (o crescita), adattamento ai cambiamenti, espansione, miglioramento, incorporazione di nuovi moduli basati sull'unità degli obiettivi di sviluppo;
• 10) decentramento - una combinazione delle funzioni di centralizzazione e decentramento nel sistema di gestione;
• 11) incertezze - tenendo conto dei fattori di incertezza e dei fattori casuali di influenza, sia nel sistema stesso che dall'ambiente esterno. L'identificazione dei fattori di incertezza come fattori di rischio consente di analizzarli e di creare un sistema di gestione del rischio.

Il principio dell'obiettivo finale serve a determinare la priorità assoluta dell'obiettivo finale (globale) nel processo di conduzione di un'analisi del sistema. Questo principio impone quanto segue regolamenti:

• 1) in primo luogo, è necessario formulare gli obiettivi dello studio;
• 2) l'analisi viene effettuata sulla base dell'obiettivo principale del sistema. Ciò consente di determinarne le principali proprietà essenziali, gli indicatori di qualità ei criteri di valutazione;
• 3) nel processo di sintesi delle soluzioni, eventuali modifiche devono essere valutate nell'ottica del raggiungimento dell'obiettivo finale;
• 4) lo scopo del funzionamento di un sistema artificiale è fissato, di regola, da un supersistema nel quale il sistema in esame è parte integrante di .

Il processo di implementazione dell'analisi del sistema nella risoluzione di qualsiasi problema può essere caratterizzato come una sequenza di fasi principali (Fig. 4.4).

Riso. 4.4.

Sul palco decomposizione eseguito:

• 1) definizione e scomposizione degli obiettivi generali di risoluzione del problema, la funzione principale del sistema come limitazione dello sviluppo nello spazio, lo stato del sistema o l'area delle condizioni ammissibili per l'esistenza (un albero di vengono definiti gli obiettivi e un albero di funzioni);
• 2) selezione del sistema dall'ambiente secondo il criterio della partecipazione di ciascun elemento del sistema al processo che porta al risultato voluto in base alla considerazione del sistema come parte integrante del supersistema;
• 3) definizione e descrizione dei fattori di influenza;
• 4) descrizione delle tendenze di sviluppo e delle varie tipologie di incertezze;
• 5) descrizione del sistema come “scatola nera”;
• 6) scomposizione del sistema secondo una caratteristica funzionale, secondo la tipologia degli elementi in esso inclusi, ma caratteristiche strutturali (per tipo di relazione tra gli elementi).

Il livello di decomposizione è determinato in base all'obiettivo dello studio. La decomposizione viene eseguita sotto forma di sottosistemi, che possono essere una connessione in serie (a cascata) di elementi, una connessione parallela di elementi e una connessione di elementi con feedback.

Sul palco analisi Viene effettuato uno studio dettagliato del sistema, che comprende:

• 1) analisi funzionale e strutturale del sistema esistente, che consenta di formulare i requisiti per il nuovo sistema. Comprende il chiarimento della composizione e dei modelli di funzionamento degli elementi, gli algoritmi per il funzionamento e l'interazione dei sottosistemi (elementi), la separazione delle caratteristiche controllate e non gestite, l'impostazione dello spazio degli stati, i parametri temporali, l'analisi dell'integrità del sistema, la formazione di requisiti per il sistema in fase di creazione;
• 2) analisi delle interrelazioni dei componenti (analisi morfologica);
• 3) analisi genetica (preistoria, ragioni dell'evoluzione della situazione, tendenze esistenti, fare previsioni);
• 4) analisi di analoghi;
• 5) analisi dell'efficacia dei risultati, dell'uso delle risorse, della tempestività e dell'efficienza. L'analisi comprende la scelta delle scale di misurazione, la formazione di indicatori e criteri di performance, la valutazione dei risultati;
• 6) formulazione dei requisiti per il sistema, formulazione di criteri di valutazione e limitazioni.

Nel processo di analisi vengono utilizzati vari metodi per risolvere i problemi.

Sul palco sintesi :

• 1) verrà creato un modello del sistema richiesto. Ciò include: un certo apparato matematico, la modellazione, la valutazione del modello per l'adeguatezza, l'efficienza, la semplicità, gli errori, un equilibrio tra complessità e accuratezza, varie opzioni di implementazione, costruzione di blocchi e sistemi;
• 2) viene effettuata la sintesi di strutture alternative del sistema, consentendo di risolvere il problema;
• 3) viene eseguita una sintesi dei vari parametri di sistema al fine di eliminare il problema;
• 4) le opzioni del sistema sintetizzato sono valutate con la fondatezza dello schema di valutazione stesso, l'elaborazione dei risultati e la scelta della soluzione più efficace;
• 5) la valutazione del grado di problem solving viene effettuata al termine dell'analisi del sistema.

Per quanto riguarda i metodi di analisi del sistema, dovrebbero essere considerati più in dettaglio, poiché il loro numero è piuttosto elevato e implica la possibilità del loro utilizzo per risolvere problemi specifici nel processo di scomposizione del problema. Un posto speciale nell'analisi dei sistemi è occupato dal metodo di modellizzazione, che implementa il principio di adeguatezza nella teoria dei sistemi, cioè descrizione del sistema come modello adeguato. Modello - questa è una somiglianza semplificata di un complesso sistema di oggetti, in cui sono conservate le sue proprietà caratteristiche.

Nell'analisi dei sistemi, il metodo di modellazione gioca un ruolo determinante, poiché qualsiasi sistema reale complesso nella ricerca e nella progettazione può essere rappresentato solo da un determinato modello (concettuale, matematico, strutturale, ecc.).

Nell'analisi dei sistemi, speciale metodi simulazione:

• – modellazione di simulazione basata su metodi statistici e linguaggi di programmazione;
• – modellazione situazionale, basata sui metodi della teoria degli insiemi, teoria degli algoritmi, logica matematica e rappresentazione di situazioni problematiche;
• – modellizzazione dell'informazione, basata sui metodi matematici della teoria del campo dell'informazione e delle catene informative.

