В процессе системного анализа создается абстрактная и концептуальная система, описываемая с помощью символов или других средств, представляющая собой определенное структурно-логическое устройство, цель которого – служить инструментом для понимания, описания и возможно более полной оптимизации поведения связей и отношений элементов системы. Такого рода абстрактной системой может быть модель или система моделей. В физической системе и соответствующей ей абстрактной системе должно быть установлено взаимооднозначное соотношение между элементами и их связями.
Под системой зачастую имеется в виду ее конкретная функциональная модель, адекватно отражающая степень требуемой детализации описания динамики функционирования логистической системы.
Виртуальные системы - это не существующие в действительности модельные представления реальных объектов и процессов, являющиеся изоморфными к ним.
Цель при построении модели состоит в разработке адекватного представления реальной логистической системы. Цель специалиста по логистике состоит в создании модели изучаемой им логистической системы. Он стремится понять систему как процесс с данными объектами, свойствами и связями, комбинирующимися в процессе функционирования логистической системы. Модель может быть математической, если специалист по логистике может выделить в проблеме количественные свойства. Если логистическая проблема по своей природе является и количественной, и качественной, то модель может быть менее строгой. Создатель модели старается воспроизвести в миниатюрной, контролируемой форме функционирование изучаемой реальной логистической системы.
Поскольку структура системной методологии достаточно сложна и имеет тенденцию становиться еще более сложной, ее адекватность практике может быть установлена корректным использованием средств более или менее сильной формализации.
К числу таких средств относятся различные формализованные модели логистической системы, как количественные, так и качественные. Для этих моделей должны быть ясно определены условия их адекватного применения и задачи, которые можно решать, структурируя с их помощью сложные проблемы и ситуации.
Абстракция является универсальным языком и в своих развитых формах мало, что говорит непосвященному. В определенных условиях абстракция обладает значительным преимуществом, заключающимся в ее четкости. Переходя от реального мира к его различным символическим представлениям, специалист по логистике получает возможность анализировать наблюдаемую систему. Цель этого перехода состоит не в том, чтобы исключить детали или полноту реального мира в его символическом представлении. Специалист по логистике будет методично переходить от представления проблемы, полученного методами формализации, к реальному миру и обратно посредством повторяющегося, цикличного процесса. Одна из задач данной книги состоит в том, чтобы определить общие для логистических систем компоненты методологии решения проблем.
На успех применения системного анализа и на практическую пользу получаемых с его помощью решений влияет также способность специалиста по логистике представить практическую проблему в формализованной форме.
Для уточнения и структурирования представления о сложном логистическом объекте, в котором предварительно выделяются элементы, подсистемы, системы и надсистемы, при решении задач требуется дальнейшая формализация (структуризация), позволяющая применить те или иные научные знания. Для этого необходимо составить формализованную модель логистической системы. При этом логистический объект изучается с разных точек зрения на основе применения к нему различных формализованных моделей.
Основной метод исследования систем состоит в моделировании процессов. Модели должны отражать структуру логистической системы и воспроизводить основные ее характеристики. Многие сложные нелинейные логистические процессы можно описать сравнительно простыми качественными, или когнитивными, моделями.
Моделью называется специально синтезированный для удобства исследований объект, обладающий необходимой степенью подобия исходному объекту, адекватной целям исследования, сформулированным субъектом или лицом, принявшим решение относительно исследования системы.
Необходимая степень подобия подразумевает достижение объективного результата описания логистической системы. В данной формулировке отсутствует требование максимально точного отображения логистической системы в модели по двум причинам. Во-первых, подобное условие усложнило бы задачу составления модели, во-вторых, оно оказывается избыточным, так как часто в последующем анализе может использоваться не вся информация об объекте. Поэтому уже на этапе составления модели необходимо представлять, как полученные данные будут использоваться в дальнейшем. Это связано с ограниченными возможностями инструментария, используемого в исследовании логистических систем.
Относительно подобия логистического объекта и его модели говорят, что они изоморфны, если существует взаимно однозначное соответствие между элементами и связями объекта и модели, и гомоморфны, если соответствие однозначно лишь в одном из аспектов. Для моделей обычно характерно отношение гомоморфизма.
Составление модели каждый раз представляет собой творческое действие, т.к. отсутствует общая методика перехода от логистического объекта к модели. Каждый специалист по логистике опишет увиденное по-своему: один будет максимально реалистичен и постарается прорисовать все детали, а другой поставит задачу передать собственное ограниченное субъективное понимание. При формировании модели успех процедуры зависит от одаренности исследователя, его опыта, интуиции и владения выбранным инструментом.
Для всестороннего изучения логистической системы может потребоваться множество моделей. Это объясняется тем, что логистическая система многогранна, а специалиста по логистике обычно интересует какой-либо один аспект системы. Он, исходя из потребностей потребителей, может установить состав исследуемых свойств логистической системы и сформулировать требования к точности описания протекающих процессов. Из этого следует, что в качестве первого классификационного признака можно ввести деление по функциональным свойствам логистической системы, которые должны быть отражены в модели.
