конспект саипис

САиПИС Тема 1. Понятие системного анализа

Системный анализ - научно-методологическая дисциплина, которая изучает принципы, методы и средства исследования сложных объектов посредством представления их в качестве систем и анализа этих систем.

В системном анализе любой объект рассматривается с учётом его системного характера, то есть не как единое целое, а как комплекс взаимосвязанных составных элементов, их свойств и процессов.

Системный анализ применяется к исследованию искусственных систем (социальных, экономических, организационных и т.д.), причём в таких системах важная роль принадлежит деятельности человека.

Наиболее широкое распространение системный анализ получил в теории и практике управления - при выработке, принятии и обосновании решений, связанных с проектированием, созданием и управлением сложными, многоуровневыми и многокомплексными искусственными системами.

Системный анализ опирается на комплекс общенаучных, специально-научных, экспериментальных, статических и математических методов.

Его теоретическую и методологическую основу составляют системный подход и общая теория систем, а также методы исследований с привлечением математической логики, математической статистики, теории алгоритмов, теории игр, теории ситуаций, теории информации, комбинаторики, эвристического программирования, имитационного моделирования и ряда других.

Системный анализ как дисциплина сформировался в результате необходимости исследовать и проектировать большие и сложные системы, управлять ими в

-условиях неполноты информации

-ограниченности ресурсов

-дефицита времени

Большие система - пространственно распределённые системы высокой степени сложности, в которых подсистемы также относятся к категориям сложных. Дополнительные признаки, характеризующие большую систему:

-большие размеры

-сложная иерархическая система

-циркуляция в системе больших информационных, энергетических и материальных потоков

-высокий уровень неопределённости в описании системы

Сложная система - структурно и функционально сложные многокомпонентные системы с большим числом взаимосвязанных и взаимодействующих элементов различного типа и с многочисленными и разнородными связями между ними.

Признаки сложной системы (должна обладать хотя бы одним из них):

-система в целом обладает свойствами, которыми не обладает ни один из составляющих её элементов

-систему можно разделить на подсистемы и изучать каждую отдельно

-система функционирует в условиях существенной неопределённости и взаимодействия среды на неё, что обусловливает случайный характер изменения её показателей

-система осуществляет целенаправленный выбор своего поведения

Тема 2. Задачи системного анализа

Задачи системного анализа:

-разрешение проблемной ситуации, возникшей перед объектом проводимого системного исследования

-изучения проблем принятия решения

-исследование процессов целеобразования

-решение задач организации системы

-конструирование имитационных систем любой сложности

-задачи исследования взаимодействий анализируемых объектов с внешней средой

Проблема управления сложными система и составляет основное содержание задач системного анализа.

Для того, чтобы успешно справиться с проблемой, необходимо изучить объект управления - саму систему, а также определить цель управления - выяснить необходимое состояние системы (состояние, к которому она должна стремиться)

Методы и процедуры системного анализа направлены на:

-выявление целей

-выдвижение альтернативных вариантов решения проблем

-выявление масштабов неопределённости по каждому из вариантов

-сопоставление вариантов по тем или иным критериям эффективности

-а также связанных организационных задач

Главная задача системного анализа - разрешение проблемной ситуации, возникшей перед объектом проводимого системного исследования. Системный анализ занимается:

-изучением проблемной ситуации

-выяснение её причин

-выработка вариантов её устранения

-принятие решения и организация дальнейшего функционирования системы, разрешающего проблемную ситуацию Начальным этапом любого исследования является изучение объекта

проводимого анализа с последующей его формализацией.

На этапе возникают задачи, в корне отличающие методологию системных исследований от методологии других дисциплин, а именно в системном анализе решается двуединая задача.

С одной стороны необходимо формализовать объект системного исследования, с другой, формализации подлежит процесс исследования системы, процесс постановки и решения проблемы.

Следующей важной задачей системного анализа является проблема принятия решений.

Проблема принятия решения связана с выбором определённой альтернативы развития системы в условиях различного рода неопределённости.

