Квалиметрия моделей. 
Квалиметрия моделей

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. 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. К наиболее типичным разделам качествоведения можно отнести: анализ качества, оценивание качества, управлением качеством и др. Качество продукции принято определять по направлениям: альтернативному, качественному, количественному. 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. История становления и развития отечественной квалиметрии насчитывает уже более четверти века. 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. 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. 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. Например, в международном стандарте ISO 9126:1991 «Информационная технология. Оценка программного продукта. Характеристики качества и руководство по их применению» и последующих стандартах, его развивающих, приводятся модели и метрики качества программных продуктов.

Анализ полученных в данной области результатов показывает, что к настоящему времени для уровня машинной модели (программы) существуют методические средства, позволяющие оценивать её качество. 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 оценивания качества самих технологий моделирования. На рис. 1 в качестве примера приведена типовая технология проведения системного (комплексного) моделирования.

Ведущим понятием квалиметрии моделей, так же как и теоретической квалиметрии, является понятие качества модели, под которым (по аналогии с ГОСТами и Международными стандартами) мы будем в дальнейшем понимать свойство или совокупность свойств модели, обусловливающих её пригодность для использования по назначению. Согласно в теоретической квалиметрии различают прямые и обратные задачи квалиметрии.

1 — теоретические исследования; 2 — методы структурного и поведенческого анализа моделей; 3 — аналитическое исследование моделей; 4 — построение математической модели; 5 — разработка моделирующего алгоритма; 6 — построение машинной модели; 7 — имитационное исследование; 8 — отображение результатов 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.

Для полимодального комплекса может ставиться задача достижения адекватности 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. 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, 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: 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.