CC BY
52
УДК 681.51:303.732+519.76
СТРУКТУРНО - ЦЕЛЕВОЙ АНАЛИЗ В УПРАВЛЕНИИ СИСТЕМАМИ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СФЕРЫ
Л. М. Лукьянова,
кандидат технических наук
Калининградский государственный технический университет
Исследуется проблема повышения научно-технического уровня системного анализа при управлении рыбопромышленными объектами. Обсуждается возможный путь решения проблемы, основывающийся на структурно-целевой парадигме системного анализа. Рассматриваются постулаты, принципы, концепция поддержки структурно-целевого анализа и синтеза систем и ее реализация в полимо-дельной системе, основывающейся на логико-лингвистических формализациях.
The problem of brining scientific level of systems analysis in control for fishing industry objects up to standard is studied. Possible way of problem decision based on a structure-and-purpose paradigm of systems analysis is discussed. Postulates, principies,conception of structure-and-purpose analysis support, and its realization based on logical-and-linguistic formalizations are outlined.
Введение
При управлении сложными системами в условиях существенной неопределенности широкое применение находит системный анализ. Он способствует выяснению причин проблемного функционирования систем, неравновесности и необратимости их состояний, обоснованию путей и оценке степени решения проблем. В системах производственной сферы, в которых деятельность людей осуществляется совместно с функционированием технических подсистем, системный анализ концентрирует внимание на соотношении коллективного целеполага-ния, целереализации и ее результатов [1].
Научный потенциал системного анализа, относимого к «техническим системным теориям» [2] или к специфическим методологиям и методическим схемам [1, 3, 4], и опыт его применения нашли отражение в разнообразных методиках, анализ которых осуществлен в [4, 5]. Методики направлены на упорядочение анализа и снижение степени его субъективности, однако их использование не может гарантировать требуемого качества его результатов [5].
Качество конечных результатов системного анализа зависит прежде всего от результатов его начальных этапов—систем проблем и целей, получаемых в большой мере на основе «здравого смысла» осуществляющих его лиц [1]. В существенно неопределенных ситуациях неформальный анализ часто приводит к логическим ошибкам в системах
проблем и целей. Ошибки целеполагания обусловливают синтез целереализующих систем (ЦРС), не способных решить возникшие проблемы. Цена ошибок может оказаться недопустимо высокой.
В этой связи роль качественной системно-аналитической информации в подготовке, принятии и исполнении программных, проектных, плановых решений в производственной сфере трудно переоценить и, учитывая заинтересованность руководства рыбной отрасли [5], представляется актуальным исследовать вопросы формализации системного анализа в рыбопромышленном секторе.
Постановка проблемы
Системный анализ предполагает согласование отдельных представлений объекта в едином системном представлении путем итеративного использования неформальных и формальных методов и процедур. Однако из-за того, что он не располагает формализованными средствами получения и проверки взаимообусловленности и согласованности представлений, противоречия в одном из них, не выявленные в результате анализа, влекут противоречивость последующих. На это обращается внимание в работе [1], и это установлено практикой системного анализа [5, 6].
Однако неудовлетворительное качество результатов системного анализа обусловлено не только
слабой формализованностью, а значит неконструктивностью его специфических методов. Оно предопределено недостаточной развитостью методологических регулятивов и частных методологий системного анализа в рамках общеметодологических средств [3, 7, 8]. Это подтверждается результатами анализа систем в производственной сфере и влечет обсуждаемую проблему, в частности, в ее рыбопромышленном секторе [6].
Для постановки проблемы была проанализирована классификационная схема системных исследований из работы [2]. Предложен вариант схемы, иллюстрирующий место системного анализа рыбопромышленных объектов в среде методологических, теоретических и инженерных средств, между компонентами которой имеют место отношения конкретизации/заимствования, обозначенные сплошными/штриховыми стрелками, а системный анализ представляет собой специфическую многоуровневую надстройку над общеметодологическим и теоретическим базисами (рис. 1). Основа первого базиса — материалистическая диалектика и диалектическая логика, второго — закономерности и модели, методы моделирования и анализа систем. Число уровней непосредственно системного анализа, по нашему мнению, определяется глубиной методологических и теоретических различий, обусловленных различиями в предметных областях и классах анализируемых систем.
При системном подходе к объектам рассматривают их различные аспекты [8], а, отмечая роль целей в системном анализе организаций [1, 2, 4, 8, 10], целевой аспект не выделяют и в качестве доминирующего определяют системно-структурный [10] или системно-функциональный [9] аспект. Но цели играют ведущую роль в управлении организациями производственной сферы, и использование опирающейся на целевой аспект систем пара-
Философско-методологическая страта
у Логико-методологическая страта
..••‘І** Общие
! Т теории систем
уТеории систем
Системный анализ
V Системный анализ производственной сферы
у Системный анализ
рыбопромышленного сектора
Инженерия Т
Т рыбопромышленных систем
Рис. 1. Стратификация системного исследования рыбопромышленных систем
дигмы системного анализа, дополнительно к общесистемной парадигме как «научно-философской исследовательской программе» [11], позволит повысить его конструктивность.