Inoltre, nell'analisi dei sistemi sono ampiamente utilizzati metodi di modellazione di induzione e riduzione.

La modellazione induttiva viene eseguita al fine di ottenere informazioni sulle specificità del sistema-oggetto, la sua struttura e gli elementi, le modalità della loro interazione basate sull'analisi del particolare e portare queste informazioni a una descrizione generale. Il metodo induttivo di modellazione di sistemi complessi viene utilizzato quando è impossibile rappresentare adeguatamente il modello della struttura interna di un oggetto. Questo metodo consente di creare un modello generalizzato di un sistema a oggetti, preservando le specificità delle proprietà organizzative, delle relazioni e delle relazioni tra gli elementi, che lo distingue da un altro sistema. Quando si costruisce un tale modello, vengono spesso utilizzati i metodi della logica della teoria della probabilità, ad es. un tale modello diventa logico o ipotetico. Si determinano quindi i parametri generalizzati dell'organizzazione strutturale e funzionale del sistema e si descrivono le loro regolarità utilizzando i metodi della logica analitica e matematica.

La modellazione di riduzione viene utilizzata per ottenere informazioni sulle leggi e sui modelli di interazione in un sistema di vari elementi al fine di preservare l'intera formazione strutturale.

Con questo metodo di ricerca, gli elementi stessi sono sostituiti da una descrizione delle loro proprietà esterne. L'uso del metodo di modellazione della riduzione consente di risolvere problemi di determinazione delle proprietà degli elementi, delle proprietà della loro interazione e delle proprietà della struttura del sistema stesso, secondo i principi dell'intera formazione. Questo metodo viene utilizzato per cercare metodi per scomporre elementi e modificare la struttura, conferendo al sistema nel suo insieme qualità completamente nuove. Questo metodo soddisfa gli obiettivi di sintetizzare le proprietà del sistema sulla base dello studio del potenziale interno di cambiamento. Il risultato pratico dell'utilizzo del metodo di sintesi nella modellazione riduttiva è un algoritmo matematico per descrivere i processi di interazione degli elementi nell'intera formazione.

I principali metodi di analisi del sistema sono un insieme di metodi quantitativi e qualitativi che possono essere presentati sotto forma di tabella. 4.2. Secondo la classificazione di V. N. Volkova e A. A. Denisov, tutti i metodi possono essere suddivisi in due tipi principali: metodi di rappresentazione formale dei sistemi (MFPS) e metodi e metodi per attivare l'intuizione degli specialisti (MAIS).

Tabella 4.2

Metodi di analisi del sistema

Considera il contenuto del main metodi di rappresentazione formale dei sistemi che utilizzano strumenti matematici.

metodi analitici, compresi i metodi della matematica classica: calcolo integrale e differenziale, ricerca di estremi di funzioni, calcolo delle variazioni; programmazione matematica; metodi di teoria dei giochi, teoria degli algoritmi, teoria del rischio, ecc. Questi metodi consentono di descrivere una serie di proprietà di un sistema multidimensionale e multiconnesso, visualizzate come un unico punto che si muove in n -spazio dimensionale. Questa mappatura viene eseguita utilizzando la funzione f (S ) o tramite un operatore (funzionale) F (S ). È anche possibile visualizzare due sistemi o più o parti di essi con punti e considerare l'interazione di questi punti. Ognuno di questi punti si muove e ha il proprio comportamento n -spazio dimensionale. Questo comportamento dei punti nello spazio e la loro interazione sono descritti da schemi analitici e possono essere rappresentati come quantità, funzioni, equazioni o un sistema di equazioni.

L'uso di metodi analitici è dovuto solo quando tutte le proprietà del sistema possono essere rappresentate sotto forma di parametri deterministici o dipendenze tra di loro. Non è sempre possibile ottenere tali parametri nel caso di sistemi multicomponente e multicriterio. Per fare ciò, è necessario innanzitutto stabilire il grado di adeguatezza della descrizione di un tale sistema utilizzando metodi analitici. Ciò, a sua volta, richiede l'uso di modelli astratti intermedi che possono essere studiati con metodi analitici o lo sviluppo di metodi di analisi sistemici completamente nuovi.

Metodi statistici sono alla base delle seguenti teorie: probabilità, statistica matematica, ricerca operativa, simulazione statistica, accodamento, incluso il metodo Monte Carlo, ecc. I metodi statistici consentono di visualizzare il sistema utilizzando eventi casuali (stocastici), processi descritti dal corrispondenti caratteristiche probabilistiche (statistiche) e regolarità statistiche. I metodi statistici vengono utilizzati per studiare sistemi complessi non deterministici (autosviluppanti, autogestiti).

metodi di teoria degli insiemi, secondo M. Mesarovich, servono come base per la creazione di una teoria generale dei sistemi. Con l'aiuto di tali metodi, il sistema può essere descritto in termini universali (un insieme, un elemento di un insieme, ecc.). Nel descrivere, è possibile introdurre qualsiasi relazione tra elementi, guidata dalla logica matematica, che viene utilizzata come linguaggio descrittivo formale delle relazioni tra elementi di insiemi diversi. I metodi della teoria degli insiemi consentono di descrivere sistemi complessi in un linguaggio di modellazione formale.

È opportuno utilizzare tali metodi nei casi in cui i sistemi complessi non possono essere descritti con metodi di un'area disciplinare. I metodi teorici dell'analisi dei sistemi sono la base per la creazione e lo sviluppo di nuovi linguaggi di programmazione e la creazione di sistemi di progettazione assistita da computer.

