УДК 004

ББК 32.81

Рецензенты:

Кафедра АСОИУ Московского государственного технического университета им.

Н.Э. Баумана (зав. кафедрой - д-р техн. наук, проф. В.М Черненький); д-р физ.-мат. наук, проф. В.В. Нечаев (зав. кафедрой интеллектуальных технологий и систем Московского

государственного института радиотехники, электроники и автоматики)

Антонов, А.В.

А 72 Системный анализ. Учеб. для вузов/А.В. Антонов. - М.: Высш. ШК., 2004.

454 С.: ил.

ISBN 5-06-004862-4

В учебнике изложены методологические вопросы Системиого анализа. Опи­

саны этапы и процедуры проведения системных исследований, сфОРМУЛlfрова­

ны цели и задачи системного анализа. Большое место уделено вопросам постро­

ения моделей сложных систем. Изложены вопросы проверки адекватности мо­

делей, процедуры их формирования, методы оценки параметров.

Рассмотрены математические методы и модели системногоанализа, типовые

постановки задач, описаны области их приложения. Изложены численные мето­

ды решения типовых задач системного анализа. Приведены методы выбора и

принятия решений, процедур, выполняемых на заКЛЮЧительном этапе систем­

ного анализа. Дана характеристика задач принятия решений.

Для студентов. обучающuxся по направлению 552800 и 654600 «Инфор;..,а­

тика и вычислительная техника» и образовательной nрогрш.Iме (специально­

сти), реализуемой врамках направления подготовки дипломированных специ­ алистов 220200 - «Автоматизированные системы обработки информации и

уnравлеIlИЯ», а ток:же для аспирантов и иН:Jlсенеров.

Оригинал-макетданного издания являетСя собственностью издательства «Высшая шко­

ла», и его репродуцирование (воспроизведение) любым способом без согласия издатель­

ствазапреuцается

ПРЕДИСЛОВИЕ

Системные исследования - интенсивно развивающаяся область научной деятельности, которая является одним из наиболее результа­ тивных проявлений интегративных тенденций в науке. Специфика сис­

темных исследований состоит в их направленности на изучение слож­

ных, комплексных, крупномасштабных проблем. В ходе проведения данного вида работ исследователи ориентируются не только на позна­ ние существа изучаемых проблем и соответствующих объектов, но и на создание средств, позволяющих обеспечить рациональное управле­ ние этими объектами, содействовать разрешению имеющихся проблем. Единство исследовательских функций и решение практических задач, направленных на преобразование объекта исследования, разрешение проблемной ситуации, имеющей место в исследуемой системе, обус­

лавливают комплексный, меЖДИСциплинарный характер системных ис­ следований.

Системный анализ является синтетической дисциплиной. В нем на­

ходит отражение междисциплинарный характер системных исследова­

ний, реализуется современная форма синтеза научных знаний. В своей

простейшей интерпретации междисциплинарность выражается в том,

что системный анализ занимается изучением объектов такой сложно­

сти, для описания которых приходится привлекать понятия, изучаемые

в рамках различных традиционных научных дисциплин. Реально содер­

жание этого понятия гораздо глубже. Дело в том, что традиционные дис­

циплины изучают различные аспекты поведения исследуемых систем.

В системных исследованиях такая декомпозиция невозможна, так как

при этом могут потеряться основные свойства системы. Иными сло­ вами необходимо учитывать системный эффект, когда совокупность объектов, объединенная в систему, приводит к появлению новых свойств. Таким образом, для понимания поведения системы необходи­ мы теоретические знания различных дисциплин. Причем для исследо­ вания систем применяются не только формализованные методы, но и неформальные процедуры.

Исторически системный анализ явился развитием таких дисциплин как исследование операций и системотехника. Системный анализ и ис­ торически и содержательно имеет вполне определенный смысл, а имен-

но, он представляет собой совокупность методов исследования систем,

методиквыработки и принятиярешений при проектировании, конструи­

ровании и упр~влении сложными объектами различной природы.

Систем~ыи анализ - это, прежде всего, определенный тип научно­

техническои деятельности, необходимый для исследования, разработ­

ки, управления Сложными объектами. Результаты системных исследо­

ваний, для того чтобы быть успешными, должны удовлетворять зара­

нее установленным критериям эффективности, опираться наопределен­

ный теоретический фундамент и в процессе своего применения порож­

дать образцы для последующего использования.

ВВЕДЕНИЕ

Современное состояние общества характеризуется внедрением до­ стижений научно-технического прогресса во все сферы деятельности.

Переживаемый в настоящее время этап развития является этапом ин­

форматизации. Информатизация- это процесс создания, развития и все­ общего применения информационных средств и технологий, обеспечи­ вающих кардинальное улучшение качества труда и условий жизни в

обществе. Информатизация тесно связана с внедрением информацион­

но-вычислительных систем, с повышением уровня автоматизации орга­

низационно-экономической, технологической, административно-хозяй­ ственной, проектно-конструкторской, научно-исследовательской и дру­ гих видов деятельности. Создание сложных технических систем, про­

ектирование и управление сложными комплексами, анализ экологичес­

кой ситуации, особенно в условиях агрессивного техногенного воздей­ ствия, исследование социальных проблем коллективов, планирование развития регионов и многие другие направления деятельности требуют

организации исследований, которые имеют нетрадиционный характер.

По ряду специфических признаков все перечисленные объекты приклад­ ной деятельности обладают свойствами больших СИСтем. Таким обра­ зом, в различных сферах деятельности приходится сталкиваться с по­ нятиями больших или сложных систем.

В разных сферах практической деятельности развивались соответ­

ствующие методы анализа и синтеза сложных систем: в инженерной

деятельности - системотехника, методы проектирования, методы ин­

женерного творчества; в сфере управления - системный подход, поли­ тология; в военной сфере - методы исследования операций, теория оп­

тимального управления; в научных исследованиях - имитационное мо­

делирование, теория эксперимента. В 80-е гг. ХХ в. все эти теоретичес­ кие и прикладные дисциплины приобретаютобщую направленность, они образуют «системное движение». Системность стала не только теоре­ тической категорией, но и аспектом практической деятельности. Вви­

ду того, что сложные системы стали предметом изучения, проектиро­

вания и управления, потребовалось обобщение методов исследования систем. Появилась объективная необходимость в возникновении при­ кладной науки, устанавливающей связь между абстрактными теория-

ми системности и системной практикой. В последнее время это движе­

ние оформилось в науку, которая получила название «системный ана­

Особенности современного системного анализа вытекают из самой

природы сложных систем. Имея в качестве цели ликвидацию пробле­

мы или, как минимум, выяснение ее причин, системный анализ привле­

кает для этого широкий спектр средств, использует возможности раз­ личных наук и практических сфер деятельности. Являясь по существу прикладной диалектикой, системный анализ придает большое значение методологическим аспектам любого системного исследования. С дру­ гой стороны, прикладная направленность системного анализа приводит

к необходимости использования всех современных средств научных

исследований - математики, вычислительной техники, моделирования, натурных наблюдений и экспериментов.

Системный анализ является меж- и наддисциплинарным курсом,

обобщающим методологию исследования сложных технических, при­

родных и социальных систем. Для проведения анализа и синтеза слож­

ных систем используется широкий спектр математических методов.

Основу математического аппарата данной дисциплины составляют ли­

нейное инелинейное программирование, теория принятия решений, те­

ория игр, имитационное моделирование, теория массового обслужива­

ния, теория статистических выводов и ТЛ.

В настоящее время методы системного анализа получили широкое

применение при перспективном и текущем планировании научно-иссле­

довательских работ, проектировании различных объектов, управлении

производственными и технологическими процессами, прогнозировании

развития отдельных отраслей промышленности и сельского хозяйства.

Особенно часто к ним обращаются при решении задач распределения

трудовых ресурсов и производственных запасов, назначения сроков про­

филактического ремонта оборудования, выбора средств транспортиров­

ки грузов, составления маршрутов и расписаний перевозок, размеще­

ния новых производственных комплексов, сбора информации в авто­

матизированных системах управления и целого ряда других. Следует

также обратить внимание на то обстоятельство, что при решении за­

дач системного анализа наряду со строгим математическим аппара­

том применяются эвристические методы. Так, например, при решении

задач проектирования принимают участие группы людей, которые ока­

зывают большое влияние как на сам процесс проектирования, так и на

принятие решения на отдельных этапах выполнения проекта. Есте­

ственно, что при принятии решения проектировщики учитывают не толь-

щью вычислительных машин, но и свои соображения, зачастую нося­

щие качественный характер.

Следует отметить еще одну особенность задач системного анали­

за, аименно, требованиеоптимальностипринимаемых решеиИЙ. То есть,

в настоящее время перед системными аналитиками ставится задача

не просто разрешения той или иной проблемы, а выработка таких реко­

мендаций, которые бы гарантировали оптимальность решения.

Решение вопросов проведения и организации системных исследо­

ваний связано со специфическими особенностями и проблемами, тре­

бующими для своего разрешения привлечения результатов широкого

спектра научных дисциплин. В ходе исследования реальной C~CTeMЫ

обычно приходится сталкиваться с самыми разнообразными проблема­

ми; быть профессионалом в каждой из них одному человеку невозмож­

но. Специалист, занимающийся системным анализом, должен иметь

образование и опыт, необходимые для анализа и классификации конк­

ретных проблем, для определения перечня специалистов, способных решить конкретные задачи анализа. Это предъявляет особые требова­

ния к специалистам-системщикам: они должны обладать широкой эру­ дицией, раскованностью мышления, умением привлекать людей к ра­

боте, организовывать коллективную деятельность.

Глава 1

ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

1.1. Системность - общее свойство материи

Современный этап развития теории и практики характеризуется по­ вышением уровня системности. Ученые, инженеры, представители различных профессий оперируюттакими понятиями как системный или комплексный подход. Полезность и важность системного подхода выш­ ла за рамки специальных научных истин и стала привычной, общепри­ нятой. Такая ситуация явилась отражением объективных процессов развития представлений о материальном мире, сформировалась под воздействием объективных факторов.

В своей работе ф.и. Перегудов и фл. Тарасенко говорят о том, что свойство системности является всеобщим свойством материи.

Современные научные данные и современные системные представления

позволяют говорить о мире как о бесконечной иерархической системе си­ стем. Причем части системы находятся в развитии, на разных стадиях

развития, на разных уровнях системной иерархии и организации. Систем­

ность как всеобщее свойство материи проявляется через следующие со­

ставляющие: системность практической деятельности, системность позна­ вательной деятельности и системность среды, окружающей человека.

Рассмотрим практическую деятельность человека, т. е. его актив­

ное и целенаправленное воздействие на окружающую среду. Покажем, что человеческая практика системна. Отметим очевидные и обязатель­

ные признаки системности: структурированность системы, взаимо­

связанность составляющих ее частей, подчиненность организации

всей системы определенной цели. По отношению к человеческой деятельности эти признаки очевидны. Всякое осознанное действие пре­ следует определенную цель. Во всяком действии достаточно просто увидеть его составные части, более мелкие действия. При этом легко

убедиться, что эти составные части должны выполняться не в произ­

вольном порядке, а в определенной их последовательности. Это и есть

та самая определенная, подчиненная цели взаимосвязанность состав­

ных частей, которая и является признаком системности.

Название для такого построения деятельности- алгоритмичность.

Понятие алгоритма возникло сначала в математике и означало зада­

ние точно определенной последовательности однозначно понимаемых

операций над числами или другими математическими объектами. В

настоящее время понятие алгоритма применяется к различным отрас­ лям деятельности. Так говорят не только об алгоритмах принятия уп­ равленческихрешений, об алгоритмах обучения, алгоритмах написания

программ, но и об алгоритмах изобретательства . Алгоритмизуют­

ся такие виды деятельности как игра в шахматы, доказательство тео­ рем и т. п. При этом делается отход от математического понимания алгоритма. Важно сознавать, что в алгоритме должна сохраняться ло­ гическая последовательноСть действиЙ. При этом допускается, что в алгоритме определенного вида деятельности могут присутствовать

неформализованные видыдействия. Важно лишь, чтобы определенные

этапы алгоритмауспешно,хотя быинеосознанно, выпQЛНЯЛИСЬ человеком. Р.х. Зарипов в своей работе отмечает: «.. .подавляющее большинство элементов творческой деятельности, реализуемых чело­ веком «легко и просто», «не думая», «по интуицию>, на самом деле яв­

ляются неосознанной реализацией определенных алгоритмизируемых

закономерностей, реализацией неосознаваемых, но объективно суще­

ствующих и формализуемых критериев красоты и вкуса».

