Лекция
Это окончание невероятной информации про структурный анализ.
...
реализации проекта возможны 4 варианта. Их вероятность определяется по правилу вероятности сложных событий.
Сложное событие – это событие В, которое произошло при условии, что перед ним произошло другое событие А. Известно, что события А и В независимы. Отметим
P(A) - вероятность реализации события А,
P(B) – вероятность реализации события В,
P(B|A) - условная вероятность реализации события В, в случае, что перед ним имело место событие А.
Тогда имеет место соотношение
. (3.1)
Формулу (1) называют формулой вероятности сложного события.
Таким образом, вероятность первого варианта событий равна P=0.4·0.2=0.08;
Вероятность второго варианта событий равна P=0.4·0.8=0.32;
Вероятность третьего варианта событий равна P=0.6·0.4=0.24;
Вероятность четвертого варианта событий равна P=0.6·0.6=0.36.
Сумма вероятностей равна 1, то есть рассмотрены нами 4 варианта развития события.
образуют полную группу событий.
Полная группа событий, это такой перечень возможных событий, одно из которых имеет
обязательно состояться.
Например: моя оценка по экономической кибернетике – ”2”, ”3”, ”4”, ”5”, ”н”.
Пусть система может находиться в n различных несовместимых состояниях S1 S2 Sn
Вероятность каждого из состояний P1 P2 Pn
. Если выполняется равенство (3.2)
группа состояний S1 S2 Sn называется полной.
Рассчитаем ожидаемую прибыль за второй год реализации проекта:
Z = p1 · z1 + p2 · z2 + p3 · z3 + p4 · z4 = 400 · 0.08 + 300 · 0.32 + 300 · 0.24 + 200 · 0.36 = 32+96+72+72=272 (тыс. долларов .)
В случае поступления в университет выпускник планирует учиться по направлению
"Экономическая кибернетика" (вероятность 0.6) или же по направлению "Документознавство” (вероятность 0.4). После окончания учебы по направлению "Документоведение" выпускник планирует работать в отделе кадров (зарплата 2500 долларов ).
В случае окончания обучения по направлению "Экономическая кибернетика" выпускник планирует устроиться на работу в страховую компанию (зарплата 4000 долларов ,
вероятность 0.45) или же в банк (5000 долларов , вероятность 0.4), или же работать программистом (вероятность 0.15).
Этап 1. Экономическая оценка перспективности варианта "поступление в колледж"
определяется как произведение вероятности и ожидаемого дохода
Z = p1 · z1 = 1500 · 0.3 = 450 (долларов )
Этап 2. При использовании формулы сложной вероятности определяем экономическую оценку перспективности варианта «университет» + «Документоведение»
Z = p2 · z2 = 2500 · 0.7 · 0.4 = 700 (долларов )
Этап 3. Определяем экономическую оценку перспективности варианта "университет" + "Экономическая кибернетика" + "Страховая компания"
Z = 4000 · 0.7 · 0.6 · 0.45 = 756 (долларов )
Определяем экономическую оценку перспективности варианта «университет» +
"Экономическая кибернетика" + "Банк"
Z = 5000 · 0.7 · 0.6 · 0.4 = 840 (долларов )
Этап 4. Определяем экономическую оценку перспективности варианта Университет + Экономическая кибернетика + Программист + Украина
Z = 10 000 · 0.7 · 0.6 · 0.15 · 0.7 = 441 (долларов )
Определяем экономическую оценку перспективности варианта «университет» +
"Экономическая кибернетика" + "Программист" + "за границу"
Z = 35 000 · 0.7 · 0.6 · 0.15 · 0.3 = 661 (долларов )
Вывод. Из всех просмотренных вариантов наиболее экономически перспективен вариант «университет» + «Экономическая кибернетика» + «Банк».
После 2-й поломки двигателя (или б/у после 1 поломки) – замена двигателя.
