Прямая и обратная задачи исследования систем.

Существует два подхода к исследованию систем или следующие две задачи.

Прямая задача

Дано:

- цель функционирования системы;

- элементы системы и их свойства;

- элементарные (неделимые) операции, позволяющие решить задачи или выполнить функции с помощью участвующих в них элементов в соответствии с их свойствами.

Необходимо определить совокупность и последовательность системных операций, составляющих функционирование системы или ее структуру и позволяющих достигать цель системы.

Отметим, что для прямой задачи формулирование цели функционирования системы зависит от состава системы, т. е. от количества элементов и их свойств. Очень часто при этом возникают противоречия между составом системы и возможностью создать структуру, позволяющую достичь определенную заранее цель. Поэтому при решении прямой задачи приходится корректировать цель функционирования, которую можно достичь, исходя из заданного состава системы.

Как правило, прямая задача решается при исследовании существующих систем, когда известен состав и необходимо совершенствовать ее структуру так, чтобы повысить, например, эффективность функционирования системы.

Обратная задача

Дано:

- цель функционирования системы;

- совокупность и последовательность системных операций выполняющих функции системы и составляющих ее структуру, позволяющую достичь цели функционирования системы.

Необходимо определить:

- элементарные (неделимые) операции, составляющие системные (составные) операции;

- свойства элементов, позволяющие им выполнять элементарные операции;

- элементы системы, имеющие выбранные свойства.

Обратная задача решается в основном при создании новых, до сих пор, не существовавших систем.

Вообще говоря, ни одна из задач, ни прямая, ни обратная, в чистом виде практически не используются. Например, при решении задачи модернизации существующей системы (прямая задача), в случае, когда заданный состав элементов по свойствам или количеству не позволяет найти эффективный вариант структуры системы, решается дополнительно задача определения нужных элементов, т. е. обратная задача. В то же время, при решении задачи создания новой системы (обратная задача) очень часто используются в качестве ее составных элементов ранее модернизированные и эффективно работающие системы.

Этапы исследования систем

Основными этапами исследования систем являются:

- словесная постановка задачи;

- выбор показателя эффективности (целевой функции);

- математическая постановка задачи;

- разработка модели функционирования системы;

- моделирование функционирования системы - сравнение альтернативных вариантов функционирования системы по выбранной целевой функции (показателю эффективности);

- принятие решения.

Последний этап очень важен. Все остальные этапы существуют ради того, чтобы было принято решение о назначении, составе и структуре системы.

Словесная постановка задачи

На этом этапе делается описание объекта и более подробно описание предмета исследования. Выделяются проблемы, связанные со структурой и составом системы. Формулируются актуальность, цель и задачи исследования. Определяются границы исследования, т. е. предельные значения входных и выходных характеристик системы.

Описание предмета исследования делается вначале словесным (вербальным), а затем графическим (блок-схемами). Словесное описание системы может быть составлено в результате обстоятельного изучения ее процесса функционирования и элементов, осуществляющих его. Структура описания зависит от того, какую задачу исследования системы необходимо решить.

Если это задача прямая, то прежде всего описываются элементы системы, их свойства и задачи, которые они могут решать в соответствии со своими свойствами. Затем описываются элементарные и составные или системные операции и их цели. Определяется совокупность и последовательность операций, которые могут привести к главной цели функционирования системы.

Если задача исследования системы обратная, то вначале описывается совокупность и последовательность операций, которые могут привести к главной цели, а затем свойства элементов, которые они должны иметь для участия в этих операциях. При этом используется накопленный опыт и результаты наблюдений за процессами функционирования реальных аналогичных систем с учетом особенностей проектируемой системы.

Очень часто, независимо от того, какая задача решается прямая или обратная, для наглядности описания совокупность операций и условий их выполнения (ограничений) изображается в виде блок-схемы алгоритма. На этапе построения такой блок-схемы должны быть определены характеристики всех элементарных и составных операций и их зависимости между собой, учтены все факторы, существенно влияющие на поведение исследуемой системы, перечислены все входные и выходные характеристики.

По существу формализованная блок-схема полностью подводит итог экспериментального обследования системы и в целом ее изучения. На ее основе формируется актуальность, цель и задачи исследования, т. е. формулируется словесная постановка задачи.