Неопределённость может быть обусловлена наличием множества факторов, не поддающихся точной оценке:

-воздействием на систему неизвестных факторов;

-многокритериальностью задач оптимизации;

-недостаточной определённостью целей развития систем;

-неоднозначностью сценариев развития систем;

-недостаточностью априорной информации в системе;

-воздействием случайных факторов в ходе динамического развития системы и прочими условиями; Ещё один вид неопределённости - неопределённость, связанная с последующим

влиянием результатов принятого решения на проблемную ситуацию Поведению сложных систем свойственна неоднозначность, то есть после принятия решения возможны различные варианты поведения системы. Оценка этих вариантов, вероятности их возникновения является также одной из основных задач системного анализа.

В условиях указанных неопределённостей выбор альтернативы требует анализа сложной и многосторонней информации.

Цель применения системного анализа - повышение степени обоснованности принимаемого решения, расширение множества вариантов, среди которых производится обоснованный выбор.

Для этого в системном анализе разрабатываются модели принятия решения, методы выбора решений и обоснования критериев, характеризующих качество принимаемых решений.

На этапе выработки и принятия решений необходимо учитывать взаимодействие системы с её подсистемами, сочетать цели системы с целями подсистем, выделять глобальные и второстепенные цели.

Другой важной задачей системного анализа - исследование процессов целеобразования, их изучение и разработка средств работы с целями - формулирование, структуризация или декомпозиция целевых структур, программ и планов, а также связей между ними.

1.1.Системность в практической деятельности человека

1.2.Системность познавательных процессов

1.3.Системность окружающего мира

1.1.Системность в практической деятельности человека

Всякое наше осознанное действие преследует цель. Во всяком действии легко увидеть его составные части или более мелкие действия. При этом легко убедиться, что эти составные части должны выполняться в определённой последовательности.

Это и есть та самая определённая, подчинённая цели взаимосвязанность составных частей, которая является признаком системности.

Другое название для такого построения деятельности - алгоритмичность. Понятие алгоритм вознилко в математике и означало заданную последовательность операций над математическими объектами, приводящую к искомому результату.

Далее стало осознаваться алгоритмичность любой деятельности.

В управленческой работе существуют пока не поддающиеся алгоритмизации моментов. Поэтому содержащие их алгоритмы управления обозначают менее категоричным понятием - методики - существуют в форме рекомендательных текстов, в которых содержится общая идеология того, что необходимо сделать, но не всегда чётко обозначена последовательность действий и их содержание. В отличие от алгоритмов методики допускают больше творчества.

Выводы:

-всякая деятельность алгоритмична

-не всегда алгоритм реальной деятельности существует в явном виде

-в случае неудовлетворённости результатом причину неудачи следует искать в несовершенстве алгоритмов

Роль системных представлений в человеческой деятельности постоянно увеличивается, повышая её системность.

В своём развитии человечество преодолено три масштабных организационнотехнологических рубежа (механизация, автоматизация, кибернетизация). В настоящее время наступает «интеллектуализация труда».

Каждый очередной этап системности человеческой деятельности не отрицает предыдущего.

Механизация - простейший и исторически первый способ повышения производительности труда. Человек вооружается механизмами - от простейших орудий и приспособлений, приводимых в действие мускульной силой, до сложнейших машин со встроенными в них двигателями - и существенно увеличивает производительность своего труда. Работой механизмов управляет человек, а его физиологические возможности ограничены.

Автоматизация. Ключевой проблемой механизации по пути исключения участия человека из конкретного производственного процесса и возложения на машины не только выполнения самой работа, но и операций по её регулированию.

Технические устройства, объединяющие эти две функции, назвали автоматами, а следовательно и второй способ повышения производительности труда - автоматизацией. Автоматизация - очень мощное средство повышения производительности труда, и по мере совершенствования наших знаний о тех или иных производственных процессах, эти процессы подвергаются всё большей автоматизации.

Однако у автоматизации существует естественный предел - в реальной жизни часто приходится сталкиваться с непредвиденными условиями и невозможностью полной алгоритмизации, а следовательно, и автоматизации многих практических действий.

