ИЗВЕСТИЯ РАИ. ТЕОРИЯ И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ, 2007, № 5, с. 100-113
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ
УДК 681.51:303732+51976
ЦЕЛЕПОЛАГАНИЕ, АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ЦЕЛЕЙ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ: МОДЕЛИ И МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ*
© 2007 г. Л. М. Лукьянова
Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский ин-т информатики и автоматизации РАН Поступила в редакцию 08.02.07 г., после доработки 27.04.07 г.
Поставлена проблема обеспечения логической правильности целеполагания, анализа и синтеза целей в сложных системах и корректности результатов данных процессов - структур целей и схем це-ледостижения. Предложены модели и методы, обеспечившие построение классификации возможных логических ошибок в структурах целей и разработку человекомашинной системы анализа и синтеза целей.
Введение. В управлении сложными системами цели играют важную, а в целевом управлении и программно-целевом планировании и управлении -ключевую роль. Цели служат логическим основанием синтеза систем [1], обоснованием программ и планов их создания и функционирования [2, 3]. От соответствия целей ситуациям, складывающимся в системах и окружающей среде, зависит эффективность управления системами и их результативность [1-5].
В организационных системах цели образуются и формулируются лицами, принимающими решения (ЛПР), в процессе целеполагания, зависимость которого от таких факторов, как структура ценностей, интуиция, генетические программы, эмоциональные состояния ЛПР, нередко приводит к полаганию ложных целей, что объясняется отсутствием системного представления о целепо-лагании вследствие недостаточной изученности указанных факторов.
Вероятность неправильного целеполагания неизмеримо возрастает в промышленных организационно-технических комплексах (далее комплексы), взаимосвязанные цели которых отличаются сложностью и неопределенностью [6]. Сложность целей обусловлена сложностью комплексов и многоаспектным характером деятельности, выполняемой в данных системах (производственная, научно-техническая, социальная, экономическая, экологическая, управленческая и т.д.), а неопределенность - факторами, от которых зависит целепо-лагание, и намеченными подцелями, реально не существующими средствами достижении целей.
Сложность и неопределенность целей комплексов вызывают необходимость их анализа и синтеза. Анализ целей обеспечивает уменьшение их сложности и сопряжен с полаганием подцелей.
* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект < 06-07-89242).
В результате многошагового анализа и полагания целей формируется иерархическая структура целей. Синтез обеспечивает повышение определенности целей и сопряжен с их мысленным достижением на основе средств, намеченных подцелями. В результате многошагового синтеза и мысленного достижения целей (целедостижение) формируется сетевая структура целей, или схема целедости-жения.
Для описания, анализа и синтеза, полагания и достижения целей теория и практика управления организационными системами и методология системного анализа располагают немалым числом моделей, методов, методик (см., например, обзоры [7-10]) и рекомендаций (для управления комплексами важны, в частности, следующие: регулирование конечных целей надсистемами [11], требования к формулировкам целей [12] и к структурам целей [1-5, 7-9]). Однако применение перечисленных и других средств не обеспечивает обоснованность указанных процессов, приводит к ложным целям и логически ошибкам в их структурах. Следствие формирования логически некорректных структур целей - просчеты в программах создания и планах функционирования комплексов, нередко выявляемые в процессе реализации управленческих решений и после его завершения, и их устранение сопряжено со значительными затратами. Все это снижает эффективность систем данного класса [13].
Важность структур целей в управлении комплексами и обеспечении их эффективности заставляет искать подходы к решению проблемы логической правильности анализа и полагания, синтеза и достижения целей, гарантирующие истинность целей и корректность их структур. Идею одного из них дает метафора анализа и синтеза целей как процессов с взаимно-обратным ходом времени, результаты которых представлены
в виде графов целей и задач [3]. Вместе с установленными в психологии итеративным характером указанных процессов и тем, что адекватным языком интуитивного мышления является вербальный язык, это приводит к следующему заключению: для обеспечения логически правильного целепола-гания, анализа и синтеза целей в комплексах и своевременного выявления и исправления ложных целей и некорректных структур целей необходимо дополнить указанные процессы моделированием рассуждений о целях, логическая семантика которых явным образом определяется семантикой целей и связей между ними, и представлять их результаты в виде семантических графов.
Подход состоит в системном представлении целеполагания и целедостижения, анализа и синтеза целей, обеспечении соответствия лингвистической и логической форм описания целей, увязке утверждений или отрицаний суждений о целях с их свойствами быть истинными или ложными в зависимости от наличия или отсутствия в комплексах соответствующих целевых ситуаций, разработке семантической модели структуры целей и закреплении за логически корректными структурами целей как результатами анализа и полагания целей методологической функции, способствующей синтезу корректных схем целедостижения.
1. Постановка задачи целеполагания, анализа и синтеза целей в комплексах. Структура целей комплекса. Иерархическую структуру целей комплекса как результат анализа целей и полагания подцелей представим в виде га-уровневого графа О3
Оа = <С, Я),
где С - множество вершин, обозначающих цели 7-х уровней, 7 = 0(1)(га - 1); Я - множество дуг графа, сопоставленных с множеством отношений подчинения целями вышележащих уровней целей нижележащих уровней, выражающие условия целедостижения [3].
