Как наиболее эффективно осуществлять моделирование

Обновлено: 02.07.2024

Старшего воспитателя МБДОУ детского сада № 2

Кудашевой Елены Алексеевны

Данный материал будет полезен воспитателям дошкольных учреждений всех возрастных групп.

Сегодня перед нашим государством, школой, воспитателями,родителями встает задача чрезвычайной важности: добиться того, чтобы каждый из тех, кто ходит сегодня в детский сад, вырос не только сознательным членом общества, не только здоровым и крепким человеком, но и обязательно инициативным, думающим, познающим, способным на творческий подход к любому делу, за которое он бы не взялся. Но, как известно сами по себе пытливость, понятливость и интеллект не развиваются. Таким образом, перед дошкольным учреждением встает вопрос о создании таких условий, при которых ребенок будет развиваться и сможет подняться до самых больших высот творческой деятельности.

Для современной образовательной системы проблема умственного воспитания чрезвычайно важна. На первый план выдвигается задача формирования способности к активной умственной деятельности.

“Умное” детство закладывает хороший фундамент интеллектуальной деятельности личности. Современные психологи (А. А. Венгер, С. П. Проскура и др.) считают, что 80% интеллекта формируется до 8 лет. Такое положение выдвигает высокие требования к организации воспитания и обучения старших дошкольников.

Одним из наиболее перспективных методов реализации умственного воспитания является моделирование, поскольку мышление старшего дошкольника отличается предметной образностью и наглядной конкретностью.

Моделирование развивает у детей такие качества как креативность, инициативность и самостоятельность, пространственное нестандартное мышление, а так же видение результата своей деятельности через небольшой промежуток времени.

Известно, что одними из самых эффективных способов обучения являются методы моделирования (реального, математического, наглядного, символьного, мысленного). Моделирование исключает формальную передачу знаний – изучение объекта или явления происходит в ходе интенсивной практической и умственной деятельности, развивая мышление и творческие способности человека любого возраста.

Метод наглядного моделирования развивает пространственное воображение, позволяя воспринимать сложную информацию и зрительно представить абстрактные понятия.

Когда воспитанник видит в наглядной форме, благодаря схемам и моделям, существенные характеристики объектов (скрытые свойства и связи предметов, им осуществляется более полный анализ реальности. При применении схем и моделей включаются все возможные ресурсы ребенка (в частности, восприятие, мышление, память, воображение, речь). Таким образом, планомерное формирование художественно-творческой деятельности воспитанников на основе моделирования и схематизации приводит к разностороннему развитию всех ресурсов (функций) индивидуума, а не изменениям в сфере одного какого-либо процесса, - это, на мой взгляд, один из критериев эффективности обучения.

Известно, что ребёнок, использующий разнообразные средства познания, легко адаптируется к изменениям среды, активно и адекватно действует, обладает способами получения необходимой информации и успешно развивается как личность. Для ребёнка как субъекта деятельности важно предоставить ему возможность самостоятельно находить информацию адекватно цели, познавать и использовать освоенные способы действий. Одним из эффективных средств, обеспечивающих успешность познания, является использование детьми моделей и активное участие в процессе моделирования.

Актуальность заключается в том, что современная жизнь характеризуется быстрыми и глубокими изменениями. В век информатизации и технологизации общества требуются новый уровень мышления. Поэтому задача педагога - помочь каждому ребенку в его развитии.

Во-первых, ребёнок-дошкольник легко обучаем, использование наглядного моделирования вызывает интерес;

в-третьих, применяя графическую аналогию, мы учим детей видеть главное, систематизировать полученные знания.

Использование методов моделирования и схематизации вызывает интерес у детей и помогает решить целевые ориентиры ФГОС ДО.

Создание условий для развития интеллектуальных и творческих способностей детей в различных видах деятельности, с использованием методов моделирования.

1. Проследить развитие познавательных способностей детей в процессе моделирования:

- овладение навыками непосредственного замещения частей, схем, моделей реальными предметами;

-освоение действия по использованию готовых моделей;

- освоения действия по самостоятельному построению моделей по схемам и конструированию новых моделей и схем.

2. Формировать вариативное и образное мышления, фантазию, воображение, творческие способности, приемы умственных действий (анализ, синтез, сравнение, обобщение, классификация, аналогии). 3. Способствовать развитию интеллектуальных и творческих способностей воспитанников посредством моделей и схем. 4. Использовать развивающую предметно – пространственную среду, в развитии интереса детей к художественно – творческой деятельности.

Сущность метода моделирования

Моделирование – наглядно-практический метод обучения. Модель представляет собой обобщенный образ существенных свойств моделируемого объекта (план комнаты, географическая карта, глобус и т. д.)

Метод моделирования, разработанный Д. Б. Элькониным, Л. А. Венгером, Н. А. Ветлугиной, Н. Н. Подьяковым, заключается в том, что мышление ребенка развивают с помощью специальных схем, моделей, которые в наглядной и доступной для него форме воспроизводят скрытые свойства и связи того или иного объекта.

В основе метода моделированиялежит принцип замещения: реальный предмет ребенок замещает другим предметом, его изображением, каким-либо условным знаком.

Первоначально способность к замещению формируется у детей в игре (камешек становится конфеткой, песок – кашкой для куклы, а он сам – папой, шофером, космонавтом). Опыт замещения накапливается также при освоении речи, в изобразительной деятельности.

