6) оценка эффективности системы  управления;

     7) обобщение и оформление результатов  анализа.

     При решении задачи определения объекта  анализа выделяется анализируемая  система управления, определяются цели и задачи управления и производится первичная декомпозиция системы с выделение управляющей подсистемы (органов управления), объектов управления (исполнителей) и окружающей среды.

     Целью решения задачи структурирования является детальное изучение системы управления, установление связей и отношений  между ее элементами. Результатом  решения задачи являются различные  варианты структур анализируемой системы, позволяющие определить характеристики и отдельные частные недостатки выделенных элементов и связей между  ними, и наметить пути их устранения. Основные характеристики структуры  системы можно разбить на две  группы: описание иерархии систем –  количество подсистем, характер взаимосвязей, степень централизации (децентрализации); эффективность функционирования структуры  – стоимость, надежность, быстродействие и пропускная способность и др.

     Задача  определения функциональных особенностей системы строго связана с задачей  структурирования. С учетом структурирования определяется перечень частных задач  и функции каждого элемента системы, порядок их взаимодействия, необходимые  входные и выходные данные.

     В процессе исследования информационных характеристик определяются: сущность и качество информации, используемой для выработки управленческих решений; достаточность информации для выработки управленческих решений; суммарные объемы поступающей и исходящей информации в единицу времени в целом по системе и отдельно по основным элементам; объем информации, постоянно хранящейся в системе; единичные объемы передаваемой информации; способы передачи или доставки информации; основные направления информационных потоков.

     Для определения количественных и качественных показателей системы производятся: предварительный выбор перечня  показателей каждого уровня; разработка моделей и методов определения  показателей различных уровней; уточнение условий определение  показателей, включающих предполагаемые воздействия сверхсистемы, возможность комплексирования с другими системами управления и наличие дублирующих систем. В результате решения данной задачи систематизируются частные качественные и количественные показатели структур, процессов функционирования и информации, определяются обобщенные показатели, характеризующие внешние свойства анализируемой системы и ее отдельных элементов.

     Оценка  эффективности системы управления производится с целью определения  достигнутых в процессе функционирования системы управления результатов  и затраченных на достижение этих результатов материальных и временных  ресурсов.

     Задача  обобщения и оформления результатов  анализа включает краткое описание структуры, процессов функционирования и информационных потоков системы; значения показателей и результаты оценки эффективности системы; обобщенные выявленные недостатки и разрабатываются  предварительные рекомендации по ее дальнейшему использованию, совершенствованию  или замене.

     Синтез  систем управления. В процессе синтеза  необходимо создать новую систему  путем определения ее рациональных или оптимальных свойств и  соответствующих показателей.

     Целью синтеза системы управления является:

     1) создание новой системы управления, на основе новых достижений  науки и техники;

     2) совершенствование существующей  системы управления на основе  выявленных недостатков, появления  новых задач и требований.

     В общем виде задача синтеза систем управления заключается в определении  структуры и параметров системы  исходя из заданных требований к значениям  показателей эффективности ее функционирования, а также способов обеспечения  целей функционирования системы.

     Центральным звеном процесса создания системы управления является структурный синтез, который  включает:

     1. Синтез структуры управляемой  системы, то есть определение  оптимального состава и взаимосвязей  элементов системы, оптимальное  разбиение множества управляемых  объектов на отдельные подмножества, обладающие заданными характеристиками  связей.

     2. Синтез структуры управляющей  системы:

     а) выбор числа уровней и подсистем (иерархии системы);

     б) выбор принципов организации  управления, то есть согласование целей  подсистем различных уровней  и оптимальное стимулирование их работы, распределение прав и ответственности, создание контуров принятия решений;

     в) оптимальное распределение выполняемых  функций между людьми и вычислительной техникой;

     г) выбор организационной иерархии.

     3. Синтез структуры системы передачи  и обработки информации:

     а) синтез структуры системы передачи и обработки информации;

     б) синтез структуры информационно-управляющего комплекса.

     Синтез  системы управления включает решение  следующих основных задач:

• формирование замысла и цели создания системы управления;
• формирование вариантов облика новой системы;
• приведение описания варианта облика системы во взаимное соответствие;
• оценка эффективности вариантов и принятия решения о выборе облика новой системы;
• разработка требований к системе управления;
• разработка программ реализации требований к системе управления;
• реализация разработанных требований к системе управления.

     Замысел возникает на основании полученного  задания, выделения недостатков  существующей системы управления, появления  практической потребности или новых  научных достижений. Результатом  решения задачи формирования замысла  и цели создания системы должно быть:

• определение назначения системы управления;
• определение цели (целевой функции);
• определение задач системы;
• формулирование основной идеи создания системы;
• определение направлений разработки системы.