Имея в виду данный граф, рассмотрим кортеж
^ / 0 1,У (т -2), ]т-2
С = ^ с1,у , с2,у , -м С(т-1),]т-1 X °бразуемый
целями комплекса, начиная с цели с0 верхнего нулевого уровня (конечная цель комплекса) и заканчивая целями нижнего (т - 1)-го уровня, где С7 =
, (7-1). 1-1 1 ■ о . ...
= {с7, у } - множество у7-х целей 7-го уровня (7 =
= (1(1)(т - 1), = Щ)«7, п- число целей 7-го уровня), подчиненных гм целям (7 - 1)-го уровня (у7-1 = 1, п7-1 - число целей (7 - 1)-го уровня). Множество дуг графа будем записывать как Я =
= {( <4 у , С( 7 + 1), у + 1 )}.
Пример графа О" проиллюстрирован на рис. 1, а. Обобщив в соответствии с [3] сложный процесс составления планов в комплексах путем упорядочения во времени уровней графа Оа, т.е. положив,
О
СС!
Рис. 1. Пример соотношения структуры целей (а) и начальной схемы целедостижения (•)
что цели выдвигаются в моменты времени (7 = 0, 1, ..., т - 1), получим граф О", О" = <С, Я, ^ отображающий процесс целевого планирования. Этот процесс идет от вершины с0 графа О" в направлении
(™-2), 7ш-2 Л
вершин С( т-1), ^ его нижнего уровня (на рис. 1, а
это отражено дугами, ориентированными сверху вниз и левой жирной вертикальной стрелкой).
В процессе анализа и полагания целей выделим процесс формирования куста О" графа Оа
= <Сь Яk), где Ск - кортеж целей куста, Ск = < с
с
(7 + 1), (с + 1,)
), с
(7 -1), 7, а
(7 - 1), Ь 7, а 7, а , С(7 + 1), , 7, а
- цель, с(7 + !), й ,
с
(7 +1),(й + 1к)
- подцели, а 1(1) е п, Ь 1(1) е п7- ь
ё1(1) е п7 + 1к - количество подцелей в кусте о" ; Я - множество дуг, выражающих отношение подчинения целью Ь подцелей с^Д^, с, ...,
с
(7 +1),( с + 1к)-
При формировании куста о" решаются логическая и математическая задачи. Логическая задача заключается в обосновании логической пра-
(7-1), Ь
и пола-
вильности процессов анализа цели с
гания подцелей 4+1), а, 4+1),^+1к).
Математическая задача состоит в оценке альтернативных совокупностей подцелей и выборе рациональной альтернативы.
Схема целедостижения в комплексе. Сетевую структуру целей как результат синтеза целей при их мысленном достижении с помощью средств, намеченных подцелями, представим в виде графа Ос, обратного графу Оа. Обозначив вершину графа Ос
(7 -1), У-1 .
через сс7, у (т.е. сохранив индексацию вершин
а
С
графа О"), добавим в него начальную вершину, обозначенную через сст и соответствующую цели "начать целедостижение". В граф Ос добавим также дуги, связывающие вершину сст с вершинами, являющимися концевыми в графе О". Изобразим эти дуги штриховыми линиями по аналогии с фиктивными работами в сетевых графиках. Определенный таким образом (т + 1)-уровневый граф Ос имеет обратное по отношению к графу О" направление дуг.
В процессе синтеза схемы целедостижения выделим процесс формирования куста Оск графа целей Ос, состоящий в уточнении цели, прежде всего по подцелям. При формировании куста Оск также решаются логическая и математическая задачи. Логическая задача заключается в обосновании логической правильности синтеза цели
(I - 1), ь
сс\^" в процессе ее мысленного достижения с помощью средств, намеченных подцелями
I, а I, а —
сс(г + 1),а, ..., сс(1 + 1)ла+к), а ее решение требует
привлечения внеязыковой информации [6]. Математическая задача состоит в предварительной оценке ресурсов, требуемых для достижения данной цели.
Различение в психологических и лингвистических исследованиях целей-идеалов и реальных целей послужило обоснованием для выделения в процессе синтеза графа Ос процедур формирования графов ОЫс и ОКс, представляющих соответственно начальную и конечную схемы целедостижения. Определим (т + 1)-уровневый граф ОЫс
ОЫс = {СЫ, ЯЫ),
где СЫ - множество вершин сс^-1 - 1, обозначающих цели 1-х уровней, I = т(-1)0, начиная с цели сст; ЯЫ - множество дуг, ЯЫ = Я1 и Ят, Я1 - инверсия отношения Я, Ят - отношение, сопоставленное с дугами, которые связывают сст с вершинами, являющимися концевыми в О". Логическая корректность начальной схемы целедостижения, формируемой указанным способом и представляемой графом ОЫс, обеспечена корректностью структуры целей, представляемой графом О". Пример графа ОЫс, соответствующего графу О", дан на рис. 1, б.
Синт
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.