Системный анализ и принятие решений. Конспект лекций

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА»

___________________________________________

Институт транспортной техники и систем управления

Кафедра «Управление инновациями на транспорте»

Л.П. ЛЕВИЦКАЯ В.М. МОРГУНОВ В.Б. РУЧКИН

Системный анализ и принятие решений

Конспект лекций

для бакалавров направления 27.03.05 «Инноватика»

Москва – 2021

УДК 001.76 Л 37

Левицкая Л.П., Моргунов В.М., Ручкин В.Б. Системный анализ и принятие решений: Конспект лекций.

– М.: РУТ (МИИТ), 2021. – 59 с.

Учебное пособие представляет собой конспект лекций по дисциплине «Системный анализ и принятие решений», в котором кратко изложены теоретические и методологические основы системного анализа, а также рассмотрена технология разработки управленческих решений на основе системного подхода. Учебное пособие состоит из двух разделов. В первом из них («Основы системного анализа в управлении») описаны общие свойства систем, рассмотрен аналитико-синтетический подход к построению моделей систем, сформулированы требования к таким моделям, дана системная характеристика управления как особого вида деятельности. Во втором разделе («Разработка управленческих решений») представлена технология разработки управленческих решений на основе системного подхода.

Учебное пособие предназначено для бакалавров направления подготовки 27.03.05 «Инноватика».

Рецензенты:

Старший преподаватель кафедры управления «Цифровые технологии управления транспортными процессами» РУТ (МИИТ), доцент А.И. Новиков.

К.э.н., доцент кафедры управления инновациями ФГБОУ ВО «Государственный университет управления» В.В. Дегтярева

© РУТ (МИИТ), 2021

СОДЕРЖАНИЕ

Раздел 1 Основы системного анализа в управлении…………….5

Тема 1 Общие свойства систем…………………………….…....…5

Лекция 1 Статистические свойства систем…………………….……5

Лекция 2 Динамические свойства систем……………………….….10

Лекция 3 Синтетические свойства систем…………………….....…13

Тема 2 Моделирование систем………………………………….…16

Лекция 4 Виды моделей систем. Процедура моделирования……..16

Лекция 5 анализ и синтез моделей систем……………………….…18

Лекция 6 требования к моделям систем…………………………….20

Тема 3 Управление системами……………………………...…..…21

Лекция 7 Компоненты управления……………………………….…21

Лекция 8 Типы управления……………………………………….....25

Лекция 9 системный подход к принятию решений………..………32

Раздел 2 Разработка управленческих решений………………....36

Тема 4 Этапы принятия решений……………………………..…36

Лекция 10 Фиксация и диагностика проблемной ситуации……....36

Лекция 11 Выявление стекхолдеров………………………………..38

3

Лекция 12 Формализация (моделирование) проблемной ситуации…………………………………………………………...….39

Лекция 13 Выявление целей стейкхолдеров…………………...…..43

Лекция 14 Определение критериев эффективности решения…….46

Лекция 15 Верификация и валидация модели проблемной ситуации……………………………………………………………....47

Лекция 16 Формирование множества альтернатив (решений)..…..50

Лекция 17 Выбор альтернативы (решения)………………………...52

Лекция 18 Реализация принятого решения………………………...55

Список рекомендуемой литературы…………………………..…58

4

Раздел 1 «Основы системного анализа в управлении»

Тема 1 «Общие свойства систем»

Лекция 1 «Статические свойства систем»

Термин «система» употребляется в очень широком смысле. Мы говорим: Солнечная система, нервная система, система уравнений, отопительная система, система взглядов и убеждений и т.д. Есть системы, естественно возникшие в природе, есть искусственно созданные человеком, материальные и идеальные.

Простейшим описанием разнообразия систем является их классификация. Многие особенности системы, которые придется учитывать при работе с ней, связаны с ее происхождением. Этот признак дает следующую классификацию:

—физические системы (например, бассейны рек);

—биологические системы (живые организмы, популяции);

—технические системы (автомобили, электростанции);

—абстрактные системы (философия, математика);

—социальные системы (семья, этнос).