Системы производственной сферы создаются для достижения конечных целей, задаваемых их над-системами, и являются средствами достижения этих целей [1]. Конечная цель в системе уточняется и конкретизируется. В случае сложной цели последняя рассматривается как система, требующая анализа. Для эффективного управления необходимо правильно анализировать сложные цели. Формируемые в ходе системного анализа системьщелей, критериев достижения целей, функций целереализующих систем и самих ЦРС, структуры работ по достижению целей логически и семантически связаны. Логические связи определяются последовательностью этапов системного анализа, семантические — обусловлены доминированием целей, подтверждаемым их курсивным выделением.
Системы производственной сферы имеют, как правило, иерархическую структуру, вследствие чего возникающие в них сложные проблемы, выдвигаемые для решения таких проблем цели, функции ЦРС могут представляться в виде иерархических систем. Логико-семантическая формализация анализа таких систем создаст возможности определения их противоречивости, уменьшит степень субъективности их представления, число и масштаб логических ошибок в планах функционирования и программах развития систем.
Производственная сфера весьма динамична. Так, ее рыбопромышленный сектор существенно зависит от состояния сырьевой базы рыбного хозяйства, динамики складывающихся в Мировом океане ситуаций и спроса на производимую продукцию, что обусловливает ситуационную динамичность в выпуске продукции, технологическом обновлении и техническом перевооружении рыбной отрасли. Поэтому при выработке концепции решения обсуждаемой проблемы перспективна идея ситуационного управления [12], развитие и реализация которой позволит, настраиваясь на конкретную ситуацию, осуществлять моделирование слабо формализуемых начальных этапов системного анализа.
Научный аспект проблемы системного анализа в рыбопромышленном секторе производственной сферы обусловлен слишком общим характером предлагаемых системной методологией парадигм, принципов и концепций, слабой формализацией процедур моделирования отдельных системных представлений и увязки получаемых моделей в многомодельные представлениях систем, неадекватностью реальному миру логических моделей и методов формализованного анализа систем [1-11, 13-15]. Поэтому такие представления могут быть в большей степени комплексными, нежели системными, противоречивыми и неполными. Практический аспект проблемы связан с недостаточной разработанностью методических схем, общим или частным и жестким характером методик и информационно-программных средств, не обеспечивающих
эффективный анализ рыбопромышленных систем и качество его результатов [5, 6].
Сформулируем проблему системного анализа в рыбопромышленном секторе производственной сферы как разработку повышающих его научно-технический уровень методологических, теоретических и практических средств мониторинга и анализа целеполагания и целереализации.
Определение организационной системы производственной сферы
Понятие «система» в системном анализе является ключевым. Известно много определений системы [1, 2,4, 8-10,16,17], различная степень общности которых порождает множественные интерпретации, не способствует конструктивизации анализа систем конкретных классов и может приводить к противоречивым системным представлениям.
Для формирования конструктивного определения системы производственной сферы в качестве базовых используем определения системы из работ [1, 17], дополнив их выделенными при анализе обзоров определениями системы в [2, 4], характеризующими организационные системы и необходимыми в контексте их анализа семантическими множителями: «цель», «свойство», «наблюдатель». Введя обозначения, определим систему (Э,) как совокупность частей (Э), находящихся в отношениях и связях друг с другом (Я), которая образует определенную целостность, единство.
Будем задавать систему как целостность 0:
Эо = <0>, (1)
обусловливающую закономерности системы [17, 18] и выражающую:
— целевую обособленность и единство системы со средой ц'ср0 по соотношению «конечная_ цель_системы(Ц)—актуальная_среда (СР)»;
— целесообразные структуры системы ц‘стр0, определяемые их общеструктурными свойствами ц'стрС по соотношению «конечная_цель_Ц-структу-ра(СТР)» и тем_самым определяющую системные свойства БС| е вС, ] = 1, 2, ..., т3, где т5 — число свойств, в том числе важнейшее для достижения конечной цели Ц функциональное свойство системы 5с-,; или как целое:
Б^О.^О, (2)
где Э — множество частей, Э = {э1}, 1 = 2, 3, ..., псэ, псэ— число частей, определенных на множестве
свойстве, ЭС = = 1..тсэ, тсэ~число свойств;
Я — множество базовых (основных и простых) отношений, к = 1, 2.пя, пя — число отношений между
Э(, определенное на множестве свойств РС, РС = {вс|}, РС| — 1-е свойство отношения, 1 = 1,2, ..., тсЯ, тсР — число свойств; при этом Р = 1Ри2Р, 1Рп2Р = 0, 1Р ф 0,1Р — множество структурообразующих связей, формирующих более сложные части из менее сложных и образующих структуры системы, а 2И — множество неструктурных отношений.
