Особенности эвристических методов исследования систем

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение	3
1. Концептуальные  основы  исследования   систем   управления	5
2. Особенности эвристических   методов  исследования   систем     2.1. Характеристика   эвристических   методов  исследования   систем     2.2. Организация   проведения исследования  с  использованием  эвристических  методов	15   15   26
3. Исследование   системы  с  использованием  эвристических  методов	31
Заключение	41
Список литературы	43
Приложение	45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Всякая продуктивная деятельность человека, в сущности, является творчеством. Но, в зависимости от объёма и глубины знаний, накопленного опыта, интуиции уровень творчества различен. Изобретательское мастерство во многом определяется умением видеть тенденции развития техники.

Если все известные методы решения творческих задач разделить по признаку доминирования логических эвристических (интуитивных) процедур и соответствующих им правил деятельности, то можно выделить две большие группы методов:

а) логические методы – это методы, в которых преобладают логические правила анализа, сравнения, обобщения, классификации, индукции, дедукции и т.д.;

б) эвристические методы.

Для того чтобы разобраться более глубоко в том, что понимать под эвристическими методами, следует обратить внимание на то, что метод словесно можно представить в виде некоторой системы правил, то есть описания того, как нужно действовать и что нужно делать в процессе решения задач определенного класса. Из разнообразного набора правил деятельности в решении задач принципиально можно выделить два больших класса предписаний: алгоритмы или алгоритмические предписания и эвристики – эвристические предписания. Если алгоритмы жестко детерминируют наши действия и гарантируют в случае их точного выполнения достижение успеха в решении соответствующего типа задач, то эвристики и эвристические предписания лишь задают стратегии и тактике наиболее вероятное направление поиска идеи решения, но не гарантируют успеха решения.

Эвристические методы – это система принципов и правил, которые задают наиболее вероятностные стратегии и тактики деятельности решающего, стимулирующие его интуитивное мышление в процессе решения, генерирование новых идей и на этой основе существенно повышающие эффективность решения определенного класса творческих задач.

Объектом  исследования    является ЗАО  «Антипинский нефтеперерабатывающий завод» - предприятие, осуществляющее производство и реализацию нефтепродуктов  на  территории Тюменской области.

Предмет  исследования -  эвристические    методы.

Целью данной работы является характеристика  применения  эвристических   методов  в  исследовании   систем   управления.

Задачи работы:

-дать характеристику концептуальным  основам  исследования  систем  управления;

-охарактеризовать  эвристические  методы  исследования   систем;

-рассмотреть организацию проведения  исследования  с использованием эвристических   методов;

-провести  исследование  системы  с  использованием  эвристических   методов.

Методологическую базу исследования  составили труды таких авторов, как М.М. Алексеевой,  И.В.  Авдеева, О.И. Волкова. В.П. Пугачева,  В.Е. Тищенко  и других авторов.

В работе использовались аналитические методы,   методы научной абстракции, статистического и экономического анализа и синтеза, сравнения и группировки данных, индуктивные и дедуктивные методы.

Работа состоит  из введения, основной части, которая включает три главы, заключения и списка литературы, состоящего из  тридцати одного  источника и приложения.

 

 

 

1. Концептуальные основы  исследования систем управления  

 

Система (греч. Systema- целое, составленное из частей) [9,c.125].

Система – это множество составляющих единство  элементов, связей и взаимодействий между ними и внешней средой, образующие определенную целостность, качественную определенность и целенаправленность.

Основные типы системных представлений.

Микроскопическое представление системы основано на понимании ее как множества наблюдаемых и неделимых величин (элементов). В принципе абсолютно неделимых элементов нет, однако в каждом конкретном случае проектирования системы элемент принимается неделимым. Структура системы фиксирует расположение выбранных элементов и их связи.

Под функциональным представлением системы понимается совокупность действий (функций), которые необходимо выполнять для реализации целей функционирования системы.

Макроскопическое представление характеризует систему как единое целое, находящееся в «системном окружении» (среде). Это означает, что реальная система не может существовать вне системного окружения (среды), а окружающая среда представляет собой ту систему, в рамках которой выбраны интересующие нас объекты. Следовательно, система может быть представлена множеством внешних связей со средой.

Иерархическое представление основано на понятии «подсистема» и рассматривает всю систему как совокупность подсистем, связанных иерархически.

Процессуальное представление характеризует состояние системы во времени.

Черты, общие для систем различной природы.

1. Цельность системы. Все ее части  служат достижению единой цели  и обладают некоторыми общими  свойствами, признаками и поведением. Однако свойство системы в целом не есть сумма свойств составляющих ее частей (эмержентность соединения), и наоборот, нельзя вывести свойства частей из свойства системы.

2. Величина (масштаб) системы, что определяется  как разнообразием, так и количеством составляющих ее элементов.

3. Сложность системы: наличие большого  количества и разнообразия связей  между элементами как по вертикали, так и по горизонтали, поэтому  изменение в каком-либо одном  компоненте влечет за собой  изменение в других.

4. Стохастическая природа входных  воздействий, поведения системы  в целом. Следовательно, независимо  от сложности и размера системы  ее поведение в любой момент  времени имеет вероятностный  характер.

5. Наличие элементов конкурентной  ситуации. Это характерно в первую очередь для наиболее сложных систем и предполагает, что обязательно существуют элементы, которые стремятся уменьшить эффективность системы.

