Министерство образования Украины
Украинский государственный химико-технологический университет.
Кафедра информационных технологий и кибернетики.
Кочура е.В.
Конспект лекций по курсу:
-
Системный анализ
г. Днепропетровск
1999 г.
Конспект лекций по курсу “Системный анализ” для студентов всех специальностей.
Составил Е.В. Кочура. – Днепропетровск УГХТУ.
Составил Е.В. Кочура, доктор технических наук, професор.
1.Введение.
Системный анализ — это научная дисциплина, предметом изучения которой являются системы любых типов и назначений в любом их проявлении. Системы бывают техническими, производственно-экономическими, экологическими, социальными и т.д.
Система определяется как совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и с внешней средой, объединённых общей целью и законами функционирования.
Примерами систем являются велосипед, солнечная система, технологические процессы, машины и аппараты, экономические регионы, финансово-промышленные группы, политические партии, государства и т.д. Любая система характеризуется системными признаками, которые рассмотрим на примерах систем «велосипед» и «АСУ».
Рис.1.1. Графическая схема системы S1 «велосипед».
Признак целостности: способность служить средством перемещения.
Системообразующие свойства: механические.
Состав-набор элементов (деталей), таких как: рама, руль, колёса, педали, седло.
Структура — механическая, в соответствии со сборочным чертежом.
Графическая схема (рис.1.1.).
Модель: 1) опытный образец;
2) математическая модель (система уравнений, отображающая
взаимосвязь между силами, скоростями, ускорениями и
конструктивными параметрами велосипеда).
Происхождение — искусственное, целенаправленное.
Вид — неживая материя.
Характер — статический и динамический.
Внешняя среда — человек, дорога, воздух.
S2 — «АСУ» — «Автоматизированная система управления»
И нформация управляющая у
И нформация об объекте х.
Рис.1.2. Графическая схема системы S2 — «АСУ».
Признак целостности — функция управления (F).
Системообразующие свойства — информационные.
Состав — программно-технические средства, персонал, информационная база.
Структура — структура комплекса технических средств, функционально-алгоритмическая структура, технологическая схема обработки информации.
Графическая схема системы (Рис.1.2.).
Модели — статические и динамические характеристики, алгоритмы и программы.
Происхождение — искусственное целенаправленное.
Вид — живая и неживая материя.
Характер — динамический.
Внешняя среда — объект управления.
Система имеет носитель (N), то есть материальный объект, часть свойств которого образует систему. Часть свойств носителя, которые не относятся к системе, называют базой системы (В). Объекты, с которыми взаимодействует система, называют внешней средой (V).
Важнейшими свойствами системы являются сложность и “эммержентностью”.
Под сложностью понимают совокупность признаков:
а) большое число элементов;
б) вероятностный характер;
в) невозможность описания с помощью одного математического аппарата;
г) наличие «человеческого фактора»;
Эммержентностью называется системообразующее свойство, которое присуще системе в целом и не присуще составляющим систему элементам. В инженерном деле изучают технические системы (ТС), которые разделяются на два вида:
а) технические объекты (ТО);
б) технологии (Т) или процессы.
Техническим объектом (ТО) будем называть созданное человеком или автоматом реально существующее устройство, предназначенное для удовлетворения определённой потребности человека или общества. К ТО можно отнести отдельные машины, аппараты, приборы, орудия труда, здания, сооружения, одежду, а также любой комплекс взаимодействующих машин, аппаратов и приборов. Например: технологическая линия, цех, завод.
Технологией или процессом будем называть способ, метод или программу преобразования вещества, энергии или информации из заданного начального состояния в заданное конечное состояние с помощью определённых ТО.
Примерами технологий являются технологические процессы в различных отраслях промышленности, информационные технологии, технологии проектирования различных технических объектов.
Целью системного анализа является комплексное исследование сложных объектов и процессов и принятие научно-обоснованных эффективных решений в различных сферах человеческой деятельности.
Существует специальность «Системный анализ и управление». Специалистам этой специальности присваивается квалификация «Системный аналитик». Эти специалисты работают в следующих организациях и учреждениях и выполняют указанные ниже функции:
Госадминистрация и органы самоуправления различного уровня.
Функции и решаемые задачи:
научное обоснование планов и комплексных программ социально-экономического развития регионов;
социальный, экономический и экологический мониторинг;
Корпорации, финансово-промышленные группы, объединения и компании, министерства и ведомства.
Функции и решаемые задачи:
проведение стратегических исследований в области маркетинга, промышленной политики, научно-технического прогресса, источников сырья, энергетических и материальных ресурсов;
прогнозирование тенденций развития рынка, промышленности и ресурсов;
разработка альтернативных планов, комплексных программ развития, с использованием разных экономических и технических критериев;
Банки и страховые компании.
Функции и решаемые задачи:
научное обоснование планов, капиталовложений и инвестиций в промышленность, транспорт, связь, сельское хозяйство;
Проектно-конструкторские, научно-исследовательские организации и фирмы.
Функции и решаемые задачи:
создание новой техники и технологий, системное проектирование;
разработка математического обеспечения и программных средств, проведение комплексного анализа и прогнозирования;
разработка и внедрение информационных технологий и программно-технических комплексов для решения широкомасштабных проблем технологического, экономического, социального и экологического характера;
моделирование и оптимизация сложных физических и социально-экономических процессов;
разработка компьютерных интегрированных систем проектирования и управления;
Промышленные объединения, тресты, комбинаты и предприятия.
Функции и решаемые задачи:
поиск резервов техники, технологий и производства;
системный анализ технологических процессов, объектов и производств, с целью обоснования технологических режимов производственных процессов, планов материально-технического снабжения, планов ремонта и обновления оборудования.
Вышеуказанные задачи системного анализа могут быть решены с помощью методов системного анализа таких как:
функционально-физический анализ;
функционально-стоимостный анализ;
структурный анализ;
информационный анализ;
экспертный анализ;
исследование операций;
Целью преподавания настоящей дисциплины является изучение теории и практики, применение методов системного анализа с целью принятия решений при проектировании и управлении сложными объектами и процессами.