ГЛАВА 7_1

ГЛАВА 7. Метология решения слабо структурированных
задач.
§1. Основные этапы процесса решения слабо структурированных
задач.
1. Классификация проблем по степени их структуризации и
общая схема их исследования. Саймон и Ньюэл предложили делить
проблемы по степени структуризации на 3 три класса:
 Хорошоструктуризованные проблемы, имеющие формальное
математическое описание.
 Неструктурированные проблемы - имеющие качественное
описание).
 Слабоструктурированные проблемы, в которых на фоне
формального описания есть и качественное.
Каждая проблема имеет 5 аспектов:
1. Цель.
2. Альтернативы.
3. Затраты ресурсов.
4. Модели для оценки альтернатив.
5. Критерии выбора лучшей альтернативы.
Процесс исследования любой проблемы от момента ее
возникновения до появления какого-либо решения можно отобразить с
помощью следующей схемы:
Рис.1 Схема исследования проблемы
Здесь:
1. Появление проблемы.
2. Постановка проблемы.
3. Анализ и классификация проблемы.
4. Хорошо структурированная проблема.
5. Исследование методами исследования операций.
6. Неструктурированная проблема.
7. Исследование методами экспертных оценок.
8. Слабо структурированная проблема.
9. Исследование методами системного анализа.
10. Метод решения.
11. Реализация решения.
12. Оценка решения.
2. Принципы решения слабо структурированных задач.
Основные принципы системного анализа по решению слабо
структурированных задач можно сформулировать так:
1. Решение проблемы начинается с определения конечной цели и
определения промежуточных целей. Конечная цель – та цель,
время достижения которой и ресурсы которой сразу указать
нельзя. В промежуточных целях
эти параметры можно
оценить.
2. Проблема рассматривается, как клубок (под)проблем.
3. В процессе решения каждой проблемы решаются задачи:
a) Формируется множество альтернатив.
b) Проводится сравнительный анализ альтернатив (с
привлечением математики).
c) Осуществляется
выбор
предпочтительной
альтернативы.
4. Разработка механизма решения конечной проблемы.
Реализация сформулированных принципов приводит сложному
многошаговому итерационному процессу, схема которого приведена
на рис. 2:
Рис. 2. Схема решения слабо структурированных проблем.
Здесь:
1. Постановка проблемы. Этот этап содержит 2 противоречивых
требования: описание должно быть подробным и лаконичным.
Необходимо определить, кто из заинтересованных лиц и в
чем заинтересован, какие требования и почему они хотят
внести. Для это создается группа, состоящая из:
 заказчика.
 лица, принимающего решение.
 участников проблемы: активных (заинтересованных в
решении проблемы) и пассивных (на которых скажется
решение проблемы).
 системного аналитика.
2. Обоснование (выявление) цели. Что же хочет заказчик? Здесь
большая
опасность
–
подмены
цели
с
учетом
множественности. В конечном итоге должны получить дерево
целей. Цели одного уровня не должны быть противоречивы.
Необходимо оценить реализуемость целей.
3. Формирование альтернатив и критериев. Формирование
альтернатив должно осуществляться с учетом следующих
принципов:
 Необходимо сформировать как можно больше
альтернатив.
 Нужно создать благоприятные условия для выработки
альтернатив с целью устранения влияния неблагоприятных
факторов:
 Внутренних(психологических)
 Неправильное восприятие.
 Интеллектуальная
преграда
(инерционность
мышления,
«любимые
альтернативы»,
боязнь
ошибки, лояльность, излишнее увлечение критикой).
 Внешних
 Погодно-климатические условия.
 Финансово-экономическое соотояние.
 Необходимо провести сокращение числа альтернатив. Для
этого:
1) Переходят к множеству допустимых альтернатив.
2) Формируют множество конкурирующих альтернатив
(они близки по качеству).
3) Производят выбор рациональной альтернативы.
Требования к альтернативам:
a) Реализуемость.
b) Устойчивость к изменению внешней среды.
c) Надежность.
d) Низкая стоимость.
При формировании критериев учитывают следующие
факторы:
1) полнота: должны охватываться все важнейшие аспекты
решаемой задачи.
2) операциональность: каждый критерий должен описывать
вполне определенное свойство системы.
3) измеримость: значение критерия должно выражаться
значением в рамках какой-либо шкалы, желательно,
цифровой.
4) декомпозируемость (возможность разложения исходной
проблемы на части с понижением размерности).
5) неизбыточность: разные критерии не должны оценивать
один и тот же аспект системы.
6) минимальность: критериев должно быть как можно
меньше
4. Оценка ресурсов по каждой альтернативе.
Построение модели для оценки альтернатив.
Оценка альтернатив.
Принятие решений.
Анализ чувствительности. Коррекция целей влияет ли на
выбор альтернатив?
9. Проверка исходных данных.
10. Корректировка конечной цели.
11. Поиск новых альтернатив.
12. Анализ ресурсов и критериев.
5.
6.
7.
8.
3. Категория целей в системном анализе. Системный анализ
начинается с выявления и обоснования конечной цели, которую
стремятся достичь при решении возникшей проблемы. Цель
выступает обычно, как прообраз будущего и обозначает некоторый
конечный результат, заранее мыслимый и желаемый. Структуризация
конечной цели позволяет определить стратегию ее достижения, и
именно в этом состоит практическая ценность данной категории.
В процессе формирования конечной цели могут участвовать:
эксперты, системные аналитики и ЛПР. Схема формирования
конечной цели приведена на следующем рисунке
Рис.3. Формирование конечной цели.
Все цели принято разделять на 3 класса:
1. Функциональные цели, способ достижения которых известен и
которые уже достигались в данной системе: выполнение
производственного
плана,
выпуск
дипломированных
специалистов.
2. Цели-аналоги, которые достигались какой-либо системой,
однако никогда не достигались данной системой: создание
ЛВС, создание роботизированной технологической линии.
3. Цели развития или новые цели, которые никогда и никакой
системой
ранее
не
достигались:
создание
ОГАС
(общегосударственной
автоматизированной
системы
управления), создание принципиально новой ЭВМ и др.
Для генерации целей могут служить различные способы (рис. 2):
 натурные эксперименты;
 математическое моделирование;
 правдоподобное рассуждение.
Рис.4 — Способы генерации целей
1. Натуральные эксперименты
а) функциональные цели
2. Математическое моделирование
б) цели-аналоги
3. Правдоподобные рассуждения
в) цели — развитие
Конечная цель и вытекающие их неё подцели обычно
изображаются виде дерева целей. Дерево целей представляет собой
многоуровневый граф, отражающий иерархию частных целей и задач,
возникающих в результате структуризации конечной цели. При этом
процесс структуризации конечной цели опирается на 3 базовых
принципа:
1. Стратегия достижения конечной цели из самой цели в
результате ее декомпозиции.
2. В процессе декомпозиции конечная цель разбивается на
подцели, затем каждая из подцелей разбивается на более
простые цели и т.д.
3. Декомпозиция конечной цели осуществляется до уровня таких
задач, которые возможно решить и с которых возможно начать
операцию по достижению конечных целей.
4. Методы генерации альтернатив.
4.1. Мозговой штурм («Хрустальная ваза»). Главная цель:
генерация как можно большего числа альтернатив.
Алгоритм:
i. Формируется группа экспертов. Критерий формирования:
разный уровень подготовки, квалификации, опыта.
ii. Формулируется задача.
iii. Каждый по очереди высказывает решение задачи, каждый
следующий формирует решение отличное от предыдущих.
При этом

