Специфические методы исследования

Специфические методы исследования

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ГОУВПО «АмГУ»)

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

на тему:

Специфические методы исследования

по дисциплине

Исследование систем управления

Благовещенск 2010

Содержание

Введение

1. Специфические методы исследования систем управления

1.1 Эвристические методы исследования систем управления

1.1.1 Методы активизации технологии творчества

1.1.2 Ассоциативные методы

1.1.3 Метод «мозгового штурма»

1.1.4 Метод синектики

1.2 Формализованные методы исследования систем управления

1.2.1 Параметрический метод

1.2.2 Морфологический метод и его модификации

1.2.3 Комбинаторный метод

1.2.4 Методы логического поиска

1.2.5 Метод «букета проблем»

1.2.6 Методы поиска новых технических решений

1.3 Статистические методы анализа систем управления

1.3.1 Регрессионный анализ

1.3.2 Корреляционный анализ

1.3.3 Дисперсионный анализ

1.3.4 Ковариационный анализ

1.3.5 Метод временных рядов

1.3.6 Метод главных компонентов

1.3.7 Факторный анализ

1.4 Детерминированные методы анализа систем управления

1.5 Синтез систем управления методами оптимизации

1.5.1 Синтез систем управления методами безусловной оптимизации

1.5.2 Синтез систем управления с помощью многокритериальной оптимизации

1.6 Синтез систем управления методами математического программирования

1.6.1 Методы решения задач линейного программирования

1.6.2 Методы решения задач нелинейного программирования

1.6.3 Методы решения задач дискретного (целочисленного) программирования

1.6.4 Методы динамического программирования

1.6.5 Методы стохатического программирования

1.7 Анализ и синтез систем управления с помощью математических теорий

1.7.1 Теория принятия решений

1.7.2 Теория массового обслуживания

1.7.3 Теория эффективности

1.7.4 Теория игр

Заключение

Библиографический список

Введение

Методология - это логическая организация деятельности человека состоящая в определении цели и предмета исследования, подходов и ориентиров в его проведении, выборе средств и методов, определяющих наилучший результат.

Главную роль в методологии играют средства и методы исследования, которые можно разделить на три группы: формально-логические, общенаучные и специфические.

Формально-логические - это методы интеллектуальной деятельности человека, составляющей основу исследований управления.

Общенаучные методы отражают научный аппарат исследования, определяющий эффективность любого типа.

Специфические - это методы, которые рождаются спецификой систем управления и отражают особенность управленческой деятельности. Специфическими методами исследования систем управления являются: эвристические, формализованные, статистические, детерминированные методы анализа систем управления, синтез систем управления методами оптимизации, синтез систем управления методами математического программирования, анализ и синтез систем управления с помощью математических теорий.

1. Специфические методы исследования

1.1 Эвристические методы исследования систем управления

1.1.1 Методы активизации технологии творчества

Интенсивность (производительность) любого процесса (в том числе творческого) обусловлена взаимным действием трех основных причин:

·                   движущих сил процесса — внешних и внутренних побудительных обстоятельств, причин, мотивов, вызывающих течение процесса;

·                   факторов ускорения — внешних и внутренних условий процесса, воздействия на которые позволяет увеличить интенсивность процесса;

·                   факторов торможения — внешних и внутренних условий процесса, воздействие на которые позволяет уменьшить интенсивность процесса.

Попытка формализовать метод активизации технологии творчества с точки зрения системного анализа осуществлена в работе А.Б. Потапова. В ней рассмотрены направления развития системных объектов, общие законы развития систем и закономерности структурных преобразований систем. Метод активизации технологии творчества позволяет решать проблемные ситуации поэтапно и может быть представлен в следующем виде.

Этап 1. Формулировка задачи в системных категориях в виде потребительского противоречия. Важной особенностью данного этапа является необходимость принятия решения о стратегии дальнейшей поисковой деятельности.

Этап 2. Задача решается на базе условий первого этапа, т.е. отталкиваясь только от системной формулировки задачи. Решение производится за счет личных творческих возможностей и информированности разработчика (исследователя, руководителя и т.д.), без применения каких-либо внешних методических приемов.

