Конспект лекций по дисциплине: теория систем и системный анализ санкт-Петербург 2010 содержание основные понятия теории систем
Скачать 0.57 Mb.
|
1.4 Классификация систем Системы могут быть разделены на классы по различным признакам. На рисунке 1.3 представлена классификация систем по наиболее общим признакам:
Физические системы состоят из изделий, оборудования и машин и, вообще, из естественных или искусственных объектов. Этим системам могут быть противопоставлены абстрактные системы, которые не имеют прямого аналога. В абстрактных системах свойства объектов, которые могут существовать только в уме исследователя, представляют символы. Это могут быть: языки (естественные и искусственные), системы исчислений и т.п. Идеи, планы гипотезы и понятия, находящиеся в процессе исследования, могут также быть представлены как абстрактные системы. Естественные системы - это системы, которые существуют реально, например: механические, биологические, эргодические (человеко-машинные). В свою очередь, искусственные системы являются продуктом человеческого труда и ума. Разделение систем на простые и сложные является условным. Мы будем относить к разряду сложных систем те, для которых характерны следующие признаки:
 Рисунок 1.3 – Классификация систем Любую сложную систему в соответствии с кибернетическим подходом к исследованию систем можно рассматривать как систему управления, состоящую из двух или более систем. При этом одна из них является управляющей системой, а другая управляемой системой. Адаптивная система - это система, которая способна приспосабливаться к внешнему воздействию, или, другими словами, в которой происходит непрерывный процесс обучения или самоорганизации. Системы существуют в определенной окружающей среде и обусловливаются ею. Открытые системы обмениваются с окружающей средой веществом или энергией регулярным и понятным образом. Деловая деятельность в основном происходит в обстановке открытой системы. Противоположностью открытым системам являются закрытые системы, у которых отсутствует взаимодействие с внешней средой, или которые действуют с относительно небольшим обменом энергией или веществом с окружающей средой. Лучший пример частично закрытой системы в деловом мире - монополия, процессы и продукты которой защищены патентами или другими средствами. Отсутствие конкуренции может позволить монополии действовать менее открытым способом. Сделанные человеком системы являются закрытыми, если они характеризуются как полностью структурированные. Конструирование деловых систем имеет целью переход к открытым системам. Эта цель достигается с помощью обратной связи. Системы, сделанные человеком, могут быть также адаптивными. Постоянная система - это естественная система, но на практике довольно часто некоторые искусственные системы относят к постоянным системам. Стабильная система - это система, свойства которой не меняются во времени. В том случае, если изменения все-таки имеют место, то они носят циклический характер. Пассивные системы не оказывают ответного воздействия на среду. В случае, если ответная реакция имеет место, то такая система является активной. Как видно из рисунка 1.4, каждая управляемая система в свою очередь может быть представлена системой управления состоящей из управляющей и управляемой систем. Таким образом, любую сложную систему можно рассматривать как комплекс вложенных друг в друга систем управления. Образно говоря, сложная система - это «матрешка», число, вложений в которую зависит от целей исследования системы. Они конкретно определяют, какую по счету управляемую систему не следует далее представлять системой управления с двумя составляющими — управляющей и управляемой. Функционирование сложной системы как системы управления, состав которой показан на рисунке 1.4, можно представить в виде процесса управления, состоящего из последовательности следующих четырех системных операций:
 Рисунок 1.4 – Состав системы управления В общем случае процесс управления является циклическим процессом (рисунок 1.5). Это значит, что каждая из четырех операций может выполняться в цикле в зависимости от возможностей состава системы - количества элементов и их свойств, и воздействия окружающей среды. Первый цикл - повторение операции контроля до тех пор, пока не обнаружено отклонение мероприятий от плана. Второй цикл - в случае обнаружения отклонений от плана повторяется операция управляющего воздействия, затем снова выполняется операция контроля. Третий цикл - повторение операции планирования - корректировки старого плана так, чтобы операция оперативного управления в целом оставалась эффективной. При этом вначале выполняется операция принятия решения. Четвертый цикл - повторяется операция принятия решения на разработку нового плана, если корректировка старого плана не принесла успеха. При этом, как правило, выполняется и операция прогнозирования.  