Реферат
по дисциплине «Теория социально-экономического моделирования»
на тему:
«Модель «черного ящика»»
Все модели (и простые, и сложные) создаются человеком. К сожалению, не существует экспертных систем для построения моделей (за исключением очень узких специализированных приложений).
Возможно, когда-нибудь революция в вычислительной технике и программном обеспечении приведет к созданию автоматизированных пакетов для построения моделей управления. Однако в настоящее время построение моделей в значительной степени является искусством, которое требует определенного воображения, а также владения техническими знаниями.
Для моделирования ситуации вначале нужно представить ее структурированным образом, т.е. необходимо выработать некий способ, который позволит систематически обдумать данную ситуацию. Следует помнить, что чаще всего приходится иметь дело с формулировками управленческих ситуаций в виде неких признаков, а не в форме четкой постановки проблем. Например, торговый представитель компании в Орле сообщает, что главный конкурент обошел вашу фирму, предложив обработку заказов по электронной почте через Internet. В повседневном смысле — это управленческая проблема, но в нашем понимании — это признак. Постановка проблемы включает в себя возможные решения и метод измерения их эффективности — две ключевые составные части любой модели. Структурирование — это искусство переходить от симптома к четкой постановке проблемы. Это исключительно важное умение, которым должен обладать менеджер, чтобы успешно разрабатывать модели.
При количественном моделировании бизнес-среды необходимо описывать взаимодействия многих переменных. Для этого нужно сформулировать математическую модель. На практических занятиях вы рассмотрите много примеров построения моделей. Чтобы конкретные примеры не ввели вас в заблуждение, необходимо помнить, что в реальном мире обычно не существует единственно верного способа построения модели. Различные модели могут дать различные представления об одной и той же ситуации, как на картинах Пикассо и Ван-Гога один и тот же предмет будет выглядеть по-разному. Хотя моделирование является искусством, в нем, как и в искусстве в целом, существуют общие принципы. Процесс моделирования можно условно разделить на три этапа.
1. Изучение среды с целью структурирования управленческой ситуации.
2. Формализация представления о ситуации.
3. Построение символической (количественной) модели.
Доклад : «Материальное и Информационное моделирование»
... простейших понятий информационного моделирования. Экземпляром будем называть представление предмета реального мира с помощью некоторого набора его характеристик, существенных для решения данной информационной задачи (служащей контекстом построения информационной модели). Множество экземпляров, ...
Изучение среды
Новички в моделировании обычно недооценивают значение первого этапа — изучения бизнес-среды с целью структурирования управленческой ситуации. В результате поставленная проблема зачастую является не адекватным обобщением реальной ситуации, а всего лишь описывает некий ее признак. Многие факторы, например, внутриорганизационные конфликты, различия в целях начальников и подчиненных, а также общая сложность ситуации, могут мешать менеджеру правильно представить ситуацию. Предполагается, что определенные факты известны, в то время как на самом деле это не так. При структурировании управленческой ситуации создатель модели должен выбрать и вычленить из всей среды аспекты, присущие рассматриваемой ситуации. Важнейшей составляющей успеха является опыт — как создания моделей, так и работы в соответствующей среде.
Формализация
Второй этап, формализация представления о ситуации, заключается в концептуальном анализе, во время которого необходимо принять определенные предположения и упрощения. Поскольку рассматриваемая управленческая ситуация включает в себя цели и решения, их необходимо явно указать и определить. Может существовать несколько способов определить переменные решения, и не всегда сразу удается найти наиболее подходящее определение. Цели также могут быть не вполне ясны. Даже самые способные менеджеры могут не иметь точного представления о том, какие результаты они хотят получить. Проблемы возникают и в том случае, когда целей слишком много и необходимо выбрать одну из них. (Как будет показано, обычно невозможно одновременно оптимизировать две различные цели. Поэтому, как правило, бессмысленно пытаться получить «наибольшую прибыль при минимальных вложениях» или «максимальные блага для большинства людей».)