Таким образом, в результате уточнения компонентов в выражении (2) имеем:
Б2 = <Э(эС); 1Р(1ВС), 2Р(2ВС);
ц-ср0 Ц-стр0 5С> (3)
При определении целесообразных структур системы будем учитывать, что в системе могут использоваться или создаваться различные (|-е) структуры, в построении которых участвуют, возможно, не все, а лишь некоторые элементарные целостности !Э(‘эС), 'Э('эС) с Э(эС) и связи ИР(ИВС), ,1Р(|1ЙС) с 1Р(1ЯС), определенные в соответствующих пространствах свойств [в предельном случае имеет место совпадение множеств: *Э('эС) = Э(ЭС), ИР(МВС) = 1Р(1ВС)]. Будем задавать 1-ю структуру системы, реализующую цельЦ, '(Ц- СТР), следующей тройкой компонентов:
*(Ц - СТР) = <’1Р('1ВС); *Э(ЮС); !(ц~стр)С>, (4)
где '(ц-стр)0 _ обозначает множество свойств структуры, '(ц_стр)с = {'<ц~стрЦ} , >(ц-стр>С| —]-е свойство,;' = 1,
2....f, f — количество свойств; ПВС — обозначает
множество свойств структурообразующих отношений, ИВС = {,1НС;},11РС; — у'-е свойство,\ = 1, 2, ..., р, р— количество свойств.
Для выражения статического аспекта организационных систем определения (1)—(4) обладают большей конструктивностью по сравнению с определением (2). На пути формализации семантики компонентов в (1)—(4) может быть привнесена еще большая конструктивность и устранена некоторая неопределенность.
Выражения (1)—(4) полагаются объективно характеризующими систему. Аналитик (А) как наблюдатель определяет систему А-субъективно, например:
£>1з = Од, РА, СА>. (2')
Состав и содержание определяющих систему компонентов с течением времени могут изменяться. Во-первых, меняются сами системы. Случай изменения Э, Р, ц'ср0, ц-стр0 при неизменных Освидетельствует об эволюции и самоорганизации системы, а «революционное» преобразование системы изменяет ее как целостность 0, меняя и ЭС. Во-вторых, уточняется знание о системах. Целесообразно поэтому, чтобы в системных представлениях нашла отражение не обязательно синхронная, онтологическая и гносеологическая динамика систем. Это можно учесть, закрепив за ними изменения системы на основе (1)—(4) и (1')—(47) соответственно и введя фактор времени t.
В связи с изложенным предлагается следующая двухэтапная (I: целостность —> II: целое), а на каждом этапе онтологическая (Б12) и гносеологическая (813) формализации системы Э, статическое представление которой имеет вид:
I- Эог = <ц'ср0, ц'стр0, 5С> и воз = <Ц'СРвд, Ц‘СТрвд, ®дС>. (5)
М- Эгг = <Э(эС); 1Р(1ВС), 2Р(2ВС);
ц-ср0 Ц-стр0 бс>;
Бгз = <ЭА(ЭСА); 1РА(1ВСА), 2Р(2ИСА);
Ц-СР0А Ц-стр0А 5Сд>
На синтаксическом уровне формализации компоненты в выражениях (5)—(6) (экстенсионально) обозначают те или иные объекты, а на семантическом уровне (интенсионально) выражают их смысл. Для того чтобы в соответствии с (5)—(6) задать систему, необходимо вначале определить ее как целостность, установив по ц'ср0 ее конечную цель Ц. Затем поставить в соответствии Ц функциональное свойство системы с3-,, определив таким образом функцию системы Ф. Задав другие, необходимые и достаточные, свойства системы как целостности, доопределить вС (отметим сопоставимость вС с атрибутивным концептом [16]).
Затем следует определить систему как целое. Основываясь на понятийном базисе предметной области, задав реляционный базис системы Р(ПС) и формализовав семантику отношений [5], надо проанализировать Ц, получив на этапе целеполага-ния системно-структурное представление Целей, в том числе в критериальной форме. Проанализировав в соответствии со структурой целей 5с1, определить состав функции Ф и, выбрав подходящий по функциональным свойствам состав Э(эС) системы, по системно-функциональному представлению сформировать ЦРС. Наконец, получить системно-структурное представление целереализации с обратным по отношению к аналогичному представлению целеполагания ходом времени.
