Шпаргалка по экзамену "Исследование систем управления"

В современных исследованиях очень широко используются методы моделирования. Суть их заключается в том, что реальные объекты исследования, особенно если они недоступны или если нельзя вмешиваться в их функционирование, заменяются соответствующими моделями, пользуясь которыми можно провести эксперимент, изучать их поведение при изменениях параметров внешней и внутренней среды.

Модель-это копия реального  объекта, обладающая его основными  характеристиками и способная имитировать  его поведение.

 Особенностью модели  является то, что она находится  всегда в определенном отношении  с реальным объектом. Это значит, что она до определенных пределов  может замещать изучаемый объект. И пределы эти должны быть  известны и учитываться в оперировании  моделями. Модель — это всегда упрощенное отражение объекта, Оче/нь часто необходимо намеренно упрощение действительности модели, чтобы выделить главное, "отсечь" его от второстепенного, случайного, преходящего. Можно использовать целую совокупность моделей одного и того же объекта, каждая из которых отличается степенью сложности и составом учитываемых характеристик.

 Модель должна соответствовать  некоторым требованиям:

 Достаточно полно  отражать особенности и сущность  исследуемого объекта, чтобы можно  было замещать его при исследовании.

 Представлять объект  в упрощенном виде, но с допустимой  степенью простоты для данного  вида и цели исследования.

 Давать возможность  перехода от модельной информации  к реальной. Это должно быть  учтено в правилах построения  модели.

 В исследовании управления часто используются компьютерные модели. Они могут быть представлены в виде структуры системы управления, технологической схемы процесса управления, комплекса характеристик управления, факторов, влияющих на эффективность управления, структуры информации, взаимодействия функций управления и пр.

 Использование подобных  моделей может быть весьма  эффективным в проведении исследования  систем управления, однако следует  иметь в виду, что методы исследования  только в совокупности и комплексе дают ощутимый эффект и действительный результат. Моделирование наиболее эффективно тогда, когда исследователь имеет дело с хорошо структурированными проблемами, когда достаточно информации для оценки ситуаций и проблем, когда отработана методология работы с моделями.

 Наиболее известными  трудностями использования моделей  в исследовании систем управления  являются следующие: очень высокая  стоимость, недостоверная исходная  информация об объекте, чрезмерное  упрощение характеристик, ошибки  в методологии моделирования.

32. Диаграмма Ганта

Диаграмма Ганта представляет собой диаграмму интервалов на шкале  времени и отражает использование  объектами (точками) ресурсов (серий).

Диаграмма Ганта широко используется для визуализации хода выполнения задач, планирования ресурсов, графика рабочего времени и других данных, которые представляются не конкретными числовыми значениями, а набором временных интервалов. Для работы с диаграммой Ганта предназначен объект встроенного языка Диаграмма Ганта.

Значение диаграммы  Ганта представляет собой специальный объект, который автоматически формируется системой на основании того, какие точки и какие серии определены для данной диаграммы. Этот объект является совокупностью (коллекцией) интервалов, то есть может содержать не один, а несколько интервалов, которые соответствуют паре серия-точка (создаваемый по умолчанию объект Значение Диаграммы Ганта не содержит ни одного интервала). Разработчик может получить значение диаграммы, указав интересующую его точку и серию, и затем добавить в коллекцию необходимее количество интервалов.

Все интервалы всех значений диаграммы располагаются с привязкой  к единой оси времени, что дает возможность видеть их взаимное расположение. Для диаграммы Ганта поддерживается возможность установки связей между  различными интервалами. Таким образом, окончание одного интервала может быть связано с началом следующего интервала диаграммы.

33. Методы комбинаторики
34. Структура исследования систем управления
35. Гипотеза и ее роль в исследовании

Гипотеза (от греч. hypothesis – предположение) – высказывание, которое представляет собой некоторый предположительный ответ на поставленный вопрос для выяснения свойств и причин исследуемых явлений. Гипотеза позволяет нам увидеть, что произойдет с объектом исследования в результате правильно организованных наблюдений за ним. Термин «гипотеза» имеет два значения:

 

• форма существования  знания, которая характеризуется  проблематичностью, недостоверностью;

 

• метод формирования и обоснования предложений, на основе которого устанавливаются законы, принципы, теории.