Рисунок 1.5 – Циклический процесс управления Такое циклическое повторение характерно для всех сложных систем, нас окружающих. Отличия могут заключаться лишь в той или иной конкретной детализации состава циклов. Теперь несколько слов о простых системах. Главной отличительной чертой простой системы является, как правило, небольшое количество элементов в составе системы и отсутствие управления. При большом количестве элементов простые системы называются большими системами. Состояние простой системы не может меняться (структура, элементы) поскольку отсутствует управление, то есть, нет управляющей части. Состояние простой системы изменяется только под воздействием внешней управляющей системы, когда простая система превращается в управляемую, но не в систему управления. В отличие от управляющей системы, обрабатывающей информационные потоки, простая система, превращенная в управляемую, обрабатывает материальные или энергетические потоки. На практике такими системами является различное оборудование, управляемое людьми или автоматами. Подобные системы могут входить в качестве элементов в состав систем управления, примером которых являются такие сложные системы как предприятия текстильной или легкой промышленности. Эти предприятия полностью соответствуют определению сложной системы, а значит, системы управления, структура которой определяется информационными, материальными и энергетическими связями. Вопросы к главе 1 «Основы теории систем»
17.Каков циклический процесс управления? 2 ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА 2.1 Определение системного анализа Системный анализ в широком смысле слова представляет собой синтез методологии теории систем, системного подхода и системных методов обоснований принятия решения. Системный анализ - это методология решения крупных проблем, основанная на концепции систем. В системном анализе решение проблемы определяется как деятельность, которая сохраняет или улучшает характеристики системы. Приемы и методы системного анализа направлены на выдвижение альтернативных вариантов решения проблемы, выявление масштабов неопределенности по каждому варианту и сопоставление вариантов по их эффективности. Привлечение этой методологии обусловлено, прежде всего, тем, что приходится осуществлять выбор в условиях неопределенности, вызванной наличием факторов, не поддающихся строгой количественной оценке. С момента своего возникновения (начало 50-х годов, США) системный анализ быстро впитал в себя достижения многих родственных и смежных областей и различных подходов и превратился в самостоятельную, богатую формами и областями приложений, уникальную по своему назначению и характеру научную и прикладную дисциплину. Поскольку практически действующая методология есть не что иное, как основанная на этой методологии деятельность различных организаций по решению проблемы, системный анализ начал оказывать глубокое влияние на понимание и практику руководства решением проблем и вообще на организацию и руководство. В частности, еще в 1963 г. военный бюджет США был подготовлен на основе широкого применения системного анализа. Системный анализ может применяться в области бизнеса, социологии, здравоохранения и практической медицины, политики и идеологии, в которых могут существовать свои специфические проблемы. В частности, совершение техники политических переворотов и техники контроля над населением (с помощью средств массовой информации) может быть следствием применения методологии системного анализа, в том числе, и в нашей стране. Целью системного анализа является упорядочение последовательности действий при решении крупных проблем, основываясь на системном подходе. Системный анализ предназначен для решения того класса проблем, который находится вне короткого диапазона ежедневной деятельности. Основное содержание системного анализа заключено не в формальном математическом аппарате, описывающем "системы" и "решение проблем" и не в специальных математических методах, например, оценки неопределенности, а в его концептуальном, т. е. понятийном, аппарате, в его идеях, подходе и установках. Системный анализ как методология решения проблем претендует на то, чтобы исполнять роль каркаса, объединяющего все необходимые знания, методы и действия для решения проблемы. Именно этим определяется его отношение к таким областям, как исследование операций, теория статистических решений, теория массового обслуживания и т. п. В центре методологии системного анализа находится операция количественного сравнения альтернатив, которая выполняется с целью выбора альтернативы, подлежащей реализации. Если требование разнокачественности альтернатив выполнено, то могут быть получены количественные оценки. Но для того, чтобы количественные оценки позволяли вести