Лекция 3. Теоретические модели систем

Рекомендуемая литература
ОСНОВНАЯ:
Макрусев В.В. Основы системного анализа: учебник. Основы системного анализа: учебник. – М.: Изд-во Российской таможенной академии, 2010, стр. 115-128
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ:
Макрусев В.В. Таможенный менеджмент: учебник (электронный ресурсТаможенный менеджмент: учебник (электронный ресурс Университетской библиотеки). - М., Берлин: Директ-Медиа, 2015., стр. 153-171

Базовые теоретические модели систем
ВОПРОС 1

Понятия «модель» и «моделирование»
Моде́ль (аналог, образец) — это система, исследование которой служит средством для получения информации о другой системе, это упрощённое представление реальной системы и/или протекающих в ней процессов, явлений.
Построение и исследование моделей, то есть моделирование, облегчает изучение имеющихся в реальной системе (процессе, …) свойств и закономерностей.
Классы моделей:
теоретические,
теоретико-прикладные,
прикладные (инженерные) модели

ТРЕБОВАНИЯ К МОДЕЛЯМ
Модель должна быть:
ПРОСТОЙ И ПОНЯТНОЙ ПОЛЬЗОВАТЕЛЮ;
НАДЕЖНОЙ - ГАРАНТИРОВАТЬ ВОЗМОЖНОСТИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
ПОЛНОЙ – ПРЕДСТАВИТЕЛЬНО ОПИСЫВАТЬ СВОЙСТВА РЕАЛЬНОГО ОБЪЕКТА
АДАПТИВНОЙ - ПОЗВОЛЯЮЩЕЙ ЛЕГКО ПЕРЕХОДИТЬ К ДРУГИМ МОДИФИКАЦИЯМ ИЛИ НОВЫМ ИСХОДНЫМ ДАННЫМ
ГИБКОЙ И ОТКРЫТОЙ - ДОПУСКАЮЩЕЙ ПОСТЕПЕННОЕ НАРАЩИВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ МОДЕЛИ И ВОЗМОЖНОСТЬ ПЕРЕХОДА ОТ ПРОСТОЙ К БОЛЕЕ СЛОЖНОЙ МОДЕЛИ
АДЕКВАТНОЙ

Теоретические модели представляют собой своеобразный элемент в системе теоретических знаний
В качестве теоретических моделей выступают абстрактные объекты (модели систем), которые находятся в строго определенных связях и отношениях друг с другом
Модель системы может быть применена для описания реальных ситуаций опыта лишь в том случае, если она обоснована в качестве выражения существенных связей действительности, проявляющихся в таких ситуациях
Теоретические модели
в системном анализе

Основные теоретические модели систем:
информационная модельинформационная модель — модель данных конкретной предметной области или её объекта
концептуальная модельконцептуальная модель - концептуальная модель - модельконцептуальная модель - модель, представленная множеством концептуальная модель - модель, представленная множеством понятийконцептуальная модель - модель, представленная множеством понятий и связей между ними, определяющих смысловую структуру рассматриваемой концептуальная модель - модель, представленная множеством понятий и связей между ними, определяющих смысловую структуру рассматриваемой предметной областиконцептуальная модель - модель, представленная множеством понятий и связей между ними, определяющих смысловую структуру рассматриваемой предметной области или её конкретного объекта.
математическая модель — теоретико-множественная структура, наделяющая содержанием формулы и высказывания формальной теории; применяется при решении различных задач проектирования как средство исследования реальных и проектируемых систем.
физическая модельфизическая модель — реальная система, техническое устройство, имитирующие определённые характеристики либо свойства материальных объектов или физических явлений.