В дошкольной педагогике разработаны модели для обучения детей звуковому анализу слов (Л. Е. Журова, конструированию (Л. А. Парамонова, для формирования природоведческих знаний (Н. И. Ветрова, Е. Ф. Терентьева, представлений о труде взрослых (В. И. Логинова, Н. М. Крылова) и др.

При этом учитывается основное назначение моделей – облегчить ребенку познание, открыть доступ к скрытым, непосредственно не воспринимаемым свойствам, качествам вещей, их связям.

Эти скрытые свойства и связи весьма существенны для познаваемого объекта. В результате знания ребенка поднимаются на более высокий уровень обобщения, приближаются к понятиям.

Поиск эффективных средств познавательного развития детей, выявление условий становления познавательной деятельности в дошкольном детстве является темой научных работ многих современных исследователей. (Е. Л. Агаева, Л. А. Венгер, С. А. Лебедева, Н. Г. Салмина, Е. Е. Сапогова, О. В. Суворова и др.).

По своей сути познание рассматривается как процесс моделирования реальности. При этом сенсорные эталоны выступают модельным отражением свойств. Например, геометрически фигуры обобщенно отражают существующие в действительности многообразные формы. Процесс соотношения свойств и эталонов аналогичен установлению связи между реальным и моделируемым содержанием. Ребенок учится соотносить фигуры с реальными формами, выделять форму предмета посредством отнесения к эталону.

Существующая практика дошкольного воспитания не всегда в должной мере предоставляет дошкольникам разнообразные средства освоения действительности. Большинство программ и технологий предусматривают лишь фрагментарное использование моделей, развитие обособленных, необобщенных умений моделировать на конкретном ограниченном содержании.

Виды моделей:

В психолого-педагогической литературе описывается множество классификаций моделей. Наиболее общее основание, которое используют многие исследователи, это деление моделей на сенсорные и понятийные

Сенсорные, характеризуют цвет, форму, размер, фактуру поверхности предмета, количество, взаиморасположение и разновидность отдельных его частей.

Понятийные, демонстрируют существенные признаки определенной группы предметов, явлений.

По характеру изображений различают:

Предметные, в которых воспроизводятся конструктивные особенности, пропорции, взаимосвязь частей каких-либо объектов. Это могут быть технические игрушки, в которых отражен принцип устройства механизма, модели построек, глобус земли или аквариум, моделирующий экосистему в миниатюре и т. п. В настоящее время появилось много пособий для детей, где представлены модели, которые, например, знакомят с органами чувств (устройство глаза, уха, с внутренним строением организма, отражая взаимосвязи различных органов (связь зрения, слуха с мозгом, а мозга – с движениями) (все признаки предмета точно соответствуют объекту)

Предметно-схематические модели, в которых существенные признаки и связи выражены с помощью предметов-заместителей, графических знаков. Примером могут послужить различные алгоритмы последовательности действий (последовательность умывания, накрывания на стол и др., календарь природы, который ведут дети, используя специальные значки-символы для обозначения явлений в неживой и живой природе. Педагог учит детей моделированию при составлении плана (комнаты, огорода, кукольного уголка, схемы маршрута (путь из дома в детский сад). Распространенными предметно-схематическими моделями являются чертежи, выкройки. Например, педагог предлагает сделать костюмы для кукол и в процессе работы формирует у детей представление о мерке, о моделировании одежды (существенные признаки уложены в схему)

Графические (признаки изображены условно)

Модели многофункциональны и могут применяться как в совместной, так и в самостоятельной деятельности детей облегчая ребенку процесс познания, открытия доступа к скрытым, непосредственно не воспринимаемым свойствам, качествам вещей, их связям.

Работу по развитию интеллектуальных способностей детей старшего дошкольного возраста с использованием метода моделирования я строю

по 3 направлениям:

1. обучение детей действиям замещения и наглядного моделирования;

2. использование моделей в процессе решения образовательных задач;

3. создание предметно-развивающей среды в группе с использованием моделей.

Реализация 1 направления осуществляется посредством использования системы игровых заданий представленных в методическом пособии Л. А. Венгера "Игры и упражнения по развитию умственных способностей у детей дошкольного возраста", Москва, «Просвещение" 1989г.

Данные упражнения я предлагала детям, начиная с младшей группы, включая их во все виды детской деятельности. В последующих возрастных группах, использовали те же типы игр, но, учитывая возросшие возможности детей, постепенно усложняла задания, что способствовало формированию новых умений.Предлагаемые детям задания группировались следующим образом:

1) задания на замещение предметов;

2) задания на анализ строения предметов;

3) задания на выделение пространственных отношений;

4) задание на создание новых образов.

Первый тип заданий предполагал использование детьми различного рода заместителей, обозначение при их помощи разнообразных предметов, действий. Выполняя предложенные упражнения,дети учились:

в) разгадывать загадки, что способствовало формированию умения соотносить речевую форму описания с графической;

С возрастом к прежнему материалу добавлялся новый,усложняющийся:

г) по-разному обозначать предметы и явления в игровой ситуации, например, с помощью другого предмета.

Таким образом: данные игры способствовали формированию у детей как умения выполнять действие замещения, так и умения подбирать к заместителям соответствующие им предметы. Результаты овладения детьми действиями замещения наблюдались в сюжетно-ролевых играх, конструктивной и изодеятельности.