Кибернетизация - повышение эффективности взаимодействия со сложными системами является объективной необходимостью, и человечество вырабатывает способы решения возникающих при этом проблем. Совокупность таких способов представляет собой содержание третьего этапа системности практической деятельности человека.

Кибернетика изучает системы с так называемой отрицательной обратной связью.

В такого рода системах планируется требуемый уровень развития системы, то есть задаётся её будущее желаемое состояние.

Когда это состояние будет достигнуто, оно интерпретируется как результат целенаправленного воздействия на систему или управления с учётом влияния внешней среды.

Для реализации базового принципа кибернетики находится закон изменения состояния системы во времени Sпл(t).

Поскольку задача системы формируется как обеспечение приближения действительного состояния системы к требуемому, то путём определения разности между требуемым и действительными состояниями определяются изменение состояния системы

S(t) = Sпл(t) - S(t)

Далее вырабатывается необходимое управляющее воздействие u(t+1), цель которого - свести к минимуму рассогласования между требуемым и текущим состояниям системы.

В зависимости от входного сигнала в теории управления различают:

-системы программного регулирования

-системы стабилизации (Sпл(t)=0)

-системы сложения (входной сигнал неизвестен)

Эта детализация не влияет на реализацию базового принципа кибернетики, но вносит специфику в архитектурное построение системы.

Врассмотренном случае требуется предварительный расчёт траектории системы в пространстве состояний, который лимитируется между 2 требованиями:

- траектория должна проходить через цель - траектория должна быть оптимальной

Вформализованных динамических системах к отысканию подобной траектории привлекается аппарат вариационного исчисления или динамического программирования.

Втом случае, если форма траектории известна, задача сводится к поиску неизвестных параметров системы, а к её решению привлекаются методы математического программирования.

Для решения плохо формализуемых проблем остаётся уповать на эвристические решения, основанные на футурологических прогнозах, или на результаты имитационного моделирования.

Если формальная алгоритмизация невозможна, определение траектории системы и выработка управляющих воздействий на её развитие опираются на интеллект.

Далее вполне логично возникает вопрос: нельзя ли смоделировать интеллектуальные возможности человека - хотя бы в той части, которая необходима для выполнения конкретных интеллектуальных операций?

Здесь 2 пути: понять алгоритмы интеллектуальной деятельности либо изобрести алгоритм с интеллектуальными свойствами.

Отрицательная обратная связь представляет собой лишь частный случай принципа обратной связи.

Системное мышление развивается циклически, образуя петли и контуры в соответствии с принципом обратной связи.

Система возвращает часть выхода, или информацию о промежуточных и конечных результатах, на свой вход, чтобы оказать влияние на следующее развитие.

На ряду с отрицательной обратной связью, которую в системном анализе называют уравновешивающей (если изменения состояния системы служит сигналом для противодействия первоначальному изменению и последующему восстановлению утраченного равновесия), системный принцип обратной связи включает ещё усиливающую (если изменение входа системы, возвращаясь на её вход, усиливает первоначальное изменение в том же направлении) и упреждающую (если предвидение будущего влияет на настоящее таким образом, что оборачивается самосбывающимся пророчеством) связи.

1.2. Системность познавательных процессов

Окружающий нас мир бесконечен в пространстве и во времени. Также неограниченны возможности расширения и углубления наших знаний о любом объекте этого мира, сколько бы он ни был велик или мал.

Человеку удаётся познавать мир и, как показывает практика, познавать верно.

Противоречия между неограниченными желаниями человека познавать мир и ограниченными возможностями делать это, между бесконечностью ресурсов имеют следствием появление аналитического и синтетического образов мышления, позволяющих поэтапно разрешать эти противоречия.

Суть анализа состоит в разделении целого на части, или представлении сложного совокупностью более простых компонент.

Спомощью анализа мы получает знания, но теряем возможность понять свойства системы.

Спомощью синтеза мы получаем понимание. Чтобы выяснить, как системы функционирует и каковы её свойства.

