СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ Лекции: 36 часов Практические занятия: 18

работа: 18 часов
Итоговый контроль: зачет
Лектор: Ветохин Сергей Сергеевич

Мир, 1978.
2. Гноенский Л.С., Каменский Г.А., Элъсголъц Л.Э. Математические основы

теории управляемых систем.- М.: Наука, 1969.
3. Габасов Р., Кириллова Ф.М. Методы оптимизации. - Минск, Изд-во БГУ, 1975.
4. Андреев Ю.Н. Управление конечномерными линейными объектами. - М: Наука, 1976.
5. Антонов В.В. Системный анализ. – М.: Высшая школа. 2004.
6. Волкова В.Н., Денисов А.А. Основы теории систем и системного анализа. - СПб.: Изд-во СПб ГТУ. 2001.
7. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ. – М.: Высшая школа. 1989.
8. Системный анализ и принятие решений/Словарь-справочник. - М.: Высшая школа. 2004.

всеобщим свойством материи
Системность проявляется через системность практической деятельности, системность

познавательной деятельности и системность среды

Признаки системности практической деятельности человека: структурированность, взаимосвязь составляющих частей, подчиненность деятельности определенной цели (алгоритмичность)

Системны результаты практической деятельности

Системным является само мышление

Свойство системности присуще процессу познания

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.

Аналитичность человеческого знания отражается в существовании различных наук, в продолжающейся их дифференциации. Но мы наблюдаем и обратный процесс синтеза знаний, что проявляется в возникновении междисциплинарных наук (физхимия, биофизика, биохимия). Наиболее высокая форма синтеза знаний реализуется в виде наук о самых общих свойствах природы (философия, которая выявляет и отражает общие свойства всех форм существования материи).

— дисциплина о всеобщих отношениях, взаимосвязях и взаимодействиях объектов, кибернетика,

теория систем, теория организации и т. п. В этих дисциплинах соединяются технические, естественнонаучные и гуманитарные знания

Системно человеческое общество в целом. Системность выражается во взаимосвязи развития отдельных структур (национальных, государственных, религиозных образований) и в их взаимном влиянии друг на друга

Системны взаимодействия человека со средой

Ранее всего системные проблемы были осознаны философами (философия, логика, математика)

М.-А. Ампер впервые выделил кибернетику как науку об управлении государством, обозначил ее место в ряду других наук и сформулировал ее системные особенности

Системность всегда была методом любой науки

Б. Трентовский отмечал, что эффективное управление должно учитывать все важнейшие внешние и внутренние факторы, влияющие на объект управления. Ввел понятие «кибернет» (ЛПР). Представил общество как систему, которая развивается путем разрешения противоречий

Академик Е.С. Федоров установил, что существует только 230 типов кристаллической

решетки. Обнаружил аналогичные закономерности в области архитектурных и музыкальных конструкций, языковых построений, строения вещества. Заметил свойство самоорганизации систем как способность к приспособлению, к повышению стройности

А.А. Богданов в начале XX в. начал создавать теорию организации (тектологию). Основная идея: все существующие объекты и процессы имеют некий уровень организованности, который тем выше, чем сильнее свойства целого отличаются от простой суммы свойств комплектующих элементов.

Австрийский ученый Л. фон Берталанфи в 50-х гг. XX в.

организовал в Канаде центр системных исследований. Подчеркнуто значение обмена системы веществом, энергией и энтропией с внешним миром, отмечено, что в системе устанавливается динамическое равновесие, которое может быть направлено в сторону усложнения организации, функционирование системы является не просто откликом на изменение внешних условий, а сохранением старого или установлением нового внутреннего равновесия системы. Исследует общие закономерности достаточно сложных организаций материи как биологической, так и общественной природы. Берталанфи и его школа пытаются придать общей теории систем формальный характер

Н. Винер в 1948 г. опубликовал книгу «Кибернетика», затем «Кибернетика

и общество». Развивает идеи управления и связи в животном мире и машинах, анализирует с позиций кибернетики процессы, происходящие в обществе. Показывает универсальность кибернетики. Развивает системные представления как типизацию моделей систем, выявление особого значения обратных связей в системе, подчеркивание принципа оптимальности в управлении и синтезе систем, осознание информации как всеобщего свойства материи и возможности ее количественного описания, развитие методологии моделирования вообще и в особенности идеи математического эксперимента с помощью ЭВМ.