Два последующих типа заданий направлены на усвоение детьми действий наглядного моделирования. В этих упражнениях при помощи наглядных моделей (схем, чертежей, планов) обозначаются пространственные отношения между предметами или их частями. Выполняя предложенные задания,дети учились:

Таким образом, выполнение данных заданий позволило детям понять связи между моделями и представленными в них объектами (предметами и пространственными ситуациями, учитывать эту связь и использовать ее в собственных действиях.

Последнюю, особую группу представляют задания, в которых обозначение предметов при помощи заместителей (знаков и символов) и использование наглядных моделей служит основой создания новых образов. Они также требуют замещения и наглядного моделирования, но при решении задач на воображение - самостоятельного придумывания рисунков, рассказов, сказочных событий.

Выполняя предложенные задания,дети учились:

Таким образом: использование данной системы заданий позволило мне обучить детей действиям замещения и наглядного моделирования, что способствовало развитию умственных способностей дошкольников, и параллельно позволяло мне применять метод моделирования для решения образовательных задач в таких областях,как:

-Познавательное развитие, где использование моделей позволяет проследить логику развития познавательных способностей ребенка;

способствует расширению и углублению представлений детей о природе, их систематизации и обогащению.

- Речевое развитие (обучение грамоте) – с помощью моделей формирую у детей общую ориентировку в звуковой системе языка, обучаю звуковому анализу слова с использованием наглядной модели звукового состава слова.

Алгоритм работы с моделью, схемой

В работе с опорными схемами можно выделить несколько этапов:

I этап. Это введение элементов схем, символов.

III этап. Введение отрицаний.

V этап. Самостоятельный поиск детьми изображений, символизирующих какое-либо качество. Задачей этого этапа является активный поиск изображений, умение аргументировать свой выбор.

VI этап. Рассматривание таблицы и разбор того, что на ней изображено.

VII этап. Осуществляется перекодирование информации, т. е. преобразование из абстрактных символов в образы.

Воспитанники имеют возможность выбрать объект, который заинтересовал их и самостоятельно определить порядок своей работы.

В ходе своей деятельности разработала рекомендации по введению моделейв образовательный процесс:

1. Введение модели в обиход дошкольника осуществляется при условии сформированности представлений о свойствах и признаках предмета (после или во время наблюдений, экскурсий, исследовательских действий)

2. Прежде чем использовать модель, нужно создать такую ситуацию, в которой бы дети почувствовали необходимость создания модели, поняли, что без модели им будет трудно;

3. Не нужно злоупотреблять этим методом, использовать его без необходимости, когда свойства и связи предметов лежат на поверхности;

4. Модель должна быть доступна детям в повседневной жизни.

Тема: Создание наглядной объемной модели "песочные часы"

Цель применения: научить детей измерять время при помощи модели песочных часов; активно включаться в процесс экспериментирования.

Структура модели: модель объемная, трехмерная. Для создания моделитребуются следующие материалы:

- пластиковые бутылки с узким горлышком (2 штуки);

- пластиковая прокладка, диаметр которой должен быть по диаметру горлышка бутылок (1 штука);

Действия по изготовлению модели:

1. Вырезать из пластиковой бутылки донышко и горлышко, которые будут необходимы при изготовлении модели"

2. Соединить донышко и часть бутылки, где расположено горло; закрепить их. Должен получиться "стаканчик".

3. Затем стаканчики соединяются в области горлышек, между которыми закрепляется пластиковая прокладка с просверленным посередине небольшим отверстием. Чтобы закрепить горлышки между собой, необходимо воспользоваться клейкой лентой.

В итоге должна получиться модель песочных часов.

Чтобы можно было измерять время, необходимо открыть крышечку донца одной из бутылок и насыпать туда песка ровно столько, сколько его необходимо, чтобы за 1 минуту песок из одного отсека часов перешел в другой. Сделать это нужно путем экспериментирования.

Описание работы с моделью: с помощью модели песочных часов можно сначала провести познавательное ознакомительное занятие. Показать детям картинки с изображением разных песочных часов, потом продемонстрировать модель, рассказать о происхождения песочных часов, зачем они нужны, как ими пользоваться, как они работают.Затем вместе с детьми можно проводить эксперименты: например, эксперимент, доказывающий точность часов. После с детьми можно использовать модель при измерении времени.

Таким образом, моделирование является важным учебным средством и действием, с помощью которого можно осуществлять различные учебные и развивающие цели и задачи, где требуется материализация абстрактных понятий, рефлексия собственных учебных действий, выделение существенного и обобщение изучаемого материала, формирование представления о структуре, взаимосвязях и отношениях сложных явлений или процессов.

Бумагопластика как средство развития творческих способностей детей дошкольного возраста В дошкольном периоде детства закладываются основы развития личности и формируются творческие способности. Дошкольный возраст – благоприятный.

Метод экспериментирования как эффективное средство развития познавательных способностей старших дошкольников Жизнь во всех ее проявлениях становится все разнообразнее и сложнее: она все больше требует от человека не шаблонных, привычных действий,.

Игры детей в песочнице как средство развития коммуникативных и творческих способностей Игры детей с песком начинаются с самого раннего возраста и позволяют им реализовать разнообразные потребности, в том числе в творческом.

Инновационные подходы к организации работы центра для развития интеллектуальных и творческих способностей в группе ДОУ Совместная деятельность педагога и детей в центре направлена в первую очередь на развитие индивидуальности ребенка, его творческого потенциала,.