Этап 3. Если проблемная ситуация не решается на втором этапе простым силовым наскоком, значит, творческие ресурсы исчерпаны и пришло время применить методические средства — специальные приемы и логические операторы.

Этап 4. Если задача не решается на третьем этапе, следует продолжить решение, используя операторы предварительного "дробления" задачи (оператор выявления противоречия; оператор применения приемов и таблиц разрешения противоречий; оператор применения законов интеграции и дифференциации).

Этап 5. Если процедуры четвертого этапа не привели к разрешению проблемной ситуации, следует продолжить решение задачи, используя операторы полного "ослабления" задачи (оператор определения физического противоречия; оператор применения приемов разрешения физических противоречий).

1.1.2 Ассоциативные методы

К ассоциативным методам (во многом аналогичным) относятся: метод каталога, метод фокальных объектов, метод гирлянд случайностей и ассоциаций и др. Эти методы основываются на применении в творческом процессе семантических свойств понятий путем использования аналогии их вторичных смысловых оттенков. Основными источниками для генерирования новых идей служат ассоциации, метафоры и случайно выбранные понятия.

Метод фокальных объектов дает хорошие результаты при поиске новых модификаций известных способов и устройств и для тренировки воображения. Сущность этого метода состоит в перенесении признаков случайно выбранных объектов на совершенствуемый объект, который лежит как бы в фокусе переноса.

Дальнейшим развитием метода фокальных объектов является метод гирлянд случайностей и ассоциаций. Он помогает найти большое количество подсказок для новых идей путем образования ассоциаций.

Метод контрольных вопросов используется для психологической активизации творческого процесса, когда с помощью наводящих вопросов пытаются подвести к решению задачи. Суть метода состоит в том, что исследователь (изобретатель) отвечает на вопросы, содержащиеся в универсальных вопросниках (составленных Д. Пирсоном, Э. Раудзенпом и др.) и в связи с ними рассматривает свою задачу.

1.1.3 Метод "мозгового штурма"

Метод "мозгового штурма" разработан американским предпринимателем и изобретателем А. Осборном в 1953 г. и применяется для получения новых идей в науке, технике, административной и торговой деятельности. Основные правила "мозгового штурма" следующие.

1. Задачу последовательно решают две группы людей по 4—15 человек в каждой (оптимальный состав 6—12 человек). Первая группа только выдвигает различные идеи — это группа генераторов идей. В нее желательно включать людей, склонных к бурной фантазии, к абстрагированию. Вторая группа — эксперты — по окончании штурма выносит суждение о ценности выдвинутых идей. В ее составе лучше работают люди с аналитическим, критическим складом ума. Условия задачи перед ее штурмом формулируются только в общих понятиях.

2. Основная задача группы генераторов — выдать за отведенное время как можно больше идей (в том числе фантастических, явно ошибочных и т.д.), чем нереальнее идеи, тем сильнее сказывается их действие на последующем процессе их генерации. При окончательном разборе многие предложения окажутся бесполезными. Однако сам процесс должен вызвать бурный поток идей, которые следуют непрерывно, дополняя и взаимно обогащая друг друга. Коллективный разум помогает генерировать последовательность предложений. Все они высказываются без доказательств и записываются в протокол или фиксируются на магнитной ленте.

3. При генерации идей запрещена всякая критика, не только явная словесная, но и скрытая — в виде скептических улыбок, мимики, жестов и т.д.

4. Экспертизу и отбор идей после окончания процесса генерирования следует проводить очень внимательно. При их оценке надо тщательно продумывать все идеи, даже те, которые считаются несерьезными, нереальными или абсурдными.

5. Процессом решения задачи управляет руководитель "штурма", который обеспечивает соблюдение всех условий и правил. Руководитель должен выполнять свои обязанности без приказаний и критики, направлять работу в нужное русло. Он задает различные вопросы, иногда что-то подсказывает или уточняет, не допуская при этом перерывов в беседе.

6. Если задача не решена в ходе штурма, можно повторить процесс решения. Однако лучше это сделать с другим коллективом. С тем же коллективом проблему можно обсудить в ином аспекте или в более широкой формулировке, что делает старую задачу неузнаваемой. Участники "штурма" воспринимают ее как новую, и это способствует движению мыслей по другому руслу.

