HYPERLINK «http://www.ukrreferat.com/» www.ukrreferat.com – лідер
серед рефератних сайтів України!

Тема 8 Морфологічний аналіз і синтез організаційно-економічних систем

Загальна характеристика морфологічного аналізу і синтезу.

Порядок формування морфологічних таблиць та кластерний аналіз
морфологічних множин.

Морфологічні методи синтезу.

8.1 Загальна характеристика морфологічного аналізу і синтезу

Методи морфологічного аналізу і синтезу призначені для пошуку нових
рішень на основі розподілу системи на підсистеми і елементи, формування
підмножин альтернативних варіантів реалізації кожної підсистеми,
комбінування різних варіантів рішень системи із альтернативних варіантів
рішення підсистеми, вибору найкращих варіантів рішення системи.

Під морфологією тут розуміється структурна форма системи, організована у
відповідності з її функціями.

Фактично морфологічний аналіз є методом розвитку творчих здібностей або,
точніше, систематичним допоміжним засобом для творчості. Він зовсім не
виключає творчої праці людини, а стимулює і розширює її можливості,
розповсюджуючи на більше число ідей, ніж це було б можливим при більш
класичному підході.

Метод морфологічного дослідження реалізується в два якісно різних етапи.
Перший етап передбачає отримання опису всіх систем, що відносяться до
досліджуваного класу. Цей етап називається морфологічним аналізом. На
другому етапі проводиться оцінка описів різних систем досліджуваного
класу і вибір тих з них, які в тому чи іншому значенні відповідають
умовам завдання. Цей етап називається морфологічним синтезом, оскільки
в результаті виходить цілісне описання всієї досліджуваної системи з
частин описання підсистем і відношень між ними.

Цілями морфологічного аналізу і синтезу системи є:

— системне дослідження всіх відомих варіантів вирішення завдання, що
випливають із закономірностей побудови об’єкта, що дає змогу врахувати,
крім відомих, незвичайні варіанти, які при простому переборі могли бути
пропущені дослідником;

— реалізація сукупності операцій пошуку на морфологічній множині
варіантів опису функціональних систем, що відповідають вихідним умовам.

Метод морфологічного аналізу і синтезу реалізується в декілька етапів:

Етап 1. Проводиться формування вихідної цілі або проблеми, яка
відображає основні вимоги до синтезуючого об’єкта.

Етап 2. Здійснюється побудова морфологічної таблиці і заповнення її
альтернативами.

Етап 3. Описуються властивості альтернатив морфологічної таблиці.
Властивості альтернатив можуть характеризуватися в шкалі найменувань
класифікаційними функціональними і структурними ознаками або в числовій
шкалі, яка відображає якість альтернатив за різними критеріями.

Етап 4. Формується формалізоване пошукове завдання і вибирається вид
цільової функції.

Етап 5. Реалізується та чи інша процедура пошуку варіантів вирішення
завдання. Під пошуком в даному випадку розуміють послідовність операцій
вибору із морфологічної множини варіантів опису функціональної системи і
операцій оцінки ефективності підсистем, що утворюють синтезований
цілісний варіант.

Отже насамперед необхідно визначитися з початковою ціллю синтезу.
Формування початкової цілі може здійснюватися з різним ступенем повноти.
Якщо перед дослідником поставлено завдання, яке потребує пошуку
принципово нової соціально-економічної або організаційної системи, то
початкова ціль буде носити досить загальний, розпливчатий характер,
наприклад: знайти принципово нові засоби переміщення людей в місті,
спроектувати ефективну систему розрахунку з клієнтами супермаркету. В
той час, коли процес синтезу пов’язаний з удосконаленням конкретних
соціально-економічних і інших систем –прототипів, вихідна ціль
конкретизується рядом економічних, соціальних і технологічних вимог, які
можуть носити якісний або кількісний характер. Початкова ціль значною
мірою визначає підходи з формування пошукових завдань і морфологічних
таблиць.

Можна виділити три підходи до формування формалізованих пошукових
завдань, на основі яких вирішуються різні завдання морфологічного
синтезу:

пошукові завдання формуються на основі якісних класифікаційних ознак і
їх значень;

пошукові завдання формуються на основі кількісної експертної шкали у
вигляді деякої множини критеріїв якості і потрібного рівня їх виконання
в шуканому вирішенні;

вибір оптимального або раціонального варіанта із морфологічної множини
без явного виділення пошукового завдання.

Складання пошукового завдання на основі множини класифікаційних якісних
принципів доцільно здійснювати з використанням автоматизованих баз
даних, які накопичують найважливіші класифікації різних економічних,
управлінських і організаційних систем.

Формування пошукових завдань на основі кількісних ознак має ряд
особливостей. В цьому випадку пошукові образи альтернатив, реалізуючі
функції системи, що розглядається, представляють числові характеристики,
які відображають ступінь різних властивостей.