 

Выделяют следующие  характерные черты гипотезы:

 

• необходимый компонент  любого познавательного процесса, который  является связующим звеном между  ранее достигнутым знанием и  новыми истинами;

 

• вероятное знание, которое  требует проверки при помощи опровержения или подтверждения;

 

• познавательное средство, при помощи которого осуществляется переход от прежнего, неточного знания к новому, точному знанию.

 

 

Гипотеза в своем  составе имеет основание и  предположение, которое возникает  из логической обработки исходных данных и перехода к предположению. Предположение превращается в достоверное знание или опровергается при помощи проверки гипотезы.

 

Гипотезы могут быть классифицированы на следующие виды:

 

• с точки зрения познавательных функций:

 

• описательная – предположение, выдвигаемое о предмете исследования и о его свойствах для выявления структуры объекта, механизма его деятельности, процедурных особенностей, установления функциональных характеристик исследуемого предмета. Одним из видов описательной гипотезы является экзистенциальная гипотеза – гипотеза в основе, которой высказывается предположение о существовании какого– либо объекта. Например, гипотеза о существовании Атлантиды;

 

• объяснительная – предположение, выдвигаемое о причинах, послуживших основой для возникновения объекта исследования.

 

Например, гипотеза о  появлении ледниковых периодов на Земле, гипотезы о появлении человека на Земле и др.

 

• с точки зрения объекта  исследования:

 

• общая – это научно обоснованное предположение о закономерностях исследуемых объектов, выдвигаемые для объяснения всего класса описываемых явлений, установления закономерного характера их взаимосвязей независимо от времени и места. Например, гипотеза М.В. Ломоносова об атомическом строении вещества. После доказательства общая гипотеза становится научной теорией;

 

• частная – это  научно обоснованное предположение  о происхождении, свойствах и  закономерностях части объектов, выделяемых из всего класса рассматриваемых  объектов. Например, гипотеза о происхождении  вирусов;

 

• единичная – научно обоснованное предположение о единичном  объекте, его происхождении, свойствах  и закономерностях.

 

Например, гипотеза о  ходе лечения конкретного больного;

 

• рабочая – первоначальное и временное предположение, которое  является основой для формирования устойчивой гипотезы. Она является условным допущением, на основании которого группируются результаты наблюдений и даются их первоначальные объяснения;

 

• выдвижение (зарождение) гипотезы – выдвижение интуитивного предположения;

 

• развитие (выделение следствий) – объяснение фактов, относящихся к данной гипотезе, на основе выдвинутого предположения;

 

• проверка (доказательство, обоснование, опровержение). Выдвинутые предположения могут быть доказаны: путем обнаружения этих явлений  и процессов; с помощью выделения данного предположения из более общих положений; путем доказательства одного предположения и опровержения всех остальных.

 

Гипотезы опровергаются: с помощью установления отсутствия данных явлений и предметов; путем  доказательства обратного, т. е. доказательства положения, отрицающего гипотезу; путем приведения их к абсурду;

 

• ни одна система управления не является совершенной, так как  всегда имеет проблемы и недостатки, которые можно разрешить и  ликвидировать, повышая тем самым эффективность функционирования системы;

 

• менеджеры системы  управления не всегда уверены, что им требуется помощь исследователей по управлению, поскольку часто не осознают проблемы и недостатки системы и  их причины;

 

• большинство менеджеров системы управления имеют побуждение разрешать проблемы, а также устранять недостатки в управлении и их причины, но нуждаются при этом в помощи консультантов;

 

• консультант может  провести достаточно объективный анализ системы управления в краткосрочный  период только с участием персонала исследуемой системы;

 

• исследователь-консультант  должен передать навыки анализа и  выявления проблем и поиска путей  их разрешения менеджерам системы управления, чтобы в дальнейшем они были способны самостоятельно совершенствовать управление;

 

• большинство систем управления могут быть более эффективными, если управленческий персонал научится проводить самостоятельно оценку системы, рационально использовать сильные  стороны управления, разрешать проблемы и устранять причины их возникновения.

