Общая теория систем и системный анализ Учебно-методическое пособие для студентов бакалавриата и специалитета направлений подготовки Экономика, Менеджмент

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Российский университет транспорта»

___________________________________________________

Институт экономики и финансов

Кафедра «Экономика транспортной инфраструктуры и управление строительным бизнесом»

М.М. ГЕРАСИМОВ, А.Д. РАЗУВАЕВ

ОБЩАЯ ТЕОРИЯ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ

Учебно-методическое пособие

Москва – 2019 0

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Российский университет транспорта»

___________________________________________________

Институт экономики и финансов

Кафедра «Экономика транспортной инфраструктуры и управление строительным бизнесом»

М.М. ГЕРАСИМОВ, А.Д. РАЗУВАЕВ

ОБЩАЯ ТЕОРИЯ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ

Учебно-методическое пособие для студентов бакалавриата и специалитета направлений

подготовки: «Экономика», «Менеджмент»

Москва – 2019

1

УДК 338.2

Г-37

Герасимов М.М., Разуваев А.Д. Общая теория систем и системный анализ: Учебно-методическое пособие. – М.: РУТ (МИИТ), 2019. – 42 с.

В учебно-методическом пособии раскрываются подходы к изучению сложных систем, представлены алгоритмы разработки моделей систем и подходы применения системного анализа при изучении и проектировании социально-экономических систем.

Для студентов бакалавриата и специалитета направлений подготовки «Экономика» и «Менеджмент», а также магистрантов и аспирантов транспортных университетов.

Рецензент:

Доцент кафедры «Информационные системы цифровой экономики» РУТ (МИИТ), к.э.н. Соколова И.И

© РУТ (МИИТ), 2019

2

3

Общие сведения

Изучение дисциплины «Общая теория систем» базируется на практическом опыте работы с моделями.

Модель (фр. modèle, от лат. Modulus — «мера, аналог,

образец») — это система, исследование которой служит средством для получения информации о другой системе, это упрощённое представление реального устройства и/или протекающих в нём процессов, явлений. Модель есть отображение свойств объектов при его изучении. Отображения объектов называются моделями, а процесс их создания – моделированием. При моделировании свойства одного объекта переносятся на другой таким образом, чтобы взаимосвязь свойств модели и свойств объекта была бы аналогичной.

Различают два основных типа моделей по назначению – познавательную и прагматическую (управляющую).

Познавательная модель является формой организации и представления знаний, средством соединения новых знаний с имеющимися. Познание ориентировано в основном на приближение модели к реальности, которую модель отображает. Познавательные модели отражают существующее.

Прагматическая (управляющая) модель является средством управления и организации практических действий, способом представления образцово правильных действий или их результата; является рабочим представлением целей. Использование прагматических моделей состоит в том, чтобы при обнаружении расхождений между моделью и реальностью направить усилия на изменение реальности так, чтобы приблизить реальность к модели. Прагматические модели отражают не существующее, а желаемое и возможное.

4

Различие между познавательной прагматической моделью заключается в том, что познавательная модель адаптируется под реальность, а прагматическая модель адаптирует реальность под себя.

По временным характеристикам модели бывают: статические и динамические.

Модель называется статической, когда входные и выходные воздействия постоянны во времени. Статическая модель описывает установившиеся действия и режим. Примером статической модели является зависимость длительности технологической операции от затрат ресурсов. Статическая модель описывается алгебраическим уравнением.

Модель называется динамической, если входные и выходные переменные изменяются во времени. Динамическая модель описывает неустановившийся режим работы изучаемого объекта. Примером динамической модели является зависимость объемов выпуска товарной продукции предприятия от размеров и сроков инвестиционных вложений, а также затраченных ресурсов. Динамическая модель часто описывается дифференциальным уравнением.

Чтобы осуществить то, для чего модель была создана, недостаточно только ее наличия. Модель должна быть в достаточной степени согласована со внешней и внутренней средой. Это свойство модели называется ингерентностью.

Модель, с помощью которой успешно достигается поставленная цель, называется адекватной этой цели. Понимание адекватности не полностью совпадает с требованиями полноты, точности и правильности (истинности): адекватность означает, что эти требования

5

выполнены не вообще (безмерно), а лишь в той мере, которая достаточна для достижения цели.

При построении модели необходимо руководствоваться рядом принципов системного подхода:

1)пропорциональное и последовательное продвижение по этапам и направлениям создания модели;

2)согласование информационных, ресурсных и других характеристик;

3)правильное соотношение отдельных уровней иерархии в системе моделирования;

4)целостность отдельных обособленных стадий построения модели.