Из данной цитаты можно сделать следующие выводы. Во-первых,

всякая деятельность алгоритмична. Во-вторых, не всегда алгоритм

реальной деятельности осознается - ряд процессов человек выполня­

ет интуитивно, т. е. его способность решать некоторые задачи Д~Beдe­

на до автоматизма. Это есть признак профессионализма, которыи вов­ се не означает, что в действиях профессионала отсутствует алгоритм.

В-третьих, в случае неудовлетворенности результатом деятельности

возможную причину неудачи следует искать в несовершенстве алгорит­ ма. Это означает пытаться выявить алгоритм, исследовать его, искать

«слабые места», устранять их, т. е. совершенствовать алгоритм и, сле­

довательно, повышать системность деятельности. Таким образом, явная

алгоритмизациялюбойпрактическойдеятельноСТИявляется важнымсред-

ством ее развития. ~

Системными являются также результаты практическои деятельно-

сти. Следует отметить, что роль системных представлений в практик:

постоянно увеличивается, что растет сама системность человеческои деятельности. Данный тезис можно пояснить на примере проектирова­

ния технических объектов. Если раньше перед разработчиками новых

образцов техники ставилась задача создания работоспособного объек­ та,то в настоящеевремя практикаставитзадачусоздания новых объек-

тов С некоторыми оптимальными свойствами, т. е. к разрабатываемым

образцам еще на этапе проектирования предъявляются требования оп­

тимальности. Цели, которые ставятся перед разработчиками, таким об­

разом, яВЛЯются более глобальными, более сложными.

ное решение поставленной задачи зависит от того, насколько системно

подходит специалист к ее анализу. Неудачи в решении тех или иных

проблем связаны с отходом от системности, с игнорированием части

существенных взаимосвязей компонентов системы. Разрешение воз­

никшей проблемы осуществляется путем перехода на новый, более

высокий уровень системности. В связи с этим можно отметить, что

системность не столько состояние, сколько процесс.

Свойство системности присуще процессу познания. Системны зна­

ния, накопленные человечеством. В качеСтве особенности процесса

познания отметим наличие аналитического и синтетического образов

мышления. Анализ - это процесс, СОСтоящий в разделении целого на

части, в представлении сложного в виде совокупности более простых

компонент, но чтобы познать целое, Сложное, необходим и обратный

процесс - синтез. Это относится как к индивидуальному мышлению, так и к общечеловеческому знанию.

Аналитичность человеческого знания находит свое отражение в су­

ществовании различных наук, в ПРОДОЛЖaIOщейся их дифференциации,

во все более глубоком изучении все более узких вопросов. Вместе с

тем мы наблюдаем и обратный процесс синтеза знаний. Процесс син­

теза проявляется в возникновении междисциплинарных наук, таких как

физическая химия, биофизика, биохимия и т. п. Наконец, наиболее вы­

сокая форма синтеза знаний реализуется в виде наук о самых общих Свойствах природы. К числу таких синтетических наук относится, в

первую очередь, философия, которая выявляет и отражает общие свой­

ства всех форм существования материи. К синтетическим можно от­

нести математику - дисциплину, изучающую всеобщие отношения, вза­

имосвязи и взаимодействия объектов, а также и системные науки: ки­

бернетику, теорию систем, теорию организации ит. п. В этихдисципли­

нах органическим образом соединяются технические, естественнона­

учные и гуманитарные знания. В качестве методологического подхода

к анализу явлений и процессов с точки зрения их системности развился

диалектический метод. Именно диалектический метод рассматрива­

ет объект как комплекс взаимодействующих и взаимосвязанных ком­

понентов, развивающихся во времени. «Диалектика является методом

познания, обеспечивающим согласование системности знанийисистем­

ности мира на любом уровне абстракции» .

Свойство системности присуще результатам познания. В техничес­

ких науках это реализуется в построении адекватных моделей, являю­

щихся отражением исследуемых объектов, моделей, описывающих динамическое поведение материальных объектов.

Системна также среда, окружающая человека. Свойство систем­

ности является естественным свойством природы. Как уже отмечалось,

окружающий нас мир есть бесконечная система систем, иерархичес­

кая организация все более сложных объектов. Причем как в живой, так

и неживой природе действуют свои законы организации, являющиеся

объективными биологическими или физическими законами.

Системно человеческое общество в целом. Системность челове­ ческого общества выражается опять же во взаимосвязи развития от­ дельных структур (национальных, государственных, религиозных обра­ зований) и в их взаимном влиянии друг на друга. Причем следует от­ метить, что уровень системности человеческого общества постоянно увеличивается. Системность необходимо, таким образом, рассматри­ вать в историческом аспекте. Если в Древнем мире племена жили до­ статочно отдаленно друг от друга и уровень общения между ними был минимален, то в современном обществе события, происходящие в од­

них государствах, находят отклик в различных частях мира и имеют на

них влияние.

Системны взаимодействия человека со средой. В данном аспекте

системность выражается в необходимости комплексного учета всех

особенностей и возможных воздействий факторов внешней среды на ее состояние в последующие моменты. В случае недостаточной проработ­ ки данных вопросов, игнорирования ряда факторов, наблюдается воз­ никновение проблемы в развитии природы, негативное воздействие на

хозяйственную и культурную деятельность человека. Примеров тому

можно привести множество. Скажем, строительство гидроэлектростан­ ций в равнинной части континента привело к заболачиванию мест, вы­ воду земель из севооборота, нарушению экологической ситуации в дан­ ном регионе, а в некоторых случаях - к изменению климата. Примене­ ние различных химикатов ненадлежащего качеСтва и внеобоснованном

количестве вызвало непоправимые последствия в развитии региона

Аральского моря. Примеры такого плана можно продолжать и продол­ жать. Таким образом, можно сделать вывод, что игнорирование сис­

темности взаимодействия человека со средой приводит к возникнове­

нию проблемы в развитии среды обитания и соотвеТСтвенно во взаи­ модействии природы и общества.

1.2. Развитие системных представлений.

Становление системного анализа

С позиций современных научных представлений Системность все­ гда была методом любой науки. Возможно, что Принципы системности

применялись ~e всегда осознанно, но, тем не менее, любой ученый про­

шлого, которыи И не помышлял о системном подходе, так или иначе имел

дело с системами и моделями объектов или процессов. Ранее всего

Системные проблемы были осознаны философами. Следует отметить,

что обсуждение системных проблем в таких дисциплинах как филосо­

фия, логика, математика осуществлялось еще древними учеными.

Однако для нас представляет особый интерес развитие Системных

представлений в применениик системным итехническим дисциплинам.

Первым в явной форме вопрос о научном подходе к управлению

сложными системами поставил М.-А. Ампер. Он впервые выделил

кибернетику как специальную науку об управлении государством, обо­

значил ее место в ряду других наук и сформулировал ее системные

особенности. Идеисистемности применительно куправлению государ­

ством развивались в работах польского ученого Б. Трентовского. Он

отмечал, что действительно эффективное управление должно учиты­

вать всеважнейшие внешниеи внутренние факторы, влияющиенаобъект

управления. В своих работах Трентовский пишет, что при выработке уп­

равляющего воздействия необходимо учитывть национальные особен­

ности населения с учетом временного аспекта, при одной и той же по­

литическойидеологии кибернет(всовременнойтерминологии, лицо, при­

нимающее решение) должен управлять различно в Австрии, России или

Пруссии, точно так же и в одной и той же стране он должен управлять

завтра иначе, чем сегодня. Трентовский рассматривает общество как

систему, которая развивается путем разрешения противоречий. И все­

таки общество серединьr 19-го столетия было не готово к восприятию

системных представлений. Прошло еще более полувека, прежде чем

системная проблематика прочно заняла свое место в научных публи­

кациях. К числ~ основоположников теории систем можно заслуженно

отнести россииского ученого, академика Е.С. Федорова. Основные

научные результаты были доСтигнуты им в области минералогии. Он

установил, что существует только 230 типов кристаллической решет­

ки, тем не менее, любое вещество при определенных условиях может

кристаллизоваться. Таким образом, было показано, что великое мно­

гообразие кристаллов и минералов использует для своего строения ог­

конструкций, языковых построений, строения вещества и ряда других систем. Развивая системные представления Федоров установил ряд

других закономерностей развития систем, в частности, им было заме­

чено такое свойство систем как самоорганизация, способность к при­ способлению, к повышению стройности.

Следующим этапом в развитии системных представлений явились работьr А.А. Богданова, который в начале ХХ в. начал создавать тео­ рию организации (тектологию) . Основная идея теории Богданова заключается в том, что все существующие объектьr и процессы име­

ют определенный уровень организованности, который тем выше, чем

сильнее свойства целого отличаются от простой суммы свойств комп­

лектующих элементов. Именно анализ свойств целого и его частей бьm

впоследствии заложен в качестве основной характеристики понятия

сложной системы. Заслугой Богданова ЯВИЛОСь также то, что он изуча­

ет не только статическое состояние структур, а занимается исследо­

ванием динамического поведения объектов, уделяет внимание вопро­ сам развития организации, подчеркивает значение обратных связей, указывает на необходимость учета собственных целей организации, отмечает роль открытых систем. Он подчеркивает роль моделирова­

ния и математических методов как потенциальных методов решения

задач теории организации.

Позднее идеитеории организации развивались в трудах выдающихся представителей отечественного естествознания И.И. Шмальгаузена,

В.Н. Беклемишева и ряда других специалистов, вклад которых во мно­

гих отношениях явился решающим в формировании вышеназванной

Вклад русских и советских исследователей в развитие теории сис­ тем и формирование системных представлений явился определяющим, поскольку большинство развиваемых ныне идей связано с работами Богданова и трудами его последователей. Однако нельзя не отметить также и з.арубежных ученых, работы которых являются основополага­ ющими в области развития теории систем и системного анализа. В первую очередь следует обратить внимание на труды австрийского ученого Л. фон Берталанфи, который в 50-х гг. ХХ в. организовал в Ка­ наде центр системных исследований. Он опубликовал большое количе­ ство работ (например ), в которых исследовал взаимодействие сис­ тем с окружающей средой. Подчеркнуто большое значение обмена си­

стемы веществом, энергией и энтропией с внешним миром, отмечено,

что в системе устанавливается динамическое равновесие, которое

может быть направлено в сторону усложнения организации, функцио­

нирование системы является не просто откликом на изменение внешних

условий, а сохранением старого или установлением нового внутренне­

го равновесия системы. В своих работах Берталанфи исследует общие закономерности, присущие любым достаточно сложным организациям материи как биологической, так и общественной природы. Берталанфи

и организованная им школа последователей в своих трудах пытаются

придать общей теории систем формальный характер.

Массовое распространение системных представлений, осознание си­ стемности мира, общества и человеческой деятельности связано с именем американского математика Н. Винера. В 1948 г. он опублико­

своих трудах он развивает идеи управления и связи в животном мире и

машинах, анализирует с позиций кибернетики процессы, происходящие в обществе. н.винером и его последователями бьmо указано, что пред­ метом кибернетики является исследование систем. Причем отмеча­ ется, что хотя при изучении системы на каком-то этапе потребуется про­ водить учет ее конкретных свойств, для кибернетики в принципе несу­ щественно, какова природа системы. То есть для изучения систем раз­ личных типов, будь онафизической, биологической, экономической, орга­ низационной или вовсе представленной в виде модели, кибернетикапред­ лагает единые подходы к ее исследованию. Ф.И. Перегудов и Ф.П. Та­ расенко в своей книге отмечают, что с кибернетикой Винера связаны

такие продвижения в развитии системных представлений как типиза­

ция моделей систем, выявление особого значения обратных связей в

системе, подчеркивание принципа оптимальности в управлении и син­

тезе систем, осознание информации как всеобщего свойства материи и

возможности ее количественного описания, развитие методологии мо­

делирования вообще и в особенности идеи математического экспери­ мента с помощью ЭВМ.

