Структурирование процессов моделирования

Методы и средства моделирования

Для выработки обоснованных и эффективных управленческих воздействий, обеспечивающих целенаправленное развитие системы, необходимо располагать ее моделью. В этой связи построение мо­дели управляемой системы является ключевой задачей системного анализа. В настоящее время арсенал моделирования больших и сложных систем включает множество инструментов - от строгих методов математического моделирования до организационных ме­тодов, направленных на активизацию использования интуиции и опыта специалистов. Для того чтобы обеспечить выбор методов в реальных условиях, разумно разделить их на группы и выработать рекомендации по применимости при моделировании систем раз­личных классов.

Структурирование процессов моделирования

Поскольку системный анализ занимается исследованием слож­ных систем в целях разрешения проблемных ситуаций (возникаю­щих в самих системах или в их непосредственном окружении), то естественно предположить, что процесс моделирования сложной системы не может быть простым. На рисунке приведена схема фор­мирования модельного представления системы, которое является квинтэссенцией для любого системного аналитика независимо от предметной области его профессиональной деятельности.

Как видно из рисунка, основу процесса моделирования системы составляют философские подходы к познанию мира - анализ и синтез. Всякому синтезу должен предшествовать анализ. Это озна­чает, что статические модели являются результатом анализа функ­ций, структуры и процессов исследуемой системы совместно с внешней средой, в которой эта система функционирует. Распреде­лительные модели являются результатом анализа источников воз­никновения и механизмов распределения системообразующих ре­сурсов: материальных благ, знаний, власти, этических и моральных ценностей, эстетической красоты - и представляют собой «тональ­ную раскраску» организационной структуры системы с выделением нескольких уровней интенсивности.

Динамические модели являются результатом вскрытия внутрен­них проблем, которые генерирует система в процессе своего разви­тия, и представляют собой совокупность совмещенных контуров причинно-следственных связей, описывающих внутреннюю дина­мику системы.

Рис. 2.1.1. Структурная схема процессов моделирования системы

 

Остановимся более подробно на этапах моделирования проблемосодержащей системы и построения проблеморазрешающей системы. Попутно заметим, что проблемосодержащая система - это система, составляющая объект нашего исследования, в которой об­наружена проблема, препятствующая ее эффективному функциони­рованию и/или целенаправленному развитию. Формирование про­блеморазрешающей системы, собственно, составляет цель проводимо­го системного исследования. Проблеморазрешающая система долж­на повлиять на текущую ситуацию таким образом, чтобы устранить существующую проблему или по крайней мере смягчить ее пагуб­ное влияние на проблемосодержащую систему.

На первом этапе анализу подвергается сама система как целостное образование. Цель этого этапа заключается в фиксирова­нии текущего состояния исследуемой системы вместе с внешней средой, а также в выделении ее функций, структуры, процессов и поведенческих аспектов без каких-либо оценочных суждений. Ре­зультатом этапа являются статические модели системы в функцио­нальном, структурном и процессом срезах.

На втором этапе выявляются недостатки и формулируют­ся проблемы, мешающие ее нормальному функционированию в на­стоящее время и обозримой перспективе. Как будет показано даль­ше, эти проблемы и недостатки преимущественно являются следст­вием неправильного распределения основных системообразующих видов ресурсов: власти, знаний, богатства, красоты и ценностей. Для выявления диспропорций в их распределении и локализации сис­темных проблем одновременно с анализом строятся распределитель­ные модели (по каждому виду системообразующего ресурса).

На третьем этапе анализу подвергается динамика систе­мы и формируются ее динамические модели. Эти модели представ­ляют собой описание взаимодействия взаимосвязанных переменных системы, определяющих траекторию ее развития во времени в про­странстве параметров состояния. В состав параметров состояния включают только существенные для выбранного ракурса исследова­ния системы.

В результате такого одновременного анализа отдельных аспек­тов исследуемой системы и синтеза отражающих их моделей долж­на появиться проблеморазрешающая система, которая способна повлиять на ситуацию таким образом, что либо проблема полно­стью исчезнет, либо ее воздействие на развитие событий будет сильно ослаблено. Для решения исходной проблемы, обнаруженной в пролемосодержащей системе, остается привести в действие про-блеморазрешающую систему и тщательно проконтролировать ее работу.

