Показатели системы

Как уже говорилось ранее, элементы системы и сама система обладают свойствами. теперь можно ввести понятие характеристики системы.

Характеристика – то, что отражает некоторое свойство элемента системы.

Характеристика задается кортежем y_i = < name, {value}> где name - имя j -й характеристики, {value} - область допустимых значений. Область допустимых значений задается перечислением этих значений или функционально, с помощью правил вычисления или измерения их оценки.

Характеристики подразделяются на количественные и качественные в зависимости от типа отношений на множестве их значений. Если эти отношения метрические, т.е. указывается не только факт выполнения отношения r( y_i ¹, y_i ²), но и степень количественного превосходства, то характеристика называется количественной. Например, высота стола, стула, размер экрана монитора, максимальное разрешение экрана являются количественными характеристиками, поскольку существуют шкалы измерений этих характеристик в сантиметрах и пикселах, и можно, например, сказать, что размер экрана 1-го монитора y_i ¹ больше размера экрана 2-го монитора y_i ² на 3 см. Количественная характеристика называется параметром.

Если пространство значений не метрическое, то характеристика называется качественной. Например, комфортность автоматизированного рабочего места – качественная характеристика.

Системы, как уже говорилось, обладают целью.

Цель – ситуация или область ситуаций, которая должна быть достигнута при функционировании системы за определенный промежуток времени.

Цель может задаваться требованиями к показателям результативности, трудоемкости, оперативности функционирования системы либо к траектории достижения заданного результата.

Показатель – это характеристика, отражающая качество j-й системы или целевую направленность процесса (операции), реализуемого j-й системой).

Показатели делятся на:

а) частные показатели качества (эффективности) системы y_i ^j, которые отражают i-е существенное свойство j-й системы;

б) обобщенные показатели качества (эффективности) системы Y ^j.

Показатели качества отражают свойства самой системы. Эффективность системы обусловлена не только свойсвом системы, но и условиями окружающей среды (окружения системы).

В целом показатели могут быть поставлены в соответствие некоторым факторам, присущим системе.

Описание системы с помощью многих показателей заданных качественно или имеющих различные единицы измерения является векторной. Информация, относящаяся к системе, не может быть представлена как результат единственного измерения. Каждая компонента вектора будет меняться при замене одного возможного варианта другим.

Пример: негативные воздействия в системе «человек – среда обитания». Основными показателями здесь являются:

1) заболеваемость (А₁);

2) детская смертность (А₂);

3) медико-генетические нарушения (А₃);

4) специфические и онкологические экологозависмые заболевания (А₄);

5) снижение качества питьевой воды (В₁);

6) радиоактивное загрязнение почв (В₂);

7) химическое загрязнение почв (В₃);

8) коллективная эффективная доза облучения (В₄);

9) критические уровни (максимальные значения концентраций загрязняющих веществ (С₁);

10) степень истощения водных ресурсов (С₂);

11) степень деградации почв (С₃);

12) степень загрязнения почв (С₄);

13) степень деградации наземных экосистем (С₅);

14) состояние растительности (С₆);

15) состояние животного мира (С₇);

16) изменения геологической среды Д₁;

17) изменения биогеохимического состава среды Е.

Таким образом мы здесь имеем многомерный вектор R. Однако используемый при выборе решения термин «наиболее желательное решение» заключает в себе только один единственный фактор – желательность, - т.е. скалярное описание. таким образом необходима операция, преобразующая вектор скаляр, что также является одной из задач системного анализа. Пример для трехмерного вектора - на рис.1.

Рис.1

Численное представление переменных. Действительно, чтобы прооизвести операции над компонентами вектора и перевести его в скаляр, надо, чтобы все они были представлены в численном виде. Однако и при этом возникают трудности, например, как сопоставить такие несоизмери-мые показатели, как время и стоимость. Численная оценка переменных, таким образом, необходима в системном анализе, однако, простого решения здесь нет. Иногда обходят рассмотрение тех переменных, которые трудно представить в численном виде (например, эстетики). Не рассмотренные аспекты могут быть переданы другому лицу, принимающему решение. С другой стороны – в эстетике есть и измеримые характеристики (площадь открытого пространства, закон «золотого сечения» и т.п.).