Недостатки метода "мозгового штурма": поиск ведется практически простым перебором вариантов; отсутствие четких правил работы — бестолковость поисков возведена в принцип; отсутствие критериев, позволяющих оценить уровень выдвигаемых идей, что приводит к "проскакиванию", уходу от сильного направления.

1.1.4 Метод синектики

Идея синектики состоит в объединении отдельных творцов в единую группу для совместной постановки и решения конкретных задач. При использовании синектики формируются постоянные группы людей (5—7 человек) различных специальностей, которых обучают творческим приемам.

Теоретической основой синектики стали утверждения, что творческий процесс познаваем и может быть рационально организован. Творческие процессы отдельного лица и коллектива аналогичны, иррациональный момент в творчестве важнее рационального; в скрытом состоянии находится очень много творческих способностей, которые можно выявлять и стимулировать. Структура современного синектического метода включает следующие этапы.

Этап 1. Формулируют проблему в общем виде. На синектические заседания приглашаются эксперты (специалисты в области данных проблем), которые поясняют проблемную ситуацию.

Этап 2. Начинают анализ проблемы.

На этом этапе изыскиваются возможности незнакомую и непрерывную проблему в привычную. Каждый участник, включая эксперта, обязан найти и оригинально сформулировать одну цель решения. По существу, в большинстве случаев этот этап означает дробление проблемы на части, на подпрограммы. Одну из наиболее удачных формулировок выбирает эксперт или руководитель.

Этот этап синекторы называют "формулировка проблемы как ее понимают".

Этап 3. Ведут генерирование идей решений проблемы в той ее формулировке, на которой остановлен выбор. Фактически на этом этапе ищется новая точка зрения на рассматриваемую проблему. При этом синектический процесс состоит в попытках превратить незнакомое в знакомое и наоборот — превратить знакомое в незнакомое.

Процесс превращения неизвестного в известное ведет за собой огромное разнообразие решений, но требование новины — это, как правило, требование новой точки зрения, взгляда на проблему. Большинство проблем не являются новыми. Смысл в том, чтобы сделать их новыми, создав тем самым потенциал для выхода на новые решения.

Этап 4. Далее производят перенос обнаруженных в процессе генерации новых идей к этапам 1 или 2 и выявляют их возможности. Важным элементом этого этапа является критическая оценка экспертов.

Этап 5. Заключительный этап синектического заседания — развитие и максимальная конкретизация идеи, признанной наиболее удачной, и описание ее на специальном (техническом, семантическом и др.) языке.

1.2 Формализованные методы исследования систем управления

1.2.1 Параметрический метод

Понятие физического противоречия занимает центральное место в концепции параметрического метода. Сущностью метода является выявление и устранение физических противоречий, присущих исходной системе. Под физическим противоречием понимаются взаимоисключающие требования, предъявляемые к элементу системы. Они состоят в том, что один из характеризующих его параметров должен иметь два разных значения. При этом параметр элемента системы называется узловым параметром, а характеризуемый им элемент — узловым элементом.

Применение метода возможно в двух вариантах: эвристический (с "ручным" алгоритмом решения поисковых задач) и направленный (с применением машинных алгоритмов). Все элементы базы эвристического варианта параметрического метода описываются только по одному признаку — ''удовлетворять требования физического противоречия". А признак "выполнять функцию..." определяется пользователем в результате анализа производных систем на предмет однофункциональности с исходной системой (рис.1).

Рисунок 1 - Блок-схема параметрического метода

1.2.2 Морфологический метод и его модификации

Суть метода заключается в следующем. В совершенствуемой системе выделяют несколько характеристик структурных или функциональных морфологических признаков. Каждый признак может характеризовать какой-то параметр пли характеристику системы, от которых зависят решение проблемы и достижение основной цели.

По каждому выделенному морфологическому признаку составляют список его различных конкретных вариантов, альтернатив. Признаки с их альтернативами можно располагать в форме таблицы, называемой морфологическим ящиком, что позволяет лучше представить себе поисковое поле.

