Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Мет указания СА

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
22.03.2016
Размер:
348.27 Кб
Скачать

Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева

Факультет автоматики и электронного приборостроения Кафедра приборов и информационно-измерительных систем

"СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ "

Методические указания к практическим занятиям

для студентов направления 201000.62

«Биотехнические системы и технологии»

Казань

2015

Тюрина М.М. Системный анализ: методические указания к практическим и лабораторным занятиям. -

Казань: Каз. гос. техн. ун-т, 2015. - 36 с.

Приведены методические указания к практическим и 4

лабораторным занятиям по применению методов системного анализа и принятия решений. Каждая работа включает теоре-

тическое изложение материала, варианты заданий к практиче-

ской работе и требования к докладу.

Методические указания предназначены для выполне-

ния практических работ по дисциплине "Системный анализ "

для студентов направления 201000.62 «Биотехнические си-

стемы и технологии».

.

2

Требования к докладу

 

 

 

Содержание

 

Время доклада должно составлять не более 7-10 мин

Введение…………………………………………………

4

(за это время нужно постараться изложить суть вопроса по

Практическое занятие №1…………………………….

5

заданной теме), 5 мин – вопросы.

Практическое занятие №2…………………………….

13

 

Практическое занятие №3…………………………….

21

 

Практическое занятие №4…………………………….

30

Литература к практическому занятию №4

 

 

1.Ларичев О.И. Теория и методы принятия решений. М., Логос, 2000.

2.Айзерман М.А., Алескеров Ф.Т. Выбор вариантов (основы теории), М., Наука, 1990

3.Макаров И.М. и др. Теория выбора и принятия решений М: Наука, 1987.

4.Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П.Введение в системный анализ. М: ВШ, 1989.

34

3

 

2.

Пошаговая схема принятия решения (алгоритм,

Введение

пример);

 

 

 

 

3.

Математические методы принятия решений;

Системный анализ, как и любая другая наука, ставит

4.

Компьютерная поддержка принятия решений;

своей целью исследование новых связей и отношений объек-

5.

Ошибки, возникающие при принятии решения;

тов и явлений. Но, тем не менее, основной проблемой этой

6.

Логика и аргументация принятия решения в ме-

науки является исследование связей и отношений таким обра-

дицине;

 

зом, чтобы изучаемые объекты стали бы более управляемы-

7.

Принятие решения при диагностике заболева-

ми, изучаемыми, а "вскрытый" в результате исследования ме-

ния;

 

ханизм взаимодействия этих объектов – более применимым к

8.

Принятие решения в теории здоровья;

другим объектам и явлениям. Задачи и принципы системного

9.

Принятие решения в организации лечебного и

подхода не зависят от природы объектов и явлений. Систем-

диагностического процесса;

ный анализ применяется в любой предметной области, вклю-

10.

Принятие решения в медицинской технике

чая в себя как частные, так и общие методы и процедуры ис-

(разработка нового оборудования);

следования.

11.

Принятие решения в образовательном процессе

Современный системный анализ является прикладной

 

 

наукой, нацеленной на выяснение причин реальных сложно-

 

Содержание отчета:

стей, возникших перед "обладателем проблемы" и на выра-

 

 

ботку вариантов их устранения. В наиболее развитой форме

1.

Введение

системный анализ включает и непосредственное, практиче-

2.

Теоретическая часть

ское улучшающее вмешательство в проблемную ситуацию.

3.

Выводы по работе

4

33

ние актуальности, определение условий при ко-

торых эта проблема будет решена;

Составление плана решения разработка альтер-

нативных вариантов решения, сопоставление вариантов решения с имеющимися ресурсами,

оценка альтернативных вариантов, оценка аль-

тернативных вариантов по эффективности, со-

ставление программ решения, разработка и со-

ставление детального плана решения;

Выполнение решения доведение решений до конкретных исполнителей, разработка мер по-

ощрений и наказаний, контроль за выполнением решений.