Интерпретируемые таким образом (5)—(6) через обусловливающие целостность 0 закономерности: строения, определяемые структурообразующими отношениями 1Р(1Г|С); функционирования, определяемые функциональным свойством 5с-,; целеполагания, определяемые через неявно задаваемую посредством 0 конечную цель Ц, — все еще не обеспечивают полной конструктивности определения для системного представления и анализа. Степень конструктивности определения может быть повышена явным заданием конечной цели системы, доопределением временного периода Т — определения задачи по терминологии [1], а также заданием результатов системно-структурного анализа Ц и ЦРС.
Структурно-целевая парадигма системного анализа в производственной сфере
Расширительное толкование выражений (5)—(6) способствовало выработке парадигмы системного анализа в производственной сфере, основывающейся на двух определяющих концептах целост-
ности организационных систем — цели и целесообразных структурах, при доминирующей роли первого концепта.
Действительно, при системном анализе имеют место попарные семантические трансформации: между проблемами и целями как отрицаниями проблем [5], между целями и критериями их достижения как правилами, включающими описание целей, между целями, в которых нередки ссылки на реализующие их средства с указанием функциональных свойств средств [5], и функциями ЦРС, между структурами целеполагания (ЦП), получаемыми в ходе анализа конечных целей цпСЦ, и синтезируемыми на этапе целереализации (ЦР) структурами црСЦ. При этом, как правило, имеет место изоморфизм структур проблем (СП), целей, критериев, функций, на что обращается внимание в работе [10] и что подтверждается практикой системного анализа [6]. Так как в производственной сфере цели и их структуры определяют функционирование и развитие систем, программы, планы и их исполнение, использование в качестве методологического регулятива структурно-целевой парадигмы системного анализа будет способствовать повышению его корректности.
Постулаты структурно-целевого анализа систем производственной сферы
Для повышения степени объективности и избежания паралогизмов системного анализа необходима, как следует из предыдущих рассуждений, формализация логического аспекта его доминантной, целевой составляющей. При этом, как показано в работах [5, 18], целесообразно частично-формальное (лингвистическое) описание целей лицом, выдвигающим цели и генерирующим гипотезы о связях между целями в СЦ. Логическая же система должна проверять непротиворечивость гипотез, а в случае их опровержения — вырабатывать рекомендации по устранению ошибок. В ходе такого рассуждения осуществляется постепенная логиколингвистическая формализация конечной цели, корректно уменьшается ее сложность и повышается определенность, что выражено в следующих постулатах.
Постулат 1. Моделирование логического анализа целей, основывающегося на лингвистических моделях целей, семантике целей и отношений между ними, и получаемые в результате такого моделирования структуры целей определяют соответствующие ЦРС производственной сферы.
Постулат 2. Система ситуационного логического анализа целей обеспечивает непротиворечивость рассуждений о целях и получаемых в результате таких рассуждений структур целей, а настройка системы на предметную область — проверку их полноты.
Принципы структурно-целевого анализа-синтеза организационных систем производственной сферы
Междисциплинарное исследование ЦП и ЦР, опирающееся на закономерности ЦП [5], иерархические структуры, семантику целей, логических и структурных отношений между целями в СЦ, выбранный наиболее эффективный класс методов выявления паралогизмов в структурах проблем и целей (К232 [20]) и постулаты 1, 2, способствовало выработке следующих принципов структурно-целевого анализа-синтеза систем.
1. Структуры проблем, целей, критериев достижения целей, ЦРС, их функций, графиков ЦР и их составляющие логически и семантически связаны.
2. Для практического рассуждения о проблемах/ целях и оценки СЦ наиболее целесообразен человеко-машинный анализ-синтез проблем/целей.
3. Структурно-целевой анализ проблем/целей.
3.1. Логический анализ проблем/целей обеспечивается посредством формализации вывода лингвистически представленных проблем/целей.
3.1.1. Моделирование проблем/целей обеспечивается посредством лингвистической формализации формулировок проблем/целей.
3.1.2. Моделирование базовых знаний об анализе базируется на структурно-лингвистической формализации тезауруса предметной области.
3.1.3. Моделирование анализа проблем/целей базируется на логико-семантической формализации вывода проблем/целей на основе тезауруса.
3.1.3.1. Непротиворечивость получаемых в результате анализа СП/СЦ обусловлена логическим выводом.
3.1.3.2. Полнота СП/СЦ обусловлена выводом всех возможных проблем/целей в соответствии с ситуационной проекцией тезауруса.
3.1.4. Моделирование результатов структурного анализа проблем/целей обеспечивается структурно-лингвистической формализацией СП/СЦ.
3.2. Оценивание структур и систем обеспечивается посредством логико-семантической формализации данных понятий и математических методов.
4. Структурно-целевой синтез систем.
4.1. Синтез главной проблемы/цели системы обеспечивается посредством логико-лингвистической формализации ее проблем/целей.
4.2. Синтез целей в критериальной форме описания (критериев К) обеспечивается их формализацией в соответствии с принципом 3.1.1.