Годовой эксплуатационный расход: новый автобус – 300 тыс. долларов. БВ автобус – 450 тыс. долларов.
Стартовый капитал предпринимателя – 300 тыс. долларов.
Таблица 1. Вероятность поломки двигателя
Задача. Составить бизнес-план работы на 3 года, подсчитав ожидаемую прибыль для каждого года.
Система может находиться в двух состояниях:
S1 ‒ двигатель работает;
S2 ‒ двигатель не работает.
Вероятность первого состояния обозначим p
. Поскольку события S1 и S2 образуют полную группу событий, имеем равенствоp + q = 1.
Например, вероятность безаварийной работы нового двигателя на втором году эксплуатации P(A) = 0.9 , вероятность безаварийной работы нового двигателя на третьем году эксплуатации P(S1) = 0.7
.
Если рассматривать эти события как независимые, то вероятность безаварийной работы двигателя на третьем году эксплуатации
при безаварийной работе на втором году составляет
Вероятность варианта, при котором на втором году эксплуатации была поломка
двигателя, а третий год прошел без аварий составляет
Обращаем внимание, что после ремонта двигателя вероятность поломки следует рассчитать по данным второй строки табл.1 (двигатель после ремонта).
Вариант 1. Новый автобус.
При анализе эксплуатации нового автобуса в течение 3-х лет необходимо
рассмотреть разные варианты, которые могут сложиться в зависимости от надежности работы его двигателя. При этом следует использовать понятие сложного события и его
вероятности. Следует также помнить, что на первом году эксплуатации поломка.
нового двигателя практически исключена. В зависимости от надежности работы двигателя на 2-м и 3-м году эксплуатации возможны 4 варианта эксплуатации:
Обращаем внимание на то, что вероятность поломки двигателя на третьму году равен нулю, поскольку двигатель перед этим был заменен.
4. БР1+Р2+Р3. Ремонт на 2-м году и поломка на 3-м году. Вероятность
такого варианта равна нулю (вероятность поломки двигателя на третьем году равна нулю, поскольку двигатель перед этим был заменен) P4 = 0.9 х 0.3 х 0 = 0.
5. Р1+БР2+БР3. Замена двигателя на первом году и безремонтные 2-й и 3-й
годы. Вероятность такого варианта составляет P5 = 0.1 х 1 х 0.9 = 0.09. Затраты при этом варианте равны 450 х 3 + 100 = 1450 тыс. долларов.
6. Р1+БР2+Р3. Замена двигателя на первом году и ремонт на третьем году.
Вероятность такого варианта составляет P6 = 0.1 х 1 х 0.1 = 0.01. Расходы
при этом варианте равны 450 х 3 + 40 + 100 = 1490 тыс. долларов.
7. Р1+Р2+БР3. Замена двигателя на первом году и ремонт двигателя на 2-м
году. Вероятность такого варианта составляет 0. P7 = 0.
8. Р1+Р2+Р3. Вероятность данного варианта также нулевая. P8=0.
Средневероятные затраты трехлетней эксплуатации составляют:
Z = P1 x Z1 + P2 x Z2 + P3 x Z3 + P4 x Z4 + P5 x Z5 + P6 x Z6 + P7 x Z7 + P8 x
Z8 = 0.252 x 1350 + 0.378 x 1450 + 0.270 x 1450 + 0.000 x 1490 + 0.090 x 1450 +
0.010 x 1490 + 0.000 x 1550 + 0.000 x 1650 = 340.2 + 548.1 + 391.5 + 130.5 + 14.9
= 1425.2 (тыс. долларов.)
Ожидаемый доход составляет 700 х 3 х 2 = 4200 тыс. долларов.
Ожидаемая прибыль составляет (2100 – 1425.2) х2 = 1349.6 тыс. долларов.
Вывод. Второй вариант бизнес-плана более выгоден.