Кроме того, зачастую, выбирая одно решение из мно-

жества возможных, лицо, принимающее решение, руковод-

ствуется только интуитивными представлениями. Для других людей мотивы принятия решения могут быть и вовсе неяс-

ными. Поэтому с целью придания ясности следует найти чис-

ленную меру для определения того, насколько каждое из ре-

шений является подходящим.

Варианты заданий:

1.Принятие решения. Основные принципы, про-

блемы. Стратегии принятия решений;

32

Практическое занятие №1

Методы системного анализа и принятия решений

Цель работы:

1.Изучение методов системного анализа и приня-

тия решений

2.Приобретение навыков в применении изучен-

ных методов на практике

Теоретическая часть

Системный анализ содержит широкий спектр разнооб-

разных методов, которые можно объединить в следующие группы:

методы эвристического программирования;

методы, основанные на семиотическом подхо-

де;

методы аналогии;

аналитические методы;

методы имитационного моделирования.

Существующие методы математического анализа, ко-

торые оправдали себя в сравнительно простых случаях, ока-

зываются неэффективными при исследовании сложных си-

5

стем. В связи с этим широкое распространение получили ме-

тоды эвристического программирования, основанного на принципах анализа поведения человека, направленные на ис-

пользование интуиции и опыта специалистов, а также методы формализованного представления систем. Среди этой группы значительное место занимает метод экспертных оценок (ме-

тод мозговой атаки и обмена мнениями, метод ”дельфи” и

др.), использующие те или иные формы обобщения совокуп-

ности субъективных оценок, представлений некоторой груп-

пы специалистов по исследуемой проблеме. Достоинства ме-

тода – это простота и доступность. Основной недостаток за-

ключается в том, что не удается установить степень досто-

верности экспертизы. Общий недостаток эвристического про-

граммирования – отсутствие формальных правил поиска "эв-

ристики", т.к. этот процесс чаще всего является искусством и не всегда приводит к положительным результатам.

Основной целью метода "мозговой атаки" является

поиск новых идей, их широкое обсуждение и конструктивную критику. Основная гипотеза заключается в предположении,

что среди большого числа идей имеются, по меньшей мере,

несколько хороших. При всей кажущейся простоте данные обсуждения дают неплохие результаты.

Основой метода экспертных оценок являются раз-

личные формы экспертного опроса с последующим оценива-

нием и выбором наиболее предпочтительного варианта. При

6

тельность» и т.п.

Процесс уникального выбора характеризуется тремя необходимыми условиями: наличием проблемы, требующей разрешения; наличием лица или группы лиц, принимающих решение; несколькими вариантами, из которых осуществля-

ется выбор. При отсутствии хотя бы одной из этих составля-

ющих процесса выбора нет. Трудные, нестандартные, по-

своему уникальные процессы и явления характеризуются ря-

дом моментов. Многокритериальный характер наиболее акту-

альных проблем. Обычно не удается сводить оценку каждой из предложенных альтернатив к какому-либо одному числен-

ному показателю, например к определению сил и средств на выполнение правоохранительных мероприятий. Необходимо одновременно оценивать каждую альтернативу по многим показателям.

Часто экономические, медицинские, политические, со-

циальные, управленческие проблемы имеют несколько вари-

антов решений. Эти решения относятся к одной проблеме, и в этом смысле они однородны. По отношению друг к другу ва-

рианты решений являются альтернативами.

Во многих иностранных источниках весь процесс при-

нятия решения рассматривается как функция проблемы, аль-

тернатив и выполнения решения. Любое решение проходит через три стадии:

Уяснение проблемы сбор информации, выясне-

31

Практическое занятие №4

Принятие решения

Цель работы:

Изучение основных принципов, методов, алгоритмов принятия решения в системном анализе, а также применения теории принятия решения на практике.

Теоретическая часть

Процессы принятия решений в различных сферах дея-

тельности во многом аналогичны. Поэтому необходим уни-

версальный метод поддержки принятия решений, соответ-

ствующий естественному ходу человеческого мышления.

