3. Соответствовать по форме тем методам, которые предполагается применять в процессе исследования, операциям, проводимым с моделью (испытаниям, сравнениям, выявлением свойств и зависимостей между ними, значениям параметров при определенных условиях и т. п.).
8.5. Модели систем
Простейшая модель системы – модель «черного ящика». Такая модель не отражает состав, отношения между элементами системы (структуру) и их функциональное назначение (включая функциональные зависимости). Она лишь определяет миссию системы, т. е. ее предназначение, роль в надсистеме (системе высшего порядка по отношению к исследуемой). Обычно такие модели отображают, какие компоненты входят в систему и какие выходят из нее. Например, в часы входит труд, затрачиваемый для завода пружины, а выходит информационная механическая модель времени.
Примером модели «черного ящика» может служить графическая модель электронного элемента 2И-НЕ (рис. 8.7).
Рис. 8.7. Модель «черного ящика» электронного элемента 2И-НЕ
Приведенная модель системы обозначает, что система имеет два логических входа A и B и один выход. Элемент осуществляет операцию конъюнкции двух сигналов и операцию отрицания. Известны состояния выхода при различных комбинациях состояний входов, отражаемые знаковой моделью и представленной таблицей истинностей (табл. 8.5).
Таблица 8.5
Таблица истинностей элемента 2И-НЕ
Вербальная модель логической системы в таком случае звучит так: «Имеется логическая система с двумя входами и одним выходом, выполняющая функцию конъюнкции сигналов входов и отрицание результата, заключающуюся в том, что ложное состояние выхода обеспечивается тогда и только тогда, когда состояния двух входов истинны, в противном случае (при иных комбинациях состояний входов) состояние выхода истинно. Состояние неопределенности не возникает ни при каких комбинациях состояний входов». При этом исследователя не интересует элементный состав и структура, а также принцип преобразования сигналов, ему важно лишь, какую функцию выполняет система, для чего она служит.
8.6. Единство анализа и синтеза как метод познания
Анализ и синтез – два взаимосвязанных метода, позволяющих определить элементный состав системы, ее структуру и функциональные зависимости между элементами.
Единство анализа и синтеза легко представить, если рассмотреть его на примере дерева эффективности управляющего решения (рис. 8.8).
Рис. 8.8. Дерево эффективности управленческого решения
На нулевом уровне дерева показатель эффективности УР выражается отношением эффекта от его реализации к сумме затрат на разработку и реализацию.
Анализ эффекта от реализации УР, а также затрат на разработку и реализацию УР дает исследователю состав системы, структура формируется с применением синтеза и позволяет построить математическую модель с использованием весов, входящих в перечисленные категории элементов. Это значит, что если в качестве эффекта от реализации использовать степени достижения целей УР, выраженные количественно и проранжированные по значимости и разделить на сумму затрат ресурсов, то в результате будет синтезирована математическая модель эффективности УР. При этом затрачиваемые ресурсы тоже могут быть проранжированны по принципу приоритетности использования. Например, человеческие ресурсы могут быть в наличии, а вот финансовые придется изыскивать, «перебрасывать» из других источников возникновения затрат, что может привести к появлению новых проблем. Таким образом, можно получить относительные коэффициенты эффективности УР, позволяющие сравнивать альтернативы.
8.7. Подход к исследованию операций
Под операцией понимают любое целенаправленное действие. Цель (или цели) операции при этом формируются субъектами целеполагания. Под исследованием операций (ИО) понимают обоснование решений, принимаемых во всех областях целенаправленной деятельности человека, путем применения математических количественных моделей и методов.
Задача ИО состоит в том, чтобы найти оптимальный способ достижения цели или целей. Ю. Б. Геймер ввел новый термин «теория исследования операций» для того, чтобы подчеркнуть необходимость и объективное существование концепций теории и общей методологии при решении задач выбора различной природы.
Несмотря на то что теория ИО широко использует математические методы, главное содержание дисциплины – сложные задачи выбора, их математическая формализация.
О. И. Ларичев приводит две классические задачи, решаемые методами исследования операций, со ссылкой на первоисточник.
[43] Еще более обобщим приведенные задачи.
Задача 1. Постановка обобщенной транспортной задачи.
Дано. Транспортная компания, занимающаяся перевозками пассажиров по разным маршрутам. Известны потоки пассажиров между различными пунктами и общее число имеющихся транспортных средств разных типов.
Найти. Сколько транспортных средств и какой вместимости должно обслуживать различные маршруты так, чтобы расходы на их обслуживание были минимальны?
Задача 2. Постановка задачи о назначениях.
Дано. Число работ; стоимость выполнения каждой из работ каждым исполнителем.
Найти. Распределение работ так, чтобы суммарная стоимость их выполнения была минимальной и при этом каждый исполнитель выполнял одну работу.
Рассмотрим процесс оптимизации системно, определив модель «черного ящика» и далее модели состава (методы) и функциональные модели (в какой последовательности и как применяются методы).
На входе в систему ИО должны быть:
● цель операции;
● запас активных средств, доступных для проведения операции;
● множество альтернатив (способов использования ресурсов);
● критерий (количественно выраженная цель, на соответствие которой сначала проверяются альтернативы – это фильтрация, и по которой затем сравниваются – это оценка);
● совокупность всех ограничений и условий.
Изучение операции проводится исследователем с позиции его информированности с учетом возможного обновления информации, которая предоставляется оперирующей стороной.
На выходе системы исследования операций (СИО) – модель поведения, в результате следования которой цель операции будет достигнута с минимальными или максимальными показателями по критерию оценки (например, минимизация убытков или максимизация прибыли; минимизация издержек или максимизация показателя качества товара и т. п.).