Модель должна отвечать заданной цели ее создания, поэтому отдельные части должны компоноваться взаимно, исходя из единой системной задачи. Цель может быть сформулирована качественно, тогда она будет обладать большей содержательностью и длительное время сможет отображать объективные возможности данной системы моделирования. При количественной формулировке цели возникает целевая функция, которая точно отображает наиболее существенные факторы, влияющие на достижение цели.

Построение модели относится к числу системных задач, при решении которых синтезируют решения на базе огромного числа исходных данных, на основе предложений больших коллективов специалистов. Использование системного подхода в этих условиях позволяет не только построить модель реального объекта, но и на базе этой модели выбрать необходимое количество управляющей информации в реальной системе, оценить показатели ее функционирования и тем самым на базе моделирования найти наиболее эффективный вариант построения и выгодный режим функционирования реальной системы.

6

Примером экономических моделей может служить модель поведения фирмы или модель поведения отдельного потребителя. Также, примером может быть модель формирования рыночной цены под воздействием спроса и предложения.

Система – это совокупность элементов и подсистем, обособленных от внешней среды и объединённых общими ресурсами, связями, функциональной средой и целью существования. Она обладает свойствами, отсутствующими у отдельных частей.

Свойства систем:

1)целостность – единство, достигаемое посредством определенных взаимосвязей и взаимодействий элементов системы и проявляющиеся в возникновении новых свойств, которыми элементы системы не обладают. Каждый элемент системы вносит вклад в реализацию целевой функции системы;

2)эмерджентность – свойство систем, обуславливающее появление новых свойств и качеств, не присущих элементам, входящих в состав системы. Например, с двумя булыжниками можно произвести эффекты, невозможные при их отдельном использовании: издавать стуки, высекать искры, колоть орехи и т.д. Целостность и эмерджентность – интегративные свойства системы;

3)организованность – заключается в наличие структуры и функционирования (поведения). Непременной принадлежностью систем является их компоненты, именно те структурные образования, из которых состоит целое и без чего оно не возможно;

4)функциональность – это проявление определенных свойств (функций) при взаимодействии с

7

внешней средой. Здесь же определяется цель (назначение системы) как желаемый конечный результат;

5)структурированность – это упорядоченность системы, определенный набор и расположение элементов и их связей. Между функцией и структурой системы существует взаимосвязь. Изменение функций влечет за собой изменение структуры, но и наоборот;

6)поведение – процесс целенаправленного изменения состояния системы во времени;

7)рост (развитие), можно рассматривать как составляющую часть поведения;

8)устойчивость – способность системы противостоять внешним возмущающим воздействиям. От нее зависит продолжительность жизни системы. Простые системы имеют пассивные формы устойчивости: прочность, сбалансированность, регулируемость, гомеостаз. А для сложных определяющими являются активные формы: надежность, живучесть и адаптируемость. Если перечисленные формы устойчивости простых систем (кроме прочности) касается их поведения, то определяющая форма устойчивости сложных систем носят в основном структурный характер;

9)надежность – свойство сохранения структуры систем, несмотря на гибель отдельных ее элементов с помощью их замены или дублирования;

10)живучесть – активное подавление вредных, возмущающих качеств;

11)адаптируемость – свойство изменять поведение или структуру с целью сохранения, улучшения или приобретение новых качеств в условиях изменения внешней среды. Обязательным условием возможности адаптации является наличие обратных связей.

8

Практическое задание №1. «Модель “черный ящик”»

Цель работы

Освоить процесс построения модели типа «черный ящик».

Теоретические сведения

Модель «чёрной ящик» – это система, в которой внешнему наблюдению доступны лишь входные и выходные величины, а структура и внутренние процессы не известны. Любая вещь, предмет, явление, познаваемый объект – всегда первоначально выступает как «черный ящик».

Название модели «черный ящик» образно подчеркивает полное отсутствие сведений о внутреннем содержании «ящика». В этой модели задаются, фиксируются, перечисляются только входные и выходные связи системы со средой (обычно не описываются даже «стенки ящика», т. е. границы между системой и средой, они лишь подразумеваются, признаются существующими).

Система связана со средой через совокупность входов и выходов. Выходы модели описывают результаты деятельности системы, а входы – ресурсы и ограничения. Модель в этом случае отражает два важных и существенных ее свойства: целостность и обособленность от среды.

Графическая модель типа «черный ящик» отображает только связи системы со средой, в виде перечня «входов» и «выходов» (рисунок 1).

9