Часто экономические, медицинские, политические, со-

циальные, управленческие проблемы имеют несколько вари-

антов решений. Зачастую, выбирая одно решение из множе-

ства возможных, лицо, принимающее решение, руководству-

ется только интуитивными представлениями. Вследствие это-

го принятие решения имеет неопределенный характер, что сказывается на качестве принимаемых решений. С целью придания ясности процесс подготовки принятия решения на всех этапах сопровождается количественным выражением та-

ких категорий как «предпочтительность», «важность», «жела-

30

этом предполагается, что истинное значение исследуемой ха-

рактеристики находится внутри диапазона оценок, получен-

ных от группы экспертов и что обобщенное коллективное мнение является достоверным. Наиболее спорным моментом в данных методиках является установление весовых коэффи-

циентов по высказываемым экспертами оценкам и приведе-

ние противоречивых оценок к некоторой средней величине.

Первоначально метод "Дельфи" был предложен как одна из процедур при проведении мозговой атаки и должен был помочь снизить влияние психологических факторов и по-

высить объективность оценок экспертов. Затем метод стал использоваться самостоятельно. Его основа – обратная связь,

ознакомление экспертов с результатами предшествующего тура и учет этих результатов при оценке значимости экспер-

тов.

Метод "дерева целей" предполагает использование иерархической структуры, полученной путем разделения об-

щей цели на подцели. Для случаев, когда древовидный поря-

док строго по всей структуре не выдерживается. Метод "дере-

ва целей" ориентирован на получение относительно устойчи-

вой структуры целей проблем, направлений. Для достижения этого при построении первоначального варианта структуры следует учитывать закономерности целеобразования и ис-

пользовать принципы формирования иерархических структур.

Морфологические методы. Основная идея морфоло-

7

гического подхода – систематически находить все возможные варианты решения проблемы путем комбинирования выде-

ленных элементов или их признаков. В систематизированном виде метод морфологического анализа был впервые предло-

жен Ф. Цвикки и часто так и называется "метод Цвикки". Из-

вестны три основные схемы метода:

– метод систематического покрытия поля, основанный на выделении так называемых опорных пунктов знаний в ис-

следуемой области и использование для заполнения поля не-

которых сформулированных принципов мышления;

– метод отрицания и конструирования, который за-

ключается в формулировке некоторых предположений и за-

мене их на противоположные с последующим анализом воз-

никающих несоответствий;

– метод морфологического ящика, который состоит в определении всех возможных параметров, от которых может зависеть решение проблемы.

К эвристическим методам также примыкают методы семиотического подхода, основанного на возможностях вы-

разительных средств естественного языка, которые позволяют весьма эффективно и при определенных соглашениях описы-

вать широкий класс объектов, процессов и явлений.

Методы аналогии включают, прежде всего, так назы-

ваемые биологические аспекты. В этом случае биологическую систему рассматривают как прототип системотехнического

8

Требования к докладу

Время доклада должно составлять не более 7-10 мин

(за это время нужно постараться изложить рассмотренную систему с позиций морфологического и функционального описаний), 5 мин – вопросы.

Литература к практическому занятию №3

1. Павлов Е.Г., Тюрина М.М. Биофизика. Сложные системы: Учебное пособие. Казань: Изд-во Казан. Гос. Техн.

Ун-та, 2005. – 142 с.: ил.

2.Павлов Е.Г. Чернышук В.А. Функциональные си-

стемы человеческого организма: Учебное пособие. Казань:

Изд-во Казан. Гос. Техн. Ун-та, 2004. – 184 с.: ил.

3.Анохин П. К. Очерки по физиологии функцио-

нальных систем. - М.: Медицина, 1974. – 446 с.

4.Судаков К. В. Функциональные системы организ-

ма. – М: Медицина, 1987. – 432 с.

5.Судаков К. В. Теория функциональных систем.

Под ред. Нувахова Б.Ш. – М., 1996. – 89 с.

6.Регуляторные системы организма человека: Учеб.

пособие для вузов/ В.А. Дубынин, А.А. Каменский, М.Р. Са-

пин, В.И. Сивоглазов. – М.: Дрофа, 2003. – 368 с.