     Формирование  вариантов облика новой системы  происходит на основе анализа общей  цели создания системы, изучения общественных потребностей, которые должны быть удовлетворены, предполагаемого объема удовлетворения этих потребностей, изучения состояния и перспектив развития аналогичных отечественных и  зарубежных систем.

     Приведение  описаний варианта облика системы во взаимное соответствие включает: сопоставление  описаний (структурного, функционального, информационного, параметрического); приведение названных описаний во взаимное соответствие; объединение названных описаний.

     Решение задачи оценки эффективности вариантов  и принятия решения о выборе облика новой системы включает:

• определение значений выбранных показателей эффективности каждого исследуемого варианта облика создаваемой системы;
• сравнительную оценку эффективности, которая производится в соответствии с заданным правилом предпочтений и установленным критерием;
• принятие решения о выборе наилучшего варианта облика системы.

     После выбора окончательного варианта облика системы уточняется критерий эффективности  системы, формируется исходный вариант  значений показателей системы управления и производится повторная процедура  синтеза системы, которая приобретает  каждый раз все большую определенность.

     Требования  к системе управления формируются  в виде количественных и качественных показателей. Как правило, эти требования задаются в виде ограничения на допустимые пределы значений показателя. Общие  требования к системе управления документально оформляются, а затем  уточняются отдельные требования к  ее элементам.

     Реализация  разработанных требований к системе  управления включает следующие основные этапы:

     1) моделирование (математическое, физическое, сценарное) подсистем и систем  в целом;

     2) макетирование системы;

     3) проектирование системы;

     4) конструирование системы;

     5) изготовление системы;

     6) испытание системы;

     7) оценка путей модернизации;

     8) возвращение к анализу замысла  создания системы и перспектив  его развития в связи с созданием  новой системы.

     Задачи  анализа и синтеза систем управления имеют следующие особенности:

• высокая размерность, определяемая большим количеством и разнообразием показателей;
• наличие множества альтернативных показателей эффективности, по которым осуществляется поиск рационального решения;
• отсутствие приемлемых аналитических зависимостей и процедур для определения искомых показателей;
• высокая неопределенность исходных данных.

     Исходя  из этого, поставленные задачи не могут  быть эффективно решены с помощью  известных методов одноуровневой  оптимизации, использующих достаточно простые аналитические выражения  для целевых функций, и требуют  применение иных подходов на основе принципов  декомпозиции многоуровневого моделирования, позволяющих снизить размерность  решаемых задач, и многошаговых итеративных  процедур выработки решений.  
 
 
 
 
 
 
 
 

2. СИСТЕМНЫЙ  ПОДХОД В МОДЕЛИРОВАНИИ 

     2.1. Общие определения моделирования

 

     Возможность исследования проектируемой системы  путем экспериментирования с  более простой и дешевой системой - моделью - издавна использовалась на практике.

     Моделирование это средство изучения системы путём её замены более удобной для исследования системой (моделью), сохраняющей интересующие исследователя свойства.

     Иными словами - модель - это объект любой  природы, который способен замещать изучаемый объект в интересующих исследователя свойствах, а моделирование - это построение (или выбор) и изучение моделей с целью получения новых знаний об объектах.

     Для общей оценки методов моделирования  и их практического использования  необходимо провести классификацию методов моделирования. В настоящее время не существует единой и общепризнанной классификации методов моделирования. Это объясняется прежде всего многообразием форм моделирования, используемых в общетеоретических, научных, технических и других разработках и исследованиях. Наиболее полной считается классификация, предложенная В.А. Вениковым.

     В соответствии с данной классификацией выделяют логические, физические, математические и компьютерные (имитационные) модели.

     Одним из исторически первых видов моделирования, который использовался человеком, является логическое моделирование. Логические модели создаются на основе рассуждений. Очевидно, что любой человек, прежде чем совершить какое-либо действие, вначале думает, то есть строит некую логическую модель. Ярким примером подобного рода моделей являются различного рода общественно-политические и иные учения социальной направленности. Отличительная особенность логических моделей – своеобразный способ доказательства подобия, адекватности модели моделируемой системе. Главнейшим судьей верности той или иной логической модели является время. Только по прошествии большего или меньшего временного промежутка можно говорить об адекватности логической модели. И не всегда известные нам модели этого вида получили подтверждение. Важным же достоинством логических моделей является их обязательное присутствие во всех иных видах моделей.

     Физические модели. Главное их отличие от других видов моделей является наличие в них именно физического подобия наиболее важных исследуемых свойств. Наиболее яркими примерами физических моделей служат детские игрушки. Иной пример – при проектировании автомобиля дизайнеры строят пластилиновую физическую модель будущего изделия. Достоинство этого вида моделей состоит в высочайшей степени наглядности результатов.