T_sist_Pavlov

80

Таблица 3.1

81

В связи с этим следует различать шкалы, в которых измеряются величины, дискретные по своей природе (например, измерение энергии с точностью до квантов в физике элементарных частиц, подсчет поголовья скота, количества деревьев на данной площади и т.п.), и шкалы, в которых измеряются с конечной точностью непрерывные величины (масса, длина, напряжение, время и т.д.). Первые будем называть дискретными шкалами, вторые – дискретизованными. Обращение с данными в дискретизованной шкале имеет свои особенности.

Важно, что в таких измерениях нельзя фиксировать дробные части деления шкалы, даже если стрелка прибора остановилась между метками: класс точности прибора не гарантирует различения внутри интервала точности. Казалось бы, последующая статистическая обработка совокупности неточных наблюдений может дать повышение точности за счет усреднения. Однако это верно не во всех случаях: все зависит от того, какой параметр распределения данных мы оцениваем и не изменяет ли погрешность этот параметр. Другими словами, вопрос о влиянии дискретизации на конечный результат не является тривиальным.

Известны случаи, когда «ухудшение» измерения в дискретизованной шкале на самом деле улучшает результат. Например, при определении координат звезд при проектировании изображения участка неба на светочувствительную матрицу рекомендуется расфокусировать изображение так, чтобы световое пятно от звезды охватывало несколько пикселов (ячеек) матрицы. Это увеличивает точность определения положения звезды. Другой интересный эффект дискретизации заключается в том, что при искажении измеряемого параметра распределения наблюдений существует некоторое число усредняемых наблюдений, превышение которого может лишь ухудшить точность конечного результата.

Еще один практически важный класс шкал – нелинейные. Так называются шкалы, в которых интервалы не удовлетворяют условиям аддитивности. Иначе говоря, «цена» единичного деления такой шкалы зависит от того, в какой части шкалы находится это деление. Примерами могут служить квадратичная, логарифмическая, экспоненциальная шкалы, «вероятностная бумага», многие номограммы. Причины введения нелинейных шкал могут быть как объективными (например, нелинейность измерительного прибора, большой динамический диапазон измеряемой величины), так и субъективными (удобство и наглядность представления данных, желание подчеркнуть некоторые детали полученной зависимости и т.д.). Обработка данных, зафиксированных в таких шкалах, требует учета конкретного характера нелинейности. Следует иметь в виду и то, что некоторые из нелинейных преобразований могут ненамеренно изменить силу шкалы. Например, в акустике и радиотехнике часто отношение мощностей сигналов представляется в децибелах: N [дб] = 10 lg(P2/P1). Мощности P1 и P2 измеряются в шкале отношений, следовательно, все операции, необходимые для получения количества

82

децибел, допустимы. Однако величина N принадлежит шкале интервалов, что должно учитываться при дальнейшем оперировании с нею (например, нельзя говорить, что мощность данного сигнала равна такому-то количеству децибел, и не указать, в сравнении с чем).

Обратим внимание на еще одну особенность типовых шкал. Бросается в глаза резкое, принципиальное отличие между «слабыми» качественными шкалами – номинальной и порядковой – и «сильными» количественными шкалами – интервалов, разностей, отношений, абсолютной. Кажущееся очевидным различие между «качеством» и «количеством», несводимость одного к другому применительно к измерительным шкалам вдруг теряет очевидность. Во всяком случае возникает интригующий вопрос: является ли переход от качественных шкал к количественным принципиально скачкообразным или существует возможность путем пошагового усиления порядковой шкалы «плавно» дойти до интервальной? Возможность постепенного усиления открывается в связи с введением, наряду с упорядочением альтернатив, понятия силы предпочтения. Речь идет о возможности сравнения «расстояний» между упорядоченными альтернативами. Ясно, что как только эти расстояния начнут изменяться в числовых шкалах, так и шкала в целом станет числовой (напомним, что формальное определение интервальной шкалы вводилось именно через определение интервала). Отказ от сравнения сил предпочтения оставляет нас в рамках порядковой шкалы. Существует и промежуточный вариант: сравнивать различия между альтернативами в порядковой шкале. Это явное усиление шкалы, не переводящее ее, однако, в разряд количественной. Такую шкалу называют шкалой гиперупорядочения. Дальнейшее усиление состоит в том, чтобы упорядочивать силы предпочтения сил предпочтения и т.д. Сходится ли такая последовательность порядковых шкал хотя бы в пределе к числовой шкале, и при каких требованиях к нечисловому характеру сил предпочтения – остается пока математически открытым вопросом.

