Квалиметрия моделей: основные понятия и определения
 

В настоящее время роль и значение такого понятия как качество постоянно возрастает и находится в развитии под влиянием прогрессивных технологий, потребностей рынка, конкуренции продукции и производителей на рынке. На современном мировом рынке товары без наличия сертификата качества реализуются по вдвое сниженной цене [1, 2]. В связи с этим за последние два–три десятилетия проблемы, связанные с оцениванием качества продукции, стали предметом интенсивных исследований, проводимых в такой новой научной отрасли знаний, как качествоведение, в которой изучаются закономерности получения и обработки информации о качестве объекта на всех этапах его жизненного цикла [1]. К наиболее типичным разделам качествоведения можно отнести: анализ качества, оценивание качества, управлением качеством и др. Качество продукции принято определять по направлениям: альтернативному, качественному, количественному [2, 3]. При этом количественный подход характерен для квалиметрии – одного из основных разделов качествоведения, в котором разрабатываются методологические и методические основы количественного оценивания качества продукции, средства обеспечения единства форм оценивания указанного качества и достижения требуемой точности [1].
История становления и развития отечественной квалиметрии насчитывает уже более четверти века [1, 2]. Успешно развиваются многие её прикладные направления, вплоть до квалиметрии человека и образования. К настоящему времени уже разработана понятийно-терминологическая и методическая база теоретической квалиметрии, различных видов прикладной квалиметрии, которые разрабатываются для соответствующих предметных областей [1, 2]. Центральным понятием как качествоведения, так и квалиметрии является понятие качества – под которым, согласно Международному стандарту ISO 8402-2000, будем в дальнейшем понимать совокупность характеристик объекта, определяющих его способности удовлетворять установленным или предполагаемым потребностям [5]. В области создания и применения новых информационных технологий уже давно ведутся исследования, посвящённые оцениванию качества соответствующей продукции. Результаты указанных исследований находят своё отражение в соответствующих Международных стандартах и отечественных ГОСТах [12]. Например, в международном стандарте ISO 9126:1991 «Информационная технология. Оценка программного продукта. Характеристики качества и руководство по их применению» [13] и последующих стандартах, его развивающих (ISO 9126:1-4, ISO 14598 – 1-6: 1998–2000), приводятся модели и метрики качества программных продуктов [12, 13].
Анализ полученных в данной области результатов показывает, что к настоящему времени для уровня машинной модели (программы) существуют методические средства, позволяющие оценивать её качество [12]. Требуется разработка такого же рода средств оценивания качества моделей (методов, моделей, алгоритмов и методик), но теперь уже для более ранних этапов моделирования объектов-оригиналов.
Более того, требуется разработка моделей, методов, алгоритмов и методик оце-нивания качества самих технологий моделирования. На рис. 1 в качестве примера при-ведена типовая технология проведения системного (комплексного) моделирования [8,22,23]. На данном рисунке приняты следующие обозначения: 1 – теоретические ис-следования; 2 – методы структурного и поведенческого анализа моделей; 3 – аналити-ческое исследование моделей; 4 – построение математической модели; 5 – разработка моделирующего алгоритма; 6 – построение машинной модели; 7 – имитационное ис-следование; 8 – отображение результатов. Ведущим понятием квалиметрии моделей, так же как и теоретической квалиметрии, является понятие качества модели, под ко-торым (по аналогии с ГОСТами и Международными стандартами [1]) мы будем в даль-нейшем понимать свойство или совокупность свойств модели, обусловливающих её пригодность для использования по назначению. Согласно [1, 2] в теоретической квали-метрии различают прямые и обратные задачи квалиметрии.
Под ними понимают соответственно задачи анализа качества продукции и задачи синтеза продукции заданными (требуемыми) свойствами. В основе решения прямой задачи лежат измерения качества продукции, в основе обратной задачи – управление качеством продукции с целью придания ей необходимых свойств. В отношении квалиметрии моделей необходимо учитывать следующее: сами модели являются основным предметом разработки и создаются как с целью анализа уже существующих объектов-оригиналов, так и с целью их синтеза. Поэтому в квалиметрии моделей основополагающую роль играют обратные задачи теоретической квалиметрии. Данный аспект определяет необходимость согласования позиций квалиметрии продукции вообще, и квалиметрии моделей как продукции определённого класса. Это может быть предметом одного из направлений дальнейших исследований и одним из отличительных признаков квалиметрии моделей как самостоятельного раздела прикладной квалиметрии. Важнейшим элементом разрабатываемой теории (квалиметрии модели) является её понятийно-терминологическая база. Поэтому кратко остановимся на тех основных свойствах моделей, которые должны впоследствии оцениваться при их сравнении и выборе.
а) Адекватность (лат. adaequatus – приравненный, сравнимый, вполне соответствующий). Указанным свойством должна обладать модель по отношению к тем или иным аспектам объекта-оригинала. Очевидно, что на практике следует говорить не о полной адекватности, а лишь об адекватности в некотором смысле (о некоторой степени адекватности). Для сложных систем (объектов-оригиналов), как уже отмечалось выше, одна модель может отражать лишь какую-либо сторону, аспект прототипа, и поэтому понятие адекватности «вообще» для такой модели не существует, речь может идти об адекватности отражения указанной стороны [3, 4, 8, 17, 18, 20].