Приветствуются любые идеи, вплоть до надуманных.

Никакой критики.
iv. Решения записываются на карточки, опускаются в вазу.
v. Решения анализируется другой группой экспертов.
4.2. Синектика. Занимается этим методом только 1 фирма в мире
(Америка – Sinectin Inc). Они готовят в год 4-5 специалиста. Эти люди
решают одну проблему около года.
Алгоритм:
1. Формируется группа из людей часто меняющих профессию,
холериков, нервно неустойчивых.
2. Выдвигается задача, связанная с двигательной механикой.
3. Создаются идеальные бытовые условия для решения задачи.
4. Эксперты ассоциируют работу механизма со своими
двигательными решениями.
Мешающие факторы: зазнайство и угрызение совести
4.3. Разработка сценариев. Суть метода: воссоздают
правдоподобную картину развития событий. Для этого привлекаются
специалисты данной области.
Разрабатывается план действий для достижения цели.
Разрабатывают верхний (благоприятное стечение обстоятельств) и
нижний (неблагоприятное стечение обстоятельств) сценарий. За
каждым фактором закрепляется эксперт. Факторы:
 Бюрократия.

Некомпетентность.
 Конкурент.
 Др.
4.4. Морфологический анализ (метод Цвики – швейцарский
ученый). Метод ориентирован на технические системы. Цель:
реализация множества решений и выбор лучшей. Есть узлы решения.
Находятся альтернативы для реализации этих узлов. Затем
анализируются альтернативные варианты системы, которые
получаются
перебором
всевозможных
вариантов
сочетания
альтернатив узлов.
Плюсы:
 Не пропускаем ни одной альтернативы (т.е. выберем
оптимальную).
 Выбор оптимальной альтернативы обеспечен.
Минусы:
 «Проклятие размерности» - если большое количество узлов,
то не сможем все их перебрать.
 Проблема сравнительной оценки альтернатив.
5. Классический и системный подходы к синтезу решений.
Классический подход.
Рис.5. Классический подход
Рассмотрим на примере моделирования какой-либо системы.
1. Моделируема система разбивается на блоки B1..B2..Bk+2.
2. Для совокупности блоков определяются цели моделирования
(у нас на рис. 2 первых блока – одна цель моделирования, а
последние 3 блока k-ая цель).
3. На основании цели моделирования определяются требования
к моделям (T).
4. На основании требований разрабатываются модели (М).
5. Частные модели комплексируются в общую модель.
Системный подход.
1. Определяется цель создания модели.
2. На основании цели разрабатываются требования к
компонентам модели (Т).
3. Для реализации каждого требования разрабатываются
альтернативы моделей
4. Формируется интегральная модель путем возможных
сочетаний частных моделей.
М1=М11UMi1..UMk1
Mn= М1nUMin..UMkn
Рис.6. Системный подход
5. С помощью совокупности критереиев {k} выбирается
рациональная модель.
Достоинства классического подхода:
 Сравнительно простая реализация.
 Может применятся в том случае, если требования
независимы, т.е. блоки моделей функционируют раздельно.
Минус классического подхода: отсутствует системный подход.
Достоинство системного подхода: Реализуется системный подход
Минус системного подхода:
 При большом числе альтернатив: «проклятие размерности»
 Проблема формирования критериев {k}