Упражнения к главе 3

1.Дайте дескриптивное определение системы.

2.Дайте конструктивное определение системы.

3.Что определяется при дескриптивном подходе?

4.Что определяется при конструктивном подходе?

5.Представьте последовательность создания системы.

6.Представьте последовательность функционирования системы по ликвидации проблемной ситуации.

7.Определите понятие «моделирование».

8.Определите понятие «модель».

9.Поясните высказывание «цель как модель».

10.Дайте определение познавательной модели. Пример.

11.Дайте определение прагматической модели. Пример.

83

12.Определите статическую и динамическую модели.

13.Определите абстрактную и материальную (реальную) модели.

14.Поясните приближенность модели.

15.Поясните адекватность модели.

16.Определите модель «черный ящик системы».

17.Определите модель состава системы.

18.Определите модель структуры системы.

19.Определите структурную модель системы.

20.Представьте пример модели «черный ящик» для выбранной Вами

системы.

21.Представьте пример модели состава для выбранной Вами системы.

22.Представьте пример модели структурной схемы для выбранной Вами системы.

23.Объясните термин «функционирование» системы.

24.Объясните термин «развитие» системы.

25.Что указывается в динамическом варианте модели состава?

26.Что указывается в динамическом варианте «черного ящика»?

27.Что указывается в динамическом варианте модели состава системы?

28.Что указывается в динамическом варианте модели белого ящика?

29.Ваше понимание формальной структуры системы.

30.Ваше понимание материальной (реальной) структуры системы.

31.Назовите этапы структурного подхода.

32.Благодаря чему всякий объект выделяется, обособляется в окружающей среде?

33.Определите понятие «измерение».

34.Опишите шкалу наименования.

35.Опишите порядковую шкалу.

36.Опишите шкалу интервалов.

37.Опишите шкалу отношений.

38.Опишите абсолютную шкалу.

84

4 ФОРМИРОВАНИЕ, СТРУКТУРИЗАЦИЯ И АНАЛИЗ ЦЕЛИ

Осознание роли цели и целеустремленности в системах управления привело к созданию в зарубежных странах так называемых «думающих фирм» и корпораций типа REND, занимающихся разработкой прогнозов развития, формированием и анализом структур целей («деревьев целей») − вначале в области управления военным потенциалом (ПАТТЕРН), затем обратились к изучению целеустремленных систем, стремящихся к идеалу. Развитием этих работ явились ряд исследований по прогнозированию и перспективному планированию на фирмах и на государственном уровне. В нашей стране − ГОЭРЛО, директивы на пятилетки, прогноз на двадцать лет и т.д. В настоящее время предполагается, что роль комиссий для разработки прогнозов желаемого будущего в законодательстве страны должны играть комитеты и комиссии при Федеральном Собрании, а разработка основных направлений развития и перспективного планирования остается функцией правительства страны.

Прежде всего, руководители предприятий и организаций сталкиваются с проблемой формулирования общей (глобальной) цели, которую в начале стремятся сформулировать в виде «цели-идеала».

Использование закономерности эквифинальности при формули-

ровании цели. Формулирование «цели-идеала» связано с системой ценностей личности, общества, форм существования сообществ-городов, регионов, страны и т.д.