Использование инновационных технологий в развитии интелектуальных и творческих способностей детей дошкольного возраста Использование инновационных технологий в развитии интеллектуальных и творческих способностей детей дошкольного возраста Инновационность.

Нетрадиционная техника рисования как средство развития творческих способностей детей "Нетрадиционная техника рисования как средство развития творческих способностей у детей младшей группы" Дошкольное детство - очень важный.

Нетрадиционная техника рисования как средство развития творческих способностей детей Опыт работы с детьми в детском саду показал: рисовать необычными способами и использовать при этом материалы, которые окружают нас в повседневной.

Для начала нужно разобраться с основными понятиями.

Бизнес-процесс — это логически завершенная последовательность действий (операций, процедур), направленных на решение узкой задачи бизнеса. Например, обработки заявки от клиента, организация доставки и т.д.

Модель бизнес-процесса — это описание самого процесса: из каких действий состоит, их последовательность, кто выполняет процедуры и несет за них ответственность, какая информация нужна для выполнения и какую получаем на выходе, регламентирующая документация, как оценивается выполнение процесса. Чаще всего модель выглядит как разветвленная блок-схема.

Моделирование бизнес-процесса — это процедура создания модели или ее анализ, если процесс уже описан.

Нотация (метод, методология) моделирования бизнес-процессов — это совокупность принципов и стандартов описания: как именно мы будем описывать процесс, какие условные обозначения для элементов будем применять, правила чтения моделей и их элементов. Нотаций придумали много: VAD, TPC, BPMN, IDEF и другие, но мы не будем их рассматривать в рамках этой статьи :-)

Подходы к моделированию бизнес-процессов

На самом деле, подходов к моделированию больше, но остальные по сути являются гибридами трех описанных в различных комбинациях.

Основные способы моделирования бизнес процессов

Моделировать бизнес-процессы можно по-разному. Есть четыре основных способов моделирования:

Текстовый. Когда процесс описывают словами на бумаге или в текстовом редакторе. Часто это произвольное неструктурированное изложение мыслей, которое может занимать десятки страниц. Удобно тем, что не нужно особых знаний, навыков и подготовки. Но результат — громоздкий текст, в котором сложно разобраться другому человеку.
Табличный. Данные заносятся в таблицу (рукописную или электронную). Здесь уже информация выглядит более структурировано. Но и здесь нет наглядности: объемные таблицы невозможно увидеть целиком, нельзя отразить ответвления.
Графический. Когда процесс представлен в виде блок-схемы, на которой видны мельчайшие вариации действий, есть текстовые пояснения к элементам, отражен порядок операций. Схему можно нарисовать от руки на бумаге или любом графическом редакторе.

Основные инструменты моделирования и управления бизнес процессами

Существуют специальные программы для моделирования. Внутри такого ПО можно совмещать в одной модели графики, текст, блок-схемы, использовать интерактивные элементы.

Мы сделали подборку из 6 лучших инструментов для моделирования, которое проще всего внедрить и интегрировать.

Visual Paradigm

В программе собрано все, что может понадобиться для описания бизнес-процессов: большое количество методологий, блок-схем, шаблонов, диаграмм, матриц. Интерфейс удобный, интуитивно понятный, среду можно настроить под себя.

Здесь можно:

Есть версии под Windows и Mac OS.

Недостатки: программа платная.

BizAgi Modeler

Бесплатная программа, которую легко освоить новичкам и удобно использовать уже опытным проектировщикам. Можно использоваться как самостоятельное приложение, а можно — в составе комплекса BizAgi Suite, в котором реализованы просто безграничные возможности моделирования вплоть до создания готового приложения, чтобы сотрудники могли управлять процессом.

Интерфейс простой и понятный, ничего лишнего. Есть поддержка русского языка. Поддерживает нотацию BPMN как самую распространенную и удобную.

Здесь можно:

тестировать модели;
автоматизировать создание документов;
задавать параметры для каждого элемента отдельно;
разрабатывать модели всей командой;
выгружать процессы в графическом виде.

ARIS Express

Тоже полностью бесплатная программа с простым и понятным интерфейсом. Возможности не такие обширные как в Visual Paradigm, но доступных инструментов достаточно для быстрого создания несложных моделей. Поддерживает нотации BPMN и eEPC.

Здесь можно:

создавать карту процессов;
прописывать организационную структуру;
строить графики и диаграммы;
представлять модель в виде блок-схемы.

Недостатки: доступны только графические элементы, нет интерактивных возможностей. То есть нельзя связать разные модели между собой, задать условия поведения элементов и т.д.

Gliffy

У программы широкие возможности. В бесплатной версии есть некоторые ограничения по функционалу, но его с лихвой хватает для создания не самых простых моделей. Интерфейс тоже достаточно понятный и его можно настроить под себя.

Здесь можно:

создавать рабочие потоки;
строить диаграммы и карты сайтов;
работать над процессом коллективно;
связывать модели между собой.

Недостатки: программа платная, в бесплатной версии функционал ограничен.

BPsimulator

Упор в программе делается даже не на создание, а на возможность симуляции и отладки бизнес-моделей.

Здесь можно:

тестировать модели;
оценивать затратность и продолжительность процессов;
выгружать отчеты по симуляциям;
сохранять отчеты и модели на компьютер или в облачные хранилища.

Недостатки: программа платная, в бесплатной версии есть реклама.

Draw io

Еще одна бесплатная программа с большим количеством доступных диаграмм и элементов.