36. Метод Монте-Карло

Мишин

37. Морфологические методы (Ф.Цвикки)

Термином «морфология» в биологии и языкознании определяется учение о внутренней структуре исследуемых  систем (организмов, языков) или сама внутренняя структура этих систем. Идея морфологического опроса мышления восходит к Аристотелю и Платону, к известной средневековой модели механизации мышления Р. Луллия. Однако в систематизированном виде методы морфологического анализа сложных проблем были разработаны швейцарским астрономом Ф. Цвикки, и долгое время морфологический подход к исследованию и проектированию сложных систем был известен под названием метода.

Основная идея морфологического подхода — систематически находить наибольшее число, а в пределе  — все возможные варианты решения  поставленной проблемы или реализации системы путем комбинирования основных (выделенных исследователем) структурных элементов системы или их признаков. При этом система или проблема может разбиваться на части разными способами и рассматриваться в различных аспектах.

Отправными точками морфологическою исследования Ф. Цвикки считает: а) равный интерес ко всем объектам морфологического моделирования; б) ликвидацию всех ограничений и оценок до тех пор, пока не будет получена полная структура исследуемой области; в) максимально точную формулировку поставленной проблемы.

Кроме этих общих положений, Цвикки предложил ряд отдельных  способов (методов) морфологического моделирования: метод систематического покрытия поля (МСПП), метод отрицания и конструирования (МОК), метод морфологического ящика (ММЯ), метод экстремальных ситуаций (МЭС), метод сопоставления совершенного с дефектным (МССД), метод обобщения (МО). Наибольшую известность получили три первых метода.

МСПП предполагает, что  существует некоторое число так  называемых «опорных пунктов» знания в любой исследуемой области. Этими пунктами могут быть теоретические положения, эмпирические факты, открытые законы, в соответствии с которыми протекают различные процессы, и т. д. Исходя из ограниченного числа опорных пунктов знания и достаточного числа принципов мышления, морфологическим методом покрытия поля ищут все возможные решения поставленной проблемы.

МОК основывается на соображениях, которые Ф. Цвикки сформулировал  следующим образом: «На пути конструктивного  прогресса стоят догмы и компромиссные или диктаторские ограничения. Следовательно, есть смысл их отрицать. Однако одного этого недостаточно. То, что получается из отрицания, необходимо конструктивно переработать». В соответствии с этим МОК разбивается на три этапа: 1) формирование ряда высказываний (положений, утверждений, аксиом и т. п.), соответствующих современному уровню развития исследуемой области знаний; 2) замена одного, нескольких или всех сформулированных высказываний на противоположные; 3) построение всевозможных следствий, вытекающих из такого отрицания и проверка непротиворечивости вновь полученных и оставшихся неизменными высказываний.

 

МОК может быть реализован в форме одного из вариантов «мозговой  атаки» — метода «судов».

Предложенные Ф. Цвикки методы нашли широкое распространение как средство активизации изобретательской деятельности, а при моделировании задач планирования — распределения заказов по плановым периодам, размещения их по производствам — удобным средством оказался ММЯ, который охарактеризуем несколько подробнее. Обратим внимание на использование остальных методов в качестве вспомогательных при формировании морфологической таблицы (морфологического ящика — МЯ).

Идея ММЯ состоит  в определении всех возможных  параметров, от которых может зависеть решение проблемы, и представления их в виде матриц-строк, а затем в определении в этой морфологической матрице-ящике всех возможных сочетаний параметров по одному из каждой строки. Полученные варианты решений подвергаются оценке и анализу с целью выбора наилучшего.