В.А.Соколов

основы

системного анализа

Нижний Новгород

2009г.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Волжский государственный инженерно-педагогический университет

основы

системного анализа

Нижний Новгород

2009

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ,....,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, …...,,,................,...........................,,,,,,,,

1. Исторические предпосылки возникновения и развития системных идей…..................................…...………..……

2. Становление системного подхода в хх веке….................

3. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В НАУКЕ И

ПРАКТИКЕ…......................................................................................................

4. Основные понятия системного анализа..................…...

5. классификация систем и их характеристика……..........

6. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ СИсТЕм….......................................

7. Принципы системного анализа..................................................

8. КЛАССИФИКАЦИЯ ВИДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ....................................................................................................

9. Применение системного подхода в различных сферах человеческой деятельности..........................................

лИТЕРАТУРА................................................................................................

Введение

Системный анализ представляет собой научное направление, связанное с исследованием слабоструктурированных, сложных проблем междисциплинарного характера.

Данная дисциплина сформировалась в результате возникшей необходимости вести исследования междисциплинарного характера. Создание сложных технических систем, проектирование сложных народнохозяйственных комплексов и управление ими, анализ экологических ситуаций и многие другие направления инженерной, научной и хозяйственной деятельности требовали организации исследований, которые, носили бы нетрадиционный характер. Они требовали объединения усилий специалистов разных научных профилей, унификации и согласования информации, получаемой в результате исследований конкретного характера. Успешное развитие подобных междисциплинарных или, как иногда говорят, системных или комплексных исследований во многом обязано тем возможностям обработки информации, использованию математических методов, которые появились вместе с электронной вычислительной техникой и дали одновременно не только инструмент, но и язык, высокой степени универсальности. Таким образом, системный анализ возник в эпоху ЭВМ, и его развитие во многом определяется ее современными возможностями и перспективами. Результатом системных исследований является, как правило, выбор вполне определенной альтернативы: плана развития региона, параметров конструкции и т. д. Таким образом, системный анализ—это дисциплина, занимающаяся проблемами принятия решений в условиях, когда выбор альтернативы требует анализа сложной информации различной физической природы. Поэтому истоки системного анализа, его методических концепций лежат в тех дисциплинах, которые занимаются проблемами принятия решений, теории исследования операций и общей теории управления.

1. Исторические предпосылки возникновения и развития системных идей

Человек изучал окружающую Природу с того момента, как осознал себя человеком. Однако, с «методологической» точки зрения в копилке его методик всегда превалировал «анализ объекта». Эта методика заключалась в том, что наблюдаемый объект «вырывался» из среды, в которой существовал, и затем человек пытался понять, из чего этот объект состоит и в чем состоит роль каждой его части. Среди анализируемых объектов всегда выступали такие, которые были с человеком примерно одного масштаба и вычленялись из окружающей действительности по пространственному признаку. Конечно, в далеком прошлом не было и недостатка в представлениях, которые были очень широкими, в том числе о Природе (Мире) в целом, его свойствах и т.п. Философы Древней Греции задумывались о фундаментальных вопросах и уже тогда появились понятия «целое» и «система». Слово «система» появилось в Древней Греции 2000...2500 лет назад и означало сочетание, организм, устройство, организация, строй, союз, руководящий орган. Первенство в использовании этого понятия приписывается стоикам. Также это понятие прослеживается у Аристотеля. Первоначально оно было связано с формами социально-исторического бытия, позднее принцип порядка был перенесен на Вселенную. В античной философии термин «система» характеризовал упорядоченность и целостность естественных объектов, а термин «синтагма» – упорядоченность и целостность искусственных объектов. Ф.Энгельс писал: «У греков – именно потому, что ни еще не дошли до расчленения, до анализа природы, - природа еще рассматривается в общем, как одно целое. Всеобщая связь явлений не доказывается в подробностях: она является для греков результатом непосредственного созерцания».

Однако такие взгляды не были оформлены в качестве научной парадигмы и представляли собой лишь гениальные догадки и версии, которые пытались проводить отдельные личности и школы.

Мир и объекты Природы, тем не менее, практически не рассматривались древней наукой как эволюционирующие. А когда модели Природы достигали некоторой степени формальности, то вследствие недостаточно большого количества частных знаний эти модели были очень неадекватны реальности. Так система Мира по Птолемею, поставившая в центр Мира Землю, давала в течение долгого времени необходимый для практики результат, но, - как мы сегодня знаем, - давала весьма искаженную картину Мира. В конце концов, развитие наук привело к тому, что знания о Природе накапливались и с некоторого момента требовали своей реорганизации.

В средневековой философии для выражения интегративности познавательных образований появились новые термины: сумма, дисциплина, доктрина. Трактовка бытия как космоса сменяется рассмотрением его как системы мира, понимаемой как независимая от человека, обладающая своим типом организации, иерархией, имманентными законами и суверенной структурой. Бытие из предмета созерцания становится предметом социально-научного анализа. Возникают науки, каждая из которых анализирует в природном мире свою область своими методами.