Аналитическая модель - АМ
АМ — формула, представляющая математические зависимости в экономике (управлении) и показывающая, что результаты (выходы) находятся в функциональной зависимости от входов.
АМ в самом общем виде можно представить так:
U = f (x),
где x — совокупность (вектор) входов,
f — функция, которая может быть раскрыта в явной форме

Имитационная модель - ИМ
ИМ - экономико-математическая модель системы, предназначенная для использования в процессе компьютерной имитации; имитация от лат. imitatio — «подражание».
ИМ является по существу программой для компьютера. Эксперимент над ней состоит в наблюдении за результатами расчетов по программе при различных задаваемых значениях
вводимых переменных.
ИМ является динамической моделью, поскольку в ней присутствует время.
ИМ является адаптивной моделью, ибо совершенствуется, уточняется в процессе использования.
ИМ может быть детерминированной, но чаще — вероятностной (т.е. содержащей стохастические элементы).
ИМ содержит наряду с компьютерным, также блоки, где решения принимаются человеком.

Экспертно-аналитическая модель - ЭАМ
Экспертно-аналитическое моделирование — процедура получения оценки проблемы на основе мнения специалистов — процедура получения оценки проблемы на основе мнения специалистов (экспертов — процедура получения оценки проблемы на основе мнения специалистов (экспертов) с целью последующего принятия решения — процедура получения оценки проблемы на основе мнения специалистов (экспертов) с целью последующего принятия решения (выбора).
Экспертно-аналитическое моделирование проводится в условиях:
неопределенность исходной информации;
решаемая проблема относится к классу слабоструктурированных проблем и для ее решения необходимо применять методы экспертных оценок;
экспертные оценки основываются на комплексе логических и математико-статистических методов и процедур, направленных на получение от экспертов информации, необходимой для подготовки и выбора рациональных решений в ситуации, когда выбор, обоснование и оценка последствий решений не могут быть выполнены на основе точных расчетов
Существует две группы экспертных оценок:
индивидуальные оценки , основанные на использовании мнения отдельных экспертов, независимых друг от друга.
коллективные оценки, основанные на использовании коллективного мнения экспертов.

Физическая модель - ФМ
Физическая модель — это модель, создаваемая путем замены объектов моделирующими устройствами, которые имитируют определённые характеристики либо свойства этих объектов. При этом моделирующее устройство имеет ту же качественную природу, что и моделируемый объект.
Физическая модель представляет собой аналоговую модель, в которой между параметрами объекта и модели одинаковой физической природы существует однозначное соответствие. В этом случае элементам системы ставятся в соответствие физические эквиваленты, воспроизводящие структуру, основные свойства и соотношения изучаемого объекта. При физическом моделировании, основой которого является теория подобия, сохраняются особенности проведения эксперимента в натуре с соблюдением оптимального диапазона изменения соответствующих физических параметров.

Теоретико-прикладные модели систем
ВОПРОС 2

.
В дальнейшем будем рассматривать модели теоретико-прикладного характера. Такие модели описывают типовые реальные объекты управления, например, структуру организации, ее коммуникации, ее ресурсно-фунциональные особенности и т.д.

Каждая из теоретико-прикладных моделей соответствует определенному этапу эволюции теоретических концепций системного анализа и управления
Структурно-функциональная модель
Модель управления персоналом
Коммуникационная модель
Модель распределенной системы
Когнитивная или целостно-эволюционная модель
Базовые теоретико-прикладные модели систем

Модель представляет систему через ее структуру (иногда – конструкцию).
Декомпозиция системы на автономные, полностью формализуемые конструктивные элементы и последующий оптимальный сбор их в единое целое - обязательные условия моделирования
Модель позволяет:
установить функциональные, организационные и др. связи в системе с учетом различных факторов, влияющих на ее функционирование;
модель недостаточно учитывает роль и значение человеческого фактора в эффективной работе системы.
Структурно-функциональная модель

Модель, раскрывающая роль и значение человека (коллектива) в достижении целей, стоящих перед системой.
Особое внимание уделяется стилю управления и влиянию руководителя на показатели деятельности и позитивную социальную мотивацию личности.
Критерий успешности работы по данной модели - повышение эффективности системы за счет совершенствования ее человеческих ресурсов.
Как и предыдущая, данная модель ориентирована на анализ внутренних факторов и условий функционирования системы.
Таким образом, обе модели могут рассматриваться как «закрытые», т. е. не учитывают воздействие на эффективность факторов внешней среды.
Модель управления персоналом