Система ценностей определяет желаемое будущее, предельный уровень развития личности или общества. В теории систем этот предельный уровень характеризуется закономерностью эквифинальности. В разные периоды жизни можно наблюдать разные состояния эквифинальности. Для человека следующие уровни:

•материальный уровень, определяемый врожденными потребностями;

•эмоциональный (развлечения, восприятие, восхищение, любовь);

•семейно-общественный (программа продолжения рода);

•интеллектуальный (развитие творческих способностей);

Одной из принципиальных особенностей системного анализа является разработка и использование средств, облегчающих формирование и анализ целей и функций систем управления. Основные сведения о понятии цели, о закономерностях целеобразования были рассмотрены в главе 1. Здесь же приведем методики структуризации целей и функций и сравнительный анализ таких методик.

85

4.1 Проблемы формулирования цели при управлении развивающимися системами

Роль целей в управлении развивающимися системами с активны-

ми элементами. На протяжении значительного периода развития теории систем основой исследования и моделирования широкого класса систем являлась парадигма открытой системы и исследованные Берталанфи закономерности (целостности, иерархической упорядоченности, эквифинальности). Затем парадигма открытой системы, которая помогала хорошо отражать сущность биологических объектов, стала дополняться все большим вниманием не к внешним факторам среды, влияющей на существование и функционирование системы, а к внутренним активным началам, которые приводят к проявлению у социально-экономических объектов таких свойств, как нестационарность параметров, нестабильность поведения, способность адаптироваться к изменяющимся условиям и т.д.

Появились концепции, опирающиеся на активное начало компонентов системы.

Для реализации роли цели в системах организационного управления необходимо обеспечить полноту определения целей и функций предприятия, организации, региона и т.д. на соответствующем этапе их развития, провести оценку функций с точки зрения их значимости, трудоемкости, частоты выполнения и т.д. и сформировать структуру целей и функций для выбранного уровня системы управления или исследуемого вида деятельности.

Основные этапы развития целевого управления. Проблемы целе-

пологания начинают становиться объектом серьезного исследования в экономике и теории управления.

Итак, на примере социально-общественного уровня развития социума и его образований – города, регионы и т.д. − констатируем необходимость учета при формулировании целей управления городом, регионом страной закономерности эквифинальности и возможных ее проявлений в форме уровней или пространств.

Однако при этом обратим внимание на сложность реализации желаемого уровня (пространства) на практике, поскольку в силу второй закономерности целеобразования формулирование и реализация целей зависят от внутренних факторов, т.е. от уровня развития населения, проживающего в регионе.

Для уточнения формулировки обобщенной цели-идеала и ее детализации необходимо применять методики структуризации, анализировать варианты структур целей и функций, выбирать из них лучшие для конкретного периода развития системы.

86

4.2 Первые методики системного анализа целей

Методика ПАТТЕРН. Первой методикой, в которой определен порядок и методы системного анализа целей была методика PATTERN (означает «шаблон», «модель», «схема» и означает «помощь планированию посредствам показателей технической помощи») разработанная корпорацией РЭНД в 1963 г. Она описана в главе 2, но что касается формирования самой структуры («дерева целей»), то логика ее построения, как отличали сами авторы не отрабатывались. Не уделялось внимания разработке принципов и приемов структуризации и в последующих модификациях методики – ПАТТЕРНМО, НАСА – ПАТТЕРН и т.д.

Ощущая этот недостаток, советские исследователи с самого начала применения системного анализа большое внимание уделяли разработке принципов и получения первоначального варианта «дерева целей», составляющие которого затем подлежат оценке и анализу.

Первыми из таких работ были работы Ю.И. Черняка, который предложил не только принципы формирования «дерева целей», но и признаки структуризации.

Например, он предложил два приема формирования верхних уровней «дерева». Первый из них базируется на концепции о соответствии составляющих двух шкал развития системы: пространственной и временной (рис. 4.1).