Академик А.И. Берг: «Кибернетика — это наука об оптимальном управлении

сложными динамическими системами»
Академик А.Н. Колмогоров: «Кибернетика — это наука о системах, воспринимающих, хранящих, перерабатывающих и использующих информацию»
Бельгийская школа во главе с И. Пригожиным: механизм самоорганизации систем (при взаимодействии со средой система может перейти в неравновесное состояние. В результате изменяется организованность системы. Переломные точки называются точками бифуркации. Материя не является пассивной субстанцией, ей присуща спонтанная активность.

— междисциплинарный курс, обобщающий методологию исследования сложных технических, природных и

социальных систем

Системный анализ - совокупность методов и средств, используемых при исследовании и конструировании сложных и сверхсложных объектов, прежде всего методов выработки, принятия и обоснования решений при проектировании, создании и управлении социальными, экономическими, человеко-машинными и техническими системами (Философский словарь)

Системный анализ — это совокупность методов, основанных на использовании ЭВМ и ориентированных на исследование сложных систем — технических, экономических, экологических и т.д.

системного анализа является проблема принятия решения
Системный анализ можно определить

как дисциплину о проблемах принятия решений в условиях, когда выбор альтернативы требует анализа сложной информации различной физической природы

Системный анализ является дисциплиной синтетической. В нем выделяют три главных направления. Эти направления соответствуют трем этапам, которые всегда присутствуют в исследовании сложных систем:
1) построение модели исследуемого объекта;
2) постановка задачи исследования;
3) решение поставленной задачи

процесса или явления) есть описание системы или процесса, которое может

быть сделано на языке математики или с использованием качественных категорий. Статичность и динамичность.

Постановка задачи исследования (анализа). Цель предполагается внешним фактором по отношению к системе. Таким образом, цель становится самостоятельным объектом исследования. Цель должна быть формализована. Задача системного анализа состоит в проведении необходимого анализа неопределенностей, ограничений и формулировании, в конечном счете, некоторой оптимизационной задачи:
f(x) -» max, x  G.

потребоваться тонкие математические методы. Применение наряду с формальными процедурами эвристических

подходов. Неформальные рассуждения.
Сложность вектора Х. Неопределенность множества G. Критерии оптимальности. Многоцелевые задачи.

«совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях и связях между собой

и образующих некоторое целостное единство»

Ю.И. Дегтярев: «Системой называется упорядоченная совокупность материальных объектов (элементов), объединенных какими-либо связями (механическими, информационными), предназначенных для достижения определенной цели и достигающих ее наилучшим (по возможности) образом»

Система есть совокупность взаимосвязанных элементов, обособленная от среды и взаимодействующая с ней как целое
Система есть средство достижения цели

том, что система обладает новыми свойствами по сравнению с элементами,

из которых она состоит

Вторая особенность систем состоит в том, что они обладают свойствами оптимальности

Система — понятие относительное. На одном уровне иерархии элемент системы сам является системой, на другом уровне система есть элемент более крупной системы

Третья особенность. Системы создаются для достижения какой-либо цели, для решения определенных задач

– технические, биологические, социальные и т. п.;
• по характеру поведения

— детерминированные, вероятностные, игровые;
• по типу целеустремленности — открытые и закрытые;
• по сложности структуры и поведения — простые и сложные;
• по виду научного направления, используемого для их моделирования — математические, физические, химические и др.;
• по степени организованности — хорошо организованные, плохо организованные и самоорганизующиеся

будущем однозначно определяется ее состоянием в настоящий момент времени и

законами, описывающими переходы элементов и системы из одних состояний в другие

Вероятностные или стохастические системы — это системы, поведение которых описывается законами теории вероятностей

Открытые системы обладают особенностью обмениваться с внешней средой 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

Игровой является система, осуществляющая разумный выбор своего поведения в будущем

состояний, их поведение легко описывается в рамках той или иной

математической модели. Сложные системы отличаются разнообразием внутренних связей, но допускают их описание. Причем набор методов, привлекаемых для описания сложных систем, как правило, многообразен, т. е. для построения математической модели сложной системы применяются различные подходы и разные разделы математики. Очень сложные системы характеризуются большой разветвленностью связей и своеобразностью отношений между элементами. Многообразие связей и отношений таково, что нет возможности все их выявить и проанализировать.