Бизнесмен просит банк о кредите $15 000. Банк принимает решение по двум альтернативам:
1. Выдать кредит под 15% годовых. Статистика свидетельствует, что 4% таких кредитов не возвращаются (последняя строчка таблицы 1).
2. Вложить эти деньги ($15 000) в другой бизнес-проект с гарантированным возвратом под 9% годовых.
3. Перед выдачей кредита можно проверить кредитоспособность клиента в аудиторской фирме. Это стоит $80.
Статистика ранее выданных кредитов приведена в следующей таблице 3.1.
Анализ дерева решений.
1. Сначала рассмотрим ветки В и С, являющиеся последствиями решения 2 (Рекомендовать выдать кредит).
Доход при результате В: (15 000 + 2 250) х 0.98 – 15 000 х 0.02 = 16 605.
Чистый доход: 16 605 – 15 000 = 1 605.
Доход при результате С: (15000 + 1350) х 1.00 = 16350.
Чистый доход: 16 350 – 15 000 = 1 350.
Следовательно, находясь в квадрате 2, следует выбрать вариант В, поскольку он имеет больший ожидаемый доход. Итак, принимаем решение: вариант С отклонить (перечеркнуть ветку). Квадрату 2 присвоить ожидаемый доход 1605.
Следовательно, находясь в квадрате 3, следует выбрать вариант Е, поскольку он имеет больший ожидаемый доход. Итак, принимаем решение: вариант D отклонить (перечеркнуть ветку). Квадрату 3 присвоить ожидаемый доход 1350.
1. Теперь рассмотрим ветки F и G, являющиеся следствием решения 4 (без аудита).
Доход при результате F: 17 250 х 0.96 – 15 000 х 0.04 = 15 960.
Чистый доход: 15 960 – 15 000 = 960.
Доход при результате G: 16350.
Чистый доход: 16 350 – 15 000 = 1 350.
Следовательно, находясь в квадрате 4, следует выбрать вариант G, поскольку он имеет больший ожидаемый доход. Итак, принимаем решение: вариант F отклонить (перечеркнуть ветку). Квадрату 4 присвоить ожидаемый доход 1 350.
2. Теперь рассмотрим узлы А и 4. Рассчитаем математическое ожидание для
варианту А: 1 605 х 0.75 + 1 350 х .25 = 1 541.25
Чистый доход: 1541.25 – 80 = 1461.25.
Следовательно, находясь в квадрате 1, следует выбрать вариант А, поскольку он имеет больший ожидаемый доход, чем вариант 4 (1 461.25 > 1 350). Итак, принимаем решение: вариант 4 отклонить (перечеркнуть ветку). Квадрату 1 присвоить ожидаемый доход 1 461.25.
3. Строим оптимальный путь по дереву решений: 1 – А – (если аудитор рекомендует, то выдать ссуду, иначе не выдавать, а инвестировать в другой проект)
Структурно-топологические характеристики систем описывают их организацию и взаимосвязи между компонентами. Одной из важных характеристик является структурная избыточность.
Структурная избыточность представляет собой наличие дополнительных элементов или связей в системе, которые не являются строго необходимыми для ее функционирования, но обеспечивают определенную устойчивость и способность к работе даже при частичных сбоях или повреждениях.
Примеры структурной избыточности могут быть найдены в различных областях:
Информационная технология: В компьютерных сетях часто используется структурная избыточность, например, в виде резервирования сетевых линий, чтобы в случае отказа одной линии обеспечивалась непрерывность связи.
Транспортные системы: В системах общественного транспорта наличие дополнительных маршрутов или средств передвижения позволяет избежать полного паралича системы при возникновении сбоев на каком-либо участке.
Электроэнергетика: В энергосистемах может быть использована структурная избыточность путем создания резервных источников энергии или запасных сетей для сглаживания нагрузок и компенсации отказов.
Биология и медицина: В организмах человека и животных также присутствует структурная избыточность. Например, иммунная система содержит различные механизмы обороны, которые могут активироваться при различных угрозах.