отдаленная

среда

ближайшая

среда

исследуемая

система

Время

Рис.4.1

Подцели верхнего уровня «дерева» определяются диагональю матрицы, чтобы в зависимости от конкретных условий ЛПР имели возможность ограничивать «дерево» исключением либо сразу всей ветви подцелей отдаленной перспективы и отдаленной среды, либо ветви «внутренних», текущих целей, если они легко достигаются и не требуют дополнительного внимания. При этом сохраняются остальные ветви «дерева», что обеспечивает относительную устойчивость структуры целей.

87

Второй прием заключается в том, что для анализа новой неясной проблемы составляющие верхнего уровня структуры определяются тремя вопросами:

1.Что нужно узнать, чтобы решить проблему?

2.Что нужно создать для ее решения?

3.Что нужно организовать в процессе решения проблемы? (См. рис.4.2.)

Проблема

Рис 4.2

В таблице 4.1 приведены признаки структуризации, рекомендуемые для разных уровней системы управления в работах раннего периода развития системного анализа и методов структуризации, и определены источники информации, которые могут оказать помощь при формировании разных уровней «дерева» − верхних, средних и нижних.

Таблица 4.1

88

Предложенные в ранних методиках принципы и признаки структуризации получены на основе накопительного опыта формирования структур целей. Это находится в соответствии с основными принципами системного анализа – использование интуиции и опыта специалистов, частичная формализация этого опыта в виде принципов и приемов и использование их для активизации, в свою очередь, интуиции и опыта других специалистов, которые формируют структуры целей в новых условиях, для решения новых проблем. Однако такой подход не гарантирует полноты анализа. Поэтому в дальнейшем в поисках принципов, обеспечивающих полноту структуры целей и функций, исследователи обратились к философскому обоснованию концепций системы и разработке на этой основе моделей системы, позволяющих отразить предполагаемую концепцию и гарантировать полноту структуризации, по крайней мере, в рамках принятой концепции и моделей, ее отражающих.

Методика, базирующаяся на двойственном определение системы.

Первой методикой, в основу которой была положена философская концепция, была методика, базирующаяся на двойственном определении системы Умова, в одном из которых свойства характеризуют элементы, а в другом – свойства характеризуют связи (отношения).

Применительно к системам управления было показано, что этим определениям соответствуют два способа представления системы:

1)процедурное – как множество объектов А, на которых реализуется заранее определенное отношение а с фиксированными свойствами t. Для систем управления, если отношение определено во времени, это представление соответствует структуризации системы по «циклу управления»: планирование, организация, регулирование, учет и т.д.

2)факторное – как множество объектов А, обладающих заранее определенным свойством t, с фиксированными между ними отношениями а. Например, могут быть выделены такие составляющие, как основное производство, основные и оборотные фонды, трудовые ресурсы и другие объекты управления на предприятии.

При этом показано, что каждый из этих способов представления системы в отдельности дает неполное описание системы управления и для выявления системных особенностей конкретного предприятия нужно один из способов описания дополнять другим, двойственным ему, тогда анализ задачи системы управления будет полным (рис. 4.3).

Методика нашла широкое применение в различных отраслях при разработке АСУ.

Методика, основанная на концепции системы, учитывающей сре-

ду и целеполагание. Принципиальной особенностью методики является то, что она исходит из определения системы Сагатовского, учитывающего понятие «цель», а следовательно, и процесс целеобразования, требующий взаимодействия системы со средством. Разработана и исследована эта методика учеными томских вузов под руководством Ф.И. Перегудова и В.З. Ямпольского. Основные этапы методики, соответствующие уровням структуризации, иллюстрируются рис. 4.4.

89

Рис. 4.3

ТПП – техническая подготовка производства; МТС – материально-технические средства; ОП – производство основной продукции; СбП – сбыт продукции; ПР – прогнозирование;

ПП – перспективное планирование; ТП – текущее планирование; ОУ – оперативное управление.