Metodi booleani sono un linguaggio per descrivere i sistemi in termini di algebra della logica. I metodi logici sono più ampiamente utilizzati sotto il nome di algebra booleana come rappresentazione binaria dello stato dei circuiti degli elementi del computer. I metodi logici consentono di descrivere il sistema sotto forma di strutture più semplificate basate sulle leggi della logica matematica. Sulla base di tali metodi si stanno sviluppando nuove teorie di descrizione formale dei sistemi nelle teorie dell'analisi logica e degli automi. Tutti questi metodi ampliano la possibilità di utilizzare l'analisi e la sintesi di sistema nell'informatica applicata. Questi metodi vengono utilizzati per creare modelli di sistemi complessi che siano adeguati alle leggi della logica matematica per costruire strutture stabili.

metodi linguistici. Con il loro aiuto vengono creati linguaggi speciali che descrivono i sistemi sotto forma di concetti di thesaurus. Il thesaurus è un insieme di unità semantiche di una certa lingua con un sistema di relazioni semantiche dato su di esso. Tali metodi hanno trovato la loro applicazione nell'informatica applicata.

Metodi semiotici si basano sui concetti: simbolo (segno), sistema di segni, situazione dei segni, ad es. usato per descrivere simbolicamente il contenuto nei sistemi informativi.

I metodi linguistici e semiotici sono diventati ampiamente utilizzati quando è impossibile formalizzare il processo decisionale in situazioni scarsamente formalizzate per la prima fase dello studio e non possono essere utilizzati metodi analitici e statistici. Questi metodi sono la base per lo sviluppo di linguaggi di programmazione, modellazione, automazione della progettazione di sistemi di varia complessità.

Metodi grafici. Vengono utilizzati per visualizzare gli oggetti sotto forma di un'immagine di sistema e consentono inoltre di visualizzare le strutture e le relazioni del sistema in una forma generalizzata. I metodi grafici sono volumetrici e lineari-planari. Sono utilizzati principalmente sotto forma di diagramma di Gantt, grafici a barre, grafici, diagrammi e disegni. Tali metodi e la rappresentazione ottenuta con il loro aiuto consentono di visualizzare la situazione o il processo decisionale in condizioni mutevoli.

Alekseeva M.B. Approccio ai sistemi e analisi dei sistemi in economia.

Alekseeva MB, Balan S.N. Fondamenti di teoria dei sistemi e analisi dei sistemi.

Analisi del sistema- un metodo scientifico di cognizione, che è una sequenza di azioni per stabilire relazioni strutturali tra variabili o elementi del sistema in esame. Si basa su un insieme di metodi scientifici, sperimentali, naturali, statistici e matematici generali.

Per risolvere problemi quantificabili ben strutturati viene utilizzata la nota metodologia della ricerca operativa, che consiste nella costruzione di un modello matematico adeguato (ad esempio, problemi di programmazione lineare, non lineare, dinamica, problemi di teoria delle code, teoria dei giochi, ecc.) e l'applicazione di metodi per trovare la strategia di controllo ottimale azioni mirate.

L'analisi del sistema fornisce i seguenti metodi e procedure di sistema per l'uso in varie scienze e sistemi:

astrazione e specificazione

analisi e sintesi, induzione e deduzione

Formalizzazione e concretizzazione

composizione e scomposizione

Linearizzazione e selezione di componenti non lineari

Strutturazione e ristrutturazione

· prototipazione

reingegnerizzazione

algoritmizzazione

simulazione e sperimentazione

controllo e regolazione del software

Riconoscimento e identificazione

raggruppamento e classificazione

valutazione e test di esperti

verifica

e altri metodi e procedure.

Va notato il compito di studiare il sistema di interazioni degli oggetti analizzati con l'ambiente. La soluzione a questo problema prevede:

- tracciare un confine tra il sistema in studio e l'ambiente, che ne determina la profondità massima

l'influenza delle interazioni in esame, a cui la considerazione è limitata;

- determinazione delle risorse reali di tale interazione;

– considerazione delle interazioni del sistema in studio con un sistema di livello superiore.

Compiti del tipo seguente sono associati alla progettazione di alternative per questa interazione, alternative per lo sviluppo del sistema nel tempo e nello spazio. Una direzione importante nello sviluppo dei metodi di analisi dei sistemi è associata ai tentativi di creare nuove possibilità per costruire soluzioni alternative originali, strategie inaspettate, idee insolite e strutture nascoste. In altre parole, discorso qui sullo sviluppo di metodi e mezzi rafforzare le possibilità induttive del pensiero umano, in contrasto con le sue possibilità deduttive, alle quali, appunto, è volto a rafforzare lo sviluppo dei mezzi logici formali. La ricerca in questa direzione è iniziata solo di recente e non c'è ancora un unico apparato concettuale in esse. Tuttavia, qui si possono distinguere diverse aree importanti, come lo sviluppo l'apparato formale della logica induttiva, i metodi di analisi morfologica e altri metodi strutturali e sintattici per la costruzione di nuove alternative, i metodi sintattici e l'organizzazione dell'interazione di gruppo nella risoluzione di problemi creativi, nonché lo studio dei principali paradigmi del pensiero di ricerca.

I compiti del terzo tipo consistono nella costruzione di un insieme modelli di simulazione descrivere l'influenza dell'una o dell'altra interazione sul comportamento dell'oggetto di studio. Va notato che gli studi di sistema non perseguono l'obiettivo di creare una sorta di top model. Si tratta dello sviluppo di modelli privati, ognuno dei quali risolve i propri problemi specifici.

Anche dopo che tali modelli di simulazione sono stati creati e studiati, la questione di riunire vari aspetti del comportamento del sistema in un unico schema rimane aperta. Tuttavia, può e deve essere risolto non costruendo un supermodello, ma analizzando le reazioni al comportamento osservato di altri oggetti interagenti, ad es. studiando il comportamento degli oggetti - analoghi e trasferendo i risultati di questi studi all'oggetto dell'analisi del sistema. Tale studio fornisce una base per una comprensione significativa delle situazioni di interazione e della struttura delle relazioni che determinano il posto del sistema in esame nella struttura del supersistema, di cui è una componente.