Астрономия – первая такая наука. Первая крупная научная революция, перевернувшая наши представления об устройстве Мира, была связана с учением Коперника, предложившая гелиоцентрическую модель (систему) мироздания. Принятие системы Коперника как онтологической модели ведет к построению гносеологических систем. Почему с позиций сегодняшнего дня можно уже говорить о «системе»? – Потому что гелиоцентрическая модель толкнула науки далеко вперед, фактически породив то, что сегодня называется наукой. Галилей, Кеплер, Ньютон развили концепцию Коперника до формальной глубины, расширив границы известного. Однако, этого было мало для того, чтобы сказать, что системные идеи возникли в то время. Большой вклад внесла в это немецкая классическая философия (И. Кант, И.Г. Фихте, Г. Гегель). Примерно в то же время появились новейшие философские учения (Кант, Гегель, Фейербах), в которых их основоположники делали попытки показать, что есть Мир, и куда идет его развитие. Особенно значительной считается диалектика Гегеля. Однако, философия не была еще поддержана частными науками и говорить о формировании развитой научной парадигмы еще не приходилось.

Важнейшие предпосылки формирования системной картины мира были созданы в 19 веке и в первой половине ХХ века.

В это время наука вынуждена была переосмыслить многие фундаментальные понятия и выработать ряд новых понятий, адекватных новым научным данным. Переход к изучению сложных систем практически во всех областях знаний потребовал переосмысления основ научной методологии и самого понятия наука.

Изучение квантово-механических систем в физике (Планк, Бор, Резерфорд, Гейзенберг, Борн, Шредингер, Йордан, Зоммерфельд и др.); изучение химических процессов и систем (Ле-Шателье, Вант-Гофф, Аррениус, Гиббс, позже – Хиншелвуд и Семенов и др.); появление теоретической биологии (Дарвин, Геккель, Мендель, Пастер, И. Мечников, Лоеб, Гендерсон, Кеннон и др.); формирование геохимии (Вернадский, Кларк, Ферсман, Гольдшмидт и др.), а также биогеохимии и экологии (Г. Марш, Геккель, Зюсс, Вернадский, Клемент, Форбс, Тенсли, Высоцкий и др.); изучение высшей нервной деятельности (Шерингтон, Павлов, Анохин, Вулдридж, Дельгадо и др.); развитие социологии как реакция на усложняющийся социум (Парето, Ле-Бон, П. Сорокин, Вебер, Дюркгейм и др.), экономики (Кондратьев, Кейнс и др.), менеджмента (Ф. Тейлор, М. Вебер, А. Файоль и др.) привели к переосмыслению понятий «система», «организация», «порядок», «хаос», «изменчивость», «устойчивость», «причинность», «взаимодействие», «управление», «обратная связь», «сигнал», «часть», «целое», «компонент», «элемент», «иерархия» и других. На повестку дня был поставлен вопрос изучения систем любой природы, включая их структуру и динамику развития.

Ч.Дарвин на основе своих обширных исследований мира живых (биологических) организмов показал в 1859г. (кн. «Происхождение видов путем естественного отбора»), что живые организмы непрерывно эволюционируют, и человек не видит эту эволюцию лишь по той причине, что времена, на протяжении которых можно заметить изменения в организмах, слишком велики.

В 1859-1967г.г. К.Маркс показал, что эволюционируют не только живые организмы, но и человеческое общество, создав теорию общественного развития. Таким образом, оказалось, что:

- во-первых, в мире сложные объекты эволюционируют, причем их изучение должно включать в себя не только логический, но и исторический анализ, позволяющий выявить родство между многими организмами;

- во-вторых, предметом изучения могут быть не только организмы, но и такие совокупности объектов, которые тоже можно подвергать исследованию как самостоятельный объект (общество) и они даже могут не иметь четко заданной пространственной локализации..

В 1869 (1871) году Д.М.Менделеев показал, что и химические элементы не имеют случайно сложившиеся свойства, а образуют СИСТЕМУ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ. Это было чрезвычайно важно для науки – обнаружить, что неживая Природа также имеет определенный порядок, причем этот порядок заложен в самой ее основе. Конечно, философы Древней Греции интуитивно чувствовали, что порядок в Природе есть и даже пытались построить соответствующие модели, однако, это, все-таки, были только догадки.

В физике основным прорывом в 19-ом веке можно считать теорию Максвелла, которая базировалась на эфирной концепции и предложила формализмы для описания одного из двух известных тогда материальных полей – электромагнитного. Почему мы сейчас можем говорить о чрезвычайной важности теории Максвелла для формирования системной картины мира? – Потому что поле – это отражение принципиальной и почти в чистом виде целостности (материи и ее фрагментов), а целостность – это важнейшее понятие в системном подходе. Таким образом, оказалось, что целостные образования можно описать формально.

Из других предпосылок системного знания нужно назвать:

- теорию строения органических соединений Бутлерова, показавшей, что и органические соединения, а не только химические элементы, могут быть «уложены» в некоторые упорядоченные классификации;         - теорию кристаллических образований Федорова.