Порядок формування морфологічних таблиць та кластерний аналіз
морфологічних множин

Морфологічні таблиці (МТ) – ефективний засіб представлення знань про
множину соціально-економічних або організаційних систем. Вони дають
змогу систематизувати достатньо великий обсяг знань про морфологію
систем в компактному вигляді. Розробка МТ дає можливість формалізувати
процес упорядкування множини заключених в ній варіантів систем. Якість
складання МТ визначає кінцевий результат пошуку вирішення проблеми.
Розробка МТ пов’язана з морфологічним аналізом. Ціллю морфологічного
аналізу є класифікування досліджуваного об’єкта або множини об’єктів.

Формування конкретних МТ для відображення множини технічних систем може
виконуватися двома способами. Вибір способу визначається кінцевими
цілями морфологічного дослідження, характером вихідної інформації,
ступенем вивченості предметної області, професіональним рівнем
спеціалістів, їх знаннями.

Перший спосіб базується на проведенні функціонально-елементного аналізу
системи. В результаті формується МТ, яка включає функції чи узагальнені
функціональні підсистеми і альтернативи, що реалізують відповідні
функції. Альтернативи, як правило, оцінюються кількісно експертними
оцінками за критеріями якості для вирішення завдань синтезу раціональних
варіантів.

Формування МТ першим способом найбільш вигідне в тій ситуації, коли у
вихідній інформації, що характеризує аналізовану систему, не виражені в
явному вигляді функціональні компоненти, коли спеціалісти за рівнем
знань недостатньо добре орієнтуються в аналізованій предметній області і
коли при синтезі нових раціональних систем планується використовувати
тільки кількісну експертну оцінку альтернатив за критеріями якості.

При розробці МТ, призначених для синтезу раціональних і оптимальних
варіантів за багатьма критеріями якості, класифікаційні ознаки повинні
мати таке значення, яке б давало змогу оцінювати їх кількісно. Такими
характеристиками складних систем є функції та елементи, що реалізують ті
чи інші функції.

При функціональному аналізі зручним є принцип виділення і розгляду
структур з дворівневою ієрархією. Згідно з цим принципом спочатку
виділяється головна функція системи, яка представляє найвищий
ієрархічний рівень.

Відтак встановлюють функціональні елементи, що забезпечують виконання
головної функції і утворюють перший ієрархічний рівень. Функції, що
виконуються елементами першого ієрархічного рівня, є підфункціями
відносно до головної функції системи. Дальше кожен функціональний
елемент першого рівня розглядається як самостійна система, що дає змогу
виділити конструктивні елементи другого рівня, які забезпечують
функціонування елементів першого рівня. Аналогічно проводять поділ на
функціональні елементи третього рівня і наступні.

”??””y?”””rkd

h

:

ae

8

:

ae

h

h

&

e

&

F

<ого рівня. Найменуванням стовпчиків є альтернативи – варіанти виконання функцій. Для заповнення МТ альтернативами можна використовувати різні інформаційні джерела. Приклад МТ, яка систематизує заходи, що заплановані адміністрацією міста для реалізації в найближчому майбутньому, наведені в таблиці 8.1. Таблиця 8.1 – Морфологічна таблиця Функція (планові заходи) Альтернатива Реконструкція підприємства А11-тракторний завод А12-моторний завод А13-завод бурової техніки …….. А1К - взуттєва фабрика Капітальні вкладення А21-будівництво моста через Волгу А22- будівництво телевізійної вишки А23-реконструкція школи ……… А2к - будівництво водозабірного каналу ………. …….. …….. …….. …….. …….. Розвиток транспортної системи Ак1 -розширення тролейбусних маршрутів Ак2 -розширення автобусних маршрутів Ак3 -збільшення перевезень маршрутним таксі …….. Акп -впровадження монорельсового транспорту Другий спосіб реалізується в два етапи. На першому проводиться функціональний аналіз, як в першому способі. На другому етапі кожна альтернатива, що знаходиться в МТ, додатково характеризується множиною якісних класифікаційних ознак, які більш повно відображають відмінні особливості альтернатив. Другий спосіб формування МТ використовується в таких ситуаціях: за наявності попередньо структурованої інформації про системи за функціональними компонентами; при постановці завдання проведення більш глибокого дослідження морфологічної множини варіантів систем і синтезу принципово нових знань про структуру системи; за наявності висококваліфікованих спеціалістів з великим досвідом дослідницької роботи, коли є потреба досліджувати морфологічні множини одночасно за кількісно оціненими критеріями якості і якісних ознаках, що характеризують функції і структуру варіантів систем. Щоб побудувати МТ на основі класифікаційних ознак, потрібно розробити для кожної узагальненої функціональної підсистеми функціональну класифікацію. Після формування класифікацій здійснюється опис альтернатив кожної функції відповідними ознаками і значеннями цих ознак, тобто складаються класифікаційні образи альтернатив. Обробка таких МТ здійснюється з використанням підходів кластерного аналізу. Морфологічні множини, що генеруються в МТ, мають складну неоднорідну внутрішню структуру. Попередня кластеризація морфологічних множин з урахуванням особливостей структури і властивостей варіантів систем допомагає подолати і відсіяти нецікаві для дослідження варіанти систем. Можна виділити два способи формування класів: перший спосіб полягає в тому, що класи формуються в процесі конкретного дослідження; другий спосіб передбачає попереднє встановлення класів дослідником. При проведенні досліджень, пов’язаних з виявленням нових класів, застосовуються методи, що дають змогу проводити ієрархічне упорядкування морфологічних множин на основі мір подібності; визначати підмножини варіантів, найбільш подібних між собою за різними ознаками і властивостями; виявляти класи, які містять найбільш типові або найбільш оригінальні варіанти. Якщо класи задаються попередньо дослідником, то вирішується питання ідентифікації. Результати кластеризації в кінцевому результаті визначаються способом описання альтернатив в МТ,правилом обчислення міри подібності, методом побудови ієрархічної класифікації, структурою МТ, способом задання класів при вирішенні завдань ідентифікації. Вирішуючи питання дослідження МТ на основі методів кластерного аналізу, потрібно розрізняти три способи опису альтернатив в МТ. Перший спосіб кожної альтернативи передбачає вказання тільки її назви. При другому способі опису кожна альтернатива має назву і експертні оцінки, що вказують на ступінь подібності з усіма другими альтернативами, що входять до узагальненої функціональної підсистеми. Третій спосіб передбачає вказання для кожної альтернативи класифікаційних ознак. Морфологічні методи синтезу 1 Морфологічний метод деревоподібного синтезу. Він належить до методів морфологічного послідовного детермінованого пошуку і дає можливість суттєво зменшити число операцій вибору у порівнянні з повним перебором варіантів, які знаходяться в МТ. Даний метод включає декілька етапів: Етап 1 Формується ціль дослідження і будується МТ для предметної області, що розглядається. Узагальнені функціональні підсистеми, які визначають рядки МТ, ранжуються системою прийняття рішення за значимістю. Етап 2 В МТ виділяються два рядки, які відповідають функціональним системам з найвищою значимістю. Здійснюється синтез всіх пар альтернатив, які знаходяться в двох вибраних рядках таблиці. Отримані пари альтернатив аналізуються дослідником з використанням системи прийняття рішення по множині критеріїв якості. За результатами багатокритеріального аналізу відбирається найбільш раціональний варіант. Етап 3 Із МТ вибирається наступна за значимістю узагальнена функціональна підсистема з альтернативами її можливої реалізації. Проводиться комбінування виділених на даному етапі альтернатив з раціональним варіантом, отриманим на попередньому етапі. Отримана в результаті синтезу множина комбінацій альтернатив знову аналізується дослідником з використанням системи прийняття рішень з метою виявлення найбільш раціональної комбінації. Етап 4 Синтез продовжується у відповідності з етапами 2 і З до закінчення всіх узагальнених функціональних підсистем і отримання цілісного варіанта, який включає всі підсистеми. 2 Морфологічний метод лабіринтного синтезу. Даний метод базується на деревоподібному методі і належить до класу методів з коректуванням. Ідея методу полягає в тому, що в процесі пошуку раціонального рішення на МТ на кожному етапі відбирається не одне, а n раціональних співвідношень альтернатив. Найкраще з цих співвідношень поступає на наступний етап, а n-1 варіант резервуються. Якщо на Р-му етапі досліднику не вдається отримати задовільне рішення, комбінуючи всі альтернативи Р-ої узагальненої функціональної підсистеми з найкращим варіантом, отриманим на попередньому (Р-і)-му етапі, то організовується перегляд всіх n-1 варіантів, зарезервованих на (Р-і)-му етапі зі всіма альтернативами, що належать до Р-того етапу. І так до тих пір, поки не відшукається потрібний варіант. Лабіринтний метод синтезу порівняно з деревоподібним дає змогу підвищити ймовірність отримання найбільш ефективного варіанта системи. Це досягається за рахунок ітераційної процедури повернення до простору меншої розмірності. При реалізації лабіринтного методу на кожному етапі вибір найбільш ефективного із резервних варіантів проводиться на основі багатокритеріального прийняття рішень методом аналізу ієрархій або методом, який базується на теорії нечітких множин. 3 Морфологічний метод блочно-лабіринтного синтезу. Цей метод передбачає конструювання систем на окремих блоках МТ, що дає змогу звести вирішення питання морфологічного синтезу до менших розмірів. Процес синтезу раціонального варіанта здійснюється " зверху вниз", тобто від більш узагальнених функціональних підсистем до більш конкретних реалізацій цих підсистем. Застосування блочно-лабіринтного синтезу найбільш виправдане для багатофункціональних складних організаційних і соціально-економічних систем. Питання для розгляду та обговорення 1 Обгрунтуйте необхідність застосування методів морфологічного аналізу і синтезу. 2 Мета та етапи проведення методу морфологічного дослідження. 3 Цілі морфологічного аналізу і синтезу. 4 Охарактеризуйте особливості формування формалізованих пошукових завдань. 5 Морфологічні таблиці та способи їх формування. 6 Способи кластеризації морфологічних множин. 7 Види морфологічних методів синтезу. 8 Суть і етапи проведення методу деревоподібного синтезу. 9 Охарактеризуйте морфологічний метод лабіринтного синтезу. 10 Особливості проведення морфологічного методу блочно-лабіринтного синтезу.

Похожие записи