Le attività del quarto tipo sono associate al design modelli decisionali. Qualsiasi studio di sistema è connesso con lo studio di varie alternative per lo sviluppo del sistema. Il compito degli analisti di sistema è scegliere e giustificare la migliore alternativa di sviluppo. Nella fase di sviluppo e processo decisionale, è necessario tenere conto dell'interazione del sistema con i suoi sottosistemi, combinare gli obiettivi del sistema con gli obiettivi dei sottosistemi e individuare gli obiettivi globali e secondari.

L'area più sviluppata e allo stesso tempo più specifica della creatività scientifica è associata allo sviluppo della teoria del processo decisionale e alla formazione di strutture, programmi e piani target. Qui non mancano lavoro e ricercatori che lavorano attivamente. Tuttavia, in questo caso, troppi risultati sono a livello di invenzioni non confermate e discrepanze nella comprensione sia dell'essenza dei compiti che dei mezzi per risolverli. La ricerca in questo settore comprende:

a) costruire una teoria per valutare l'efficacia delle decisioni prese o dei piani e dei programmi formati;

b) risolvere il problema dei multicriteri nella valutazione delle alternative decisionali o progettuali;

c) studio del problema dell'incertezza, in particolare associata non a fattori statistici, ma all'incertezza dei giudizi di esperti e all'incertezza deliberatamente creata associata alla semplificazione delle idee sul comportamento del sistema;

d) sviluppo del problema dell'aggregazione delle preferenze individuali sulle decisioni che ledono gli interessi di più soggetti che incidono sul comportamento del sistema;

e) studio delle specificità dei criteri socio-economici di efficienza;

f) creazione di metodi per verificare la coerenza logica delle strutture e dei piani target e stabilire il necessario equilibrio tra la predeterminazione del programma d'azione e la sua disponibilità alla ristrutturazione quando ne arriva uno nuovo

informazioni su eventi esterni e cambiamenti nelle idee sull'esecuzione di questo programma.

Quest'ultima direzione richiede una nuova consapevolezza delle reali funzioni delle strutture, dei piani, dei programmi target e della definizione di quelli che dovrebbero svolgere, nonché dei collegamenti tra loro.

Le attività considerate dell'analisi del sistema non coprono l'elenco completo delle attività. Di seguito sono elencati quelli che presentano le maggiori difficoltà nel risolverli. Va notato che tutti i compiti della ricerca sistemica sono strettamente interconnessi tra loro, non possono essere isolati e risolti separatamente, sia nel tempo che in termini di composizione degli esecutori. Inoltre, per risolvere tutti questi problemi, il ricercatore deve avere una visione ampia e possedere un ricco arsenale di metodi e mezzi di ricerca scientifica.

METODI ANALITICI E STATISTICI. Questi gruppi di metodi sono più ampiamente utilizzati nella pratica della progettazione e della gestione. Le rappresentazioni grafiche reali (grafici, diagrammi, ecc.) sono ampiamente utilizzate per presentare i risultati intermedi e finali della modellazione. Tuttavia, questi ultimi sono ausiliari; le basi del modello, le prove della sua adeguatezza, sono quelle o altre direzioni di rappresentazioni analitiche e statistiche. Pertanto, nonostante nelle università si tengano corsi di lezioni indipendenti nelle aree principali di queste due classi di metodi, ne caratterizzeremo ancora brevemente caratteristiche, vantaggi e svantaggi dal punto di vista della possibilità di utilizzarli nella modellazione dei sistemi .

Analitico nella classificazione in esame sono nominati metodi che mostrano oggetti e processi reali sotto forma di punti (adimensionali nelle prove matematiche rigorose) che compiono qualsiasi movimento nello spazio o interagiscono tra loro. La base dell'apparato concettuale (terminologico) di queste rappresentazioni sono i concetti della matematica classica (valore, formula, funzione, equazione, sistema di equazioni, logaritmo, differenziale, integrale, ecc.).

Le rappresentazioni analitiche hanno una lunga storia di sviluppo e sono caratterizzate non solo dal desiderio di rigore terminologico, ma anche dall'assegnazione di determinate lettere ad alcune quantità speciali (ad esempio, raddoppiando il rapporto tra l'area di un cerchio e il area di un quadrato inscritto in esso p» 3.14; la base del logaritmo naturale – e» 2.7, ecc.).

Sulla base delle rappresentazioni analitiche, sono nate e si stanno sviluppando teorie matematiche di varia complessità - dall'apparato dell'analisi matematica classica (metodi di studio delle funzioni, loro tipo, metodi di rappresentazione, ricerca di estremi di funzioni, ecc.) a tali nuove sezioni di matematica moderna come programmazione matematica (lineare, non lineare, dinamica, ecc.), teoria dei giochi (giochi a matrice con strategie pure, giochi differenziali, ecc.).

Queste direzioni teoriche sono diventate la base di molte applicazioni, tra cui la teoria del controllo automatico, la teoria delle soluzioni ottime, ecc.

Quando si modellano i sistemi, viene utilizzata un'ampia gamma di rappresentazioni simboliche, utilizzando il "linguaggio" della matematica classica. Tuttavia, queste rappresentazioni simboliche non sempre riflettono adeguatamente processi complessi reali, e in questi casi, in generale, non possono essere considerate modelli matematici rigorosi.

La maggior parte delle aree della matematica non contengono i mezzi per porre il problema e dimostrare l'adeguatezza del modello. Quest'ultimo è dimostrato dall'esperimento, che, man mano che i problemi diventano più complessi, diventa anche sempre più complesso, costoso, non sempre indiscutibile e realizzabile.

Allo stesso tempo, questa classe di metodi include un'area relativamente nuova della matematica: la programmazione matematica, che contiene i mezzi per impostare il problema ed espande le possibilità di dimostrare l'adeguatezza dei modelli.