4.3. Синтез функций Ф для осуществления целей СЦ обеспечивается формализацией их соответствия СФ-свойствам целей-средств по принципу 3.1.1.
4.4. Синтез црСЦ обеспечивается посредством формализации соответствия цпСЦ^црСЦ.
4.5. Непротиворечивость графиков црСЦ обеспечивается принципом 4.4.
5. Восприятие интерфейсных средств системы поддержки структурно-целевого анализа-синтеза обеспечивается учетом возможностей человека.
Концепция поддержки структурно-целевого анализа-синтеза систем основывается на предложенных выше принципах.
Трехкомпонентная семиотическая система Scn/cu [20], реализующая принцип 3.1, включает формальную подсистему анализа куста проблем/целей Бкп/кц, Ш-механизм, настраивающий SKn/KM на текущую ситуацию на кусте проблем/целей, О-преоб-разователь лингвистических представлений проблем/целей в логико-лингвистические формулы и наоборот (принцип 3.1.3). Принцип 3.1.2 реализуется моделью М базовых знаний о предметной области [5, 20]. Интеллектуальный интерфейс с Scn/c4 реализован посредством языка описания проблем/ целей Ljn1 [5] (принцип 3.1.1), а входной интерфейса с базой знаний — с помощью языка Lin2 как упрощенной версии Lin1 (принцип 3.1.2). Посредством Lin1 семиотическая система получает лингвистические описания проблем/целей, преобразует их с помощью О-преобразователя в логические формулы и посредством формальной подсистемы SKn/K4 проверяет корректность текущего куста СП/СЦ. Ш-механизм настраивает SKn/K4 на анализ текущего куста, используя соответствующую проекцию М в качестве собственных доменов и возможных связей между ними. Если проверяемый куст противоречив или неполон, SKn/K4 идентифицирует ошибку и формирует рекомендацию по ее исправлению. Язык описания структур проблем/целей Lout реализует принцип 3.1.4 и осуществляет интерфейс с базой СП/СЦ. Он основывается на теоретико-графовой древовидной модели, узлы которой описаны в Lin1, и теоретико-множественном языке для описания семантически сложных дуг [20].
Система оценивания целей и СЦ использует методы оценки значимости целей, свойств СЦ и выбора альтернативных решений по целям [14] (принцип 3.2). Система анализа критериев К достижения целей использует СЦ — главный критерий сопоставляется главной цели, локальные — локальным целям СЦ (принцип 4.2). Система анализа функций также использует СЦ (принцип 4.3). Для каждой цели СЦ определяется функция ЦРС, полученное множество функций систематизируется—функции группируются по признакам: субъект-объект, уровень и функция управления, характер производства и «жизненный цикл» продукции и др. Затем выделяются функции управляющей и управляемой подсистем и в соответствии с общепринятыми правилами и нормами осуществляется группировка функций внутри каждой из подсистем ЦРС. Частично-формальный метод синтеза двух/трехуровневой структуры ЦРС описан в работе [20]. Структура црСЦ строится какцпСЦ с обратным ходом времени (принцип 4.2).
Структуры целей рыбопромышленных систем
Среди определенных на целях СЦ отношений выделены две группы: структурные (11Пс1Р) и неструктурные (21Н с 2П). К структурным в соответ-
ствии с принципом иерархичности [5, 20] отнесены отношения, задающие строгий порядок на целях. При этом отношению связанности целей поставлена в соответствие связанность СЦ (ц'стрс-| е е ч-стРС). Неструктурные отношения представлены двумя подгруппами — вспомогательными, анализирующими непротиворечивость и полноту СЦ, и дополнительными, используемыми при уточнении СЦ [20].
Отношения непротиворечивости целей в соответствии с принципом 3.1.3.1 выражают выводимость целей. Отношение полноты СЦ в соответствии с принципом 3.1.3.2 выражает полноту сопоставимых подцелей кустов СЦ [20].
Дополнительное отношение значимости целей используется для анализа состава целей уже построенной непротиворечивой и полной СЦ. Такой анализ проводится в случае ограниченных ресурсов на достижение целей, для получения ресурсно уточненной СЦ°, непротиворечивой, но не полной [20].
Анализ рыбохозяйственной деятельности и ее целей [5, 6] позволил уточнить состав и семантику базовых отношений между целями. В соответствии с принципами 3.1.3.1-3.1.3.2 в структурах целей рыбопромышленных систем определены базовые отношения с именами °1:
— подчинения (11пРс11Я): «результат—средство» (/Д «целое—часть» (/2), «род—вид» (/3), «ранг— субранг» (/4), «система—аспект (системы)» (/5), «элемент—стадия_ЖЦ(элемента)» (/6), так что множество имен отношений подчинения целей/п = {/у},у = = {1, 6};
— сопоставимости: «средств» (/7), «частей» (/8), «видов» (/9), «субрангов» (/10), «аспектов» (/11), «ста-дий_ЖЦ» (/12), так что множество имен отношений сопоставимости целей/сп = {/;},у= {7,..., 12};
— полноты: «средств» (/13), «частей» (/14), «видов» (/ 1б)> «субрангов» (/16), «аспектов» (/17), «стадий_ЖЦ» (/18), так что множество имен отношений полноты целей/л= {/;•},/= {13,..., 18}. При этом°/= {/п, /сп, /л}.
