Onzekerheid in een systeem

Onzekerheid in een systeem

Onzekerheid in een systeem — dit is een kenmerk van een systeem of de werking ervan, dat de onvolledigheid, onnauwkeurigheid, tegenstrijdigheid of onvoorspelbaarheid weerspiegelt van informatie over de toestanden van het systeem, de elementen ervan, de verbindingen of de externe omgeving. In de context van systeemanalyse wordt onzekerheid beschouwd als een objectieve factor die de noodzaak bepaalt voor het toepassen van specifieke methoden voor het stellen van vraagstukken, modellering en besluitvorming.

Algemene karakteristiek

Onzekerheid is een onlosmakelijk kenmerk van de meeste reële systemen. Ze ontstaat door:

• de complexiteit en verscheidenheid van interne en externe factoren;
• de beperkte mogelijkheden voor observatie en meting;
• het gebrek aan informatie over de toekomstige ontwikkeling van het systeem en zijn omgeving;
• de toevalligheid en variabiliteit van processen;
• de subjectiviteit van de interpretatie van gegevens door de waarnemer.

Een belangrijk kenmerk is het bestaan van de zogenoemde initiële onzekerheid, die de oorspronkelijke afwezigheid van volledig begrip van het probleem zelf, de doelen en de functioneringsomstandigheden van het systeem karakteriseert. Initiële onzekerheid maakt systeemanalyse tot een onmisbaar instrument voor het stellen, formaliseren en oplossen van vraagstukken.

Bronnen van onzekerheid

De voornaamste bronnen van onzekerheid zijn:

• Parameteronzekerheid — onnauwkeurige of wisselende informatie over de kenmerken van de elementen van het systeem.
• Structuuronzekerheid — onvolledige of tegenstrijdige gegevens over de verbindingen tussen de elementen van het systeem.
• Dynamische onzekerheid — onvoorspelbare veranderingen in de toestanden van het systeem of zijn omgeving in de tijd.
• Onzekerheid van doelen en criteria — onduidelijkheid, veranderlijkheid of meerduidigheid van de gewenste resultaten en de beoordelingscriteria voor doeltreffendheid.
• Onzekerheid van de externe omgeving — de invloed van externe factoren die onderhevig zijn aan verandering en variabiliteit.
• Cognitieve onzekerheid — beperkingen in kennis, waarneming en interpretatie van informatie door waarnemers en deelnemers aan het proces.

Verschijningsvormen van onzekerheid

Onzekerheid in systemen kan zich in verschillende vormen manifesteren:

• Afwezigheid van informatie — volledige of gedeeltelijke onbekendheid van parameters of toestanden.
• Vaagheid van informatie — onduidelijke grenzen van toestanden of kenmerken van objecten.
• Tegenstrijdigheid van informatie — het bestaan van onverenigbare of conflicterende beschrijvingen van hetzelfde verschijnsel.
• Stochasticiteit — het bestaan van toevallige processen en parameters, beschreven door kanskenmerken.
• Alternativiteit van de ontwikkeling van gebeurtenissen — het bestaan van meerdere mogelijke ontwikkelingstrajectorieën van het systeem.

Classificatie van onzekerheid in systemen

Onzekerheid kan worden geclassificeerd op verschillende grondslagen:

• naar herkomst:
  • intern (gerelateerd aan de aard van het systeem zelf),
  • extern (veroorzaakt door de invloed van de omgeving);

• naar aard:
  • objectief (dat de werkelijke complexiteit en veranderlijkheid van systemen weerspiegelt),
  • subjectief (gerelateerd aan de beperkte kennis van de waarnemer);

• naar karakter:
  • parametrische onzekerheid (onzekerheid over de waarden van de parameters van het systeem),
  • structurele onzekerheid (onzekerheid over de verbindingen en interacties tussen de elementen van het systeem);

• naar invloedsniveau:
  • zwak (niet wezenlijk van invloed op de ontwikkeling van het systeem),
  • sterk (in staat het gedrag en de ontwikkelingsrichting van het systeem radicaal te veranderen).

Invloed van onzekerheid op systeemanalyse

Onzekerheid heeft een wezenlijke invloed op alle fasen van systeemanalyse:

• bemoeilijkt het identificeren en formuleren van doelen;
• maakt het stellen van vraagstukken en het bepalen van beoordelingscriteria ingewikkelder;
• compliceert het bouwen van modellen en prognoses;
• vereist de toepassing van speciale methoden voor het werken met onvolledige, onnauwkeurige of tegenstrijdige informatie;
• versterkt de rol van kansgebaseerde, scenariogebaseerde en simulatiemethoden voor modellering;
• verhoogt de eisen aan de aanpassingsvermogen, robuustheid en flexibiliteit van de ontworpen oplossingen.

Het omgaan met onzekerheid is een kernaspect van de systeembenadering bij het oplossen van complexe problemen.

Methoden voor het verwerken van onzekerheid in systeemanalyse

Voor het verwerken van onzekerheid worden verschillende methoden toegepast:

• Stochastische modellering — het bouwen van modellen rekening houdend met de kanskenmerken van processen;
• Simulatiemodellering — het reproduceren van het gedrag van systemen onder verschillende mogelijke omstandigheden;
• Theorie van vage verzamelingen — modellering van vage en onzekere informatie;
• Risicoanalyse — beoordeling van de kans op het optreden van ongewenste gebeurtenissen en de gevolgen daarvan;
• Scenarioanalyse — ontwikkeling en analyse van meerdere alternatieve ontwikkelingsscenario's;
• Methoden van deskundigenbeoordelingen — het gebruik van kennis en ervaring van specialisten voor het vormen van hypothesen en het bouwen van modellen bij een tekort aan geformaliseerde gegevens.

De keuze van methoden wordt bepaald door de specifieke aard van de onzekerheid en de doelen van de analyse.

Strategieën voor het beheersen van onzekerheid

In systeemanalyse worden verschillende strategieën voor het beheersen van onzekerheid toegepast:

• Vermindering van onzekerheid — verzamelen van aanvullende informatie, precisering van modelparameters, uitvoeren van aanvullend onderzoek.
• Aanpassing aan onzekerheid — ontwikkeling van flexibele oplossingen die bestand zijn tegen variaties in omstandigheden.
• Prognose van de situatieontwikkeling — opstellen van scenario's en modellen van de mogelijke toekomstige toestand van het systeem.
• Ontwikkeling van robuuste strategieën — ontwerpen van oplossingen die hun doeltreffendheid behouden bij een breed scala aan mogelijke veranderingen in omstandigheden.

Betekenis van het verwerken van onzekerheid

Het verwerken van onzekerheid is noodzakelijk voor:

• het verhogen van de betrouwbaarheid van systeemanalyse;
• het minimaliseren van de risico's op ondoeltreffendheid van beslissingen;
• het waarborgen van de stabiliteit van de werking en de ontwikkeling van systemen;
• adequate planning in een veranderlijke externe omgeving.

Het negeren van onzekerheid leidt tot het bouwen van modellen die niet overeenkomen met de werkelijkheid en tot het nemen van onjuiste managementbeslissingen.

Verband met andere begrippen

Onzekerheid is nauw verbonden met een aantal basiscategorieën van systeemanalyse:

• Systeem
• Omgeving van het systeem
• Doel
• Probleem in de context van systeemanalyse
• Model van het systeem
• Risicoanalyse
• Besluitvorming

Zie ook

• Systeembenadering
• Formalisering van systeemmodellen
• Kansrekening