Statistico le idee si sono formate come una direzione scientifica indipendente a metà del secolo scorso (sebbene siano nate molto prima). Si basano sulla visualizzazione di fenomeni e processi utilizzando eventi casuali (stocastici) e il loro comportamento, che sono descritti dalle corrispondenti caratteristiche probabilistiche (statistiche) e modelli statistici. Le mappature statistiche del sistema nel caso generale (per analogia con quelle analitiche) possono essere rappresentate come sotto forma di un punto "sfocato" (area sfocata) nello spazio n-dimensionale, in cui il sistema (le sue proprietà prese in considerazione nel modello) viene trasferito dall'operatore F. Il punto “sfocato” va inteso come una determinata area che caratterizza il movimento del sistema (il suo comportamento); in questo caso, i confini della regione sono dati con una certa probabilità p (“sfocato”) e il movimento del punto è descritto da qualche funzione casuale.

Fissando tutti i parametri di quest'area, tranne uno, si ottiene un taglio lungo la linea a - b, il cui significato è l'impatto di questo parametro sul comportamento del sistema, che può essere descritto da una distribuzione statistica per questo parametro. Allo stesso modo, puoi ottenere bidimensionali, tridimensionali, ecc. modelli di distribuzione statistica. Le regolarità statistiche possono essere rappresentate come variabili casuali discrete e le loro probabilità, oppure come continue dipendenze della distribuzione di eventi e processi.

Per gli eventi discreti, la relazione tra i possibili valori di una variabile casuale xi e le loro probabilità pi è chiamata legge di distribuzione.

Metodo di brainstorming

Un gruppo di ricercatori (esperti) sviluppa modi per risolvere il problema, mentre qualsiasi metodo (qualsiasi pensiero espresso ad alta voce) è incluso nel numero di quelli presi in considerazione, più idee, meglio è. Nella fase preliminare, non viene presa in considerazione la qualità dei metodi proposti, ovvero l'oggetto della ricerca è la creazione di quante più opzioni possibili per risolvere il problema. Ma per avere successo, devono essere soddisfatte le seguenti condizioni:

la presenza di un ispiratore di idee;

· un gruppo di esperti non supera le 5-6 persone;

· il potenziale dei ricercatori è commensurabile;

l'ambiente è calmo;

si osservano uguali diritti, si può proporre qualsiasi soluzione, non è ammessa la critica delle idee;

· Durata del lavoro non superiore a 1 ora.

Dopo che il "flusso di idee" si interrompe, gli esperti effettuano una selezione critica delle proposte, tenendo conto dei limiti organizzativi ed economici. La selezione dell'idea migliore può essere effettuata secondo diversi criteri.

Questo metodo è più produttivo nella fase di sviluppo di una soluzione per l'attuazione dell'obiettivo, quando si rivela il meccanismo di funzionamento del sistema, quando si sceglie un criterio per risolvere il problema.

Il metodo di "concentrazione dell'attenzione sugli obiettivi del problema"

Questo metodo consiste nel selezionare uno degli oggetti (elementi, concetti) associati al problema da risolvere. Allo stesso tempo, è noto che l'oggetto preso in considerazione è direttamente correlato agli obiettivi ultimi di questo problema. Quindi viene esaminata la connessione tra questo oggetto e un altro, scelto a caso. Successivamente, viene selezionato il terzo elemento, altrettanto casualmente, e viene esaminata la sua relazione con i primi due, e così via. Pertanto, viene creata una certa catena di oggetti, elementi o concetti interconnessi. Se la catena si interrompe, il processo riprende, viene creata una seconda catena e così via. Ecco come viene esplorato il sistema.

Metodo "ingressi-uscite del sistema"

Il sistema in esame è necessariamente considerato insieme all'ambiente. Allo stesso tempo, viene prestata particolare attenzione alle restrizioni che l'ambiente esterno impone al sistema, nonché alle restrizioni inerenti al sistema stesso.

Nella prima fase di studio del sistema, vengono considerati i possibili output del sistema e vengono valutati i risultati del suo funzionamento in base ai cambiamenti nell'ambiente. Quindi vengono studiati i possibili input del sistema e i loro parametri, che consentono al sistema di funzionare entro i limiti delle restrizioni accettate. Infine, nella terza fase, vengono scelti input accettabili che non violino i limiti del sistema e non lo mettano in conflitto con gli obiettivi dell'ambiente.

Questo metodo è più efficace nelle fasi di comprensione del meccanismo del funzionamento del sistema e del processo decisionale.

Metodo dello scenario

La particolarità del metodo è che un gruppo di specialisti altamente qualificati in forma descrittiva rappresenta il possibile corso degli eventi in un particolare sistema, a partire dalla situazione attuale e terminando con una situazione risultante. Allo stesso tempo, erette artificialmente, ma che sorgono nella vita reale, si osservano restrizioni sull'input e sull'output del sistema (sulle materie prime, sulle risorse energetiche, sulla finanza e così via).

L'idea principale di questo metodo è identificare le connessioni di vari elementi del sistema che si manifestano in un particolare evento o vincolo. Il risultato di tale studio è un insieme di scenari - possibili direzioni per risolvere il problema, da cui, confrontando secondo alcuni criteri, si potrebbero scegliere quelli più accettabili.

Metodo morfologico

Questo metodo prevede la ricerca di tutte le possibili soluzioni al problema mediante un censimento esaustivo di queste soluzioni. Ad esempio, FR Matveev identifica sei fasi nell'implementazione di questo metodo:

la formulazione e definizione dei vincoli del problema;

ricercare eventuali parametri decisionali e possibili variazioni di tali parametri;

Trovare tutte le possibili combinazioni di questi parametri nelle soluzioni risultanti;

Confronto delle decisioni in funzione degli obiettivi perseguiti;

Scelta delle soluzioni

· studio approfondito delle soluzioni selezionate.

Metodi di modellazione

Un modello è un sistema creato con l'obiettivo di presentare una realtà complessa in una forma semplificata e comprensibile, in altre parole, un modello è un'imitazione di questa realtà.

I problemi risolti dai modelli sono molti e vari. Il più importante di loro:

· con l'ausilio di modelli, i ricercatori cercano di comprendere meglio il corso di un processo complesso;

· con l'ausilio di modelli si effettua la sperimentazione nel caso in cui ciò non sia possibile su un oggetto reale;

· con l'ausilio di modelli si valuta la possibilità di implementare diverse soluzioni alternative.