Возможны и другие классификации. Например:

—экологические системы (сочетание физических, биологических, технических и социальных систем);

—организационные системы (группы, государства, предприятия);

—процессные системы (алгоритмы, технологии, жизненный

цикл).

Существует множество (десятки) различных определений системы. В системном анализе используется общее, применимое к любым ситуациям определение. Прежде чем его дать, опишем свойства (особенности) систем, которые, во-первых, присущи всем системам без исключения, независимо от их искусственного или естественного происхождения, материального или идеального воплощения. Полученный список свойств представляет собой дескриптивное (описательное) определение системы. Они естественно распадаются на три группы; статические, динамические и синтетические.

5

Статическими свойствами назовем особенности конкретного состояния системы. Это как бы то, что можно разглядеть на мгновенной фотографии системы, то, чем обладает система в любой, но фиксированный момент времени.

Целостность — первое свойство системы. Всякая система выступает как нечто единое, целое, обособленное, отличающееся от всего остального. Оно позволяет весь мир разделить на две части: систему и окружающую среду. Понятие целостности обозначает факт внешней различимости системы в среде.

Открытость — второе свойство системы. Выделяемая, отличимая от всего остального, система не изолирована от окружающей среды. Наоборот, они связаны и обмениваются между собой любыми видами ресурсов (веществом, энергией, информацией и т.д.).

Отметим, что связи системы со средой имеют направленный характер: по одним среда влияет на систему (их называют входами системы), по другим система оказывает влияние на среду (такие связи называют выходами системы). Перечень входов и выходов системы называют моделью черного ящика. В этой модели отсутствует информация о внутренних особенностях системы. Несмотря на простоту содержания модели черного ящика, эта модель часто вполне достаточна для работы с системой.

Во многих случаях управления техникой (автомобилем, компьютером, прибором) или людьми (например, в менеджменте) информация только о входах и выходах управляемой системы позволяет успешно достигать цели. Однако для этого модель черного ящика должна содержать всю информацию, необходимую для достижения цели. При попытке удовлетворить это требование исполнитель встретится с трудностями, которые следует иметь в виду. Все они проистекают из того, что модель всегда содержит конечный список связей, тогда как их число у реальной системы не ограничено. Возникает вопрос: какие из них включать в модель, а какие — нет? Ошибка в выборе существенных связей приведет к затруднениям в работе с системой. Возможны четыре типа ошибок при построении модели черного ящика.

6

Модель черного ящика

Ошибка первого рода происходит, когда субъект расценивает связь как существенную и принимает решение о включении ее в модель, тогда как на самом деле по отношению к поставленной цели она несущественна и могла бы быть неучитываемой. Ошибка второго рода, наоборот, совершается субъектом, когда он принимает решение, что данная связь несущественна и не заслуживает быть включенной в модель, тогда как на самом деле без нее наша цель не может быть достигнута в полной мере или даже совсем.

Ошибкой третьего рода принято считать последствия незнания. Для того чтобы оценивать существенность некоторой связи, надо знать, что она вообще есть. Если это неизвестно, вопрос о включении или невключении ее в модель вообще не стоит. Но от того, что мы не подозреваем о существовании некой связи, она не перестает существовать и проявляться в реальной действительности. Если она несущественна, то мы, возможно, и не заметим ее наличия в реальности и отсутствия в модели. Если же она существенна, мы будем испытывать те же трудности, что и при ошибке второго рода. Разница состоит в том, что ошибку третьего рода труднее исправить: надо добывать новые знания.

Ошибка четвертого рода может возникнуть при неверном отнесении известной и признанной существенной связи к числу входов или выходов. Например, известная проблема симптомов и синдромов в медицине. При построении модели черного ящика следует остерегаться совершить любую из четырех ошибок.

7

Внутренняя неоднородность (различимость частей) –

третье свойство системы. Система не однородна, не монолитна. Описание внутренней неоднородности системы сводится к обособлению относительно однородных участков, проведению границ между ними. При более детальном рассмотрении оказывается, что выделенные участки (части системы) тоже не однородны, что требует выделять еще более мелкие части. В результате получается иерархический список частей системы,

который называют моделью состава системы.