Для полимодельного комплекса может ставиться задача достижения адекватно-сти в более широком смысле, охватывающем различные стороны прототипа. Однако во всех случаях оценивание адекватности модели (полимодельного комплекса) должна проводиться с учётом того, в какой степени на данной модели могут быть достигнуты цели моделирования (цели субъекта).
При оценивании адекватности модели различают качественную адекватность, т.е. отражение с использованием модели тех или иных качественных сторон объекта-оригинала и количественную адекватность, под которой понимается воспроизведение тех или количественных характеристик прототипа с той или иной степенью точности [17, 18, 19]. Для этого вводятся различные типы метрик (Евклидова, Хэмминга, Ли и др.).
б) Простота и оптимальность модели (полимодельного комплекса). Свойство адекватности модели непосредственно связано со свойствами простоты и оптимальности модели. В самом деле, для того, чтобы достичь требуемой степени адекватности, иногда приходится идти на существенное усложнение модели. С другой стороны, если существует возможность выбора между различными моделями, имеющими примерно одинаковую адекватность, целесообразно из них выбрать наиболее простую. Перечисленные вопросы приобретают особую актуальность при оптимальном выборе структуры полимодельного комплекса. В данном случае адекватность моделирования уже определяется не только свойствами каждой модели в отдельности, но также характеристиками взаимодействия моделей. В работах [5, 6, 17], развивающих общую теорию моделирования сложных систем, приведён целый ряд принципов, правил и приёмов, обеспечивающих корректный переход от формального описания объекта оригинала к формальной схеме моделирования (машинной программе).
в) Гибкость (адаптивность) моделей. Данное свойство моделей предполагает ввод в состав моделей таких параметров и структур, которые можно менять в заданных диапазонах для достижения целей моделирования.
г) Универсальность и проблемная ориентация моделей. Многочисленные исследования, направленные на поиск указанного компромисса показали, что в настоящее время разработка универсальных моделей , ориентированных на широкую предметную область, является трудно разрешимой проблемой. Целесообразно создавать модели, специализированные по допустимому классу моделируемых объектов и универсальные по поддерживаемым функциям.
К числу других свойств моделей, которые в рамках квалиметрии моделей должны быть исследованы в первую очередь, могут быть отнесены [4, 7, 14, 17, 19, 23, 25, 27]: надёжность, унификация, простота, открытость и доступность модели, их интеллектуальность, эффективность машинной реализации, сложность, идентифицируемость, устойчивость, чувствительность, управляемость, наблюдаемость моделей, их инвариантность, развиваемость (самоорганизация и самообучение). В докладе рассматриваются возможные подходы к количественному оцениванию степени адекватности моделей, приводятся примеры использования предлагаемых подходов при анализе и синтезе моделей управления структурной динамикой сложных технических систем, в качестве которых рассматриваются группировки космических средств.

 
назад

вперед