Inoltre, i modelli hanno proprietà così preziose come:

riproducibilità da parte di sperimentatori indipendenti;

· variabilità e possibilità di miglioramento introducendo nuovi dati nel modello o modificando le relazioni all'interno del modello.

Tra le principali tipologie di modelli si segnalano i modelli simbolici e matematici.

Modelli simbolici: diagrammi, diagrammi, grafici, diagrammi di flusso e così via.

I modelli matematici sono costruzioni astratte che descrivono in forma matematica le connessioni, le relazioni tra gli elementi del sistema.

Quando si costruiscono modelli, devono essere osservate le seguenti condizioni:

disporre di una quantità sufficientemente ampia di informazioni sul comportamento del sistema;

La stilizzazione dei meccanismi di funzionamento del sistema dovrebbe avvenire entro limiti tali da poter riflettere accuratamente il numero e la natura delle relazioni e dei collegamenti esistenti nel sistema;

L'uso di metodi automatici di elaborazione delle informazioni, soprattutto quando la quantità di dati è elevata o la natura della relazione tra gli elementi del sistema è molto complessa.

Tuttavia, i modelli matematici presentano alcuni svantaggi:

il desiderio di riflettere il processo in esame sotto forma di condizioni porta a un modello che può essere compreso solo dal suo sviluppatore;

D'altra parte, la semplificazione porta a una limitazione del numero di fattori inclusi nel modello; di conseguenza, c'è un'inesattezza nel riflesso della realtà;

· l'autore, dopo aver creato un modello, "dimentica" di non tenere conto dell'azione di numerosi, forse insignificanti fattori. Ma l'effetto combinato di questi fattori sul sistema è tale che i risultati finali non possono essere raggiunti su questo modello.

Per livellare queste carenze, il modello deve essere verificato:

Quanto realisticamente e in modo soddisfacente riflette il processo reale?

· se la modifica dei parametri provoca una corrispondente modifica dei risultati.

I sistemi complessi, a causa della presenza di molti sottosistemi discretamente funzionanti, di norma, non possono essere adeguatamente descritti utilizzando solo modelli matematici, quindi la modellazione di simulazione si è diffusa. I modelli di simulazione si sono diffusi per due motivi: in primo luogo, questi modelli consentono l'utilizzo di tutte le informazioni disponibili (modelli grafici, verbali, matematici...) e, in secondo luogo, perché questi modelli non impongono restrizioni rigorose sui dati di input utilizzati. Pertanto, i modelli di simulazione consentono un uso creativo di tutte le informazioni disponibili sull'oggetto di studio.

Metodologia di analisi del sistema

L'analisi dei sistemi è una scienza che affronta il problema del processo decisionale nelle condizioni di analisi di una grande quantità di informazioni di varia natura. commercio estero sistemico agroindustriale russo

Dalla definizione consegue che l'applicazione dell'analisi di sistema ad un problema specifico ha lo scopo di aumentare il grado di validità della decisione presa, di ampliare l'insieme delle opzioni tra le quali la scelta viene effettuata, indicando le modalità di rifiuto che sono ovviamente inferiore agli altri. Nell'analisi del sistema ci sono:

· metodologia;

· implementazione hardware;

applicazioni pratiche.

La metodologia comprende le definizioni dei concetti utilizzati ei principi di un approccio sistematico.

Diamo le principali definizioni di analisi di sistema.

Un elemento è un certo oggetto (materiale, energetico, informativo) che ha una serie di proprietà importanti per noi, ma la cui struttura interna (contenuto) è irrilevante ai fini della considerazione.

Comunicazione - importante ai fini della considerazione dello scambio tra elementi di materia, energia, informazione.

Sistema: un insieme di elementi che ha le seguenti caratteristiche:

collegamenti che consentono, mediante transizioni lungo di essi da elemento a elemento, di collegare due elementi qualsiasi dell'insieme;

una proprietà che è diversa dalle proprietà dei singoli elementi della popolazione.

Quasi ogni oggetto da un certo punto di vista può essere considerato un sistema. La domanda è quanto sia ragionevole una tale visione.

Un sistema di grandi dimensioni è un sistema che include un numero significativo di elementi dello stesso tipo e collegamenti dello stesso tipo. Un esempio è una pipeline. Gli elementi di quest'ultimo saranno le aree tra le cuciture o i supporti. Per i calcoli di resistenza utilizzando il metodo degli elementi finiti, le piccole sezioni del tubo sono considerate elementi del sistema e la connessione ha un carattere di potenza (energia): ogni elemento agisce su quelli vicini.

Un sistema complesso è un sistema che consiste di elementi di diverso tipo e ha connessioni eterogenee tra di loro. Un esempio è un computer, un trattore forestale o una nave.

Un sistema automatizzato è un sistema complesso con un ruolo determinante di elementi di due tipi:

sotto forma di mezzi tecnici;

come azione umana.

Per un sistema complesso, la modalità automatizzata è considerata più preferibile rispetto a quella automatica.

La struttura del sistema è la divisione del sistema in gruppi di elementi, indicando i legami tra di loro, invariati per tutto il tempo di considerazione e dando un'idea del sistema nel suo insieme. Questa divisione può avere una base materiale, funzionale, algoritmica o di altro tipo. Un esempio di struttura materiale è uno schema strutturale di un ponte prefabbricato, che consiste in singole sezioni assemblate in loco e indica solo queste sezioni e l'ordine in cui sono collegate. Un esempio di struttura funzionale è la divisione di un motore a combustione interna in sistemi di trasmissione di potenza, lubrificazione, raffreddamento e coppia. Un esempio di struttura algoritmica è un algoritmo di uno strumento software che indica una sequenza di azioni o un'istruzione che determina le azioni quando si rileva un malfunzionamento di un dispositivo tecnico.

La struttura di un sistema può essere caratterizzata dai tipi di connessioni che ha. I più semplici sono serie, parallelo e feedback.