Это относится как к естественным, так и искусственным системам.

Аналитичность человеческого знания находит отражение в существовании различных наук и научных направлений В то же время в результате синтеза знаний из различных научных дисциплин

возникают пограничные науки типо биохимии, биофизики или финансовой аналитики.

Расчленённость мышления на анализ и синтез и взаимосвязанность этих способов является очевидными признаками системности познания. Эволюция взглядов на системность мышления и осознание диалектического единства анализа и синтеза пришло не сразу.

Вразные исторические эпохи системность имела различный характер.

1.3.Системность окружающего мира

Системность нашей деятельности и мышления вытекает из системности мира. Мир представляет собой иерархическую систему систем, которые постоянно развиваются и взаимодействуют между собой.

Любую экономическую систему можно рассматривать как образование, состоящее из 3 подсистем - производственной, финансовой, обеспечивающей. Система производства является первичной, а финансовая и обеспечивающая системы, возникающие для удобства функционирования производственной системы - вторичными.

Они должны обеспечить гибкость и оперативность производственной системы и являются её надстройкой.

С точки зрения системного анализа такое взаиморасположение указанных систем можно проинтерпретировать как проекцию, или отображение, производственной и обеспечивающей систем в пространство финансов.

Чем достовернее это отображение, тем большей эффективности можно ожидать от функционирования всех трех систем.

Управление производственной системой реализуется через финансовую систему. Последняя получает обобщённую информацию о состоянии производства в виде сигналов о затратах сырья, комплектующих, энергии, труда и других ресурсов, а также об ассортименте, объёмах и качества производимой продукции и на этой основе формирует управленческие решения в форме необходимый воздействий: от изменения заработной платы до финансирования разработки новой продукции.

Приведённое описание небольшого фрагмента реального мира подтверждает его системность и иерархичность.

Если учесть, что рассмотренные здесь системы входят в составные части в системы более высоких уровней - региональные системы транспорта, связи и энергетики, экономическую систему страны, мировую экономическую систему, то сомнений относительно системности всего материального мира оставаться не должно.

Системность является всеобщим свойством материи.

Тема 2. Жизненный цикл системы

2.1.Рождение системы

2.2.Развитие системы

2.3.Гибель системы

2.1.Рождение системы

Воснове рождения системы лежит хаос.

В современной терминологии исходный хао с определяет ся как неорганизованная среда, в которую при зарождении системы привносятся (или возникают стихийно) элементы порядка и организации.

Последующее развитие нового образования приводит к специализации отдельных элементов, появлению протосистемы, из которой уже вырастает система.

Характерная особенность неорганизованной среды, или хаоса, заключается:

-в её однородности (гомогенности)

-аморфности

-устойчивости

-почти нулевой информативности

Это проявляется в слабой чувствительности среды к действию возмущений. Энергетические, информационные и продукционные внешние воздействия быстро затухают, не давая ощутимого эффекта.

Состояние близкое к хаосу наблюдается в экономиках переходного периода. Явным признаком такого состояния является невосприимчивость экономики к воздействиям национальных органов управления.

Требуются значительные ресурсы и немало времени, чтобы вывести экономику из хаотического состояния и направить её в организованное русло. Реформирование государственных систем проводилось под патронатом международных организаций и с привлечением их финансовых ресурсов.

Динамические процессы информационной стабилизации сопровождаются уменьшением числа степеней свободы локализуемых участков, а следовательно, структурированием и организацией неорганизованной среды.

После образования устойчивых структурных элементов начинаются их развитие и рост, что приводит к появлению у них новых функциональных качеств.

У части элементов этот процесс будет сопровождаться потерей структурной устойчивости и саморазрушением.

На этапе формирования системы, когда ещё не окрепли её внутрисистемные связи, не установились обменные процессы, система наиболее подвержена деформациям.

Накопление новых свойств связывают с бифуркациями. Бифуркация характеризуется возникновением качественно отличного поведения элемента системы при количественном изменении его параметров.