Методы моделирования и формализации проблемной ситуации

 

Описание системы (будь то проблемная ситуация, подсистема маркетинга, учета или организация как система в целом) на любом языке отражает лишь некоторые стороны явлений и никогда не бывает абсолютно полным.

Под моделью понимают описание, охватывающее и отображающее атрибуты (свойства, показатели, параметры, принимаемые формы) сущности, интересующие исследователя с позиции получения результатов по проблеме исследования, т. е. с позиции достижения его (исследования) целей. Под сущностями в данном контексте понимают явления, процессы, системы различной природы, что-то иное, поддающееся описанию. Из приведенного определения ясно, что все модели субъективны. Еще одна особенность моделей заключается в том, что сущности могут быть смоделированы на различных языках описания.

Моделирование условно можно разделить на образное, логическое, физическое, экономико-математическое и ассоциативное.

Образная модель – это модель, возникающая в сознании человека, представляющая собой зрительный, слуховой, осязательный или обонятельный отпечаток, некий образ явления действительности. Образная модель представляет собой фрагмент действительности (то, что Дж. Миллер назвал чанком, вкладывая в это понятие «отрезок запоминаемой человеком информации»).[42]

Следует отметить, что образ – это еще не информация (см. тему 7). Приближенно образную модель можно считать кучей атрибутов сущности. Сама сущность объективируется в некоторой своей части в процессе возникновения ассоциативных связей между образом и человеческой системой переработки информации (в части ее долговременной памяти) в процессе мышления и дальнейшем распознавании элементов и компонент, а также систематизации образной модели. Систематизация при этом характеризуется возникновением, генерированием основных связей между элементами и компонентами системы.

Приведем пример. Исследователь видит станки (1), слышит шум работающих машин и механизмов (2), видит поступательное движение трансформируемых и приобретающих различную форму (например, усложняющихся) металлических объектов (3), видит как минимум две категории персонала (рабочие (4) и управляющие (5), слышит их голоса (6), чувствует запах смазки и окисляющегося металла (7).

Зададимся рядом вопросов и попытаемся на них ответить.

● Почему глаголы «видит» и «слышит» чередуются? Потому что внимание человека носит избирательный характер.

● Почему именно в такой последовательности? Потому что после получения некоторой зрительной информации в случае, когда идентификация объекта невозможна только по зрительному образу, внимание человека переключается на поиск дополнительных идентификаторов (слуховых, обонятельных и осязательных).

● Почему наблюдатель остановился на запоминании лишь семи атрибутов сущности? Потому что количество ячеек кратковременной памяти (чанков) равно 72, а это означает, что человек может удерживать в кратковременной памяти от пяти до девяти информационных отрезков.

Далее происходит процесс идентификации элементов, определения связей между ними и синтез модели системы: функции системы, ее элементов, подсистем, а также структуры системы.

В итоге в сознании формируется образная модель системы промышленного производства. В процессе синтеза модели может потребоваться дополнительная информация в зависимости от цели наблюдения. Если, например, исследователь задался целью сформировать модель системы управления производством, то по форме одежды, действиям и поведению работников он может классифицировать их на управленческий персонал, рабочих, а также служащих. Далее в процессе интервью (вербальной коммуникации) он может определить их функции, возрастной состав, уровень профессионализма, степень удовлетворенности условиями труда и т. п.

Вербальная модель системы – модель системы, выраженная в языковой знаковой системе (словами). Особенность таких моделей состоит в том, что они уже не образы в мышлении, а информация, или, точнее, информационная модель исследуемой сущности. Такая модель может быть в устной или письменной форме. В первом случае эти модели представляют собой временной последовательный информационный поток, кодированный в звуковых колебаниях определенных тембров, пауз и интонаций. Во втором – массив символов, последовательное воспроизведение которых (вслух или мысленно) приводит к восстановлению образной модели в сознании человека.

Необходимо отметить, что вообще процесс принятия решения – это мыслительная работа ЛПР, происходящая в его сознании над образной моделью проблемной ситуации, с применением средств, лишь помогающих ему принять оптимальное решение, т. е. так изменить модель реального объекта, процесса, явления (т. е. сущности), чтобы была достигнута цель – разработка управляющего решения.

Перенос изменений из модели на реальный объект осуществляется уже в процессе реализации УР, а контроль за его исполнением подразумевает сравнение разработанной модели с реальным объектом и выявление отклонений реальных показателей от запланированных.

Для передачи, хранения, исследования, совершенствования и практического использования многоаспектных образных моделей применяют различные «разрезы» или виды моделей. Например, при разработке стратегических решений требуется построение как вербальной модели решения (кто, что, когда и с использованием каких средств должен делать), так и математической (для того, чтобы можно было отслеживать процесс изменений в организации и вовремя производить корректировку стратегии).