Decomposizione: divisione del sistema in parti, conveniente per qualsiasi operazione con questo sistema. Esempi sono: divisione dell'oggetto in parti progettate separatamente, aree di servizio; considerazione di un fenomeno fisico o di una descrizione matematica separatamente per una data parte del sistema.

Gerarchia: una struttura con la presenza di subordinazione, ad es. legami diseguali tra gli elementi, quando gli impatti in una delle direzioni hanno un impatto molto maggiore sull'elemento rispetto all'altra. I tipi di strutture gerarchiche sono diversi, ma ci sono solo due strutture gerarchiche importanti per la pratica: ad albero ea forma di diamante.

La struttura ad albero è la più semplice da analizzare e implementare. Inoltre, è sempre conveniente individuare i livelli gerarchici al suo interno: gruppi di elementi situati alla stessa distanza dall'elemento superiore. Un esempio di struttura ad albero è il compito di progettare un oggetto tecnico dalle sue caratteristiche principali (livello superiore) attraverso la progettazione delle parti principali, dei sistemi funzionali, dei gruppi di unità, dei meccanismi fino al livello delle singole parti.

I principi dell'approccio sistemico sono disposizioni di natura generale, che sono una generalizzazione dell'esperienza di una persona che lavora con sistemi complessi. Sono spesso considerati il ​​fulcro della metodologia. Sono note circa due dozzine di tali principi, alcuni dei quali è consigliabile considerare:

· il principio dell'obiettivo finale: la priorità assoluta dell'obiettivo finale;

Il principio di unità: considerazione congiunta del sistema nel suo insieme e come insieme di elementi;

il principio di connessione: considerazione di ogni parte insieme alle sue connessioni con l'ambiente;

Il principio della costruzione modulare: è utile selezionare i moduli nel sistema e considerarlo come un insieme di moduli;

il principio della gerarchia: è utile introdurre una gerarchia di elementi e (o) la loro graduatoria;

· principio di funzionalità: considerazione congiunta della struttura e della funzione con priorità della funzione sulla struttura;

Il principio di sviluppo: tenendo conto della variabilità del sistema, della sua capacità di sviluppare, espandere, sostituire parti, accumulare informazioni;

· il principio del decentramento: una combinazione di centralizzazione e decentramento nelle decisioni e nella gestione;

· il principio di incertezza: tenere conto delle incertezze e della casualità nel sistema.

L'implementazione hardware include tecniche standard per modellare il processo decisionale in un sistema complesso e modalità generali di lavoro con questi modelli. Il modello è costruito sotto forma di insiemi collegati di procedure individuali. L'analisi dei sistemi esamina sia l'organizzazione di tali insiemi che il tipo di procedure individuali più adatte a prendere decisioni coerenti e gestionali in un sistema complesso.

Il modello decisionale è spesso rappresentato come un diagramma con celle, collegamenti tra celle e transizioni logiche. Le celle contengono azioni - procedure specifiche. Lo studio congiunto delle procedure e della loro organizzazione deriva dal fatto che senza tener conto del contenuto e delle caratteristiche delle celle, la creazione di schemi è impossibile. Questi schemi definiscono la strategia decisionale in un sistema complesso. È dallo studio dell'insieme associato di procedure di base che è consuetudine iniziare a risolvere uno specifico problema applicato.

Le procedure (operazioni) separate sono generalmente classificate in formalizzabili e non formalizzabili. A differenza della maggior parte delle discipline scientifiche che mirano alla formalizzazione, l'analisi dei sistemi ammette che in determinate situazioni sono più preferibili decisioni non formalizzabili prese da una persona. Di conseguenza, l'analisi del sistema considera le procedure formalizzabili e non formalizzabili in forma aggregata e uno dei suoi compiti è determinarne il rapporto ottimale.

Gli aspetti formalizzati delle singole operazioni risiedono nel campo della matematica applicata e dell'uso dei computer. In un certo numero di casi, un insieme connesso di procedure viene studiato con metodi matematici e il processo decisionale stesso viene modellato. Tutto questo ci permette di parlare delle basi matematiche dell'analisi dei sistemi. Aree della matematica applicata come la ricerca operativa e la programmazione di sistema sono le più vicine alla formulazione sistematica delle domande.

L'applicazione pratica dell'analisi del sistema è estremamente ampia nei contenuti. Le sezioni più importanti sono gli sviluppi scientifici e tecnici e vari compiti dell'economia.

Concetti di base della ricerca operativa

Un'operazione è un qualsiasi evento (sistema di azioni) unito da un unico progetto e diretto al raggiungimento di un determinato obiettivo.

Lo scopo della ricerca operativa è una giustificazione quantitativa preliminare di soluzioni ottimali.

Qualsiasi scelta definita di parametri che dipendono da noi è chiamata soluzione. Le soluzioni sono dette ottimali se sono preferite rispetto ad altre per un motivo o per l'altro.

I parametri, la cui totalità forma una soluzione, sono chiamati elementi della soluzione.

All'insieme delle soluzioni ammissibili vengono date condizioni che sono fisse e non possono essere violate.

Indicatore di prestazione: una misura quantitativa che consente di confrontare diverse soluzioni in termini di efficienza.

Tutte le decisioni sono sempre prese sulla base delle informazioni a disposizione del decisore (DM).

Ciascun compito nella sua formulazione dovrebbe riflettere la struttura e la dinamica della conoscenza del decisore sull'insieme di soluzioni fattibili e sull'indicatore di performance.

Un'attività viene definita statica se la decisione viene presa in uno stato di informazioni noto e immutabile. Se lo stato delle informazioni nel corso del processo decisionale si sostituisce a vicenda, il compito è chiamato dinamico.

Gli stati informativi del decisore possono caratterizzare il suo stato fisico in diversi modi:

· Se lo stato dell'informazione è costituito da un singolo stato fisico, l'attività è chiamata definita.

· Se lo stato informativo contiene diversi stati fisici e il decisore, oltre al loro insieme, conosce anche le probabilità di ciascuno di questi stati fisici, allora il problema è chiamato stocastico (parzialmente indeterminato).