Существенное место в развитии кибернетики занимают советские ученые. Можно отметить многочисленные работы академика АИ. Берга. Фундаментальный вклад в развитие кибернетики внес также академик АН. Колмогоров. Так в период, когда в Советском Союзе кибернетику считали лженаукой и в стране шли горячиедискуссии о сути кибернетики, бьmи сформулированы достаточно общие и полные опре­ деления кибернетики. Приведем эти определения: «Кибернетика - это наука об оптимальном управлении сложными динамическими система­ ми» (АИ. Берг); «Кибернетика - это наука о системах, воспринимаю­ щих, хранящих, перерабатывающих и использующих информацию» (АН. Колмогоров).

Наконец, отметим достижения в области исследования систем бель­ гийской школы во главе с И. Пригожиным. Ученые этой школы иссле-

довали механизм самоорганизации систем. Они отмечают, что в резуль­

тате взаимодействия с окружающей средой система может перейти в

неравновесное состояние. В результате такого взаимодействия изме­

няется организованность системы. Переломные точки, в которых на­

блюдается неустойчивость неравновесных состояний, называютсяточ­

ками бифуркации. Таким образом, согласно теории И. Пригожина ,

материя не является пассивной субстанцией, ей присуща спонтанная ак-

тивность.

1.3. Определения системного анализа

Системный анализ как дисциплина сформировался в результате воз­ никновения необходимости исследовать и проектировать сложные сис­

темы, управлять ими в условиях неполноты информации, ограниченно­

сти ресурсов и дефицита времени. Системный анализ является даль­

нейшим развитием целого ряда дисциплин, таких как исследование опе­

раций, теория оптимального управления, теория принятия решений, экс­

пертный анализ, теория организации эксплуатации систем и т.д. Для

успешного решения поставленных задач системный анализ использует

всю совокупность формальных инеформальных процедур. Перечислен­

ные теоретическиедисциплиныявляютсябазой и методологическойос­

новой системногО анализа. Таким образом, системный анализ - меж­

дисциплинарный курс, обобщающий методологию исследования сложных технических, природных и социальных систем . Широ­

кое распространение идей и методов системноГО анализа, а главное - успешное их применение на практике стало возможным только с вне­

дрением и повсеместным использованием ЭВМ. Именно приме~ение

ЭВМ как инструмента решения сложных задач позволило переити от

построения теоретических моделей систем к широкому их практичес­

кому применению. В связи с этим НЯ. Моисеев пишет , что сис­

темный анализ - это совокупность методов, основанных на ис­

пользовании ЭВМ и ориентированных на исследование сложных

систем - технических, экономических, экологических и т.д. Цент­

ральной проблемой системного анализа является проблема принятия

решения. Применительно к задачам исследования, проектирования и управления сложными системами проблема принятия решения связана с выбором определенной альтернативы в условиях различного рода нео­

пределенности.Неопределенностьобусловленамногокритериальностью

задач оптимизации, неопределенностью целей развития систем, неодноз: начностью сценариев развития системы, недостаточностью априорнои

l" i

информации о системе, воздействием случайных факторов в ходе ди­

намического развития системы и прочими условиями. Учитывая дан­

ные обстоятельства, системный анализ можно определить как дис­

циплину, занuмающуюся nроблемами nринятuя решений в условиях,

когда выбор альтернативы требует анализа сложной информации

различной физической природы.

сложные проблемы принятия решений, при изучении которых нефор­

мальные процедуры, представления здравого смысла и способы опи­

сания ситуаций играют не меньшую роль, чем формальный математи­

ческий аппарат.

Системный анализ является ДИСциплиной синтетической. В нем

можно выделить три главных направления. Эти три направления соот­ ветствуют трем этапам, которые всегда присутствуют в исследовании

сложных систем:

1) построение модели исследуемого объекта;

2) постановка задачи исследования;

3) решение поставленной математической задачи.

Рассмотрим данные этапы. Построение модели (формализация

изучаемой системы, процесса или явления) есть описание процесса на

языке математики. При построении модели осуществляется матема­

тическое описание явлений и процессов, ПРОИСходящих в системе. По­

скольку знание всегда относительно, описание на любом языке отра­

жает лишь некоторые стороны происходящих процессов и никогда не

является абсолютно полным. С другой стороны, следует отметить, что

при построении модели необходимо уделять основное внимание тем

сторонам изучаемого процесса, которые интересуют исследователя. Глу­

боко ошибочным является желание при построении модели системы

отразить все стороны существования системы. При проведении систем­

ного анализа, как правило, интересуютсядинамическим поведением си­ стемы, причем при описании динамики с точки зрения проводимого исследования есть первостепенные параметры и взаимодействия, а есть несущественные в данном исследовании параметры. Таким обра­ зом, качество модели определяется соответствием выполненного опи­

сания тем требованиям, которые предъявляются к исследованию, со­

ответствием получаемых с помощью модели результатов ходу наблю­ даемого процесса или явления. Построение математической модели есть основа всего системного анализа, центральный этап исследования

или проектирования любой Системы. От качества модели зависит ре­

зультат всего системного анализа.

Постановка задачи исследования. На данном этапе формулиру­ ется цель анализа. Цель исследования предполагается внешним фак­ тором по отношению к Системе. Таким образом, цель становится са­ мостоятельным объектом исследования. Цель должна быть формали­ зована. Задача системного анализа состоит в проведении необходимо­ го анализа неопределенностей, ограничений и формулировании, в конеч­

ном счете, некоторой оптимизационной задачи:

!(Х) -7 тах, х с о.

Здесь х - элемент некоторого нормированного пространства о, оп­ ределяемого природой модели, G с Е, где Е - множество, которое мо­

жет иметь сколь угодно сложную природу, определяемую структурой

модели и особенностями исследуемой системы. Таким образом, зада­

ча системного анализа на этом этапе трактуется как некоторая опти­

мизационная проблема. Анализируятребования к системе, т. е. цели, кото­

рые предполагает достигнуть исследователь, и те неопределенности, ко­

торые при этом неизбежно присутствуют, исследователь должен сформу­

лировать цель анализа на языке математики. Язык оптимизации оказыва­

етсяздесь естественным и удобным, но вовсе не единственно возможным. Решение поставленной математической задачи. Только этот третий этап анализа можно отнести собственно к этапу, использующе­ му в полной степени математические методы. Хотя без знания мате­

матики и возможностей ее аппарата успешное выполнение двух первых

этапов невозможно, так как и при построении модели системы, и при

формулировании цели и задач анализа широкое применеiше должны находить методы формализации. Однако отметим, что именно на за­

вершающем этапе системного анализа могут потребоваться тонкие ма­

тематические методы. Но следует иметь в виду, что задачи системно­

го анализа могут иметь ряд особенностей, которые приводят к необхо­ димости применения наряду с формальными процедурами эвристичес­ ких подходов. Причины, по которым обращаются к эвристическим ме­

тодам, в первую очередь связаны с недостатком априорной информа­

ции о процессах, происходящих в анализируемой системе. Также к та­ ковым причинам можно отнести большую размерность вектора х и сложность структуры множества о. В данном случае трудности, воз­ никающие в результате необходимости применения неформальных про­

цедур анализа зачастую являются определяющими. Успешное решение

задач системного анализа требует использования на каждом этапе ис­ следования неформальных рассуждений. Ввиду этого проверка качества

решения, его соответствие исходной цели исследования превращается

в важнейшую теоретическую проблему.

1.4. Понятие сложной системы

Определение системы

Объектом изучения системного анализа являются сложные систе­ мы. Понятие системы стало широко использоваться в хх в. Длитель­

ное время оно применялось в самом общем смысле. Не было строгого

формализованного определения данного понятия. По мере развития

дисциплин кибернетического направления и особенно в связи с разви­

тием и внедрением в различные сферы человеческой деятельности

вычислительной техники появилась необходимость формализовать по­ нятие сложной системы, попытаться дать его строгое определение.

	В повседневной жизни термин система используют в тех случаях,
	когда хотят охарактеризовать объект как нечто целое, сложное, о чем
	невозможно сразу дать представление. Предполагается, что для харак­
	теристики системы необходимо рассмотреть различные аспекты ее
	функционирования, проанализироватьразличные ее свойства. Orметим
	сразу, что в литературе встречается большое количество определений
	сложной системы. Все они отражают те или иные важные стороны
	данного объекта. Приведем ряд определений и проанализируем их. В
	«Философском словаре» система определяется как «совокупность эле­

		ментов, находящихся в определенных отношениях и связях между со­
		бой и образующих некоторое целостное единство». Ю.И. Дегтярев
		определяет систему следующим образом: «Системой называется упо­
		рядоченная совокупность материальных объектов (элементов), объе­
		диненных какими-либо связями (механическими, информационными),
		предназначенных для достижения определенной цели и достигающих ее
		наилучшим (по возможности) образом». В данном определении вьще­
		ляется три основных компонента системы - элементы, связи и опера­
		ции. Важной особенностью системыявляется то, что она создается или
		функционирует(еслиэто естественная, ане искусственнаясистема) для
		достижения определенной цели. То есть в результате динамического
		поведения системы решаются какие-то определенные задачи, которые
		в конечном итоге приводят к достижению глобальной цели функциони­
		стему следующим образом : «система есть средство достижения
		цели» и «система есть совокупность взаимосвязанных элементов,
		обособленная от среды и взаимодействующая с ней как целое».
		Естественно, что эти два определения необходимо рассматривать в со­
		вокупности, так как они дополняют друг друга и в каждом из них ак­
		цент делается на определенные свойства системы.

Наибольший вклад в формализацию представлений о сложных сис­

темах был сделан в связи с развитием автоматизированных СИСтем

определений.

Под автоматизированной системой понимается nрограммно­ аппаратный комплекс, выполненный на базе средств измеритель­

ной и вычислительной техники, предназначенный для решения за­

дач управления на основе получения и использования моделей объек­

та управления. В данном определении констатируется, что автомати­

зированная система является искусственной системой, создаваемой

человеком. Для таких систем конечное состояние или цель функциони­

рования задается заранее, а их поведение направлено на достижение по­

ставленной цели. Цель автоматизированной системы состоит в реше­ нии выделенного набора задач автоматизации управления, как правило, поведением технического объекта.

Автоматизированная система - это совокупность частей (тех­

нических средств, математических методов, коллектива исполни­ телей), образующая организационное комплексное единое целое и обеспечивающая решение требуемого набора задач автоматиза­ ции с заданной точностью в пределах ограничений во времени и

стоимости. В данном определении уточняется состав элементов, из

которых строится система. Также отмечается, что разработка и функ­

ционирование системы должны производиться с учетом некоторых ог­

раничений. Иными словами к системе предъявляются определенные

требования оптимальности.

Логичным кажется не искать в литературе всеобъемлющего опре­ деления сложной системы, а указать на основные свойства системы,

которые всесторонне характеризуют ее и так или иначе присутствуют

в различных формулировках определений. Первая существенная осо­ бенность системы состоит в том, что система обладает новыми свой­ ствами по сравнению с элементами, из которых она состоит. При этом система есть не просто механический набор элементов, а целенаправ­ ленное их соединение в виде определенных структур и взаимосвязей. Система есть организационное единство элементов. Нарушение взаи­

мосвязей приведет к разрушению системы.

Вторая особенность систем состоит в том, что они обладают свой­

Понятие относи~

тельное. На одном уровне иерархии элемент системы сам является

системой, на другом уровне система есть элемент более крупной сис~ темы. Поэтому определения системы должны дополняться классифи~

кациями и уточнениями.

Классификация систем

Подходы к классификации системы могут быть самыми разными:

по виду отображаемого объекта- технические, биологические, co~

циальные и т. п.;

по характеру поведения - детерминированные, вероятностные,

по типу целеустремленности - открытые и закрытые;

по сложности структуры и поведения - простые и сложные;

по виду научного направления, используемого для их моделирова~

ния - математические, физические, химические и др.;

по степени организованности - хорошо организованные, плохо opгa~

низованные и самоорганизующиеся.

