1375

С е р и я в н у т р и в у з о в с к и х м е т о д и ч е с к и х у к а з а н и й С и б А Д И

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)»

Кафедра «Прикладная информатика в экономике»

ТЕОРИЯ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ

Методические указания к дисциплине «Теория систем и системный анализ»

Составители С.Н.Чуканов, Л.И.Остринская

Омск 2018

Рецензент

Доктор технических наук, профессор, С.Н. Чуканов (Заведующий кафедрой «Компьютерные информационные автоматизированные системы» ФГБОУ ВО СибАДИ.)

Работа утверждена редакционно-издательским советом университета в качестве методических указаний.

Т 33 Теория систем и системный анализ [Электронный ресурс] :

Методические указания / сост. С.Н.Чуканов, Л.И.Остринская – (Серия

внутривузовских методических указаний СибАДИ). – Электрон. дан. –

Омск : СибАДИ, 2018. – Режим доступа: http://bek.sibadi.org/fulltext/bn1168.pdf,

свободный после авторизации. – Загл. с экрана.

По темам изложен материал, необходимый для выполнения лабораторных работ, дана рекомендуемая литература, необходимая для освоения дисциплины «Теория систем и системный анализ». Для самостоятельной подготовки к промежуточной аттестации сформированы вопросы и типовые тесты.

Имеется интерактивное оглавление в виде закладок.

Методические указания предназначены для бакалавров направления 09.03.03 «Прикладная информатика». Также могут быть использованы как дополнительный учебный материал в различных информационных дисциплинах для формирования профессиональных компетенций.

Издание подготовлено на кафедре «Прикладная информатика в экономике».

Текстовое (символьное) издание ( )

Системные требования: Intel, 3,4 GHz; 150 Мб; Windows XP/Vista/7; DVD-ROM;

1 Гб свободного места на жестком диске; программа для чтения pdf-файлов:

Adobe Acrobat Reader; Foxit Reader

Издание первое. Дата подписания к использованию Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5

РИО ИПК СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1

© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2018

1.3.Методология, методика и технология в системном подходе9

1.4.Интеллектуальные схемотехники и их использование в

2.1.Лабораторная работа №1 «Представление системы:

2.5Лабораторная работа №5 «Интеллектуальные схемотехники

вдиапазоне от чертежей технических устройств до деловых игр». 25

2.6Лабораторная работа №6 «Блок-схемы, чёрный ящик, универсальная схема взаимодействия, функциональные системы» 28

ВВЕДЕНИЕ

Теория систем изучает общие законы функционирования систем, классификации систем и их роль в выборе методов моделирования конкретных объектов. Потребности практики почти одновременно со становлением теории систем привели к возникновению направления, названного исследованием операций. В 60-е гг. XX в. широкое распространение получили термины «системотехника», «системный подход», «системология», применительно к задачам управления – термин «кибернетика», которые в последующем стали объединять термином «системные исследования». Возник ряд родственных направлений – «имитационное моделирование», «ситуационное управление», «структурно-лингвистическое моделирование», «информационный подход» и др.

Наиболее конструктивным из направлений системных исследований в настоящее время считается системный анализ, занимающийся применением методов и моделей теории систем для практических её приложений к задачам управления.

Важная функция системного анализа – работа с целями, организация процесса целеобразования, т.е. исследование факторов, влияющих на цель, формулирование, структуризация или декомпозиция обобщающей цели. При этом разработка методики и выбор методов и приёмов выполнения её этапов базируются на использовании понятий и закономерностей теории систем.

Целями освоения учебной дисциплины «Теория систем и системный анализ» являются освоение студентами методологии системного подхода к исследованию экономических и других информационных систем, приемов и методов принятия решений в условиях неопределенности и рисковых ситуаций на основе применения современных методов прикладного системного анализа.

Задачами курса являются:

изучение основных методов системного анализа для решения различных проблемных ситуаций, возникающих при исследовании социально-экономических, технических и других систем;

применение системного подхода к исследованию различных типовых ситуаций, требующих выработки эффективных управленческих решений;

изучение современных программных средств, позволяющих реализовать системный подход для решения задач выбора и оценки эффективности принимаемого решения;

приобретение навыков самостоятельного, творческого использования теоретических знаний в практической деятельности информатика.

Практические и лабораторные работы помогут студентам приобрести навыков использования инструментов управления проектами, в том числе непосредственно при прохождении практик, а также для написания выпускной квалификационной работы (магистерской диссертации).

В результате изучения дисциплины студент должен знать: методы системного анализа и математического моделирования применительно к системному анализу; современные информационнокоммуникационные технологии, понятие систем и системного анализа; основные методы системного подхода; основные методы формализации прикладных задач; современные информационнокоммуникационные технологии, понятие систем и системного анализа; методы системного анализа и математического моделирования применительно к системному анализу; основные методы системного подхода; основные методы формализации прикладных задач. Студент научится ориентироваться в социально-экономических задачах и процессах применительно к системному анализу; применять методы системного анализа и математического моделирования применительно к системному анализу; применять законы естественнонаучных дисциплин и информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности, использовать системный подход; применять основные методы системного подхода; реализовывать основные методы формализации прикладных задач.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ И КОНТРОЛЬНЫМ ЗАДАНИЯМ

1.1. Введение в системный анализ

Вопросы для рассмотрения: Становление теории систем. Системы и организация. Определения системы и системного анализа. Тезаурус системного подхода: система, элемент, структура, функционирование, среда (внешняя и внутренняя). Свойства систем. Классификация систем. Важнейшие типы систем и особенности их развития. Масштабы и иерархия систем. Большие и сложные системы. Задачи курса: Теория систем и системный анализ.

Рекомендуемая литература: 2.