Неопределенность исходных данных и решений. Эта трудность связана с неопределенностью исходных данных и решений. Виды неопределенностей, встречающихся при исследовании и моделировании систем, будут рассмотрены позднее. Вид и степень неопределенности исходных данных и принимаемых решений может быть различна. Здесь же в качестве примера рассмотрим формальную процедуру планирования. Любая формальная процедура планирования может оказаться неэффективной, если данные либо полностью отсутствуют, либо четко не определены и, наконец, если структура самой системы не имеет однозначного определения. Тогда встает вопрос о разумных способах учета неопределенностей. В любом случае, задача планирования существенно осложняется.

Методология системного планирования

Рассмотрим процесс разработки модели некоей системы, другими словами – планирование модели. Это может быть система образования, система медицинского обслуживания, обновление городов, развития транспортной сети и т.п.

Рис.2

В данном случае, рисунок 2 иллюстрирует разработку программы развития образования. Стрелками обозначаются потоки информации, прямоугольниками - операции, т.е. действия.

Цели операций обратной связи и управления - подтверждение логического соответствия каждой последующей операцией планирования с предыдущими и выдача указаний на внесение изменений в случае обнаружение несоответствий.

Рассмотрим отдельные операции.

Формулировка проблемы и рассмотрение отдельных принципов. Принцип может быть сформулирован следующим образом: все студенты должны иметь одинаковые условия получения образования.

Цели - каждый студент должен получать одинаковый объем информации.

Задачи – обеспечение всех одинаковыми пособиями и в одинаковом количестве, обеспечение педагогическими кадрами и т.п.

Требования определяют разрыв между существующим состоянием дел и желаемой ситуацией. В данном случае это может быть качество учебных пособий, их новизна, количество и качество аудиторных занятий и т.п.

Условия. Операция «условия» - это описание взаимосвязей между переменными, которыми лицо, составляющее план, может управлять и которыми необходимо управлять. В данном случае, это «место» (район), финансовые возможности и т.п.

Разработка программы. Эта операция заключается в рассмотрении вариантов, которые могли бы быть использованы для решения поставленных задач, и в определении необходимых ресурсов.

Операция обратной связи и управления служат для подтверждения логического соответствия каждой последующей операции планирования (разработки с предыдущими) и выдачи указаний на внесение изменений в случае обнаружения несоответствий.

В качестве д ругого примера может служить разработка транспортной сети. Здесь начальная операция – описание условий (среды), в которой будет функционировать рассматриваемая транспортная сеть, с учетом возможных технологических и социальных изменений, а также различных вариантов распределения населения в будущем, т.е. в интервале времени, охватываемом планированием (например, на 30 лет).

Рис.3

Рассмотрим подробнее этап " Разработка программы". В других случаях это может быть разработка технической системы и др. Здесь также можно выделить этапы (см. рис.3).

Этап " Постановка задачи" предусматривает определение целей предпринимаемой работы, рассмотрение возможностей и потребностей, перечисление возможных решений.

Этап " Моделирование и анализ" связывает входные и выходные данные изучаемой системы. Пусть, например, мы занимаемся задачей проектирования транспортной сети. Тогда входными данными могут быть:

· численность населения,

· рост экономики,

· развитие инфраструктуры

и.т.д.,

а выходными - влияние на природу и общество.

Стратегия действий, соответствующая каждому из возможных вариантов, оценивается путем сравнения выходных данных моделирования с целями планирования на этапе " оценка возможных вариантов решения".

Можно конкретизировать операции, выполняемые на этапе " постановка задачи":

1) формулирование целей разрабатываемой программы;

2) определение состояния дел и необходимой дополнительной информации;

3) определение входных, выходных и управляющих переменных системы;

4) перечисление возможных вариантов решения;

5) формирование представлений о структуре проблемы и о модели системы;

6) оценка будущих условий, включающая предсказание относительно переменных.

Разные исследователи могут давать несколько иные перечни этапов. Например, такой:

1. Формулирование проблемы.

2. Определение целей.

3. Сбор информации.

4. Разработка максимального количества альтернатив.

5. Отбор альтернатив.

6. Построение модели в виде уравнений (ММ), программ или сценария.

7. Оценка затрат.

8. Исследование чувствительности решения (параметрическое исследование).

Как видим, здесь много сходства, основные моменты практически те же.

Тем не менее, обычно не удается построить модель всей системы в целом, либо это нецелесообразно из-за необходимости привлечения огромных вычислительных ресурсов. Поэтому при исследовании сложных систем прибегают к декомпозиции, или структурному разбиению системы.