29

ного для метаболизма содержания водородных ионов в орга-

низме;

4. Функциональная система оптимального для мета-

болизма уровня кровяного давления;

5. Функциональная система поддержания оптималь-

ных величин дыхательных показателей;

6. Функциональная система поддержания оптималь-

ной для метаболизма температуры тела;

7. Функциональная система подержания необходимо-

го уровня питательных веществ в организме;

8. Функциональная система поддержания оптималь-

ного для метаболизма уровня осмотического давления

Содержание отчета:

1. Введение (раскрыть понятие "функциональная си-

стема", дать общую характеристику рассматриваемой систе-

мы)

2. Теоретическая часть (описать систему, с позиций морфологического (структура) и процессуального описаний

(дать характеристику результатов функциональной системы,

рассмотреть рецепцию результата, механизмы регуляции)

3. Выводы по работе (определить количество "анато-

мических" систем, входящих в состав функциональной си-

стемы, оценить сложность системы)

28

комплекса. Это позволяет использовать опыт, накопленный живой природой в процессе длительной эволюции. Чаще все-

го бионический подход играет роль методологического сове-

та, позволяя избежать некоторых ошибок.

Аналитические методы, используемые в СА, весьма разнообразны. Так как в СА используются практически все математические схемы исследования операций и методы тео-

рии принятия решений, а также специфически применимы и модели:

метод "черного ящика",

метод агрегатов,

модели на основе теории графов,

модели на основе концепций теории измерения.

Перечисленные специфические методы развиты недо-

статочно и некоторые из них не играют решающей роли.

Моделирование играет ведущую роль в системном ана-

лизе. При этом наибольшее значение имеет имитационное моделирование, под которым понимают процесс формирова-

ния реальной системы и проведения на этой модели экспери-

ментов в целях выявления: свойств системы, возможных пу-

тей ее создания, совершенствования и (или) эффективного использования. Сущность этого метода при исследовании си-

стем состоит в том, что процесс имитируется с помощью арифметических и логических операций в той последователь-

ности элементарных действий, которая характерна для моде-

9

лируемого процесса.

работают в тесном взаимодействии для поддержания необхо-

 

 

димого для нормального метаболизма состава газов в орга-

 

Варианты заданий:

низме.

 

 

В третью подгруппу функциональных систем включа-

1.

Метод мозговой атаки;

ются системы, у которых наряду с внутренним звеном само-

2.

Метод экспертных оценок;

регуляции, обеспечивающим тот или иной гомеостатический

3.

Метод Дельфи;

показатель, в качестве внешнего звена саморегуляции, вклю-

4.

Метод "дерева целей";

чается активная поведенческая реакция; поиск и взаимодей-

5.

Метод Цвикки (метод системного покрытия по-

ствие со специальными раздражителями внешней окружаю-

ля);

 

щей среды (запахи, визуальные представления), помогающи-

6.

Метод Цвикки (метод отрицания и конструиро-

ми или препятствующие удовлетворению метаболических по-

вания);

 

требностей организма. К таким функциональным системам

7.

Метод Цвикки (метод морфологического ящи-

относятся: функциональные системы питания, определяющая

ка);

 

уровень питательных веществ в организме; функциональные

8.

Методы аналогии;

системы, определяющие осмотическое давление, температу-

9.

Метод "черного ящика";

ру, выделение и осуществление половых функций.

10.Метод "полупрозрачного ящика";

11.

Метод "белого ящика";

 

Варианты заданий:

12.

Метод агрегатов;

 

 

13.

Метод, основанный на теории измерения;

1.

Функциональная система поддержания оптималь-

14.

Графический метод (основанный на теории гра-

ного для метаболизма количества форменных элементов кро-

фов)

 

ви;

 

15.

Метод математического программирования;

2.

Функциональная система обеспечения оптималь-

16.

Метод имитационного моделирования;

ной массы циркулирующей крови;

17.

Статистические методы (теория массового об-

3.

Функциональная система поддержания оптималь-

 

10

 

27