Здесь можно:

связывать модели между собой;
настраивать внешний вид элементов под себя;
строить диаграммы под разные нотации;
сохранять модели на компьютер или в облачных хранилища;
выгружать процессы в графическом виде;
подгружать файлы из облачных хранилищ.

Недостатки: нельзя работать коллективно.

Обследование объекта моделирования

Математические модели, особенно использующие численные методы и вычислительную технику, требуют для своего построения значительных интеллектуальных, финансовых и временных затрат. Поэтому решение о разработке новой модели принимается лишь в случае отсутствия иных, более простых путей решения возникших проблем (например, модификации одной из существующих моделей).

Необходимость в новой модели может появиться в связи с проведением научных исследований, особенно — на стыке различных областей знания. После принятия решения о необходимости построения новой математической модели заказчик ищет исполнителя своего заказа. В качестве исполнителя, как правило, может выступать рабочая группа, включающая специалистов разного профиля: прикладных математиков, специалистов, хорошо знающих особенности объекта моделирования, программистов. Если решение о создании модели принято и рабочая группа сформирована, то приступают к этапу обследования объекта моделирования. Основной целью данного этапа является подготовка содержательной постановки задачи моделирования. Перечень сформулированных в содержательной (словесной) форме основных вопросов об объекте моделирования, интересующих заказчика, составляет содержательную постановку задачи моделирования.

На основании анализа всей собранной информации постановщик задачи должен сформулировать такие требования к будущей модели, которые, с одной стороны, удовлетворяли бы заказчика, а с другой — позволяли бы реализовать модель в заданные сроки и в рамках выделенных материальных средств. Системные аналитики (или операционисты) должны обладать способностью из большого объема слабо формализованной разнообразной информации об объекте моделирования, из различных нечетко высказанных и сформулированных пожеланий и требований заказчика к будущей модели выделить то главное, что может быть действительно реализовано.

На основе собранной информации об объекте моделирования системный аналитик (инженер, операционист) совместно с заказчиком формулируют содержательную постановку задачи моделирования, которая, как правило, не бывает окончательной и может уточняться и конкретизироваться в процессе разработки модели. Однако, все последующие уточнения и изменения содержательной постановки должны носить частный, не принципиальный характер.

Весь собранный в результате обследования материал о накопленных к данному моменту знаниях об объекте, содержательная постановка задачи моделирования, дополнительные требования к реализации модели и представлению результатов оформляются в виде технического задания на проектирование и разработку модели. Техническое задание является итоговым документом, заканчивающим этап обследования. Чем более полную информацию удастся собрать об объекте на этапе обследования, тем более четко можно выполнить содержательную постановку задачи, более полно учесть накопленный опыт и знания, избежать многих сложностей на последующих этапах разработки модели.

Концептуальная постановка задачи моделирования

В отличие от содержательной концептуальная постановка задачи моделирования, как правило, формулируется членами рабочей группы без привлечения представителей заказчика, на основании разработанного на предыдущем этапе технического задания, с использованием имеющихся знаний об объекте моделирования и требований к будущей модели. Анализ и совместное обсуждение членами рабочей группы всей имеющейся информации об объекте моделирования позволяет сформировать содержательную модель объекта, являющуюся синтезом когнитивных моделей, сложившихся у каждого из членов рабочей группы.

Концептуальная постановка задачи моделирования — это сформулированный в терминах конкретных дисциплин перечень основных вопросов, интересующих заказчика, а также совокупность гипотез относительно свойств и поведения объекта моделирования.

Математическая постановка задачи

Законченная концептуальная постановка позволяет сформулировать математическую постановку задачи моделирования, включающую совокупность различных математических соотношений, описывающих поведение и свойства объекта моделирования.

Математическая постановка задачи моделирования — это совокупность математических соотношений, описывающих поведение и свойства объекта моделирования.

Математическая модель является корректной, если для нее осуществлен и получен положительный результат всех контрольных проверок: размерности, порядков, характера зависимостей, экстремальных ситуаций, граничных условий, предметного смысла и математической замкнутости. Математическая постановка задачи еще более абстрактна, чем концептуальная, так как сводит исходную задачу к чисто математической, методы решения которой достаточно хорошо разработаны.

Выбор и обоснование выбора решения задачи

Однако исходное решение при этом представляет собой аналитическое выражение (или их совокупность). Решения же, основанные на алгоритмических методах, принципиально не сводимы к точным аналитическим решениям рассматриваемой задачи.

Выбор того или иного метода исследования в значительной степени зависит от квалификации и опыта членов рабочей группы. Аналитические методы более удобны для последующего анализа результатов, но применимы лишь для относительно простых моделей. В случае, если математическая задача (хотя бы и в упрощенной постановке) допускает аналитическое решение, последнее, без сомнения, предпочтительнее численного.

Алгоритмические методы сводятся к некоторому алгоритму, реализующему вычислительный эксперимент с использованием вычислительной техники. Точность моделирования в подобном эксперименте существенно зависит от выбранного метода и его параметров. Алгоритмические методы, как правило, более трудоемки в реализации, требуют от членов рабочей группы хорошего знания методов вычислительной математики, обширной библиотеки специального программного обеспечения и мощной вычислительной техники.