Рассмотрим некоторые из представленных видов классификации. Детерминированной называется система, состояние которой в буду~

щем однозначно определяется ее состоянием в настоящий момент Bpe~

мени и законами, описывающими переходы элементов и системы из

одних состояний в другие. Составные части в детерминированной сис~ теме взаимодействуют точно известным образом. Примером детерми­

нированной системы может служить механический арифмометр. Уста­

новка соответствующих чисел на валике и задание порядка вычисле­

ния однозначно определяют результат работы устройства. То же самое можно сказать о калькуляторе, если считать его абсолютно надежным.

Вероятностные или стохастические системы - это системы, поведение которых описывается законами теории вероятностей. Для вероятностной системы знание текущего состояния и особенностей взаимной связи элементов недостаточно для предсказания будущего поведения системы со всей определенностью. Для такой системы име­

ется ряд направлений возможных переходов из одних состояний в дру­

гие, т. е. имеется группа сценариев преобразования состояний систе-

мы, и каждому сценарию поставлена в соответствие своя вероятность.

Примером стохастической системы может служить мастерская по pe~

монту электронной и радиотехники. Срок выполнения заказа по peMOH~

ту конкретного изделия зависит от количества аппаратуры, поступив~ шей в ремонт до поступления рассматриваемого изделия, от характера

повреждений каждого из находящихся в очереди объектов, от количе~

ства и квалификации обслуживающего персонала и т. п.

Игровой является система, осуществляющая разумный выбор c~o~

его поведения в будущем. В основе выбора лежат оценки ситуации и предполагаемых способов действий, выбираемых на основе заранее

сформированных критериев, атакже с учетом соображений неформаль~

ного характера. Руководствоваться этими соображениями может только

человек. Примером игровой системы может служить организация, BЫ~ полняющая некоторые работы и выступающая в качестве исполните~

ля. Исполнитель вступает в отношения с заказчиком. Интересы испол~

нителя и заказчика противоположные. Исполнитель старается продать

свою работу как можно выгоднее. Заказчик, наоборот, пытается сбить

цену и соблюсти свои интересы. В данном торге между ними проявля~

ется игровая ситуация.

Классификация по данному признаку условна, как и многое другое,

касающееся характеристики сложных систем. Она допускает разные

толкования принадлежности той или иной системы к сформированным

классам. Так в детерминированной системе можно найти элементы

стохастичности. С другой стороны, детерминированную систему мож~

вероятности переходов из состояния в состояние соответственно paB~

ными нулю (переходанет) и единице (переход имеетместо). Точ~о такж:

стохастическую систему можно рассматривать как частныи случаи

игровой, когда идет игра с природоЙ.

Следующий признак классификации: открытые и закрытые систе~

мы. По данному признаку классификации системы характеризуются

различной степеньЮ взаимодействия с внешней средой. O"":.кpыты~

системы обладают особенностью обмениваться с внешнеи средои

массой, энергией, информацией. Замкнутые (или закрытые) системы

изолированы от внешней среды. Предполагается, что разница между открытыми и замкнутыми системами определяется с точностью до

принятой чувствительности модели.

По степени сложности системы подразделяются на простые, слож~

ные и очень сложные. Простые системы характеризуются небольшим

количеством возможных состояний, их поведение легко описывается в

рамках той или иной математической модели. Сложные системы OT~

Транспортування потерпілого.

Наслідки своєчасної і правильно наданої допомоги на місці події можуть бути зведені нанівець, якщо при підготовці до транспортування і доставці потерпілого до медичної установи небудуть дотримані відповідні правила. Головне не тільки в тому, як доставити потерпілого і яким видлм транспорту, а наскільки швидко були вжиті заходи, які забезпечили максимальний спокій і зручне положення потерпілого.

Найкраще транспортування потерпілого ношами. При цьому можна використовувати підручні засоби: дошки, одяг тощо. Можна переносити потерпілого на руках. Передусім потерпілого слід покласти на нощі, які застеляють ковдрою, одягом тощо, ставлять ноші з того боку потерпілого, де є ушкодження.Якщо тих, хто надає допомогу, двоє, вони повинні стати з іншого боку ношів. Один підводить руки під голову і грудину, другій – під крижі і коліна потерпілого. Одночасно без поштовхів його обережно піднімають, підтримуючи ушкоджену частину тіла, і опускають на ноші. Слід накрити потерпілого тим, що є під руками – одягом, ковдрою. Якщо є підозра на перелом хребта, потерпілого кладуть обличчям на тверді ноші (щит, двері). За відсутністю такого можна використати ковдру, пальто. В такому випадку потерпілого кладуть на живіт. Якщо є підозра на перелом кісток тазу, потерпілого кладуть на спину із зігнутими ногами у колінах і у тазостегнових суглобах для того, щоб його стегна були розведені, під коліна обов"язково треба підкласти валик із вати, рушника, сорочки. По рівній поверхні потерпілого несуть ногами вперед, при підйомі на гору або на сходах – головою вперед. Ноші весь час повинні бути у горизонтальному положенні. Щоб ноші не розгойдувались, необхідно йти не в ногу, злегка зігнувши коліна.

Система – общая теория систем занимается изучением принципов, функционирования систем

Система – объект или процесс, в котором элементы связаны некоторыми связями и отношениями

Системный анализ – совокупность понятий, методов, процедур и технологий для изучения и исследования систем.

Методология, исследование сложных, не вполне определённых проблем теории и практики.

Основными задачами СА являются:

1)задачи декомпозиции, позволяющие разбить систему на подсистемы и элементы;

2)задача анализа, состоящая в нахождении свойств системы и определения закономерностей поведения системы.

3)задача синтеза. Состоит в том, чтобы на основе знаний, полученных при решении задачи декомпозиции определить структуру и параметры новой системы.

Подсистема – часть системы с некоторыми связями и отношениями.

Системный подход – всесторонний подход к рассматриваемой системе, позволяющий взглянуть на систему с разных точек зрения.

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

1) Описать ожидаемую роль системы с точки зрения надсистемы.

2) Описать реальную роль системы в достижении целей надсистемы.

3) Выявить состав системы, т.е. определить части из которых она состоит.

4) Определить структуру системы и совокупность связей между компонентами.

5) Определить функции компонентов системы, т.е. целенаправленный действия компонентов, их вклад в реализацию роли системы.

6) Выявить причины, объединяющие отдельные части в систему, в целостность.

7) Определить все возможные связи, коммуникации системы с внешней средой.

8) Рассмотреть исследуемую систему в динамике, в развитии.

СВОЙСТВА СИСТЕМ

Функционирование системы описывается следующими характеристиками:

1) Состояние, характеризующее мгновенную фотографию, срез системы, остановку в её развитии.

2) Поведение. Понятие, характеризующее переход из одного состояний в другое

3) Равновесие – способность систем в отсутствие внешних возмущающих воздействий сохранять своё состояние сколь угодно долго

4) Устойчивость- способность системы возвращается в состояние равновесия после того как она была из этого состояния выведена

5) Развитие – понятие, помогающие объяснить сложные термо-динамические процессы в природе и обществе

Свойства системы. Существует 4 основных свойства объекта, чтобы его можно было считать системой:

1) Целостность и членимость. Система есть целостная система элементов, взаимодействующих друг с другом. Элементы существуют лишь в системе.

2) Связи. Между элементами системы имеются существенные связи, которые определяют интегративные качества этой системы.

3) Организация. Для появления системы необходимо сформировать упорядоченные связи, т.е. сформировать определённую структуру или организацию системы.

4) Интегративные качества. Наличие у системы интегративных качеств, присущих системе в целом, но не свойственных ни одному из её элементов в отдельности.

· Связи определённым образом упорядочены (Если элементы авторучки связать ниткой, они будут взаимосвязаны но не будут упорядочены.

· Ручка имеет интегративные суммарные качества (ей удобно писать и удобно носить)

ПОНЯТИЕ СТРУКТУРЫ, ВИДЫ СТРУКТУР

Структура – совокупность связей и элементов, необходимых для достижения цели. Примеры (извилины мозга, факультет, предприятие, кристаллическая решётка вещества, микросхема)

Виды структур:

1) Структуры линейного типа (структура станций метро)

2) Структура иерархического типа (предприятие)

3) Структура сетевого типа, имеющая одну входную и одну выходную структуру.

4) Структура матричного типа (матричная структура отдела работника НИИ, работающих по одной теме).

5) Молекулярная структура вещества

6) Компьютерная структура (позволяет выбрать эффективную топологию)

Если структура и её элементы плохо описываются или плохо определены, то такие объекты называются плохо или слабо структурированные.

СПОСОБЫ ОПИСАНИЯ СИСТЕМ

Изучение любой системы предполагает решение задачи анализа и синтеза. Описание системы целесообразно начать с трёх точек зрения: функциональной, морфологической и информационной.

Функциональное описание это описание законов функционирования, эволюции системы, алгоритмов её поведения или работы. Функциональное описание предполагает, что система выполняет некоторые функции. Описание может быть одно функциональным и много функциональным. Функциональное описание бывает алгоритмическим, аналитическим, графическим, табличным, по средствам временных диаграмм функционирования или вербально (словестно).

Морфологическое (структурное, топологическое) описание системы. Это описание строения системы или описание совокупностей этой системы, необходимых для достижения цели.

Информационное (Инфологическое, Информационно-логическое) описание системы. Описание информационных связи системы с окружающей средой и между подсистемами.

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ

Существует большое количество способов классификации.

1) Классификация системы по отношению к окружающей среде. Все системы делятся на открытые и закрытые. В открытых имеется обмен с окружающей средой, а в закрытых нет.

2) По происхождению системы. Системы делятся на 2.1 искусственные (роботы, автоматы, орудия, машины ит.д.) 2.2 естественные (живые не живые, экологические, социальные) 2.3 виртуальные (воображаемые, но реально не существующие) 2.4 смешанные (организационные, биотехнические, экономические и т.д.)

3) По описанию переменных системы 3.1 с качественными переменными 3.2 с количественными переменными 3.3 со смешанными переменными

4) По типу описания функционирования системы 4.1 типа чёрный ящик (закон функционирования системы не известен, известны только входные и выходные сообщения) 4.2 не параметризованные (закон не описан, известны лишь некоторые априорные свойства закона) 4.3 параметризованные (закон известен с точностью до параметров и его возможно отнести к некоторому классу зависимостей 4.4 типа белый ящик (закон функционирования известен полностью)

5) По способу управления системой 5.1 управляемая извне 5.2 управляемая изнутри (самоуправление или саморегулирование) 5.3 с комбинированным самоуправлением

6) По характеру поведения: детерминированные, вероятностные и игровые.

7) По сложности структуры и поведения: простые и сложные. Сложной называется система, если в ней не хватает ресурсов для эффективного функционирования и управления (Химические реакции на молекулярном уровне, клетка биологического образования, экономика на макроуровне и т.д.)

8) По степени организованности: хорошо организованные, плохо организованные и самоорганизующиеся. Хорошо организованная система ­– все компоненты определены, все связи установлены;

Плохо организованная – не все компоненты определены, не известны их свойства и связи;

Самоорганизующиеся системы – системы, обладающие свойством адаптации к изменениям условий внешней среды, и способные изменять структуру при взаимодействии с внешней средой.

Рассмотрим экологическую систему озера. Это открытая, естественного происхождения система, переменные которой можно описывать смешенным образом; Температуру количественно, а структуру обитателей качественно. Красоту озера только качественно. По типу описания закона функционирования это не параметризованная, хотя возможно выделение подсистем: водоросли, рыбы, впадающей или выпадающий ручей, дно берег и т.д.

Система компьютер. Это открытая, искусственного происхождения смешанного описания, параметризованная, управляемая извне (программно).

Система логический диск. Это открытая, виртуальная количественного описания типа белый ящик.

Фирма. Открытая, смешанного происхождения (организационная) управляемая изнутри

Робастность – свойство системы сохранять частичную работоспособность при отказе отдельных элементов или подсистем

ПРОБЛЕМА И ПРОБЛЕМАТИКА

Проблема – сложный практический или теоретический вопрос, требующий разрешения и изучения. Примеры:

· Как улучшить работу медицинских учреждений

· Как повысить активность и самостоятельность студентов при изучении дисциплин

Любая проблема состоит из отдельных частей подсистем.