· Se lo stato informativo contiene diversi stati fisici, ma il decisore, a parte il loro insieme, non sa nulla della probabilità di ciascuno di questi stati fisici, allora il problema è chiamato indeterminato.

Dichiarazione dei problemi di prendere decisioni ottimali

Nonostante il fatto che i metodi decisionali siano universali, la loro applicazione di successo dipende in gran parte dalla formazione professionale di uno specialista che deve avere una chiara comprensione delle caratteristiche specifiche del sistema in studio ed essere in grado di impostare correttamente il compito. L'arte della definizione dei problemi viene appresa da esempi di sviluppi implementati con successo e si basa su una chiara comprensione dei vantaggi, degli svantaggi e delle specificità dei vari metodi di ottimizzazione. In prima approssimazione, possiamo formulare la seguente sequenza di azioni che costituiscono il contenuto del processo di definizione del problema:

definire il confine del sistema da ottimizzare, ad es. rappresentazione del sistema come una parte isolata del mondo reale. L'espansione dei confini del sistema aumenta la dimensione e la complessità di un sistema multicomponente e, di conseguenza, ne rende difficile l'analisi. Di conseguenza, nella pratica ingegneristica si dovrebbero scomporre i sistemi complessi in sottosistemi che possono essere studiati separatamente senza semplificare eccessivamente la situazione reale;

Definizione di un indicatore di performance, sulla base del quale è possibile valutare le caratteristiche del sistema o del suo progetto al fine di individuare il progetto “migliore” o l'insieme delle condizioni “migliori” per il funzionamento del sistema. Nelle applicazioni di ingegneria vengono solitamente scelti indicatori economici (costi, profitti, ecc.) o tecnologici (produttività, intensità energetica, consumo di materiali, ecc.). La variante “migliore” corrisponde sempre al valore estremo dell'indicatore di prestazione del sistema;

selezione di variabili indipendenti all'interno del sistema che dovrebbero descrivere adeguatamente progetti o condizioni accettabili per il funzionamento del sistema e contribuire a garantire che tutte le decisioni tecniche ed economiche più importanti si riflettano nella formulazione del problema;

· costruire un modello che descriva la relazione tra le variabili del compito e rifletta l'influenza di variabili indipendenti sul valore dell'indicatore di performance. Nel caso più generale, la struttura del modello comprende le equazioni di base dei bilanci materiali ed energetici, le relazioni associate alle decisioni progettuali, le equazioni che descrivono i processi fisici che si verificano nel sistema, le disuguaglianze che determinano l'intervallo di valori accettabili di variabili e impostare i limiti delle risorse disponibili. Gli elementi del modello contengono tutte le informazioni che solitamente vengono utilizzate nel calcolo del progetto o nella previsione delle caratteristiche del sistema ingegneristico. Ovviamente, il processo di costruzione di un modello richiede molto tempo e richiede una chiara comprensione delle caratteristiche specifiche del sistema in esame.

Nonostante il fatto che i modelli per prendere decisioni ottimali siano universali, la loro applicazione di successo dipende dalla formazione professionale dell'ingegnere, che deve avere una completa comprensione delle specifiche del sistema in studio. Lo scopo principale di considerare gli esempi riportati di seguito è quello di dimostrare la varietà di formulazioni di problemi di ottimizzazione in base alla generalità della loro forma.

Tutti i problemi di ottimizzazione hanno una struttura comune. Possono essere classificati come problemi di minimizzazione (massimizzazione) dell'indicatore di efficienza del vettore M W m (x), m = 1, 2, ..., M, argomento vettore N-dimensionale x = (x 1 , x 2 , ..., x N), le cui componenti soddisfano il sistema di vincoli di uguaglianza h k (x) = 0, k = 1, 2, ..., K, vincoli di disuguaglianza g j (x) > 0, j = 1, 2, ..., J, restrizioni regionali x li< x i < x ui , i = 1, 2, ..., N.

Tutti i problemi decisionali ottimali possono essere classificati in base al tipo di funzioni e dimensione W m (x), h k (x), g j (x) e alla dimensione e contenuto del vettore x:

processo decisionale unico - W m (x) - scalare;

· processo decisionale multiuso - W m (x) - vettore;

processo decisionale in condizioni di certezza - dati iniziali - deterministico;

· Processo decisionale in condizioni di incertezza - dati iniziali - casuali.

Il più sviluppato e largamente utilizzato nella pratica è l'apparato decisionale a scopo unico in condizioni di certezza, che prende il nome di programmazione matematica.

Considera il processo decisionale dalle posizioni più generali. Gli psicologi hanno stabilito che la decisione non è il processo iniziale dell'attività creativa. Si scopre che l'atto decisionale è immediatamente preceduto da un processo sottile ed esteso del cervello, che forma e predetermina la direzione della decisione. Questa fase, che può essere definita “predecisione”, comprende i seguenti elementi:

La motivazione è il desiderio o la necessità di fare qualcosa. La motivazione determina lo scopo di qualsiasi azione, utilizzando tutta l'esperienza passata, compresi i risultati;

la possibilità di risultati ambigui;

· la possibilità di ambiguità delle modalità di raggiungimento dei risultati, cioè libertà di scelta.

Questa fase preliminare è seguita dalla fase decisionale vera e propria. Ma il processo non finisce qui, perché. di solito dopo la decisione segue la valutazione dei risultati e l'adeguamento delle azioni. Pertanto, il processo decisionale non dovrebbe essere visto come un atto una tantum, ma come un processo sequenziale.

Le disposizioni sopra esposte sono di natura piuttosto generale, di solito studiate in dettaglio dagli psicologi. Più vicino dal punto di vista dell'ingegnere è il seguente diagramma del processo decisionale. Questo circuito comprende i seguenti componenti:

analisi della situazione iniziale;

analisi delle possibilità di scelta;

Scelta di una soluzione

Valutazione delle conseguenze della decisione e del suo adeguamento.