Численные методы применимы лишь для корректных математических задач, что существенно ограничивает использование их в математическом моделировании. Общим для всех численных методов является сведение математической задачи к конечномерной. Это чаще всего достигается дискретизацией исходной задачи, то есть переходом от функции непрерывного аргумента к функциям дискретного аргумента. Применение любого численного метода неминуемо приводит к погрешности результатов решения задачи. Выделяют три основных составляющих возникающей погрешности при численном решении исходной задачи: неустранимая погрешность, связанная с неточным заданием исходных данных (начальные и граничные условия, коэффициенты и правые части уравнений); погрешность метода, связанная с переходом к дискретному аналогу исходной задачи; ошибка округления, связанная с конечной разрядностью чисел, представляемых в вычислительной машине.

Естественным требованием для конкретного вычислительного алгоритма является согласованность в порядках величин перечисленных трех видов погрешностей.

Численный, или приближенный, метод реализуется всегда в виде вычислительного алгоритма. Поэтому все требования, предъявляемые к алгоритму, применимы и к вычислительному алгоритму. Прежде всего, алгоритм должен быть реализуем — обеспечивать решение задачи за допустимое машинное время. Важной характеристикой алгоритма является его точность, то есть возможность получения решения исходной задачи с заданной точностью за конечное число действий.

Время работы алгоритма зависит от числа действий, необходимых для достижения заданной точности. Для любой математической задачи, как правило, можно предложить несколько алгоритмов, позволяющих получить решение с заданной точностью, но за разное число действий. Алгоритмы, включающие меньшее число действий для достижения одинаковой точности, называют более экономичными, или более эффективными.

В процессе работы вычислительного алгоритма на каждом акте вычислений возникает некоторая погрешность. При этом от действия к действию она может возрастать или не возрастать (а в некоторых случаях даже уменьшаться). Если погрешность в процессе вычислений неограниченно возрастает, то такой алгоритм называется неустойчивым, или расходящимся. В противном случае алгоритм называется устойчивым, или сходящимся.

Огромное разнообразие численных методов в значительной степени затрудняет выбор того или иного метода в каждом конкретном случае. Поскольку для реализации одной и той же модели можно использовать несколько альтернативных алгоритмических методов, то выбор конкретного метода производится с учетом того, какой из них больше подходит для данной модели с точки зрения обеспечения эффективности, устойчивости и точности результатов, а также более освоен и знаком членам рабочей группы.

Реализация математической модели в виде компьютерной программы

При создании различных программных комплексов, используемых для решения разнообразных исследовательских, проектно-конструкторских и управленческих задач, в настоящее время, основой, как правило, служат математические модели. В связи с этим возникает необходимость реализации модели в виде компьютерной программы. Процесс разработки надежного и эффективного программного обеспечения является не менее сложным, чем все предыдущие этапы создания математической модели. Успешное решение данной задачи возможно лишь при уверенном владении современными алгоритмическими языками и технологиями программирования, знаний возможностей вычислительной техники, имеющегося программного обеспечения, особенностей реализации методов вычислительной математики.

Процесс создания программного обеспечения можно разбить на несколько этапов:

составление технического задания на разработку программного обеспечения;
проектирование структуры программного комплекса;
кодирование алгоритма;
тестирование и отладка;
сопровождение и эксплуатация.

Техническое задание на разработку программного обеспечения оформляют в виде спецификации. На этапе проектирования формируется общая структура программного комплекса. Вся программа разбивается на программные модули. Для каждого программного модуля формулируются требования по реализуемым функциям и разрабатывается алгоритм, выполняющий эти функции. Определяется схема взаимодействия программных модулей, называемая схемой потоков данных программного комплекса. Разрабатывается план и задаются исходные данные для тестирования отдельных модулей и программного комплекса в целом.

Большинство программ, реализующих математические модели, состоят из трех основных частей:

препроцессора (подготовка и проверка исходных данных модели);
процессора (решение задачи, реализация вычислительного эксперимента);
постпроцессора (отображение полученных результатов).

Большое значение следует придавать освоению современных технологий программирования. Назначение любой технологии — это в первую очередь повышение надежности программного обеспечения и увеличение производительности труда программиста. Причем чем серьезней и объемней программный проект, тем большее значение приобретают вопросы использования современных технологий программирования. Пренебрежение данными вопросами может привести к значительным временным издержкам и снижению надежности программного комплекса.

Важнейшим фактором, определяющим надежность и малые сроки создания программного комплекса для решения конкретного класса задач, является наличие развитой библиотеки совместимых между собой программных модулей. Программа получается более надежной и создается за меньшие сроки при максимальном использовании стандартных программных элементов.

Проверка адекватности модели

Адекватность математической модели - степень соответствия результатов, полученных по разработанной модели, данным эксперимента или тестовой задачи.

Проверка адекватности модели преследует две цели:

убедиться в справедливости совокупности гипотез, сформулированных на этапах концептуальной и математической постановок. Переходить к проверке гипотез следует лишь после проверки использованных методов решения, комплексной отладки и устранения всех ошибок и конфликтов, связанных с программным обеспечением;
установить, что точность полученных результатов соответствует точности, оговоренной в техническом задании.

Проверка разработанной математической модели выполняется путем сравнения с имеющимися экспериментальными данными о реальном объекте или с результатами других, созданных ранее и хорошо себя зарекомендовавших моделей. В первом случае говорят о проверке путем сравнения с экспериментом, во втором — о сравнении с результатами решения тестовой задачи.