В соответствии с базовыми тактиками структурного ЦП [20] определены базовые структурные элементы СЦ и их свойства. Расчленение сложной цели по тактике стратифицирования производится с помощью отношения с именем /5 или /6, по тактике эшелонирования — посредством отношения с именем /4, а при использовании тактики расслоения — на основе отношения С именем /1, /2 ил и /3. Показано, что все базовые и производные тактики структурного ЦП обеспечивают формирование строгого порядка на целях СЦ [5, 20].
В качестве дополнительных отношений д/ используются: регистрирующие ошибки целеполагания отношения с именами °/, формирующие рекомендации по исправлению ошибок ЦП активные отношения с именами /а и отношения значимости с именами Я, так чтод/= {б/, 1а, I3} [20].
Определения отношений подчинения Впс11Р, непосредственного подчинения, соподчинения, а также сопоставимости целей Я0" в кусте целей СЦ, непротиворечивой по вертикали и горизонта-
ли, полной, допустимой, ошибочной и ресурсно уточненной СЦ приведены в [20].
Поскольку семантика проблем, целей, критериев и функций ЦРС коррелированна, к структурам проблем, критериев и функций ЦРС применимы приведенные здесь результаты исследования структур целей. Для каждого сектора производственной сферы необходимо уточнить набор базовых тактик структурного ЦП и, руководствуясь принципами 3.1.3.1 и 5 и отраслевыми тезаурусами, сформировать базовые кусты целей и канон СЦ, являющийся образцом последовательного членения целей на определенный временной период. Таким образом в соответствующем секторе регламентируются семантика структурообразующих отношений и логика СЦ.
Одна из методик формирования канона СЦ выработана практикой СА рыбохозяйственной деятельности [5, 6]. Методика предполагает построение и использование стратегической структуры целей рыбной отрасли. Канон СЦ формируется, исходя из стратегической СЦ посредством систематизации и обобщения составляющих ее целей, уточнения семантики отношений подчинения, соподчинения и полноты целей. Базовые кусты СЦ, выражающие общие закономерности ЦП в секторе производственной сферы, используются при анализе функционирования и развития его систем. Каноны СЦ, являющиеся более жесткими структурами и характеризующие закономерности систем на определенном временном интервале, более полезны при анализе функционирования систем. Процедура построения канона структуры целей и пример канонической СЦ рыбной отрасли приведены в работе [5].
Языки описания проблем и целей рыбопромышленных систем
Как показал анализ, наиболее адекватным для реализации /_/п1 является фреймовый язык [5], имеющий структуру, аналогичную «матрешке», что позволяет легко представлять как отдельные, так и две или более непосредственно связанные проблемы/цели. Присущая фреймовым представлениям регулярность уменьшает разнообразие процедур их обработки по сравнению с другими языками. /_/л1 базируется на двухуровневой лингвистической модели формулировки проблемы/цели, макроописатель которой есть настраиваемый по составу ролей, выражающих функциональную формулу рыбохозяйственной деятельности, ролевой фрейм. Микроописатель — описатель замещающих роли понятий (Э/ е Э), определенных в пространстве свойств (эсу е ЭС), посредством которых детализируется и упорядочивается внутриролевое (фразовое) описание. Свойства разбиты по видам на не-пересекающиеся группы, состав которых определяется предметной областью и их декомпозиционными возможностями. Из-за избыточности естественно-языковых формулировок предусмотрено выделение в них проблемных/целевых частей спе-
циальными указателями. Роль, вид свойства и указатели выражают обобщенную, а термины предметной области — предметную семантику проблем/ целей. Макроописатель проблемы/цели — фрейм «средства—результат» имеет вид:
<< 1: агенс > < 2: технология управления >
< 3: техника > < 4: исходный (7) объект >
< 5:технология производства > <6: место>
<7: конечный объект »,
а в общем случае: << (/'... > [[ < иГ]... > ] ... ] >, где ип — указательггй роли,/,у = {1, ..., п}, иг= {ип}.