Реальный вид проблеморазрешающей системы может меняться от случая к случаю. В одном месте это может быть результат реше­ния некоторой оптимизационной задачи, в другом — некоторый ал­горитм или методика пошаговых действий, в третьем - масштабная целевая программа, предусматривающая совместную работу многих смежных систем, а в четвертом - некоторая комбинация первых трех вариантов.

Все три этапа связки «анализ-синтез» могут повторяться не один раз. С каждой последующей итерацией детали исследуемой проблемы уточняются, повышается адекватность моделей и дееспособность проблеморазрешающей системы. В общем случае итера­ции следует повторять до тех пор, пока не будет достигнут прием­лемый результат.

Не исключено, что для получения ожидаемого результата не потребуется проходить всю цепочку модельных построений. Для реше­ния поставленной задачи может быть достаточно одной-единственной модели, например статической модели черного ящика или модели распределения материальных ресурсов. Однако решение такого ро­да задач вряд ли стоит отождествлять с проведением системного анализа. Скорее всего, это задачи частичной оптимизации, которых в любой системе много и решаются они довольно часто.

Проверка адекватности моделей, которая обязательно сопутст­вует анализу и синтезу, проводится в целях обеспечения необходи­мой точности модельного описания. Уровень требований к точно­сти и выразительности модели следует из технического задания на проведение системных исследований, которое, в свою очередь яв­ляется детализацией пожеланий заказчика. Адекватность проблемо­разрешающей системы проверяется в процессе внедрения результа­тов системных исследований

Иерархия моделей

Накопленный человеческий опыт практического познания мира свидетельствует, что для конструктивного изучения системы необ­ходимо составить ее модель. Эта модель должна быть ориентирова­на на отражение именно тех свойств, которые представляют наи­больший интерес для исследователя или заказчика работ.

В экономических системах наибольший интерес, как правило, составляют процессы выработки и реализации управленческих ре­шений. Для обоснования решений необходимо обрисовать про­блемную ситуацию; определить область принятия решения; выявить факторы, влияющие на решение; подобрать приемы, методы и ап­парат формализации таким образом, чтобы решение было возмож­ным, а его результат - приемлемым.

В идеальном случае для принятия решения необходимо полу­чить выражение, связывающее цель системы со средствами ее дос­тижения. Такое выражение называют критерием функционирова­ния, показателем эффективности, целевой функцией, функцией цели или критериальной функцией. Однако, как бы его ни называ­ли, это выражение представляет собой закон, позволяющий оцени­вать эффективность того или иного пути движения к цели. С одной стороны, критерий отражает меру приближения к цели, а с другой - цену этого приближения.

Если такой закон известен, то он выражается в математической модели, с помощью которой осуществляется поиск рациональных решений. В такой ситуации задача исследования системы разреши­ма практически всегда. В дальнейшем речь может идти только о вычислительных сложностях. Если закон неизвестен, то стараются определить закономерности на основе статистических исследований и установить корреляционную зависимость между критерием и клю­чевыми факторами функционирования системы. Установление кор­реляционных зависимостей осуществляется в рамках эконометрических моделей. Если и этого не удается сделать, то выбирают или разрабатывают теорию, которая содержит утверждения и правила, позволяющие сформулировать концепцию, построить концептуаль­ную модель и на этой основе сконструировать механизм принятия решений. Если и теории не существует, то выдвигается гипотеза и на ее основе создается имитационная модель, с помощью которой исследуются возможные варианты решения.

В общем виде для ситуаций разной сложности процесс форми­рования критериальной функции для отображения проблемной си­туации можно представить, воспользовавшись многоуровневым описанием «слоев». Схема на рисунке представляет воз­можность составить определенное мнение о сложности, масштабно­сти и значимости исследовательских работ при построении модели проблемной ситуации в целях ее разрешения.

Если говорить о диссертационных исследованиях, то первые два уровня (близкие к проблемной ситуации) составляют поле для кан­дидатских работ, в то время как последующие два могут составить предмет докторской диссертации.