Решение вопроса о точности моделирования зависит от требований, предъявляемых к модели, и ее назначения. При этом должна учитываться точность получения экспериментальных результатов или особенности постановок тестовых задач. В моделях, предназначенных для выполнения оценочных и прикидочных расчетов, удовлетворительной считается точность 10-15%. В моделях, используемых в управляющих и контролирующих системах, требуемая точность может быть 1-2% и даже более.

При возникновении проблем, связанных с адекватностью модели, ее корректировку требуется начинать с последовательного анализа всех возможных причин, приведших к расхождению результатов моделирования и результатов эксперимента. В первую очередь требуется исследовать модель и оценить степень ее адекватности при различных значениях варьируемых параметров (начальных и граничных условиях, параметров, характеризующих свойства объектов моделирования). Если модель неадекватна в интересующей исследователя области параметров, то можно попытаться уточнить значения констант и исходных параметров модели. Если же и в этом случае нет положительных результатов, то единственной возможностью улучшения модели остается изменение принятой системы гипотез. Данное решение фактически означает возвращение ко второму этапу процесса разработки модели и может повлечь не только серьезное изменение математической постановки задачи, но и методов ее решения (например, переход от аналитических к численным), полной переработки программного обеспечения и нового цикла проверки модели на адекватность. Поэтому решение об изменении принятой системы гипотез должно быть всесторонне взвешено и приниматься только в том случае, если исчерпаны все прочие возможности по улучшению адекватности модели.

Практическое использование модели и анализ результатов моделирования

Дескриптивные модели, предназначены для описания исследуемых параметров некоторого явления или процесса, а также для изучения закономерностей изменения этих параметров. Эти модели могут использоваться для изучения свойств и особенностей поведения исследуемого объекта при различных сочетаниях исходных данных и разных режимах; при построении оптимизационных моделей и моделей-имитаторов сложных систем.

Модели, разрабатываемые для исследовательских целей, как правило, не доводятся до уровня программных комплексов, предназначенных для передачи сторонним пользователям. Время их существования чаще всего ограничено временем выполнения исследовательских работ по соответствующему направлению. Эти модели отличает поисковый характер, применение новых вычислительных процедур и алгоритмов, неразвитый программный интерфейс.

Модели и построенные на их основе программные комплексы, предназначенные для последующей передачи сторонним пользователям или коммерческого распространения, имеют развитый дружественный интерфейс, мощные пре- и постпроцессоры. Данные модели обычно строятся на апробированных и хорошо себя зарекомендовавших постановках и вычислительных процедурах. Однако следует помнить, что такие модели предназначены только для решения четко оговоренного класса задач.

Независимо от области применения созданной модели группа разработчиков обязана провести качественный и количественный анализ результатов моделирования.

Работая с моделью, разработчики становятся специалистами в области, связанной с объектом моделирования. Они достаточно хорошо представляют свойства объекта, могут предсказать и объяснить его поведение.

1. Моделирование бизнес-процессов позволяет проанализировать не только, как работает предприятие в целом, как оно взаимодействует с внешними организациями, заказчиками и поставщиками, но и как организована деятельность на каждом отдельно взятом рабочем месте.
2. Моделирование бизнес-процессов - это описание бизнес-процессов предприятия позволяющее руководителю знать, как работают рядовые сотрудники, а рядовым сотрудникам - как работают их коллеги и на какой конечный результат направлена вся их деятельность.
3. Моделирование бизнес-процессов - это эффективное средство поиска возможностей улучшения деятельности предприятия.
4. Моделирование бизнес-процессов - это средство позволяющее предвидеть и минимизировать риски, возникающие на различных этапах реорганизации деятельности предприятия.
5. Моделирование бизнес-процессов - это метод, позволяющий дать оценку текущей деятельности предприятия по отношению к требованиям, предъявляемым к его функционированию, управлению, эффективности, конечным результатам деятельности и степени удовлетворенности клиента.
6. Моделирование бизнес-процессов - это метод, позволяющий дать стоимостную оценку каждому процессу, взятому в отдельности, и всем бизнес-процессам на предприятии, взятым в совокупности.
7. Моделирование бизнес-процессов - это всегда верный способ выявления текущих проблем на предприятии и предвидения будущих.

Современные предприятия вынуждены постоянно заниматься улучшением своей деятельности. Это требует разработки новых технологий и приемов ведения бизнеса, повышения качества конечных результатов деятельности и, конечно, внедрения новых, более эффективных методов управления и организации деятельности предприятий.

Какие пути улучшения деятельности предприятия выбирает современный руководитель?

Прежде всего, необходимо понять, что ни один руководитель, не хочет потерять самостоятельность в способности находить и принимать решения в вопросах улучшения деятельности предприятия. Потерять самостоятельность в вопросах управления предприятием значит потерять компетентность.

Поэтому для современного руководства важнее и естественней не иметь гениев среди своих сотрудников и не покупать передовые и зарекомендовавшие себя во времени технологии и приемы улучшения бизнес-процессов, а обладать необходимой и достаточной информацией о работе своего предприятия и предпочтениях клиентов.

Необходимой и достаточной является информация, позволяющая знать не только, как работает предприятие в целом, как оно взаимодействует с внешними поставщиками и заказчиками, но и как организована деятельность на каждом отдельно взятом рабочем месте.

Современное предприятие это, если можно так выразиться, корабль, который может плыть, только если все его части будут объединены в определенном порядке и каждая часть выполняет только ту функцию, которая имеет значение для остальных частей и всего корабля в целом.