Фрейм настраивается на каждый вид деятельности, определяемый характерным для него результатом. Например, операция «переработка сырья и полуфабрикатов» имеет результатом роль 7. На основе (7) цель «создать оборудование для производства пищевой и технической продукции из рыбы» имеет вид: <<3 создать оборудование> <4 рыба> <7 пищевая и техническая продукция>>. Целевые фразы распознаются по отношению «быть целью», на которое обычно указывают глаголы в неопределенной форме (например, создать). Поскольку кроме функции указания на цель они идентифицируют операцию по целереализации (создание), эти функции разделены и в 1/п1 эксплицируются так: первая — снабжением целевой фразы указателем цели вторая — определением стадии жизненного цикла (ЖЦ) получения соответствующего результата. Тогда рассматриваемая цель примет вид: <<С 3 оборудование ЖЦ создание> < 4 рыба > <7 пищевая и техническая продукция>>. Соответственно «проблемные» фразы помечаются в /_/л1 указателем проблем Н.
Упорядочивающий фразовую форму и эксплицирующий семантику фраз микроописатель основывается на термах ^Д2: <^>/^2>'.'.=<ип> <БЭ>/ <и5уХБС>, где и51 — указатель б,-го вида свойства, у = {1, 2,..., т), т — число видов свойств (по умолчанию т = 4, и51 (или СХ) — указатель характеристического свойства; иБ2 (или СФ) — функционального; иБЗ (или СЗ) — физического; иБА (или СИ) — именного [5]), ив = {иУ}. Имея набор базовых эле-ментов(БЭ)/свойств(БС), на основе микроописателя получают описания производных элементов (ПЭ)/свойств (ПЭ) необходимой степени детализации. Приведем пример правила описания предложения-цели ц в языке /./п1:
<ц> ::=<С инБЭ[и8] БС[ [, БС].
[< й] иг* БЭ [и8* БС[ [, БС].
Макро- и микроописатель совместно с методикой перехода от ЕЯ-формулировки к Цпл-описанию [5] обеспечивают удобный интеллектуальный интерфейс и возможность формализованной обработки полученных описаний. Обобщенная семантика проблемы/цели задается следующими компонентами: (Н, 1)г, и^ДОЗ, 1)г, и5), а предметная семантика определяется множеством базовых элементов °Р1 и базовых свойств °Р2. В [5; 20] формально определены основные типы целей/проблем производственных систем.
Структурно-целевой анализ и синтез проблем и целей
Ядром семиотической системы логико-лингвистического анализа проблем/целей и моделирования СП/СЦ Эсп/сц [20] является подсистема анализа куста проблем/целей 8КП/КЦ, 8КП/КЦ = <У, В, А, Р>, где V — «алфавит», включающий множества описанных в 1_/п1 и переведенных в логическую форму ролевых фраз предложений—проблем/целей и имен семантических отношений I = {°1, °1, I3}; В — множество синтаксических правил; А — множество аксиом, А = А-, и А2, А-,(А2) — множество неизменя-емых(изменяемых) аксиом; А1 включает полное множество аксиом логики утилитарных оценок А. А. Ивина [5]; А2 включает схемы собственных аксиом 8КП/КЦ, выражающих утверждения об анализируемой проблеме/цели, о семантических отношениях на фразах проблема—подпроблемы/цель— подцели и допустимых комбинациях таких отношений; Р — схемы вывода.
Полная семантика 8КП/КЦ построена на основе модифицированной модели Крипке, разработанной Г. С. Осиповым [5], —К = С1С,, К2>, компонентК-, которой определяет постоянную (внутреннюю), а компонент К2 задает переменную (внешнюю) семантику системы, определяемую в соответствии с М.
На вход 8СП/Сц поступают лингвистические представления, а на вход 5КП/КЦ — преобразованные в логические, в общем случае импликативные, формулы, 1_;п1 —описания предложений — проблем/целей, антецедент которых в общем случае — конъюнкция фраз fj, /={1, 2, ..., п} с ролями «средство», а консеквент —фраза/„+-, с ролью «результат» (ею может быть, например, фраза «конечный объект»).
Исходя из предположения об истинности проблемы/цели анализируемого куста СП/СЦ, 8СП/СЦ посредством 'Ру.в.д настраивает 8КП/КЦ на очередной такт функционирования, актуализируя необходимую/допустимую проекцию понятийно-реля-ционного базиса внешней для 8кп/кц модели М. Бкп/кц на основе М анализирует непосредственную выводимость подпроблемы/подцели куста СЦ из его проблемы/цели, формируя в качестве результата такта своего функционирования непротиворечивый и полный куст проблем/целей.
При функционировании 8СП/СЦ использует семантические отношения, задаваемые в отличие от традиционных парами <^, Р;>, в которых компонент I; — имя отношения, 1| е I, а I — множество имен, выражающих реляционный базис предметной области, отношений как закономерности формирования кустов объектов (I с V). Поэтому т-местному отношению в 8СП/сц соответствует (т + 1 )-местное, записываемое как 1у(Л|, ... ^т) семантическое отношение, имя которого выступает в роли предметной переменной. Это дает возможность использования имен семантических отношений в формулах первой ступени как в качестве свободных, так и связанных переменных.