сравнение альтернатив, они должны отражать участвующие в сравнении свойства альтернатив (выходной результат, эффективность, стоимость и другие). Достичь этого можно, если учтены все элементы альтернативы и даны правильные оценки каждому элементу. Так возникает идея выделения "всех элементов, связанных с данной альтернативой", т. е. идея, которая на обыденном языке выражается как "всесторонний учет всех обстоятельств". Выделяемая этим определением целостность называется в системном анализе полной системой или просто системой. Система, таким образом, есть то, что решает проблему. Но как выделить эту целостность, "систему", как установить, входит данный элемент в данную альтернативу или нет? Единственным критерием может быть участие этого элемента в процессе, приводящем к появлению выходного результата данной альтернативы. Коль скоро это так, понятие процесса оказывается центральным понятием системного анализа. Таким образом, то, что прежде всего, должно быть выделено, если мы хоти думать и действовать "системно", есть процесс. Не может быть системного мышления без ясного понимания процесса. Чтобы выделить (найти) процесс, переводящий вход в выход, необходимо, прежде всего, выявить проблему - ситуацию, характеризующую различие между необходимым (желаемым) выходом и существующим выходом. Выход является необходимым, если его отсутствие создает угрозу существованию или развитию системы. Существующий выход обеспечивается существующей системой. Желаемый выход обеспечивается желаемой системой. Проблема - это разница между существующей и желаемой системой. Проблема может заключаться в предотвращении уменьшения выхода или же в увеличении выхода. Условия проблемы представляют собой существующую систему ("известное"). Требования представляют желаемую систему. Решение проблемы есть то, что заполняет промежуток между существующей и желаемой системами. Поэтому система, заполняющая промежуток, является объектом конструирования и называется решением проблемы. Другими словами, проблема определяется как ситуация, в которой есть два состояния: одно называется существующим, а другое - предполагаемым. В каждом состоянии есть набор объектов, свойств и связей, объединенных в процессе. При этом каждое состояние может быть описано как система. Проблема характеризуется содержащимся в ней неизвестным. Может быть, одна или много областей неизвестного. Неизвестное может быть определимо качественно, а не количественно. Количественной характеристикой может служить диапазон оценок, представляющих предполагаемое состояние неизвестного. Существенно, что определение одного неизвестного в терминах другого может быть противоречивым или избыточным. Неизвестные могут быть выражены только в терминах известного, т.е. такого, объекты, свойства и связи которого, установлены. Поэтому известное определяется как количество, значение которого установлено. Существующее состояние (существующая система) может содержать и известное, и неизвестное; это означает, что существование неизвестного может не препятствовать способности системы функционировать. Существующая система, по определению, логична, но может не удовлетворять ограничению. Таким образом, действие системы само по себе не является конечным критерием хорошего, так как некоторые идеально работающие системы могут не обеспечить достижение целей. Определение целей может быть дано только в терминах требований к системе. Требования к системе есть средство фиксации однозначных утверждений, определяющих цель. Хотя требования к системам устанавливаются в терминах объектов, свойств и связей, цели могут быть определены в терминах желаемого состояния. Цели и желаемое состояние для данного набора требований к системе могут полностью совпадать. Если они различны, то говорят, что требования представляют желаемую систему. Вообще, цели отождествляются с желаемой системой. Цель действий состоит в том, чтобы свести к минимуму промежуток между существующей и предлагаемой системой. Сохранение или улучшение состояния системы отождествляется с промежутком между существующим и желаемым состоянием. Формулировка цели и представление о ней зависит от стадии познания системы, поэтому в процессе развития представления о системе цель может переформулирована. Поэтому весьма важно определить, в каком смысле на данном этапе рассмотрения системы употребляется понятие цель, то есть, к какой точке условной шкалы (идеальное устремление в будущее - конкретный результат деятельности) ближе принимаемая формулировка цели. При формулировании цели необходимо учитывать внешние по отношению к выделенной системе факторы (внешние потребности, мотивы, программы). Важное отличие организационных (открытых, развивающихся систем) от технических (замкнутых, закрытых) систем состоит в следующем. В организационных системах цели могу возникать