Поскольку определение системы как цели ничего не говорит о внутреннем содержании системы, ее можно представить в виде непрозрачного «ящика». Здесь, тем не менее, уже отражены два важных свойства системы – это целостность и обособленность от среды. Однако эта обособленность не полная: система связана со средой и с помощью этих связей воздействует на нее.
На рис. 3 представлен первый (зачастую наиболее важный) этап формализации управленческого решения для формулировки задачи — выявление основных концептуальных составляющих модели. На данном этапе детали работы модели не рассматриваются. Основное внимание уделяется определению 1) входов, т.е. того, что модель должна обрабатывать, и 2) выходов — того, что модель производит. Модель на данном этапе называется «черным ящиком», поскольку еще не известно, какая логика будет реализована в модели.
Рис. 3. Модель в виде «черного ящика»
После определения входов и выходов модели необходимо разбить их на две категории. Входы, именуемые внешними переменными, делятся на решения— переменные, контролируемые менеджером, и параметры — переменные, которыми менеджер управлять не может. Примерами переменных решения могут служить сумма, в которую менеджер оценивает свой продукт, размещение производственного оборудования или решение, продавать филиал или нет. Примеры параметров: цены, назначаемые конкурентами на аналогичные товары или услуги, физические ограничения объема складского помещения, стоимость единицы сырья или прогнозируемое количество осадков. Многие неконтролируемые входные величины могут быть неизвестны заранее. Трактуя их как параметры, можно строить модель так, как если бы они были известны. Позднее можно конкретизировать численные значения данных величин, проанализировав данные и оценив эти значения, или просто задать предполагаемые значения величин при анализе модели.
Выходы, называемые внутренними переменными, делятся на показатели эффективности (или критерии) — переменные, которые определяют степень приближения к цели, и результирующие переменные, которые отражают другие следствия моделирования и помогают понимать и интерпретировать результаты работы модели. Критерии особенно важны, так как именно они используются, чтобы определить, насколько удалось приблизиться к конечной цели. Поэтому критерии часто называют целевыми функциями. Примерами целевых функций являются доход, доля рынка, совокупные издержки, дисциплина работников, удовлетворение клиента, доходы от инвестиций. Примеры результирующих переменных — разбивка дохода по статьям, количество проданных изделий, уплаченные налоги и другие величины, которые полезно знать. Понятие «черный ящик» было предложено У. Р. Эшби. В кибернетике оно позволяет изучать поведение систем, т. е. их реакций на разнообразные внешние воздействия, и в то же время абстрагироваться от их внутреннего устройства. Таким образом, система изучается не как совокупность взаимосвязанных элементов, а как нечто целое, взаимодействующее со средой на своих входах и выходах. Метод «черного ящика» применим в различных ситуациях.
Этот способ используется при недоступности внутренних процессов системы для исследования. Например, изучение деятельности новых лекарственных средств. Метод «черного ящика» используется при исследовании систем, все элементы и связи которых в принципе доступны, но либо многочисленны и сложны, что приводит к огромным затратам времени и средств при непосредственном изучении, либо такое изучение недопустимо по каким-либо соображениям. Примерами могут служить проверка на готовность к эксплуатации автоматической телефонной станции, которая проводится путем «прозванивания», а не непосредственно проверкой всех блоков, схем.
Автомобиль как чёрный ящик. Главная функция – перемещать объект. Вход – скорость неподвижного человека или груза, выход – высокая скорость.
Усилитель звука в концертном зале как чёрный ящик. Главная функция – усиливать звук. Вход – тихий звук голоса человека (через микрофон), выход – громкий звук (через громкоговорители).
С точки зрения модели рыночной экономики любая коммерческая фирма или индивидуальный человек являются чёрным ящиком с одним входом и одним выходом.
Опишем выходы системы наручные часы. Учитывая, что выходы соответствуют конкретизации цели, фиксируем в качестве выхода показание времени в произвольный момент. Затем принимаем во внимание, что сформулированная таким образом цель относится ко всем часам, а не только к нашим. Чтобы различить их, вносим следующее добавление (выход): удобство ношения часов на запястье; тогда появляется обязательность ремешка или браслета, а с ним и еще один выход: удовлетворение требований санитарии и гигиены, так как не любое крепление часов на руке допустимо с этой точки зрения.