В.В. Налимовым):
Под хорошо организованной системой понимается система, у которой определены

все элементы, их взаимосвязь, правила объединения в более крупные компоненты, связи между всеми компонентами и целями системы, ради достижения которых создается или функционирует система

Самоорганизующиеся системы — это системы, обладающие свойством адаптации к изменению условий внешней среды, способные изменять структуру при взаимодействии системы со средой, сохраняя при этом свойства целостности, системы, способные формировать возможные варианты поведения и выбирать из них наилучшие

Для плохо организованной системы не ставится задача определить все учитываемые компоненты, их свойства и связи между собой, а также с целями системы. Формируется набор макропараметров и функциональных закономерностей, которые будут ее характеризовать. Определение этих параметров и зависимостей осуществляется на основании некоторой выборочной информации

системы взаимодействий анализируемых объектов с окружающей средой. Решение данной задачи

предполагает:
• проведение границы между исследуемой системой и окружающей средой, предопределяющей предельную глубину влияния рассматриваемых взаимодействий, которыми ограничивается рассмотрение;
• определение реальных ресурсов такого взаимодействия;
• рассмотрение взаимодействий исследуемой системы с системой более высокого уровня

конструированием альтернатив этого взаимодействия, альтернатив развития системы во времени и

в пространстве. Важное направление развития методов системного анализа связано с попытками создания новых возможностей конструирования оригинальных альтернатив решения, неожиданных стратегий, непривычных представлений и скрытых структур. Другими словами, речь здесь идет о разработке методов и средств усиления индуктивных возможностей человеческого мышления в отличие от его дедуктивных возможностей, на усиление которых, по сути дела, направлена разработка формальных логических средств.

конструировании множества имитационных моделей, описывающих влияние того или иного взаимодействия

на поведение объекта исследования. В системных исследованиях не преследуется цель создания некоей супермодели. Речь идет о разработке частных моделей, каждая из которых решает свои специфические вопросы

моделей принятия решений на основе различных альтернатив развития системы. Задача

системных аналитиков - выбрать и обосновать наилучшую альтернативу. На этом этапе необходимо учитывать взаимодействие системы с подсистемами, сочетать их цели, выделять глобальные и второстепенные. Решение задачи включает:
а) оценки эффективности принятых решений (планов и программ);
б) решение проблемы многокритериальности в оценках альтернатив, особенно социально-экономических ;
в) исследования проблемы неопределенности, особенно связанной не с факторами статистического характера, а с неопределенностью экспертных суждений и преднамеренно создаваемой неопределенностью, связанной с упрощением представлений о поведении системы;
г) разработка проблемы агрегирования индивидуальных предпочтений на решениях, затрагивающих интересы нескольких сторон;
д) создание методов проверки логической согласованности структур и планов и установления необходимого баланса между предопределенностью программы действий и ее подготовленностью к перестройке при поступлении новой информации как о внешних событиях, так и изменении представлений о выполнении этой программы

является разрешение проблемной ситуации, возникшей перед объектом проводимого системного исследования

Системный анализ занимается изучением проблемной ситуации, выяснением ее причин, выработкой вариантов ее устранения, принятием решения и организацией дальнейшего функционирования системы, разрешающего проблемную ситуацию

Начальным этапом любого системного исследования является изучение объекта проводимого системного анализа с последующей его формализацией: формализация объекта исследования, формализация исследования системы, процесса постановки и решения проблемы

принимаемых решений. Максимизация эффективности деятельности предприятия, надежности работы оборудования, оптимизации

стратегий обслуживания систем, распределения ресурсов

Принятие решения в условиях неопределенности, которая имеет различную природу. Стохастическая неопределенность

Неопределенность из-за неизвестных факторов, которые не могут быть описаны статистическими методами: 1) распределение вероятностей для неизвестных факторов в принципе существует, но к моменту принятия решения не известно; 2) распределение вероятностей для неизвестных факторов вообще не существует

многокритериальности задач системного анализа
Неопределенность, связанную с последующим влиянием результатов

принятого решения на проблемную ситуацию

Неопределенность точности модели

Применение эвристических методов