Такт функционирования 8СП/Сц состоит в пошаговой работе 8КП/КЦ, которая не изменяется во время анализа куста проблем/целей. Один шаг есть
производимый по схеме Р-, | => р2 вывод, где Р-, и р2 — проблемы/цели, а условиями применимости правила вывода являются возможные в соответствии с М семантические отношения между р-, и р2. Вывод для пары <р15 р2> основывается на гипотезе об импликативной связи р-, -> р2, в которой р., полагается истинной (а соответствующий результат — абсолютно ценным). Истинностное значение р-, -» р2 анализируется по М, и в случае истины по правилу отделения устанавливается истинность р2. Ложность р-| -> р2 означает противоречие с базовыми знаниями; в этом случае SKn/K14 синтезирует и выводит в соответствии с М рекомендуемую р2'. Вывод упрощен за счет классификации ситуаций на целях [20]. Для представления резуль-
Литература /~~
1. Проблемы программно-целевого планирования и управления / Под ред. Г. С. Поспелова. — М.: Наука, 1981. — 464 с.
2. Садовский В. Н. Основания общей теории систем. Логико-методологический анализ. — М.: Наука, 1974. — 260 с.
3. Гвишиани Д. М. Материалистическая диалектика — философская основа системных исследований // Системные исследования. Методологические проблемы. — М.: Наука, 1979. — С. 13-16.
4. Денисов А. А., Волкова В. Н. Основы теории систем и системного анализа. — СПб.: СПБГТУ, 2001. — 512 с.
5. Лукьянова Л. М. Системный анализ: Структурноцелевой подход. — Калининград: КГТУ (Госкомры-боловство РФ), 2001. — 234 с.
6. Исследование технологий анализа систем: системный анализ рыбопромышленного комплекса // Отчет о НИР. Nq Гос. per. 01.20.00 06420, инв. № 02.20.02 06264; Руков. Л. М. Лукьянова. — Калининград, КГТУ, 2002. — 87 с.
7. Щедровицкий Г. П. Принципы и общая схема методологической организации системно-структурных исследований и разработок // Системные исследования. Методологические проблемы. — М.: Наука, 1981. — С. 193-226.
8. Афанасьев В. Г. Общество: системность, познание и управление. — М.: Политиздат, 1981. — 432 с.
9. Сетров М. И. Основы функциональной теории организаций. — Л.: Наука, 2002. — 164 с.
10. Перегудов Ф. И., Тарасенко Ф. П. Введение в системный анализ. — М.: Высшая школа, 1989. — 367 с.
11. Садовский В. Н. Становление и развитие системной парадигмы в Советском Союзе и в России во
татов функционирования 8СП/сц используются гра-фо-лингвистические модели [5, 19, 20].
Заключение
Примеры структурно-целевого анализа систем приводятся в работах [5, 6, 19, 20]. Предложенные средства использовались при анализе программ развития рыбной отрасли, проблемных ситуаций в отраслевом технологическом оборудовании и в региональных рыбопромышленных системах. Качество результатов структурно-целевого анализа систем подтверждено экспертизой и практикой решения проблем рыбной отрасли.
второй половине XX века // Системные исследования. Методологические проблемы. — М.: Наука,
2001. — С. 7-35.
12. Поспелов Д. А. Ситуационное управление. Новый виток развития // Изв. РАН: Теория и системы управления. — № 5. — 1995. — С. 152-158.
13. Сараева И. Н., Уемов А. И. К проблеме взаимоотношения и интеграции системных теорий // Системные исследования. Методологические проблемы. — М.: Наука, 1986. — С. 79-96.
14. Saaty Т., Kearns К. Analytical planning: The organization of systems. — N. J., 1991.
15. Моросанов И. С. Первый и второй законы теории систем // Системные исследования. Методологические проблемы. — М.: Наука, 1996. — С. 97-114.
16. Уемов А. Н. Логический анализ системного подхода к объектам и его место среди других методов исследования // Системные исследования. Методологические проблемы. — М.: Наука, 1969. — С. 80-95.
17. Философский энциклопедический словарь. — М.: Сов. Энциклопедия, 1983. — 840 с.
18. Смирнов Г. А. Логические аспекты проблемы целостности // Системные исследования. Методологические проблемы. — М.: Наука, 1996. — С. 10S-126.
19. Лукьянова Л. М. Структурно-целевой анализ систем на основе логико-лингвистических формализаций // Proceedings of the X-th International Conference «Knowledge-Dialogue-Solution.» — Varna, 2003.— P. 482-490.
20. Лукьянова Л. М. Методология структурно-целевого анализа организационных систем производственной сферы // СПИИРАН. Вып. 1. — СПб.:
2002.— С. 297-315.