Трудности применения морфологического анализа заключаются в том, что не существует какого-либо действительно практического и универсального метода оценки эффективности того или иного варианта решения.

К модификациям морфологического метода относятся:

• метод организующих понятий;

• метод "матриц открытия";

• метод десятичных матриц поиска:

• метод семикратного поиска.

Метод организующих понятий включает:

1) установление организующих понятий и определение их отличительных признаков;

2) классификацию организующих понятий по степени их важности;

3) проведение наглядных сопоставлений организующих понятий с их отличительными признаками и разработку на этой основе руководящего материала для возможных решений, соответствующих выбранным ограничениям;

4) оценку признаков в отношении их соответствия специальным требованиям задачи;

5) комбинацию признаков различных организующих понятий в решения.

Каждая комбинация отличительных признаков (по одному от каждого организующего понятия) дает один вариант решения. Для облегчения поиска рациональных комбинаций предлагаются приемы, аналогичные приемам составления морфологических матриц.

Метод "матриц открытия". Суть метода заключается в построении таблицы, в которой пересекаются два ряда характеристик. Если в морфологическом анализе все выбранные характеристики относятся к строению объекта, то в этом методе часть из них может касаться, например, условий потребления, производства, эксплуатации и т.д. Сам метод не дает законченных решений, но создает возможность для ассоциаций, постановки новых проблем.

Метод десятичных матриц поиска. Данный метод включает поиск новых технических решений на основе анализа результатов систематического применения десяти эвристических приемов к каждому из десяти показателей технической системы.

В качестве основных выделены следующие десять групп показателем технической системы:

геометрические (длина, ширина, высота, площадь и т.д.);

физико-механические (вес, прочность, эластичность и др.);

энергетические (вид энергии, КПД и др.);

конструкционно-технологические;

надежность и долговечность;

эксплуатационные (производительность, точность, стабильность параметров и др.);

экономические (себестоимость, трудовые затраты, потери и др.);

степень стандартизации и унификации;

удобство обслуживания и безопасность (шум, вибрации, освещенность, температура и др.);

художественно-конструкторские (гармоничность, масштабность).

Для преобразования основных показателей используют десять групп эвристических приемов:

неология — перенос в данную отрасль техники новых для нее значений основных показателей технических объектов;

адаптация — приспособление известных процессов, конструкций, форм, материалов и их свойств к данным конкретным условиям;

мультипликация — умножение, увеличение основных показателей;

дифференциация — связана с дифференциацией показателей (дробление, разделение, очистка и т.д.);

интеграция — связана с интеграцией показателей (сложение, соединение, смешивание, сближение и т.д.);

инверсия — изменение порядка на противоположный, обращение, выворачивание и т.д.;

импульсация — связана с импульсивными изменениями показателей технических объектов;

динамизация — связана с динамикой, изменением во времени веса, температуры, размеров, цвета и других показателей технических объектов;

аналогия — отыскание и использование сходства, подобия в каком-либо отношении показателей данного технического объекта и известных объектов;

идеализация — приближение показателей технического объекта к идеальным.

Такая классификация позволяет построить десятичную матрицу поиска, в строках которой записаны основные изменяемые показатели, характеристика технического объекта, а в столбцах — основные группы эвристических приемов (матрица 10 х 10). Каждая ее ячейка соответствует определенному изменению какого-либо из основных параметров объекта и готовых технических решений еще не содержит, но способствует возникновению ассоциации, активизирует поиск идеи решения.

Метод семикратного поиска. Особенностью метода является деление всех стадий и элементов процесса поиска решений на семь частей, что связано со способностями человеческого мозга воспринимать и эффективно перерабатывать информацию в названных пропорциях.

Стратегия поиска состоит из анализа проблемной ситуации и общественных потребностей, анализа функций аналогов и прототипа, постановки задачи, генерирования идей и выбора эвристических средств, конкретизации идей, оценки вариантов и выбора оптимального, упрощения, развития и реализации решения. Тактическая часть — многочисленные приемы, применяемые на разных стадиях решения. Среди них используется прием "семи ключевых слов" и таблицы, аналогичные десятичным матрицам поиска, но размером 7x7.

Страницы: 1, 2