Коммуникационная модель
Коммуникация (означает сообщать, передавать, связывать) - процесс взаимодействия систем (элементов) и его результаты.
Виды коммуникационных моделей:
линейная модель, рассматривающая коммуникацию как действие, в рамках которого отправитель кодирует информацию (речь, письменное сообщение и т.п.) в определенный вид сообщения и затем отправляет его получателю, используя какой-либо канал;
трансакционная модель, представляет коммуникацию как процесс одновременного отправления и получения сообщений коммуникаторами;
интерактивная, или круговая модель, представляет собой не просто процесс передачи сообщения от отправителя к получателю, в ходе которого первый кодирует, а второй декодирует информацию. Важным элементом этой модели является обратная связь.

Модель распределенной системы.
Модель отражает коллективное разделение труда и ресурсов между несколькими системами.
Основу этой модели составляет теоретическая концепция заинтересованных групп, в соответствии с которой, взаимодействующие системы должны принимать во внимание интересы разных партнеров, круг которых может быть довольно широким.

.
В деятельности многих систем (особенно больших) можно отметить наличие элементов всех четырех базисных прикладных моделей, каждая из которых используется там и в той мере, где и насколько это диктуется ситуационными условиями, воздействием совокупности внешних и внутренних факторов.

.
.
ИМ
ЭАМ
АМ
Т
Е
О
Р.
М
О
Д
Е
Л
И
ПРИКЛАДНЫЕ МОДЕЛИ
ФМ
СФМ
МУП
КМ
МРС
ЦЭМ
Организация
теоретико-
прикладных
знаний

Центральная процедура и организация теоретико-прикладных знаний в системном анализе
ВОПРОС 3

Центральная процедура системного анализа -
это процедура построения обобщенной модели системы или стратегии ее поведения во взаимосвязи с реальной проблемной ситуацией.
В процессе построения модели (или моделей), отображаются все факторы и взаимосвязи реальной ситуации, которые могут проявиться в процессе осуществления решения.
В ходе моделирования определяется проблема и формируется ее системное решение
Объект и его модель в системном анализе

.
Прагматические цели и задачи системного анализа:
АНАЛИЗ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СИСТЕМЫ (определение проблемы функционирования, цели, задач и соответствующих системных решений)
РАЗВИТИЕ СИСТЕМЫ (определение проблемы развития, цели, задач и соответствующих системных решений)
Процедура системного анализа (моделирования) реализуется в два этапа:
первый этап - идентификация и анализ проблемной ситуации;
второй этап – модернизация моделей в соответствии с решаемой задачей, моделирование и принятие системных решений.
Первый этап - дает ответ на вопрос - есть ли проблема в системе?
реализуется процесс формирования модели ситуации в предметной области деятельности (модели проблемной ситуации)
проводитится анализ проблемной ситуации
Второй этап - дает ответ на вопрос - как решить проблему и каково ее решение
подтверждается устойчивость модели системы в условиях изменений и, соответственно, стратегии объекта,
либо осуществляется корректировка модели и предлагается соответствующая модернизация (развитие) системы

МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ
Задачи и цели системного анализа
1. Задача анализа функционирования системы:
2. Задача развития системы:
Цель развития системы направлена на достижение качественно новых состояний или результатов ее функционировании
Постановка задачи развития предполагает:
определение проблемы развития;
формирование цели развития (с учетом требований системы смежного верхнего уровня);
определение критериев оценки достижения цели;
формирование ограничений, по решению задачи развития.
Цель устойчивого функционирования системы направлена на сохранение или поддержание в требуемом состоянии характеризующих ее параметров и показателей.
Постановка задачи устойчивого функционирования предполагает:
определение проблемы функционирования в соотношении поставленной цели и полученного результата;
определение потенциала системы для решения проблемы функционирования;
оптимизация ресурсов (структуры, процесса) одной или нескольких подсистем с учетом ограничений по потенциалу системы

Морфологическая модель системных исследований