6. Делимость - возможность расчленения  системы на составляющие ее  компоненты.

7. Изолированность, т. е. совокупность элементов, образующих систему, и связи между ними можно оградить от внешнего окружения и рассматривать изолированно, но эта изолированность относительна (абсолютна для закрытых систем).

8. Множественность состояния частей  целого: каждый элемент системы обладает своим поведением и состоянием, отличными от других и системы в целом.

9. Структурность: любая система  обладает структурой (хотя бы  слабо выраженной) - совокупностью  связей между частями целого.

10. Иерархичность: любая система  может быть последовательно расчленена на составляющие ее компоненты сверху вниз - от более сложных и больших систем к подсистемам, компонентам и т. д.

Виды систем. Существует множество классификаций систем в зависимости от целей исследования.

1. По природе элементов

Реальными (физическими) системами являются объекты, состоящие из материальных элементов. Среди них обычно выделяют механические, электрические (электронные), биологические, социальные и другие подклассы систем и их комбинации.

Абстрактные системы составляют элементы, не имеющие прямых аналогов в реальном мире. Они создаются путем мысленного отвлечения от тех или иных сторон, свойств и(или) связей предметов и образуются в результате творческой деятельности человека. То есть это продукт его мышления. Пример абстрактных систем: системы уравнений, системы счисления, идеи, планы, гипотезы, теории и т.п.

2. В зависимости от происхождения 

Естественные системы — продукты развития природы — возникли без вмешательства человека. К ним можно отнести климат, почву, живые организмы, солнечную систему и другие системы. Появление новой естественной системы — большая редкость.

Искусственные системы — результат созидательной деятельности человека, следовательно, со временем их количество увеличивается.

3. По длительности существования

К постоянным обычно относятся естественные системы, хотя с точки зрения диалектики все существующие системы временные.

К временным относятся искусственные системы, которые в процессе заданного времени функционирования сохраняют существенные свойства, определяемые предназначением этих систем.

4. В зависимости от степени  изменчивости свойств 

К статическим относятся системы, при исследовании которых можно пренебречь изменениями во времени характеристик их существенных свойств.

Динамические системы имеют множество возможных состояний, могущие меняться как непрерывно, так и в дискретные моменты времени.

5. В зависимости от степени  сложности 

Простые системы с достаточной степенью точности могут быть описаны известными математическими соотношениями. Особенность простых систем — в практически взаимной независимости от свойств, позволяющей исследовать каждое из них в отдельности в условиях классического лабораторного эксперимента и описать методами традиционных технических дисциплин (электротехника, радиотехника, прикладная механика и др.). Простые системы — отдельные детали, элементы электронных схем и т.п.

Сложная система—система, состоящая из большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих между собой элементов. Каждый из них может быть представлен в виде системы (подсистемы). Сложные системы характеризуются многомерностью (большим числом составленных элементов), многообразием связей, разнородностью структуры, многообразием природы элементов. Сложные системы обладают свойствами, которыми не обладает ни один из составляющих элементов. Сложные системы — организм или человек, ЭВМ и т.д. Особенность сложных систем в существенной взаимосвязи их свойств.

Большие системы — это сложные пространственно-распределенные системы, в которых подсистемы (ее составные части) относятся к категориям сложных. Большие системы — автоматизированные системы управления, воинские части, системы связи, промышленные предприятия, отрасли промышленности и т.п. [12,c.153].

6. По степени связи с внешней  средой

Изолированные системы не обмениваются со средой энергией и веществом.

Закрытые системы не обмениваются с окружающей средой веществом, но обмениваются энергией.

Открытые системы обмениваются с окружающей средой энергией и веществом.

7. В зависимости от реакции  на возмущение воздействия

Активные системы способны противостоять воздействиям среды (противника, конкурента и т.д.) и сами могут воздействовать на нее.

У пассивных систем это свойство отсутствует.

8. По характеру поведения все  системы подразделяются на системы  с управлением и без управления.

Класс систем с управлением образуют системы, в которых реализуется процесс целеполагания и целеосуществления.

Примером системы без управления может служить Солнечная система, в которой траектории движения планет определяются законами механики.

9. В зависимости от степени  участия человека в реализации  управляющих воздействий 

К техническим относятся системы, которые функционируют без участия человека.

К человеко-машинным (эргатических) системам относятся автоматизированные системы управления различного назначения. Их характерной особенностью является то, что человека сопряжен с техническими устройствами, причем окончательное решение принимает человек - лицо, принимающее решение (ЛПР), а средства автоматизации лишь помогают ему в обосновании правильности этого решения.

К организационным системам относятся социальные системы — группы, коллективы людей, общество в целом.

Понятия, характеризующие систему.

Элемент — это составная часть сложного целого. В нашем понятии сложное целое — это система, представляющая собой целостный комплекс взаимосвязанных элементов.

Элемент — неделимая часть системы; часть системы, обладающая самостоятельностью по отношению ко всей системе и неделимая при данном способе выделения частей. Неделимость элемента рассматривается как нецелесообразность учета в пределах модели данной системы его внутреннего строения.

Сам элемент характеризуется только его внешними проявлениями в виде связей и взаимосвязей с остальными элементами и внешней средой.