Так, к любой реальной проблеме необходимо относиться как к клубку взаимосвязанных проблем. Такая совокупность клубка проблем называется проблематикой. Проблемы могут быть структурированные, слабоструктурированные ине структурированные.

1) Структурированные проблемы могут быть разделены на части и требования каждой части описаны.

2) В слабоструктурированных проблемах описание носит приблизительный не точный характер.

3) Не структурированные проблемы известно только качественное влияние факторов и зависимостей.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЦЕЛОГО И ЧАСТИ

Все закономерности можно разделить на 4 класса:

1) Закономерности взаимодействия целого и части

Можно подразделить на 4 подкласса:

1.1 Целостность (эмерджентность). Это закономерность, проявляющаяся в виде возникновения у системы новых свойств, отсутствующих у её элементов. Объединённые в систему элементы, как правило, утрачивают часть своих свойств, которыми они владеют вне системы.

1.2 Прогрессирующая систематизация . Процесс, направленный на увеличение целостности. Он может состоять в усилении ранее существовавших отношений между частями системы, появлением и развитием отношений между элементами. Связана с централизацией, при которой одна подсистема играет главную доминирующую роль.

1.3 Прогрессирующая изоляция . Стремление системы к состоянию со всё более независимыми элементами. Она является противоположностью прогрессивной систематизации. (Стремление системы к уменьшению самостоятельности элементов, т.е. к большей целостности)

1.4 Аддитивность . Независимость, обособленность. Реальная развивающаяся систем находится между двумя крайними состояниями – абсолютной целостности и аддитивности.

2) Закономерности иерархической упорядоченности

Было доказано на биологических примерах, что более высокий уровень иерархии оказывает направленное воздействие на нижележащий уровень. Можно выделить основные особенности иерархической упорядоченности:

А) каждый уровень иерархии имеет сложные взаимоотношения с выше и ниже стоящим уровнями, т.е. обладает свойством двуликого Януса. Лик, направленный в сторону нижележащего уровня имеет характер целого, т.к. характер системы, а лик, направленный к вершине вышестоящего уровня, проявляет свойства зависимой части.

Б) закономерность коммуникативности. Любая система образует единство со средой. Система не изолирована от других систем, она связана множеством коммуникаций, со средой.

3) Закономерности осуществимости систем

1.1 Закономерность эквифинальности . Характеризует предельные возможности системы

1.2 Закон необходимого разнообразия Эжби . Разнообразие методов должно быть больше разнообразия систем.

1.3 Закономерность потенциальной эффективности . Потенциальная осуществимость Флейшмана позволяет объяснить возможность осуществимости системы. Флейшман связал сложность структуры системы со сложностью её поведения и предложил количественные характеристики предельных законов надёжности и помехоустойчивости, на базе которых можно получить количественные характеристики осуществимости системы. (Когда исчерпываются ресурсы системы)

4) Закономерности развития систем

1.1 Закономерность историчности . Говорит о том, что любая система не только возникает, функционирует, развивается, но и погибает.

1.2 Закономерность самоорганизации . Характеризует способность сложных систем адаптироваться к изменяющимся условиям изменять при необходимости свою структуру и сохранять при этом свою устойчивость. Самоорганизование – образование пространственной, временной организации за счёт внутренних ресурсов системы в результате целеполагающих взаимодействий системы. (Предприятие-банкротство-изменение структуры за счёт собственных ресурсо устойчивое функционирование). Может наблюдаться как в живых, так и в неживых системах. (История развития ЭВМ – пример развития самоорганиации. От первого поколения nЭВМ в 50-ые годы, электронные лампы быстродействие 10 4 операций в секунду до современных ЭВМ с быстродействием 10 12 операций в секунду.)(Человеческое общество развивается спиралевидно, циклически. Циклически повторяются засухи, катастрофы, эпидемии и т.д.)

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЦЕЛЕОБРАЗОВАНИЯ

Обобщение результатов исследований процессов целеобразования позволили сформулировать общие закономерности использования цели. Зависимость способа представления цели от стадии познания объекта. Цели могут быть представлены в форме различных структур. Т.е. глобальная цель должна быть расчленена на подцели с последующим анализом этих подцелей. Вывод: любая глобальная цель должна быть декомпозирована, и дальнейший анализ должен производиться отдельных подцелей. Цели зависят от внешних и внутренних факторов. Также надо учитывать и закономерность формирования иерархических структур цели, которые представляют в виде дерева целей, в корне которого находится глобальная цель, а ниже располагаются локальные, т.е. зависимые подцели.

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ МЕТОДИКИ ПАТТЕРН

Паттерн с англ. шаблон, прицел .

Это первая методика системного анализа, построенная на базе дерева целей. Инициатор – вице президент фирмы rent , занимающихся разработкой военных доктрин, рекомендаций по новым видам систем вооружения, исследованием военного и научного потенциала противника. Назначением паттерна была подготовка и реализация военного превосходства США над всем миром. Перед разработчиками была поставлена задача: связать воедино военные и научные планы США. Было создано бюро помощи президенту США в подготовке решений научно информационными методами.

Принципиальная структура паттерн :

Коэффициенты состояния и сроков разработки

Прогноз развития науки и техники

Сценарий

ЭВМ

Для формирования и оценки дерева целей разрабатывались сценарии нормативный прогрноз) и прогноз развития науки и техники (изыскательный прогноз. В группу разработчиков входило 15 специалистов, обладающих правом консультироваться с любым сотрудником фирмы и имеющих доступ к любым документам.

Первая модель паттерн потребовала обработки более 160 промежуточных решений. В качестве национальных целей было выделено три. 4 направления деятельности, подготовлено 42 задания и 65 военных программ.

Практика использования системы показала, что она позволяет распределить по важности огромное количество данных на которых основываются принимаемые решения. Система паттерн явилась средством анализа трудно решаемых проблем с большой начальной неопределённостью.

СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД

Синергетику называют теорией самоорганизации. Синергетический подход включает следующие принципы:

1) Наука имеет дело с системами разных уровней организации. Связь между ними осуществляется через хаос.

2) Когда системы объединяются – целое не равно сумме частей.

3) При переходе от одного состояния системы к другому, системы ведут себя одинаково.

4) Системы всегда открыты и обмениваются энергией с внешней средой.

5) В неравновесных условиях независимость элементов уступает место корпоративному поведению

6) В дали о равновесия согласованность поведения элементов возрастает (В равновесии молекула видит только своих соседей, вне равновесии всю систему целиком-работа головного мозга)

7) В условиях, далёких от равновесия, в системах действуют бифуркационные механизмы. Это наличие точек раздвоения и продолжения развития. Варианты развития системы практически непредсказуемы.

Эшби обратил внимание на предельную осуществимость и сформулировал закон необходимого многообразия. Лицо, принимающее решение, сталкивается с некоторой проблемой, решение которой для него не очевидно. В этом случае имеет место разнообразие возможных решений. Задача лица принимающего решения заключается в том, чтобы свести к минимуму разность всех возможных решений и все мыслимых решений. Эшби доказал теорему, на основе которой формулируется следующий вывод: если имеется разнообразие возможных решений V d и имеется множество всех мыслимых значений V n , то разность V n -V d может быть уменьшена лишь за счёт роста V­ d . Только разнообразие n может быть уменьшено за счёт разнообразия в d, т.е. только разнообразие может уничтожить разнообразие. Это означает, что создавая информационную систему, способную справиться с решением проблемы, и обладающая определённой сложностью, нужно обеспечить, чтобы разрабатываемая нами система имела ещё большее разнообразие (знание методов решения проблемы) чем разнообразие конкретной проблемы. Применительно к АСУ закон необходимого разнообразия формулируется так: разнообразие управляющей системы должно быть больше или равно разнообразия управляемого объекта.

МЕТОДИКА РЕШАЮЩИХ МАТРИЦ

Для оценки способов реализации системы применяют матрицы. (двумерная q nm), где а1, а2, ан способы реализации от целей Б1, Б2, Бн. Q ij характеризует вероятность достижения подцели b j с помощью метода a­ i . Значение Q ij определяется экспертным путём.

1) Подбирается группа экспертов(5-10 человек), которые изолированы друг от друга.

2) Находится медиана от полученных ответов

3) Подсчитываются верхний и нижний квартели(мин+1\2медманы)(макс-1\2медианы)

4) Выявляются ответы экспертов, выпадающие за нижний и верхний квартели.

5) Их обоснование раздаётся другим экспертам.2)3)4)

ЦЕЛЕОБРАЗОВАНИЕ

Целеобразование – направление системного анализа, занимающееся исследованием процесса формулирования и анализа цели в разных системах. Этот термин введён во второй половине 20 века. Практической задачей этого направления является разработка принципов создания и внедрения подсистем целеобразования. Эти подсистемы занимаются исследованием взаимосвязей целей различных отраслей с общегосударственными целями, целями региона и разработкой на этой основе принципов показателей планирования. Цель – вкладываются различные оттенки: от идеальных устремлений до конкретных целей в пределах некоторого интервала времени. Для описания целей может быть использована матричная или древовидная структура.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЦЕЛЕОБРАЗОВАНИЯ:

1) Зависимость представления целей объекта и от времени.

2) Зависимость цели от внешних и внутренних факторов. На цель влияют внешние требования, мотыивы и внутренние факторы(потребности)

3) Возможность и необходимость сведения задачи к глобальной цели, к задаче её структуризации. Любая задача формулирования обобщённой ели должна сводится к задаче структуризации или декомпозиции цели.

Цель – заранее мыслимый результат сознательной деятельности человека или группы людей. Дерево цели подразумевает формирование иерархической структуры, получаемой декомпозицией цели на общие подцели для последующего детального анализа. Ветви дерева цели ещё называют направлениями, программами, задачами.

САМООРГАНИЗАЦИЯ СИСТЕМ

Самоорганизация – образование пространственной временной информационной или функциональной организации, точнее стремление к организованности, к образованию новой структуры за счёт внутренних ресурсов системы. Система является самоорганизующейся, если она без целенаправленного воздействия из вне обретает пространственную, временную, информационную или функциональную структуру.

Самоорганизация наблюдается в сложных открытых системах. Например человеческое общество развивается спиралевидно, циклически происходит переход от малого ледникового периода к постепенному потеплению, при этом число экстремальных природных явлений увеличивается.

СИНЕРГЕТИКА

Согласованный, совместный, действующий. Это научное направление, изучающее связи между элементами структуры (подсистемами) которые образуются в открытых. В таких системах наблюдается согласованное поведение подсистем в результате чего возрастает степень их упорядоченности, т.е. повышается степень самоорганизации. Синергизм означает превышение совокупным результатом суммы слагающих его факоров.

ПОНЯТИЯ И ВИДЫ МОДЕЛИ

Модель – абстрактное описание системы, уровень детализации которого определяется исследователем.

Формализованное представление об объекте исследования с точки зрения поставленной цели. Модель это мыслимый или материально представляемый объект, который в процессе изучения замещает объект оригинал, сохраняя некоторые типовые его черты.

Виды моделей :

1) Статические

2) Динамические

3) Дискретные

4) Непрерывные

5) Детерминированные

6) Стахостические

7) На базе дифференциальных уравнений

8) На базе интегральных уравнений

9) Линейные

10) Нелинейные

11) Стационарные (параметры не меняются во времени)

12) Не стационарные

Принципы, которым должна удовлетворять модель:

А) адекватность. Соответствие модели целям исследования

Б) соответствие модели решаемой задачи. Попытки создания универсальной модели для решения большого количества разнообразных задач нецелесообразны.

В) упрощение при сохранении существенных свойств системы

Г) все модели носят приближённый характер, поэтому требуется найти компромис между требуемой точностью модели и сложностью модели

Д) многовариантность реализации модели, т.е. разнообразие реализайий одного и того же способа модели.

Е) для сложных моделей использовать блочное строение

Порядок использования модели.