Другим общим признаком классификации является степень детализации модели или глубина изучения анализируемой логистической системы. Для практического применения модели требуется, чтобы в распоряжении специалиста по логистике было как обобщенное представление об изучаемом логистическом объекте или процессе, так и скрупулезное описание деталей его функционирования, что необходимо для проверки строгости агрегированного образа.
В математике моделью называют некоторое множество с заданным на нем набором отношений, что согласуется с приведенным описанием модели. В качестве элементов множества выступают элементы системы, а отношения – суть связи между ними. Такое обобщенное определение системы допускает и другую интерпретацию: как множество рассматривается совокупность возможных состояний системы, а отношения играют роль характеристик перехода системы из одного состояния в другое.
А. Эйнштейн отметил, что для изучения явления наиболее продуктивным представляется геометрический подход, т.е. возможность графически изобразить смысл исследуемого. Реализацию такого стремления составляет введение понятия структуры системы.
Относительно однородное вербальное изображение системы требует детализации при стремлении более точно описать функционирование логистической системы. Первый шаг в этом направлении делается в сторону локализации свойств логистической системы или ее функциональных элементов в виде некоторых отдельных образований. Таким образом, выявляется структура системы как совокупность замкнутых по тому или иному принципу элементов. Такие элементы объединяются в систему связями, характеризующими зависимость элементов друг от друга.
Рассмотрим общую схему формирования модели (рис. 2). Этому процессу соответствуют три этапа:
1. Этап анализа системы. Действия, составляющие данный этап, направлены на изучение системы и заканчиваются получением концептуальной модели. Основным содержанием данного этапа является представление системы в виде совокупности элементов (декомпозиции), последовательное исследование каждого элемента и связей между ними.
2. Этап синтеза модели. Данный этап состоит в получении моделей отдельных элементов, формализации их связей и в последовательном переходе от элементов к целостной модели. Этап завершается составлением математической модели системы. Для плохо формализуемых систем можно ограничиться строгим описанием отдельных фрагментов системы. Тогда часть системы будет охарактеризована вербально.
3. Этап проверки адекватности модели и системы. Эта процедура сопутствует всем этапам построения модели. Ее задача заключается в удовлетворении требований эксперта по обеспечению адекватности модели и исследуемой системы в смысле достижения необходимой точности описания процессов, представляющих интерес для эксперта.
Рис. 2 Схема формирования математической модели системы
Контроль над адекватностью осуществляется на основе использования теории идентификации. Содержание теории состоит в определении тождественности всей системы или ее элемента принятому аналогу (модели). При этом используется методология "черного ящика": известны входные и выходные сигналы, с определенной степенью достоверности выбрана модель. Требуется ввести в модель такие коэффициенты или ее так структурно преобразовать, чтобы в соответствии с заданным критерием была достигнута динамическая идентичность реакций системы и модели. Другими словами, проверка качества модели всей системы (или ее элемента) должна показать, что она реагирует так же, как система (элемент) на одинаковые входные воздействия. Наконец, при анализе системы осуществляется ее декомпозиция с установлением характеристик структурных элементов и связей, а при синтезе модели имеет место агрегирование, сборка модели из ее фрагментов. Оба процесса контролируются процедурой установления адекватности посредством проведения идентификации свойств системы и модели.
Для конструктивного изучения логистической системы составляется ее модель, т.е. упрощенный, по возможности формализованный (для проведения количественных исследований) аналог. Модель ориентируется на отражение именно тех свойств, которые представляют наибольший интерес для специалиста по логистике.
В первую очередь определяется совокупность независимых возможных вариаций параметров, описывающих функционирование системы. Последующие действия выявляют изменение функционирования при нарушениях в среде и трансформациях системы. Для этого необходимо найти структурные элементы, определяющие функционирование системы, и содержательно описать их функционирование. Далее требуется обрисовать связи, объединяющие элементы в систему, и им дается упрощенная интерпретация. Проведенные действия фиксируются графически в виде некоторой схемы системы.
Далее устанавливается идентичность модели реальной логистической системе. Для этого сравниваются функционирование системы и сформированной модели при воздействиях на них возмущений. В идеальном случае можно достигнуть тождественности реакций, но обычно добиться этого на практике не удается. Различия будут особенно заметны в сбойных ситуациях, когда система попадает в условия, незапланированные при ее формировании.
Проблема соответствия между моделью и реальной системой достаточно сложна.
Несмотря на то, что математические модели обладают такими важными достоинствами как четкостью, возможностью строгой дедукции, проверяемостью – не следует отказываться от использования вербальных моделей.
Вербальная модель лучше, чем отсутствие модели вообще или математическая модель, которая может фальсифицировать реальность.
Лучше иметь сначала вербальную модель со всеми ее недостатками, но охватывающую некоторый не замеченный ранее аспект исследуемой реальной системы и позволяющую последующую разработку соответствующего алгоритма, чем начинать со скороспелых математических моделей.
Таким образом, вербальные модели оставляют себе место в теории систем.