на основе противоречий как между внешними и внутренними факторами, так и между внутренними факторами, имевшимися ранее и вновь возникающими в находящейся в постоянном самодвижении организационной системе. Существенно, что в открытых, развивающихся системах цель формируется внутри системы, и внутренние факторы, влияющие на формирование целей, являются такими же объективными, как и внешние. В противоположность этому, теория управления техническими системами оперирует понятием цели только по отношению к внутренним факторам. Возможность сведения задачи формирования глобальной цели к задаче структуризации цели. Цель возникает в сознании руководителя или коллектива не как единичное понятие, а как некоторая, достаточно "размытая" область. На любом уровне цель возникает вначале в виде "образа" цели. При этом достичь одинакового понимания общей цели всеми исполнителями принципиально не возможно без ее детализации в виде упорядоченного или неупорядоченного набора взаимосвязанных подцелей. Такая детализация делает цель понятной и более конкретной для разных исполнителей. Таким образом, задача формирования общей цели в сложных системах должна быть сведена к задаче структуризации цели. Наиболее распространенным способом представления структур целей является древовидная иерархическая структура. При этом промежуточные цели могут формироваться по мере достижения предыдущей, что может использоваться как средство управления. Заметим, что в иерархической структуре целей закономерность целостности проявляется на каждом уровне иерархии: достижение целей вышележащего уровня не может быть полностью обеспечено достижением подцелей, хотя и зависит от них, а потребности, мотивы, программы, влияющие на формирование целей, необходимо исследовать на каждом уровне иерархии. Как методология решения проблем системный анализ указывает принципиально необходимую последовательность взаимосвязанных операций, которая (в самых общих чертах) состоит из выявления проблемы, конструирования решения и реализации этого решения. Процесс решения представляет собой конструирование, оценку и отбор альтернатив систем по критериям стоимости, времени эффективности и риска с учетом отношений между предельными значениями приращений этих величин (так называемых маргинальных отношений). Выбор границ этого процесса определяется условием, целью и возможностями его реализации. Наиболее адекватное построение этого процесса предполагает всестороннее использование эвристических заключений в рамках постулированной системной методологии. Редуцирование (уменьшение) числа переменных производится на основе анализа чувствительности проблемы к изменению отдельных переменных или групп переменных, агрегирования переменных в сводные факторы, выбором подходящих форм критериев, а также применением там, где это, возможно, математических способов сокращения перебора (методов математического программирования и т. п.). Совершенствование методов при данном состоянии научных знаний имеет предел, определяемый как потенциально достижимый уровень. В результате решения проблемы устанавливаются новые связи и отношения, часть которых обусловливает желаемый выход, а другая часть определят непредвиденные возможности и ограничения, которые могут стать источником будущих проблем. Таковы в общих чертах основные представления системного анализа как методологии решения проблем. Применение системного анализа на практике может происходить в двух ситуациях:
Решение проблемы в ситуации новой проблемы проводится по следующим основным этапам:
Заметим, что определение точного перечня частных функций, обеспечивающих реализацию перечисленных этапов решения новой проблемы - это предмет самостоятельного исследования, необходимость и значение которого не могут быть переоценены. Реализация новой возможности проходит другим путем. Использование данной возможности в данной области зависит от наличия в ней или в смежных областях актуальной проблемы, нуждающейся для своего разрешения в такой возможности. Использование возможностей в отсутствие проблем может таить в себе, как минимум, бесполезную растрату ресурсов. Использование возможностей при наличии проблем, но игнорирующее проблемы, превращающееся в самоцель, может способствовать углублению и обострению проблемы. Развитие науки и техники приводит к тому, что возникновение ситуации новой возможности становится заурядным явлением. Это требует серьезного анализа ситуации при появлении новой возможности. Возможность утилизируется, если лучшая альтернатива включает в себя эту возможность. В противоположном случае возможность может остаться неиспользованной. Одна из задач, возникающих при использовании методологии системного анализа для решения проблемы, состоит в том, чтобы выделить полезные, ценные элементы эвристического процесса и применить их совместно с методологией. Таким образом, задача состоит в том, чтобы внести структуру в слабоструктурированный процесс. При этом необходимо выполнить, по крайней мере, следующие основные требования:
Эти требования не равны по важности, точности выражений или степени полноты и объективности. Каждое требование имеет самостоятельную ценность. Форма, в которой выполняются перечисленные требования, может усложнить слабоструктурированную проблему. Возможно, письменное изложение проблемы и ее решение приводят к более дисциплинированному употреблению слов. Документирование процесса исследования и составление отчетов о его результатах иногда оказывает благотворное влияние, усиливая структуру проблемы. Но не все решения имеют письменную форму, и, возможно, только относительно немногие из деловых всеобъемлющих решений формально документированы. Типичные недостатки письменного материала - многословие, рыхлая структура предложений, неполнота представления, а также такое использование слов, когда их значение и смысл не определяются строго, и когда полагаются на туманное "общепринятое" значение слова (семантическое использование слов). В завершение рассмотрим так называемый "закон необходимого разнообразия". Этот закон впервые сформулировал У. Р. Эшби, и звучит этот закон следующим образом: "чтобы создать систему, способную справиться с решением проблемы, обладающей определенным, известным разнообразием, нужно, чтобы сама система имела еще большее разнообразие, чем разнообразие решаемой проблемы, или была способна создать в себе это разнообразие". Понимание рассмотренных закономерностей закладывает основы системного мышления и позволяет перейти к рассмотрению вопросов, связанных с системным представлением сложных объектов и процессов, а также решаемых в этих системах крупных проблем. |
Похожие:
 | Реферат на тему эссе на тему d. Дисциплина «Методика преподавания классического танца» Дисциплины: «Теория управления», «Исследование систем управления», «Теория организации», «Методология науки, системный подход и системный... |  | Контрольная работа №3 по курсу «Теория систем и системный анализ» |
| Рабочая программа по дисциплине дс системный анализ в таможенном деле (практикум) Охватывает широкий спектр разнородных проблем – от анализа экономической ситуации до разработки методик и моделей синтеза социально-экономических... | | Программа дисциплины «Современные erp-системы» «Теория информационных технологий и систем», «Архитектура корпоративных информационных систем» а также иметь представление о современных... |
| Негосударственное Аккредитованное Частное Образовательное Учреждение... Распределенные объектные архитектуры программных систем. Многоуровневые приложения. Основные понятия архитектуры распределенных систем.... | | Методические рекомендации по изучению дисциплины «Системный анализ и теория управления» Цель курса «Системный анализ и теория управления» является формирование у студентов системы знаний по теории управления, развитие... |
| Учебно-методический комплекс учебной дисциплины «теория систем и системный анализ» Программа составлена в соответствии с требованиями фгос впо по направлению подготовки 080500. 62 «Бизнес информатика» | | Основы теории систем и системный анализ спецкурс Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 011200. 68 «Физика», магистерская программа «Окружающая... |
| Рабочая программа Учебной дисциплины «теория систем и системный анализ» Программа составлена в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования... | | Конспект лекций по дисциплине «управление маркетингом» Составила... Тема основные понятия и содержание курса. Связь курса с другими дисциплинами учебного плана |
| Новые поступления 2 Сельское хозяйство 2 Общие вопросы сельского хозяйства 2 Агрофизический научно-исследовательский институт (Санкт-Петербург). Материалы координационного совещания Агрофизического института,... | | Опорный конспект лекций Основные понятия, термины, законы, схемы... Л. Н. Блинов, Н. Н. Ролле. Экология: опорный конспект лекций. Основные понятия, термины, законы, схемы. Спб.: Изд. Спбгпу. 2005.... |
| Рефератов по дисциплине «Организация ЭВМ и систем» Сравнительный анализ процессоров мобильных устройств и встраиваемых систем (Intel Atom, pxa, armx) | | Российской Федерации Самарский государственный архитектурно-строительный... Системный анализ – новая, находящаяся в стадии формирования наука о закономерностях развития сложных естественных и искусственных... |
| Лекция: Основные понятия технологии проектирования информационных... Функционально-ориентированные и объектно-ориентированные методологии описания предметной области 61 | | Учебно-методический комплекс дисциплины «Теория систем и системный анализ» Учебно-методический комплекс дисциплины включает следующие документы и материалы |