· Выбрать необходимую сложность модели с учётом адекватности

· Разработка модели (математическая, иммитационная)

· Исследование модели

· Проверка достоверности параметров модели и их влияние на результат

СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД В СИСТЕМНОМ МЕНЕДЖМЕНТЕ

Системный подход – всесторонний подход, фокусирующий внимание не только на самом предприятии но и на его окружении. Сегодня системный подход является научной основой современного менеджера. Любое предприятие характеризует ряд закономерностей:

Усиление взаимовлияния, взаимозависимости, взаимодействия всех составных частей современного общества

Сегодня тесно переплетаются экономические, политические, социальные, духовные сферы. Теснее взаимодействуют государство и общество, производство и наука, культура и бытовая сфера. Т.е. наше общество становится всё более интегрированным, но не лишённым противоречий.

Динамичность, конкурентная борьба заставляет предприятия разрабатывать новые товары и услуги, дповышать их качества, привлекая достижения науки.

Сложные социальные структуры. Обусловленное нарастающей взаимозависимостью процессов, и усиливающийся динамизмом общества. Это порождает трудности в её познании прогнозировании управлении.

Внешняя среда предприятия свои жёсткие условия для построения её внутренней среды.

СТРУКТУРА СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

Физическая система, включающая систему. На следующем этапе производится декомпозиция этой системы, затем производится анализ декомпозированной системы. Далее, синтез Декомпозированной системы и в конце предлагается новая физическая система.

Формирование общего представления системы:

1) Выявление главных функций, свойств, и целей системы

2) Выявление основных функций и частей (модулей в системе)

3) Выявление основных процессов в системе

4) Выявление основных элементов не системы с которыми связана изучаемая система.

5) Выявление неопределённостей и случайностей, влияние на систему.

6) Выявление структуры иерархии

7) Выявление всех элементов и связей

8) Учёт изменений и неопределённостей в системе

9) Нежелательное изменение свойств системы, старение

10) Исследование функций и процессов в системе с целью управления ими

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ АНАЛИЗА СИСТЕМ

Project expert предназначена для моделирования любых бизнес процессов.

Использование методологии IDEF0 позволяет описать любое предприятие, процесс, систему с помощью диаграмм.

Применение специальных программ типа матлаб для моделирования систем управления, нечётких систем, нейронных сетей и т.д.

Применение для производства и разработки крупных систем CALSстандарта, реглам ентирующих экономические затраты на каждом этапе разработки или производства системы с возможностью оптимизации.

4.4 Процесс превращения информации в данные.

4.5 Информатика и информационная технология

5. Управление в системах

5.1. Управление как процесс целенаправленной переработки информации

5.2. Схема системы управления

5.3. Информационные модели

5.4 Роль и место человека и информационной технологии в автоматизированном управлении

5.5 Процесс принятия решения

Вопросы для самопроверки

Часть 2. Информационные экономические системы

6. Основные понятия и структура автоматизированных информационных технологий и систем в экономике

6.1. Классификация существующих информационных технологий и систем

6.2. Автоматизированные информационные технологии, их развитие и классификация

6.3. Проблемы использования информационных технологий

6.4. Виды информационных технологий

6.4.1. Информационная технология обработки данных

База данных

6.4.2. Информационная технология управления

6.4.3. Автоматизация офиса

6.4.4. Информационная технология поддержки принятия решения

6.5. Этапы развития информационных систем

6.6. Основные понятия информационных систем

7. Методика создания автоматизированных информационных систем и технологий

7.1. Структура и состав информационной системы

Информационные системы

Техническая подготовка производства

Промышленного предприятия

Информационное обеспечение

Рис 7.3. Структура информационной системы как совокупность обеспечивающих подсистем

7.2. Проектирование: стадии и этапы создания аис и аит

7.3. Особенности проектирования аит и аис

7.4. Содержание и методы ведения проектировочных работ

7.5. Роль пользователя в создании аис и аит и постановке задач

7.6. Технология постановки задачи

8. Типы, виды и оценка и области применения информационных систем

8.1. Классификация информационных систем по функциональному признаку

8.2. Виды автоматизированных информационных систем в организации

8.2.1. Информационная система оперативного уровня

8.2.2. Информационные системы специалистов

8.2.3. Информационные системы для менеджеров среднего звена

8.2.4. Стратегические информационные системы

8.2.5. Информационная система по отысканию рыночных ниш.

8.2.6. Информационные системы, ускоряющие потоки товаров.

8.2.7. Информационные системы по снижению издержек производства.

8.2.8. Информационные системы автоматизации технологии("менеджмент уступок").

8.3. Классификация информационных систем по характеру использования информации и сфере применения

8.3.1. Классификация по характеру использования информации

8.3.2. Классификация по сфере применения

8.4. Основные Типы автоматизированных информационных систем

9. Проблемы безопасности информации в информационных системах

9.1. Виды угроз безопасности эис

9.2. Методы и средства защиты информации в экономических информационных системах

Методы средства

9.3. Основные виды защиты, используемые в аит банковской деятельности

Часть 3. Интегрированные информационные технологии и системы формирования, обработки и представления данных в экономике

10. Автоматизированные информационные технологии в бухгалтерском учете

10.1. Назначение бухгалтерских систем в управлении предприятиями.

10.2. Бухгалтерские ис на крупных предприятиях.

10.3. Особенности функционирования буис на предприятиях малого и среднего бизнеса.

10.4. Основные характеристики бухгалтерских информационных систем

10.4.1. Основные характеристики аис 1с: предприятие

10.4.2. Основные характеристики аис бэст

Первичный

10.4.2. Основные характеристики аис парус

11. Автоматизированные информационные технологии в банковской деятельности

11.1. Специфика организации банковского дела в россии

11.2. Проблемы создания автоматизированных банковских систем

11.3. Особенности информационного обеспечения автоматизиро-ванных банковских технологий

11.4. Технические решения банковских технологий

11.5. Программное обеспечение информационных технологий в банках

11.6. Функциональные задачи и модули банковских систем

11.7. Автоматизация межбанковских расчетов

Основные характеристики аис разработки и оценки инвестиционных проектов

12.1. Производственный процесс и его обеспечение.

12.2. Бизнес-план как средство выражения идей развития фирмы

12.3. Стадии разработки бизнес-планов

12.4. Использование информационных систем для бизнес - планирования

12.5 Краткая характеристика пакета Project Expert

13. Общая характеристика аис управления проектами

13.1. Базовые функциональные возможности систем управления

13.2. Характеристики наиболее распространенных систем управления проектами

13.2.1. Microsoft Project

13.2.2.TimeLine6.5

13.2.3. Primavera Project Planner (p3)

13.2.4.SureTrak

13.2.5.ArtemisViews

13.2.6. Spider Project

13.2.7. Open Plan Welcom Software

14. Справочно-правовые информационные системы

14.1. Система "Консультант Плюс"

14.2. Система "Гарант"

14.3. Информационная система “Договор”

15. Экспертные системы.

15.1. Характеристика и назначение экспертных систем

15.2. Основные компоненты информационной технологии экспертных систем.

Р инструкции и информация решение и объяснения знанияис. 15.1. Структура экспертной системы

16.Нейросетевые технологии в финансово - экономической деятельности

17. Автоматизированные информационные технологии формирования, обработки и представления данных в налоговой службе

17.1. Автоматизированная информационная система (аис) «Налог»

17.2. Характеристика функциональных задач, решаемых в органах налоговой службы.

17.3. Особенности информационного обеспечения аис налоговой службы

17.4. Особенности информационных технологий, используемых в органах налоговой службы

18. Автоматизированные информационные технологии в казначействе

18.1. Создание казначейских органов и перспективы их развития

18.2. Информационное обеспечение органов казначейства

18.3. Организация автоматизированной информационной технологии в органах казначейства

18.4. Терминальная архитектура автоматизированной информационной системы казначейства

18.5. Архитектура «клиент - сервер» автоматизированной информационной технологии казначейства

18.6. Организация коммуникационной системы органов казначейства

19. Пластиковые карточки в россии

19.1. Что такое пластиковая карточка

19.2. Микропроцессорные карточки

20. Автоматизация в торговле

20.1. Автоматизация учета в торговле

20.2. Штрихкоды как средство автоматизации торговых расчетов

20.3. Безналичные расчеты с покупателем

21. Управленческие автоматизированные информационные системы

21.1. Концепция интегрированной управленческой аис

21.2. Основные требования к интегрированной аис.

22. Системы управления электронным документооборотом

23. Автоматизация работы с персоналом

24. Корпоративные информационные системы: технологии и решения

24.1. Введение

24.2. Структура корпоративной информационной системы

24.3. Заключение

25. Электронные каналы маркетинга и дистрибуции

26. Информационные технологии в туризме

26.1. Пути развития и эффективность внедрения новых информационных технологий в туризме

26.2. Классификация специалистов и классы задач, решаемых в туристском офисе

26.3. Прикладные программы по формированию, продвижению и реализации туристского продукта

26.3.1. Анализ рынка прикладных программ автоматизации туристского офиса

26.3.2. Программа Само-Тур

26.3.3. Программа ТурбоТур

26.3.4. Пакет прикладных программ Туристский офис

6. Финансовый модуль:

26.3.5. Система интеграции сети розничной продажи туристских услугTravelnet-2000

26.3.6. Программа автоматизации работы в турофисе «TurWin»

26.3.7. Программа "TourPilot

26.3.8. Программа "Business Tour"

26.4. Автоматизированные системы бронирования и резервирования в туризме

26.4.1. Отечественные системы резервирования

26.4.2. Зарубежные системы бронирования и резервирования

Система Амадеус (Amadeus Global Travel Distribution, www.Global.Amadeus.Net)

26.5. Отечественные системы бронирования мест размещения

26.5.1. Система Ключ

26.5.2. Система Туринтел (www.Tourintel.Ru)

26.5.3. Система Тур Резерв (www.Tours.Ru)

26.6. Комплексная автоматизация гостиниц

26.6.1. Гостиничная асу (pms) "Эдельвейс" - ядро комплекса.

26.6.2. Работа с другими программами и системами

25.6.3. Программы автоматизации объектов питания и развлекательных комплексов

26.7. Бэст-про (приложение "администратор гостиницы")

26.8. Использование глобальной компьютерной сети Internet в практике туристского бизнеса

26.8.1. ВозможностиInternetв формировании, продвижении и реализации туристского продукта

26.8.2. Участие в международных туристских выставках и ярмарках в сетиInternet

26.8.3. Электронная система бронирования и резервирования туристских услуг вInternet

26.8.5. Другие возможности использованияInternetдля туризма

3.1. Основные понятия теории систем и системного анализа.

Дадим основные определения системного анализа и теории систем.

Элемент системы - часть системы, выполняющая определённую функцию (лектор читает лекцию, студенты её слушают и конспектируют, и т.д.). Элемент – это некоторый объект (материальный, энергетический, информационный), часть системы, который обладает рядом важных для нас свойств, но внутреннее строение (содержание) которого безотносительно к цели рассмотрения. Ответ на вопрос, что является такой частью, может быть неоднозначным и зависит от цели рассмотрения объекта как системы, от точки зрения на него или от аспекта его изучения. Таким образом, элемент - это предел деления системы с точек зрения решения конкретной задачи и поставленной цели.

Элемент системыможет быть сложным, состоящим из взаимосвязанных частей, т.е. тоже представлять собой систему. Такой сложный элемент часто называют подсистемой .

Подсистема. Система может быть разделена на элементы не сразу, а последовательным расчленением на подсистемы, которые представляют собой компоненты более крупные, чем элементы, и в то же время более детальные, чем система в целом. Возможность деления системы на подсистемы связана с вычленением совокупностей взаимосвязанных элементов, способных выполнять относительно независимые функции, подцели, направленные на достижение общей цели системы. Названием «подсистема» подчеркивается, что такая часть должна обладать свойствами системы (в частности, свойством целостности). Этим подсистема отличается от простой группы элементов, для которой не сформулирована подцель и не выполняются свойства целостности (для такой группы используется название «компоненты»). Например, подсистемы АСУ, подсистемы пассажирского транспорта крупного города.

Характеристика – то, что отражает некоторое свойство элемента системы. Характеристика элемента системы обычно задается именем и областью допустимых значений.

Характеристики делятся на количественные и качественные в зависимости от типа отношений. Если область допустимых значений задается метризованными значениями, то характеристика является количественной (например, размер экрана). Если пространство значений не метрическое, то характеристика является качественной (например, такая характеристика монитора, как комфортное разрешение, которое хоть и измеряется в пикселях, но зависит от особенностей пользователя). Количественная характеристика называется параметром.