Структурный параметр, отражающий превышение общего числа связей над минимально необходимым, будем называть структурной избыточностью R. Она определяется следующим образом:
(2)
Данная характеристика используется для косвенной оценки экономичности и надежности исследуемых ВС. Для систем с максимальной избыточностью, имеющих структуру типа "полный граф" ; для систем с минимальной избыточностью R=0; для несвязных систем
. Таким образом, система с большим R потенциально более надежна. Ее целесообразно дополнить другим параметром, учитывающим неравномерность связей
.
(3)
Показатель характеризует недоиспользованные возможности заданной структуры, имеющей m ребер и n вершин, в достижении максимальной связности.
Закон избыточности частей системы
Закон избыточности частей системы предусматривает, что приблизительно 20% функций, элементов и связей системы выполняют около 80% работы. При создании работоспособной системы нужно учитывать, что для выполнения какой-либо работы, кроме основных элементов и связей (выполняющих главную функцию), необходимо еще приблизительно 80% вспомогательных, причем они, как правило, выполняют только 20% основной работы. Учитывая это, следует предусмотреть "лишний" расход вещества, энергии и информации (приблизительно 20% на обеспечение главной функции и 80% основных и вспомогательных).
ИЗБЫТОЧНОСТЬ может быть функциональная и структурная.
Функциональная избыточность определяется тем, что для обеспечения работоспособности системы, помимо главной функции, необходимо выполнять еще основные и вспомогательные функции.
Структурная избыточность определяется необходимостью введения дополнительных элементов и связей, кроме рабочего органа. Для обеспечения работоспособности системы; необходимы дополнительно: трансмиссия, источник и преобразователь энергии (двигатель), система управления и корпус.
При проведении анализа системы целесообразно оценить количественно качество структуры системы и ее элементов с позиций общесистемного подхода.
Виды топологических структур.
Для ее оценки вводится параметр, отображающий близость элементов между собой. Близость 2-х элементов i u j определяется через минимальную длину пути для ориентированного графа (цепи — для неориентированного) — . Тогда сумма всех минимальных путей (цепей) между всеми элементами отражает обитую структурную близость элементов в анализируемой структуре. Обозначим эту величину через Q и, в соответствии с определением, будем иметь:
Для несвязных структур структурная избыточность R<0, для структур без избыточности (последовательная, радиальная, древовидная) R=0; для структур с избыточностью по связям (кольцевая, полный граф) R>0
4. Радиальная и древовидная структуры, имеющие одинаковые или близкие значения , значительно отличаются по показателям
и
, что соответствует физическому
смыслу, ибо отход от полной централизации в структуре ведет к большей равномерности распределения связей по элементам.
Рассмотренные выше структурные характеристики были получены только на основе информации о составе элементов и их связях. Дальнейшее развитие методологии структурных параметров для решения задач структурного анализа может быть основано на учете неструктурной информации за счет введения числовых функций на графах. Это позволяет, наряду с составом элементов и направленностью их взаимодействия, учитывать при решении задач другие стороны их функционирования (временные, надежностные, стоимостные и т. п.)
Рассмотрим далее третий уровень формализации задач структурного анализа, когда учитывается состав сигналов взаимосвязи элементов и их вид. Напомним, что на первом уровне учитывалось лишь наличие связи между элементами, на втором - наличие и направление этой связи.
Структурная избыточность помогает системе обеспечивать стабильность и устойчивость в условиях изменчивости, несовершенства и внешних воздействий. Она может способствовать более надежной работе системы и повышению ее жизнеспособности.
Часть 1 Структурный анализ, Структурно – топологические характеристики систем. Структурная избыточность
Часть 2 Структурная избыточность - Структурный анализ, Структурно – топологические характеристики систем.
Комментарии
Оставить комментарий
Системный анализ (системная философия, теория систем)
Термины: Системный анализ (системная философия, теория систем)