Далее, представив себе условия эксплуатации часов, можно добавить достаточную в бытовых условиях прочность; пылевлагонепроницаемость .
Затем, расширив понятие условия эксплуатации часов, добавим еще два выхода: достаточную для бытовых нужд точность; легкость прочтения показаний часов при беглом взгляде на циферблат.
Можно еще более расширить круг учитываемых требований к часам, что позволит добавить несколько выходов: соответствие моде и понятию красоты; соответствие цены часов покупательной способности потребителя. Очевидно, что список желаемых, то есть включаемых в модель выходов можно продолжить. Например, можно потребовать, чтобы имелась возможность прочтения показаний часов в полной темноте, и реализация этого выхода приведет к существенному изменению конструкции часов. А ведь еще не говорилось о габаритах, весе, многих других физических, химических, экономических и социальных аспектах использования наручных часов.
Рассмотренный пример свидетельствует, что построение модели черного ящика не является тривиальной задачей.
Главной причиной множественности входов и выходов в модели черного ящика является то, что всякая реальная система взаимодействует с объектами окружающей среды неограниченным числом способов. Всегда существует опасность неполноты составления перечня входов и выходов как вследствие того, что важные из них могут быть сочтены несущественными, так и в силу неизвестности некоторых из них на момент построения модели.
Исследование с помощью метода «черного ящика» заключается в том, что осуществляется предварительное наблюдение за взаимодействием системы с внешней средой и установление списка входных и выходных воздействий, среди которых выделяются существенные воздействия. Затем осуществляется выбор входов и выходов для исследования с учетом имеющихся средств воздействия на систему и средств наблюдения за ее поведением.
На следующем этапе производятся воздействие на входы системы и регистрация ее выходов. В процессе изучения наблюдатель и «черный ящик» образуют систему с обратной связью, а первичные результаты исследования – множество пар состояний входа и выхода, анализ которых позволяет установить между ними причинно-следственную связь.
В настоящее время известны два вида «черных ящиков». К первому виду относят любой «черный ящик», который может рассматриваться как автомат, называемый конечным или бесконечным. Поведение таких «черных ящиков» известно.
Ко второму виду относятся такие «черные ящики», поведение которых может быть наблюдаемо только в эксперименте. В таком случае в явной или неявной форме высказывается гипотеза о предсказуемости поведения «черного ящика» в вероятностном смысле. Без предварительной гипотезы невозможно любое обобщение или, как говорят, невозможно сделать индуктивное заключение на основе экспериментов с «черным ящиком».
Таким образом, «черный ящик» – это система, в которой входные и выходные величины известны, а внутреннее устройство ее и процессы, происходящие в ней, не известны. Можно только изучать систему по ее входам и выходам, но подобное изучение не позволяет получить полного представления о внутреннем устройстве системы, поскольку одним и тем же поведением могут обладать различные системы.
Несмотря на простоту концептуальной схемы «черного ящика», она заставляет менеджеров в самом начале процесса моделирования определить, что следует включить в модель, а что исключить из нее, а также разобраться с классификацией соответствующих факторов. Ниже приводятся некоторые вопросы, иллюстрирующие, на какие размышления могут натолкнуть менеджера простые идеи, представленные на рис.
- Что такое прибыль для моей частной компании — решение или показатель эффективности?
— Какими должны быть правильно сформированные множества переменных решений в отличие от второстепенных переменных? Например, следует ли считать цену на свой продукт единственным важным решением, предполагая, что бюджет на рекламу зафиксирован (кем-то другим) на определенном уровне, или нужно рассматривать и цену продукта, и бюджет на рекламу в качестве одновременно принимаемых решений?
- Действительно ли менеджер контролирует цену на свой продукт (в этом случае цена является переменной решения) или она определяется конкурирующими силами рынка (в таком случае цена является параметром)?
- Является ли количество продукта, которое нужно продать, переменной решения, т.е.
контролируемым входом модели, или количество проданного продукта является выходом модели (результирующей переменной), а входом является его цена?