Связь - важный для целей рассмотрения обмен между элементами веществом, энергией, информацией.

Понятие «связь » входит в любое определение системы наряду с понятием «элемент » и обеспечивает возникновение и сохранение структуры и целостных свойств системы. Это понятие характеризует одновременно и строение (статику), и функционирование (динамику) системы.

Связь характеризуется направлением, силой и характером (или видом). По первым двум признакам связи можно разделить на направленные и ненаправленные, сильные и слабые, а по характеру - на связи подчинения, генетические, равноправные (или безразличные), связи управления . Связи можно разделить также по месту приложения (внутренние и внешние), по направленности процессов в системе в целом или в отдельных ее подсистемах (прямые и обратные). Связи в конкретных системах могут быть одновременно охарактеризованы несколькими из названных признаков.

Важную роль в системах играет понятие «обратной связи». Это понятие, легко иллюстрируемое на примерах технических устройств, не всегда можно применить в организационных системах. Исследованию этого понятия большое внимание уделяется в кибернетике, в которой изучается возможность перенесения механизмов обратной связи, характерных для объектов одной физической природы, на объекты другой природы. Обратная связь является основой саморегулирования и развития систем, приспособления их к изменяющимся условиям существования.

Система - совокупность элементов, которая обладает следующими признаками:

связями, которые позволяют посредством переходов по ним от элемента к элементу соединить два любых элемента совокупности;

свойством, отличным от свойств отдельных элементов совокупности.

Практически любой объект с определенной точки зрения может быть рассмотрен как система. Вопрос состоит в том, насколько целесообразна такая точка зрения.

Структура системы . Это понятие происходит от латинского слова structure , означающего строение, расположение, порядок. Структура отражает наиболее существенные взаимоотношения между элементами и их группами (компонентами, подсистемами), которые мало меняются при изменениях в системе и обеспечивают существование системы и ее основных свойств. Структура - это совокупность элементов, расчленение системы на группы элементов с указанием связей между ними, неизменное на все время рассмотрения и дающее представление о системе в целом. Указанное расчленение может иметь материальную, функциональную, алгоритмическую или другую основу. Структура может быть представлена графически, в виде теоретико-множественных описаний, матриц, графов, сетей, иерархий: древовидных и многоуровневых («страт », «слоев » и «эшелонов ») и других языков моделирования структур.

Структура системы - совокупность внутренних устойчивых связей между элементами системы, определяющая её основные свойства. Например, в иерархической структуре отдельные элементы образуют соподчиненные уровни, и внутренние связи образованы между этими уровнями. Структура системы может быть охарактеризована по имеющимся в ней типам связей. Простейшими из них являются последовательное, параллельное соединение и обратная связь .

Структуру часто представляют в виде иерархии. Иерархия - это упорядоченность компонентов по степени важности (многоступенчатость, служебная лестница). Иерархия - структура с наличием подчиненности, т.е. неравноправных связей между элементами, когда воздействие в одном из направлений оказывают гораздо большее влияние на элемент, чем в другом.

Виды иерархических структур разнообразны, но важных для практики иерархических структур всего две - древовидная и многоуровневая . Между уровнями иерархической структуры могут существовать взаимоотношения строгого подчинения компонентов (узлов) нижележащего уровня одному из компонентов вышележащего уровня. Такие иерархии называют сильными иерархиями типа «дерева». Они имеют ряд особенностей, делающих их удобным средством представления систем управления. Древовидная структура наиболее проста для анализа и реализации. Кроме того, в ней всегда удобно выделять иерархические уровни - группы элементов, находящиеся на одинаковом удалении от верхнего элемента. Пример древовидной структуры - задача проектирования технического объекта от его основных характеристик (верхний уровень) через проектирование основных частей, функциональных систем, групп агрегатов, механизмов до уровня отдельных деталей.

Однако могут быть связи и в пределах одного уровня иерархии. Один и тот же узел нижележащего уровня может быть одновременно подчинен нескольким узлам вышележащего уровня. Такие структуры называют иерархическими структурами «со слабыми связями ». Между уровнями иерархической структуры могут существовать и более сложные взаимоотношения, например, типа «страт», «слоев», «эшелонов». Примеры иерархических структур: энергетические системы, АСУ, государственный аппарат.

Пример материальной структуры - структурная схема сборного моста, которая состоит из отдельных, собираемых на месте секций и указывает только эти секции и порядок их соединения. Пример функциональной структуры - деление двигателя внутреннего сгорания на системы питания, смазки, охлаждения, передачи крутящего момента. Пример алгоритмической структуры - алгоритм программного средства, указывающего последовательность действий или инструкция, которая определяет действия при отыскании неисправности технического устройства.

Организация системы - внутренняя упорядоченность и согласованность взаимодействия элементов системы. Организация системы проявляется, например, в ограничении разнообразия состояний элементов в рамках системы (во время лекции не играют в волейбол).

Целостность системы - принципиальная не сводимость свойств системы к сумме свойств её элементов. В то же время свойства каждого элемента зависят от его места и функции в системе. Так, если вернуться к примеру с лекцией, то, рассматривая отдельно свойства лектора, студентов, предметов, оборудования, аудитории и т.д., нельзя однозначно определить свойства системы, где эти элементы будут совместно использоваться.

Классификация систем, как и любая классификация, может производиться по различным признакам. В наиболее общем плане системы можно разделить на материальные и абстрактные.

Материальные системы представляют собой совокупность материальных объектов. Среди материальных систем можно выделить неорганические (технические, химические и т.п.), органические (биологические) и смешанные , содержащие элементы как неорганической, так и органической природы. Среди смешанных систем следует обратить особое внимание на человеко - машинные (эрготехнические) системы, в которых человек с помощью машин осуществляет свою трудовую деятельность.

Важное место среди материальных систем занимают социальные системы с общественными отношениями (связями) между людьми. Под классом этих систем являются социально - экономические системы, в которых связи между элементами - это общественные отношения людей в процессе производства.

Абстрактные системы - это продукт человеческого мышления: знания, теории, гипотезы, т.п.

По временной зависимости различают статические и динамические системы . В статических системах с течением времени состояние не изменяется, в динамических системах происходит изменение состояния в процессе её функционирования.

Динамические системы с точки зрения наблюдателя могут быть детерминированными и вероятностными (стохастическими). В детерминированной системе состояние её элементов в любой момент времени полностью определяется их состоянием в предшествующий или последующий моменты времени. Иначе говоря, всегда можно предсказать поведение детерминированной системы. Если же поведение предсказать невозможно, то система относится к классу вероятностных (стохастических) систем.

Любая система входит в состав большей системы. Эта большая система как бы окружает её и является для данной системы с внешней средой.

По тому, как взаимодействует система с внешней средой, различают закрытые и открытые системы . Закрытые системы не взаимодействуют с внешней средой, все процессы, кроме энергетических, замыкаются внутри системы. Открытые системы активно взаимодействуют с внешней средой, что позволяет им развиваться в сторону совершенствования и усложнения.

По сложности системы принято делить на простые , сложные и большие (очень сложные ).

Простая система - это система, не имеющая развитой структуры (например, нельзя выявить иерархические уровни).

Сложная система - система, которая состоит из элементов разных типов и обладает разнородными связями между ними. В качестве примера приведем ЭВМ, лесной трактор или судно. Сложная система - система с развитой структурой и состоящая из элементов - подсистем, являющихся в свою очередь простыми системами.

Автоматизированная система - сложная система с определяющей ролью элементов двух типов: * - в виде технических средств; * - в виде действия человека.

Для сложной системы автоматизированный режим считается более предпочтительным, чем автоматический. Например, посадка самолета или захват дерева харвестерной головкой выполняется при участии человека, а автопилот или бортовой компьютер используется лишь на относительно простых операциях. Типична также ситуация, когда решение, выработанное техническими средствами, утверждается к исполнению человеком.

Большая система - система, которая включает значительное число однотипных элементов и однотипных связей. В качестве примера можно привести трубопровод. Элементами последнего будут участки между швами или опорами. Для расчетов на прочность по методу конечных элементов элементами системы считаются небольшие участки трубы, а связь имеет силовой (энергетический) характер - каждый элемент действует на соседние элементы.

Большая система - это сложная система, имеющая ряд дополнительных признаков: наличие разнообразных (материальных, информационных, денежных, энергетических) связей между подсистемами и элементами подсистем; открытость системы; наличие в системе элементов самоорганизации; участие в функционировании системы людей, машин и природной среды.

Понятие большой системы было введено, как следует из приведённых выше признаков, для обозначения особой группы систем, не поддающихся точному и подробному описанию. Для больших систем можно выделить следующие основные признаки:

1. Наличие структуры , благодаря которой можно узнать, как устроена система, из каких подсистем и элементов состоит, каковы их функции и взаимосвязи, как система взаимодействует с внешней средой.

2. Наличие единой цели функционирования , т.е. частные цели подсистем и элементов должны быть подчинены цели функционирования системы.

3. Устойчивость к внешним и внутренним возмущениям . Это свойство подразумевает выполнение системой своих функций в условиях внутренних случайных изменений параметров и дестабилизирующих воздействий внешней среды.

4. Комплексный состав системы , т.е. элементами и подсистемами большой системы являются самые разнообразные по своей природе и принципам функционирования объекты.

5. Способность к развитию . В основе развития систем лежат противоречия между элементами системы. Снятие противоречий возможно при увеличении функционального разнообразия, а это и есть развитие.

Декомпозиция - деление системы на части, удобное для каких-либо операций с этой системой. Примерами будут: разделение объекта на отдельно проектируемые части, зоны обслуживания; рассмотрение физического явления или математическое описание отдельно для части системы.

Состояние . Понятием «состояние» обычно характеризуют мгновенную фотографию, «срез» системы, остановку в ее развитии. Его определяют либо через входные воздействия и выходные сигналы (результаты), либо через макропараметры, макро свойства системы (например, давление, скорость, ускорение - для физических систем; производительность, себестоимость продукции, прибыль - для экономических систем).

Поведение . Если система способна переходить из одного состояния в другое, то говорят, что она обладает поведением. Этим понятием пользуются, когда неизвестны закономерности переходов из одного состояния в другое. Тогда говорят, что система обладает каким-то поведением, и выясняют его закономерности.

Внешняя среда . Под внешней средой понимается множество элементов, которые не входят в систему, но изменение их состояния вызывает изменение поведения системы.

Модель . Под моделью системы понимается описание системы, отображающее определенную группу ее свойств. Углубление описания - детализация модели. Создание модели системы позволяет предсказывать ее поведение в определенном диапазоне условий.

Модель функционирования (поведения) системы - это модель, предсказывающая изменение состояния системы во времени, например: натурные (аналоговые), электрические, машинные на ЭВМ и др.

Равновесие . Это способность системы в отсутствие внешних возмущающих воздействий (или при постоянных воздействиях) сохранить свое состояние сколь угодно долго.

Устойчивость . Под устойчивостью понимается способность системы возвращаться в состояние равновесия после того, как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних возмущающих воздействий. Эта способность обычно присуща системам при постоянном u t , если только отклонения не превышают некоторого предела.

Состояние равновесия, в которое система способна возвращаться, по аналогии с техническими устройствами называют устойчивым состоянием равновесия. Равновесие и устойчивость в экономических и организационных системах - гораздо более сложные понятия, чем в технике, и до недавнего времени ими пользовались только для некоторого предварительного описательного представления о системе. В последнее время появились попытки формализованного отображения этих процессов и в сложных организационных системах, помогающие выявлять параметры, влияющие на их протекание и взаимосвязь.

Развитие. Исследованию процесса развития, соотношения процессов развития и устойчивости, изучению механизмов, лежащих в их основе, уделяют в кибернетике и теории систем большое внимание. Понятие развития помогает объяснить сложные термодинамические и информационные процессы в природе и обществе.