Только при таком условии корабль сможет держаться на плаву, и им можно будет управлять. Именно потому, что существует необходимость иметь такого рода информацию, создается модель.

Модель позволяет провести всесторонний анализ, взглянуть со всех точек зрения, увидеть то, что, возможно, не видят все работники предприятия, в том числе и руководство.

Идея моделирования бизнес-процессов это уже сигнал к тому, что для современного руководителя и всех работников предприятия необходимо четкое видение всей деятельности и, главное, ее конечного результата.

Имея модель предприятия, всех его бизнес-процессов, сориентированных на конкретную цель, мы открываем возможность его совершенствования. Анализ предприятия как модели - это удобный способ ответа на вопрос, что необходимо и достаточно для достижения конкретной поставленной цели.

Экспериментировать с предприятием непозволительно, если его ресурсы ограничены, чего не скажешь о модели. В этом отношении представляется возможность избежать лишних рисков. Моделирование бизнес-процессов с максимальной приближенностью к действительности, позволяет выбрать и проверить пути улучшения, без необходимости проведения реальных экспериментов с предприятием. Известно много примеров, когда, например, проекты по внедрению и готовых или разработанных под заказ информационных систем, направленных на оптимизацию деятельности предприятия, оканчивались неудачей. Зачем рисковать, если можно многие проекты проверить заранее - на модели?

Моделирование бизнес-процессов предприятия открывает и другие возможности имеющие не меньшее значение. Как уже говорилось, модель позволяет заранее дать оценку с разных точек зрения. Для предприятия первоочередные требования предъявляются к его функционированию, управлению, эффективности, конечному результату деятельности и степени удовлетворенности клиентов.

Такой анализ бизнес-процессов предприятия называется аудитом бизнес-процессов. На промышленном предприятии он может проводиться с периодичностью производственного цикла. Общая цель аудита бизнес-процессов состоит в получении оперативной информации по текущей деятельности всех бизнес-процессов предприятия. Аудит бизнес-процесса проводится после создания и описания модели предприятия.

Каждая операция на предприятии предполагает материальные затраты и затраты на оплату труда работников. Средства моделирования открывают дополнительную возможность - проведение стоимостного анализа бизнес-процессов. Стоимостной анализ представляет собою соглашение об учете, используемое для сбора затрат, связанных с работами, с целью определить общую стоимость бизнес-процесса.

С помощью стоимостного анализа модели процесса можно решить такие задачи как:
определение действительной стоимости производства продукта;
определение действительной стоимости поддержки клиента;
идентификация работ, которые стоят больше всего (те, которые должны быть улучшены в первую очередь);
обеспечение менеджеров предприятия финансовой мерой предлагаемых изменений, то есть оценкой эффекта предлагаемых изменений в бизнес-процессах с финансовой точки зрения.

Иногда сложно определить источник внутренних противоречий, некоторую несогласованность в функциях или оптимальную последовательность работ в бизнес-процессах предприятия. В этом аспекте, построенная модель позволит не только идентифицировать проблему, но наглядно показать причины возникающих проблем.

Следует также подчеркнуть, что модель бизнес-процессов предприятия представляет собою систему с выделенными в ней структурой, элементами, взятыми отдельно от внешней среды или вышестоящей системы.

Такого рода полученная информация позволяет делать фундаментальный анализ, то есть идентифицировать противоречия с вышестоящей системой (для предприятия это может быть отрасль народного хозяйства, или территориальный округ и т.п.). Такого рода анализ позволяет прогнозировать перспективность деятельности предприятия, в том числе и вероятность его кризиса.

Сегодня на рынке компьютерных технологий представлены несколько специальных программ, позволяющих обследовать предприятие и построить модель. Выбор методологии и инструментов, с помощью которых проводится моделирование бизнес-процессов, основополагающего значения не имеет.

Существуют стандартизированные, опробованные временем методологии и инструментальные средства, с помощью которых можно обследовать предприятие и построить его модель. Главное их достоинство - простата и доступность к овладению.

Наиболее известной и распространенной методикой является методология структурного анализа SADT (Structured Analysis and Design Technique).

На основе этой методологии был принят стандарт моделирования бизнес-процессов IDEF0. IDEF0 принят в качестве стандарта в нескольких международных организациях, в том числе в НАТО и МВФ. BPwin - является инструментальным средством, полностью поддерживающим стандарт IDEF0.

В заключении хочется подчеркнуть, что главное достоинство идеи анализа бизнес-процессов предприятия посредством создания его модели - ее универсальность.

Во-первых, моделирование бизнес-процессов это ответ практически на все вопросы, касающиеся совершенствования деятельности предприятия и повышения его конкурентоспособности.

Во-вторых, руководитель или руководство предприятия, внедрившие у себя эту методологию, будет иметь информацию, которая позволит самостоятельно совершенствовать свое предприятие и прогнозировать его будущее.

Читайте также:

Как наиболее эффективно осуществлять моделирование

Подходы к моделированию бизнес-процессов

Основные способы моделирования бизнес процессов

Основные инструменты моделирования и управления бизнес процессами

Visual Paradigm

BizAgi Modeler

ARIS Express

Gliffy

BPsimulator

Draw io

Рекомендация в заключение

Обследование объекта моделирования

Концептуальная постановка задачи моделирования

Математическая постановка задачи

Выбор и обоснование выбора решения задачи

Реализация математической модели в виде компьютерной программы

Проверка адекватности модели

Практическое использование модели и анализ результатов моделирования