Основные этапы исследования систем

Процесс исследования СТС можно разделить на следую­щие основные этапы: постановка задачи, выбор критериев, разра­ботка модели, исследование модели, выработка рекомендаций.

Постановка задачи является очень важным этапом исследова­ния СТС и включает в первую очередь формулировку существа за­дачи исследования СТС, определение цели СТС и выбор возмож­ных альтернативных путей ее достижения.

Выбор критериев принятия рекомендаций является исключи­тельно ответственным этапом исследования СТС и заключается в выборе таких показателей эффективности и качества СТС и такого правила принятия рекомендаций, чтобы по численному значению показателей можно было судить об успешности решения задачи.

Разработка математической модели — центральный этап иссле­дования любой системы. От качества модели зависит судьба всего исследования. Этап разработки модели может быть подразделен на три подэтажа:

построение модели;

нахождение приближенного численного метода решения задачи, т. е. разработка алгоритма ее решения, например алгоритма оптимизации;

программирование модели и вычислительного алгоритма для ЭВМ.

К этому же этапу можно отнести подготовку исходных данных, необходимых как для построения модели, так и для про­ведения последующих вычислений.

Исследование модели выполняется на ЭВМ путем вычислений в пакетном или диалоговом режиме.

В литературе еще не установились общепринятые названия для этапов разработки и исследования моделей. Так, разработку моде­лей называют математическим моделированием или просто модели­рованием. Эти термины используются также для обобщенного наи­менования этапов разработки и исследования моделей. Совокуп­ность этих двух этапов называют еще математическим экспериментом, а также имитационным модели­рованием.

Выработка рекомендаций.

Часто указанные этапы исследования трудно четко отграничить друг от друга, так как исследование может проходить путем параллельного выполнения некото­рых этапов и неоднократных повторений пройденных этапов — итеративным пу­тем. Например, на каждом из этапов мо­жет потребоваться уточнение постановки задачи. В таких случаях цикл исследований повторяется. Про­цессы построения модели, разработки ал­горитма вычислений и программирова­ния часто идут параллельно, взаимодей­ствуя друг с другом.

Анализ и синтез систем

Термины анализ и синтез в приложении к СТС имеют не­сколько значений.

Как известно, метод научного исследования подразделяется на анализ и синтез. Под анализом понимается метод исследования пу­тем логического (мысленного) разложения целого (системы, проб­лемы, процесса) на составные части и изучения отдельных сторон и свойств целого и его составных частей. Как видно, основным прин­ципом, принимаемым при проведении анализа, является разделение сложной проблемы на частные задачи, которые легче поддаются ре­шению, а также расчленение СТС или процесса ее функционирова­ния на компоненты.

Синтез — это метод исследования системы (или процесса) путем воссоединения целого из частей, обобщение и сведение в единое це­лое данных, добытых анализом. По словам Энгельса: «Мышле­ние состоит столько же в разложении предметов сознания на их элементы, сколько в объединении связанных друг с другом элемен­тов в единство. Без анализа нет синтеза» *.

Другое значение рассматриваемых терминов связано с двумя противоположными задачами исследований СТС.

Задача анализа состоит в определении свойств СТС по ее струк­туре и значениям параметров; задача синтеза — в определении структуры и значений параметров СТС по заданным свойствам.

Анализ СТС осуществляется с помощью расчетов для серии ва­риантов структуры и параметров СТС — вариантных расчетов. Прямой (непосредственный) синтез СТС является проблемой чрезвы­чайной сложности. На практике задача синтеза СТС обычно реша­ется путем изучения и обобщения данных, добытых анализом. (Вспомним слова Энгельса: «Без анализа нет синтеза»). Оценив ре­зультаты вариантных расчетов с

помощью критериев принятия ре­комендаций, выбирают предпочтительный вариант структуры и па­раметров СТС.

В последние годы благодаря развитию математических методов оптимизации и средств вычислительной техники стало возможным решать некоторые частные задачи синтеза СТС — синтеза парамет­ров СТС при заданной ее структуре, путем оптимизации парамет­ров, не прибегая к вариантным расчетам.

Будем называть синтезом сложной технической системы иссле­дование, имеющее результатом рекомендации, необходимые для принятия решений по выбору структуры и параметров СТС.

 4.4. Системный подход

Системный подход — это методология науки на уровне общенаучных принципов и форм исследования, применяемых в са­мых различных отраслях науки. Он основывается на диалектико-материалистических принципах системности и познания.

В основе системного подхода лежит стремление изучить объект (систему, проблему, явление, процесс) как нечто целостное и орга­низованное, во всей его полноте и во всем многообразии связей в объекте. Этот общий принцип ориентирует исследователя на рас­смотрение объектов как систем.

На уровне конкретной научной методологии принципы систем­ного подхода, применяемые при исследовании и разработке СТС, формулируются более конкретно. Так, например, согласно систем­ному подходу каждый компонент СТС должен разрабатываться так, чтобы для СТС в целом обеспечить достижение поставленной перед нею цели и при этом с требуемой эффективностью. Чтобы лучше вонять сущность этого принципа, укажем его альтернативу: несис­темный подход — это стремление разрабатывать элементы СТС как самостоятельные и не связанные между собой.

Принцип системного подхода можно развить далее, если при­нять во внимание, кроме системности объекта исследования, еще и системность мышления 

Системный подход пред­полагает, что основные элементы, исследования: цели компонентов СТС, показатели эффективности и стоимости, модели и результаты исследований формируются как иерархические системы, соответст­вующие иерархической структуре СТС.

При рассмотрении основных этапов исследования системы по существу изложены принципы системного подхода к исследованию СТС: процедура и ключевые задачи исследования.

Организация исследования как системы начинается с выявления и четкого формулирования его конечных целей. Кроме конечных целей, существуют цели промежуточные. Принцип системного под­хода в этом случае состоит в том, чтобы промежуточные цели были подчинены конечным целям. Поэтому системный подход иногда на­зывают целевым подходом. Причина многих ошибочных решений — ориентация на промежуточные цели, т. е. когда принимают реше­ния, часто забывают о конечной цели.