Цель . Применение понятия «цель» и связанных с ним понятий целенаправленности, целеустремленности, целесообразности сдерживается трудностью их однозначного толкования в конкретных условиях. Это связано с тем, что процесс целеобразования и соответствующий ему процесс обоснования целей в организационных системах весьма сложен и не до конца изучен. Его исследованию большое внимание уделяется в психологии, философии, кибернетике. В Большой Советской Энциклопедии цель определяется как «заранее мыслимый результат сознательной деятельности человека». В практических применениях цель - это или идеальное устремление , которое позволяет коллективу увидеть перспективы или реальные возможности, конкретные цели - конечные результаты, достижимые в пределах определенного интервала времени, обеспечивающие своевременность завершения очередного этапа на пути к идеальным устремлениям.

В настоящее время в связи с усилением программно-целевых принципов в планировании исследованию закономерностей целеобразования и представления целей в конкретных условиях уделяется все больше внимания. Например: энергетическая программа, продовольственная программа, жилищная программа, программа перехода к рыночной экономике. Понятие цель лежит в основе развития системы.

Понятие информации в системе.

Информация - совокупность сведений, воспринимаемых системой из окружающей среды, выдаваемых в окружающую среду либо сохраняемой внутри информационной системы.

Данные - представление в формальном виде конкретная информация об объектах предметной области, их свойствах и взаимосвязях, отражающая события и ситуации в области. Данные представляются в виде, позволяющим автоматизировать их сбор, хранение, дальнейшую обработку информационными системами. Данные - это запись в соответствующем коде.

Организация хранения и обработки больших объемов информации о различных системах привела к появлению баз данных.

Модель и цель системы

Понятие модели трактуется неоднозначно. В основе его лежит сходство процессов, протекающих в реальной действительности, и в заменяющей реальный объект модели. В философии, под моделью понимается широкая категория кибернетики, заменяющая изучаемый объект его упрощенным представлением, с целью более глубокого познания оригинала. Под математической моделью (в дальнейшем просто моделью) понимается идеальное математическое отражение исследуемого объекта.

Фундаментальные (детальные) модели, количественно описывающих поведение или свойства системы, начиная с такого числа основных физических допущений (первичных принципов), какое только является возможным. Такие модели предельно подробны и точны для явлений, которые они описывают.

Феноменологические модели используются для качественного описания физических процессов, когда точные соотношения неизвестны, либо слишком сложны для применения. Такие приближенные или осредненные модели обычно обоснованы физически и содержат входные данные, полученные из эксперимента или более фундаментальных теорий. Феноменологическая модель основывается на качественном понимании физической ситуации. При получении феноменологических моделей используются общие принципы и условия сохранения.

Управление

В широком смысле слова под управлением понимается организационную деятельность, осуществляющую функции и направленную на достижении определенных целей.

Изучение, анализ и синтез больших систем производится на основе системного подхода, который предполагает учет основных свойств таких систем.

Существует точка зрения, согласно которой «теория систем ... относится к числу несостоявшихся наук». Этот тезис основывается на том, что теория систем строится и опирается на выводы и методы различных наук: математического анализа, кибернетики, теории графов и других. Однако, известно, что любая научная дисциплина формируется на базе уже имеющихся теоретических концепций. Общая теория систем выступает в качестве самостоятельной научной дисциплины уже потому, что, как будет показано в дальнейшем, имеет свой предмет, собственную методологию и свои методы познания. Другое дело, что целостное исследование объектов требует активного использования знаний из самых различных областей. В связи с этим общая теория систем не просто опирается на различные науки, а объединяет, синтезирует, интегрирует их в себе. В этом плане первой и главной особенностью теории систем является ее междисциплинарный характер.

Определяя предмет общей теории систем, различные научные школы видят его в неодинаковом свете. Так, известный американский ученый Дж. ван Гиг ограничивает его вопросами «структуры, поведения, процесса, взаимодействия, назначения и т.п.». По сути, предмет этой теории сводится к проектированию систем. В данном случае отмечается только одна его практически-прикладная сторона и направленность. Возникает определенный парадокс: общая теория систем признается, но ее единой теоретической концепции не существует. Она оказывается растворенной во множестве методов, применяемых для анализа конкретных системных объектов.

Более продуктивным является поиск подходов к выделению предмета общей теории систем в лице определенного класса целостных объектов, их сущностных свойств и законов.

Предмет общей теории систем составляют закономерности, принципы и методы , характеризующие функционирование, структуру и развитие целостных объектов реального мира.

Системология представляет собой специфическое направление общей теории систем, которое занимается целостными объектами, представленными в качестве объекта познания. Ее основными задачами являются:

Представление конкретных процессов и явлений в качестве систем;

Обоснование наличия определенных системных признаков у конкретных объектов;

Определение системообразующих факторов для различных целостных образований;

Типизация и классификация систем по определенным основаниям и описание особенностей различных их видов;

Составление обобщенных моделей конкретных системных образований.

Следовательно, системология составляет лишь часть ОТС. Она отражает ту ее сторону, которая выражает учение о системах как сложных и целостных образованиях. Она призвана выяснить их сущность, содержание, основные признаки, свойства и т.д. Системология отвечает на такие вопросы как: Что такое система? Какие объекты могут быть отнесены к системным? Чем обусловлена целостность того или другого процесса? и т.п. Но она не дает ответа на вопрос: Как или каким образом должны изучаться системы? Это вопрос уже системных исследований.

В самом точном смысле системное исследование представляет собой научный процесс выработки новых научных знаний, один из видов познавательной деятельности, характеризующийся объективностью , воспроизводимостью , доказательностью и точностью . Оно базируется на самых различных принципах, методах, средствах и приемах . Это исследование специфично по своей сути и содержанию. Оно является одной из разновидностей познавательного процесса, имеющей целью такую его организацию, при которой бы обеспечивалось целостное изучение объекта и получение в конечном итоге его интегративной модели. Отсюда вытекают и основные задачи системного исследования объектов. К их числу относятся:

Разработка организационных процедур познавательного процесса, обеспечивающего получение целостного знания;

Осуществление подбора о каждом конкретном случае такого набора методов, который бы позволял получить интегративную картину функционирования и развития объекта;

Составление алгоритма познавательного процесса, дающего возможность всесторонне исследовать систему.

Системные исследования базируются на соответствующей методологии , методических основах и системотехнике . Они определяют весь процесс познания объектов и явлений, имеющих системную природу. От них напрямую зависит объективность, достоверность и точность полученных знаний.

Фундаментом общей теории систем и системных исследований является методология . Она представлена комплексом принципов и способов построения и организации теоретической и практической деятельности, направленной на целостное изучение реальных процессов и явлений окружающей действительности. Методология составляет понятийно-категориальный каркас общей теории систем, включает в себя законы и закономерности структуры и функционирования, а также развития сложноорганизованных объектов, действующие причинно-следственные связи и отношения , раскрывает внутренние механизмы взаимодействия компонентов системы , ее связи с внешним миром.

Методические основы системного исследования представлены совокупностью методов и алгоритмов теоретического и практического освоения системных объектов. Методы выражены в определенных приемах, правилах, процедурах, применяемых в познавательном процессе. К настоящему времени накоплен очень большой арсенал используемых в системных исследованиях методов, которые могут быть подразделены на общенаучные и частные. К первым из них относятся методы анализа и синтеза, индукции и дедукции, сравнения, сопоставления, аналогии и другие. Ко вторым принадлежит все многообразие методов конкретных научных дисциплин, которые находят свое применение в системном познании конкретных объектов. Алгоритм исследования определяет последовательность выполнения определенных процедур и операций, обеспечивающих создание целостной модели изучаемого явления. Он характеризует основные этапы и шаги, отображающие движение познавательного процесса от его начальной точки до конечной. Методы и алгоритмы находятся в неразрывной связи друг с другом. Каждому исследовательскому этапу соответствует своя совокупность методов. Правильная и четко определенная последовательность операций, сочетающаяся с верно избранными методами, обеспечивает научную достоверность и точность полученных результатов исследования.

Системотехника охватывает проблемы проектирования, создания, эксплуатации и испытания сложных систем. Во многом она базируется на активном применении знаний из таких областей как теория вероятности, кибернетика, теория информации, теория игр и т.д. Для системотехники характерно то, что она наиболее близко подходит к решению конкретных прикладных и практических проблем, возникающих в ходе системного исследования.

Наряду с наличием собственной структуры, общая теория систем несет в себе большую научно-функциональную нагрузку. Отметим следующие функции общей теории систем:

- функция обеспечения целостного познания объектов; - функция стандартизации терминологии; - описательная функция; - объяснительная функция; - прогнозная функция .

Общая теория систем является наукой не стоящей на месте, а постоянно развивающейся. Тенденции ее развития в современных условиях просматриваются по нескольким направлениям.

Первое из них - это теория жестких систем . Такое название они получили из-за влияния физико-математических наук. Эти системы имеют прочные и устойчивые связи и отношения. Их анализ требует строгих количественных построений. Основой последних является дедуктивный метод и точно определенные правила действий и доказательств. В этом случае, как правило, речь идет о неживой природе. В то же время, математические методы все больше проникают и в другие области. Такой подход реализован, к примеру, в ряде разделов экономической теории.

Второе направление - это теория мягких систем . Системы подобного рода рассматриваются как часть мироздания, воспринимаемая как единое целое, которые способны сохранять свою сущность, несмотря на изменения, происходящие в ней. Мягкие системы могут адаптироваться к условиям окружающей среды, сохраняя при этом свои характерные особенности. Солнечная система, истоки реки, семья, пчелиный улей, страна, нация, предприятие – все это системы, составляющие элементы которых подвергаются постоянным изменениям. Системы, относящиеся к мягким, имеют собственную структуру, реагируют на внешние воздействия, но при этом сохраняют свою внутреннюю сущность и способность к функционированию и развитию.

Третье направление представлено теорией самоорганизации . Это новая развивающаяся парадигма исследования, которая связана с целостными аспектами систем. По некоторым оценкам она является самым революционизирующим подходом для общей теории систем. Под самоорганизующимися системами подразумевают самовосстанавливающиеся системы, в которых результатом является сама система. К ним относятся все живые системы. Они постоянно самообновляются посредством обмена веществ и энергии, получаемой в результате взаимодействия с внешней средой. Для них характерно то, что они поддерживают неизменность своей внутренней организации, допуская, тем не менее, временные и пространственные изменения своей структуры. Эти изменения обусловливают серьезные специфические моменты в их исследовании, требуют применения новых принципов и подходов к их изучению.

В современном развитии ОТС все отчетливее проявляется зависимость эмпирических и прикладных вопросов от этических аспектов . Разработчики конкретной системы должны учитывать возможные последствия создаваемых ими систем. Они обязаны оценивать воздействия изменений, привносимых системой, на настоящее и будущее, как самих систем, так и их пользователей. Люди строят новые заводы и фабрики, изменяют русла рек, перерабатывают лес в древесину, бумагу - и все это зачастую делается без должного учета их влияния на климат и экологию. Поэтому ОТС не может не основываться на определенных этических принципах. Мораль систем связана с той системой ценностей, которая движет разработчиком, и зависит от того, как эти ценности согласуются с ценностями пользователя и потребителя. Закономерно, что этическая сторона систем затрагивает вопросы ответственности частных предпринимателей и руководителей государственных организаций за безопасность людей, участвующих в производстве и потреблении.

Неоценимое значение приобрела общая теория систем в решении многих практических задач. Вместе с развитием человеческого общества значительно увеличился объем и сложность проблем, которые должны быть разрешены. Но сделать это с помощью традиционных аналитических подходов становиться просто невозможно. Для решения все большего числа проблем нужно широкое поле зрения, которое охватывает весь спектр проблемы, а не его небольшие отдельные части. Немыслимо представить себе современные процессы управления, планирования без прочной опоры на системные методы. Принятие любого решения строится на системе измерений и оценок, на основании которых формируются соответствующие стратегии, обеспечивающие достижение системой установленных целей. Применение общей теории систем положило начало моделированию сложных процессов и явлений, начиная от таких крупномасштабных как глобальные мировые процессы и заканчивая мельчайшими физическими и химическими частицами. С системных позиций рассматривается сегодня экономическая деятельность, оценивается эффективность деятельности и развития фирм и предприятий.

Следовательно, общая теория систем - это междисциплинарная наука, призванная в целостном виде познавать явления окружающего мира . Она формировалась в течение длительного исторического периода, а ее появление явилось отражением возникшей общественной потребности познания не отдельных сторон предметов и явлений, а создания общих, интегративных представлений о них.