Перечень дополнительных ресурсов: 1,3,4.

Наименование вида самостоятельной работы: Изучение ли-

тературы, подготовка к лабораторным работам; подготовка докладов; выполнение заданий для самостоятельной работы

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. В литературе понятие системного анализа иногда отождествляется с понятием системного подхода, но такая обобщенная трактовка системного анализа вряд ли оправдана.

Системный анализ возник в 1960-х гг. как результат развития исследования операций и системотехники. Теоретическую и методологическую основу системного анализа составляют системный подход и общая теория систем. Системный анализ применяется гл.о. к исследованию искусственных (возникших при участии человека) систем, причем в таких системах важная роль принадлежит деятельности человека. Использование методов системного анализа для решения исследовательских и управленческих проблем необходимо прежде всего потому, что в процессе принятия решений приходится осуществлять выбор в условиях неопределенности,

которая связана с наличием факторов, не поддающихся строгой количественной оценке. Процедуры и методы системного анализа направлены на выдвижение альтернативных вариантов решения проблемы, выявление масштабов неопределенности по каждому из вариантов и сопоставление вариантов по тем или иным критериям эффективности. Согласно принципам системного анализа, возникающая перед обществом та или иная сложная проблема (прежде всего проблема управления) должна быть рассмотрена как нечто целое, как система во взаимодействии всех ее компонентов. Для принятия решения об управлении этой системой необходимо определить ее цель, цели ее отдельных подсистем и множество альтернатив достижения этих целей, которые сопоставляются по определенным критериям эффективности, и в результате выбирается наиболее приемлемый для данной ситуации способ управления. Центральной процедурой в системном анализе является построение обобщенной модели (или моделей), отображающей все факторы и взаимосвязи реальной ситуации, которые могут проявиться в процессе осуществления решения. Полученная модель исследуется с целью выяснения близости результата применения того или иного из альтернативных вариантов действий к желаемому, сравнительных затрат ресурсов по каждому из вариантов, степени чувствительности модели к различным нежелательным внешним воздействиям. Системный анализ опирается на ряд прикладных математических дисциплин и методов, широко используемых в современной деятельности управления. Техническая основа системного анализа – современные компьютеры и информационные системы. В системном анализе широко используются методы системной динамики, теории игр, эвристического программирования, имитационного моделирования, программно-целевого управления и т.д. Важной особенностью системного анализа является единство используемых в нем формализованных и неформализованных средств и методов исследования.

1.2. Понятие о системах знания

Вопросы для рассмотрения: Понятия информации и знаний в русле системного подхода. Функциональный (К. Шеннон) и субстанциальный (Ю.М. Горский) подходы к пониманию информации. Системы знаний и их особенности. Выполнение курсовой работы как

опыт формирования системы знания. Алгоритм поиска и организации знаний для курсовой работы.

Рекомендуемая литература: 2.

Перечень дополнительных ресурсов: 1,3,4.

Наименование вида самостоятельной работы: Изучение ли-

тературы, подготовка к лабораторным работам; подготовка докладов; выполнение заданий для самостоятельной работы

Система (др.-греч. σύστημα «целое, составленное из частей; соединение») — множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определённую целостность, единство.

Сведение множества к единому — в этом первооснова красоты. Пифагор Потребность в использовании термина «система» возникает в

тех случаях, когда нужно подчеркнуть, что что-то является большим, сложным, не полностью сразу понятным, при этом целым, единым. В отличие от понятий «множество», «совокупность» понятие системы подчёркивает упорядоченность, целостность, наличие закономерностей построения, функционирования и развития.

В повседневной практике слово «система» может употребляться в различных значениях, в частности:

теория, например, философская система Платона;

классификация, например, Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева;

метод практической деятельности, например, система Станиславского;

способ организации мыслительной деятельности, например, система счисления;

совокупность объектов природы, например, Солнечная

система;

некоторое свойство общества, например, политическая система, экономическая система и т. п.;

совокупность установившихся норм жизни и правил поведения, например, законодательная система или система моральных ценностей;

закономерность («в его действиях прослеживается

система»);

конструкциионный принцип («оружие новой системы»);

и др.

Изучением систем занимаются такие инженерные и научные дисциплины как теория систем, системный анализ, системология, кибернетика, системная

инженерия, термодинамика, ТРИЗ, системная динамика и т. д.

1.3. Методология, методика и технология в системном подходе

Вопросы для рассмотрения: Определение понятий методологии, методики, технологии в применении к задачам системного подхода. Социально-экономические системы: особенности формирования и развития, принципы анализа, основы прогнозирования. Современная мир-система и особенности её развития после кризисов 1998

и 2008 гг.

Рекомендуемая литература: 2.

Перечень дополнительных ресурсов: 1,3,4.

Наименование вида самостоятельной работы: Изучение ли-

тературы, подготовка к лабораторным работам; подготовка докладов; выполнение заданий для самостоятельной работы

Системные исследования всегда связывают с системным подходом. Хотя в научных источниках не встречается расшифровки слова «подход», но его понимание в обыденном и семантическом смысле не укладывается в рамки того содержания, которое вкладывается в понятие «метод». Последнее более конкретно, целенаправлено. Термин «подход» ближе стоит к обозначению обобщенного знания о предмете. Ученые сходятся во мнении, что системный подход является методологией системного исследования, учитывая его междисциплинарный характер, использование знаний из различных предметных областей.

Системный подход выступает в качестве методологии целостного познания системных объектов. В этом познании он опирается как на общефилософские, так и общенаучные, предметноспециальные знания, О его методологической роли свидетельствует следующее:

во-первых, он, как и всякая методология, опирается на совокупность принципов, методов, приемов организации и