Оперативные проблемы (например, смена производственной линии) требуют формализации до математической модели в процессе их решения и трансформации (интерпретации математических вычислений) в вербальные модели (например, передача указания работникам: какое оборудование, куда и в какие сроки необходимо установить).

Примером логического моделирования может служить процесс составления дерева решений (рис. 8.6).

 

Рис. 8.6. Решение проблемы утоления жажды в виде логической модели – дерева решений

 

Физические модели представляют собой пропорционально уменьшенные натуральные объекты, изготовляемые из различных материалов (пластилин, дерево, пластмасса, пенопласт и т. п.). Такие модели позволяют исследовать параметры натуральных объектов, не прибегая к дорогостоящему процессу их создания в натуральную величину.

Экономико-математическое моделирование – это процесс создания экономико-математической модели. Экономико-математическая модель – абстрактное представление экономического явления, процесса или объекта с использованием научной абстракции и числовых величин, отражающих (показывающих) необходимые свойства объекта и позволяющие производить математические операции с различными свойствами явлений, процессов или объектов.

Абстрактное моделирование предполагает создание модели процесса, объекта, явления в форме, содержащей интересующие исследователя свойства, например, сохраняющие состав, структуру, отношения между элементами, принципы функционирования.

Так, когда исследуют эффективность УР, не принимают во внимание, из каких этапов состоит реализация УР, кто его будет реализовывать и контролировать процесс реализации. Принимаются во внимание лишь показатели эффективности решения (такая модель называется моделью эффективности УР).

Необходимо отметить, что модель – всегда абстракция, поскольку если модель совпадает с реальным объектом, явлением или процессом, то это уже его копия. В контексте конкретного исследования не принимаются во внимание какие-либо свойства натурального объекта явления или процесса. Например, если строится модель автомобиля в натуральную величину, для изучения его аэродинамических характеристик и совершенствования формы кузова, то нецелесообразно оснащать такую модель двигателем. Исследователя интересует в данном исследовательском контексте лишь влияние формы автомобиля на его аэродинамические характеристики. Более того, если уменьшение размеров модели не вносит ощутимых искажений в исследуемый процесс обтекания автомобиля воздушными потоками, то для исследователя гораздо удобнее и дешевле создание уменьшенной модели.

Ассоциативное моделирование предполагает изображение трудно представимых категорий в категориях легко представимых или представимых в тех категориях, которые необходимы исследователю для исследования объекта процесса или явления в данном проблемном контексте.

Например, механические часы – это механическая циклическая модель времени, электронные – электронная модель времени, песочные – физическая модель времени.

Перечислим требования, которым должна удовлетворять модель.

1. Адекватно отражать те аспекты объектов, явлений и процессов, которые необходимы исследователю.

2. Обладать достаточностью и одновременно неизбыточностью необходимых для исследования параметров.

3. Соответствовать по форме тем методам, которые предполагается применять в процессе исследования, операциям, проводимым с моделью (испытаниям, сравнениям, выявлением свойств и зависимостей между ними, значениям параметров при определенных условиях и т. п.).

 

Модели систем

 

Простейшая модель системы – модель «черного ящика». Такая модель не отражает состав, отношения между элементами системы (структуру) и их функциональное назначение (включая функциональные зависимости). Она лишь определяет миссию системы, т. е. ее предназначение, роль в надсистеме (системе высшего порядка по отношению к исследуемой). Обычно такие модели отображают, какие компоненты входят в систему и какие выходят из нее. Например, в часы входит труд, затрачиваемый для завода пружины, а выходит информационная механическая модель времени.

Примером модели «черного ящика» может служить графическая модель электронного элемента 2И-НЕ (рис. 8.7).

 

Рис. 8.7. Модель «черного ящика» электронного элемента 2И-НЕ

 

Приведенная модель системы обозначает, что система имеет два логических входа A и B и один выход. Элемент осуществляет операцию конъюнкции двух сигналов и операцию отрицания. Известны состояния выхода при различных комбинациях состояний входов, отражаемые знаковой моделью и представленной таблицей истинностей (табл. 8.5).

 

Таблица 8.5

Таблица истинностей элемента 2И-НЕ

Вербальная модель логической системы в таком случае звучит так: «Имеется логическая система с двумя входами и одним выходом, выполняющая функцию конъюнкции сигналов входов и отрицание результата, заключающуюся в том, что ложное состояние выхода обеспечивается тогда и только тогда, когда состояния двух входов истинны, в противном случае (при иных комбинациях состояний входов) состояние выхода истинно. Состояние неопределенности не возникает ни при каких комбинациях состояний входов». При этом исследователя не интересует элементный состав и структура, а также принцип преобразования сигналов, ему важно лишь, какую функцию выполняет система, для чего она служит.