Информация о составе системы может использоваться для работы с системой. Цели взаимодействия с системами могут быть различными, в связи с чем могут различаться и модели состава одной и той же системы.

Некоторые системы дифференцируются на части самопроизвольно в процессе естественного роста и развития (организмы, социумы, молекулы, месторождения полезных ископаемых и т.д.). Искусственные системы заведомо собираются из ранее отдельных частей (механизмы, здания, тексты и т.д.). Есть и смешанные типы систем (заповедники, сельскохозяйственные системы, природоохранные организации и т.д.). Трудности построения модели состава можно представить тремя положениями.

Первое. Целое можно делить на части по-разному. Например, состав автомобиля по-разному представляют начинающим автолюбителям, будущим профессионалам-водителям, слесарям, готовящимся к работе в авторемонтных мастерских, продавцам в автомагазинах.

Второе. Количество частей в модели состава зависит и от того, на каком уровне остановить дробление системы. Части на конечных ветвях получающегося иерархического дерева называются элементами. В различных обстоятельствах прекращение декомпозиции производится на разных уровнях.

Третье. Любая система является частью какой-то большей системы (а нередко частью сразу нескольких систем), а эту систему тоже можно делить на подсистемы по-разному. Это означает, что

внешняя граница системы имеет относительный, условный

8

характер. Определение границы системы производится с учетом целей субъекта, который будет использовать модели системы.

Структурированность - четвертое статическое свойство заключается в том, что части системы не независимы, не изолированы друг от друга; они связаны между собой, взаимодействуют друг с другом. При этом свойства системы в целом существенно зависят от того, как именно взаимодействуют ее части. Перечень существенных связей между элементами системы называется моделью структуры системы. Наделенность любой системы определенной структурой и есть четвертое статическое свойство системы — структурированность.

Если нам потребуется использовать модель структуры системы, то снова необходимо позаботиться о качестве модели. Для конкретной системы может быть предложено множество разных моделей структуры. Трудность выбора из имеющихся или построения модели специально для нашего случая проистекает из того, что, по определению, модель структуры — это перечень существенных связей. Перечислим основные трудности при определении модели структуры.

Первая трудность связана с тем, что модель структуры определяется после того, как выбирается модель состава, и зависит от того, каков именно состав системы. Но даже при фиксированном составе модель структуры вариабельна — из-за возможности по-разному определить существенность связей. Например, современному менеджеру рекомендуется учитывать, что наряду с формальной структурой его организации (которая определена уставными документами) неизбежно существует неформальная структура (в силу личностных связей между работниками), которая тоже влияет на функционирование организации. Для повышения эффективности управления следует знать и использовать как формальную, так и неформальную структуру.

Вторая трудность проистекает из того, что каждый элемент системы есть «маленький черный ящичек». Так что все четыре типа ошибок возможны при определении входов и выходов каждого элемента, включаемых в модель структуры.

9

Лекция 2 Динамические свойства систем

Перейдем к рассмотрению второй группы свойств систем, называемых динамическими свойствами. Если рассмотреть состояние системы в другой, отличный от первого, момент времени, то мы вновь обнаружим все четыре статических свойства. Но если наложить эти две «фотографии» друг на друга, то обнаружится, что они отличаются в деталях: за время между двумя моментами наблюдения произошли какие-то изменения в системе и ее окружении. Если статические свойства — это то, что можно увидеть на «фотографии» системы, то динамические — то, что обнаружится при просмотре «фильма» о системе. В этой связи различаются четыре динамических свойства.

Функциональность — пятое свойство системы. Процессы Y(t) = {y1(t), y2(t), …, yn(t)}, происходящие на выходах системы рассматриваются как ее функции.

Функции системы — это ее поведение во внешней среде; изменения, производимые системой в окружающей среде; результаты ее деятельности; продукция, производимая системой. Из множественности выходов следует множественность функций. Поэтому одна и та же система может служить для разных целей. Так, главной функцией лампы считается давать свет; но при выборе светильника из десятков прочих продаваемых в магазине на первый план выходят его декоративные качества, согласованность с интерьером помещения, его стоимость и т.д.

Стимулируемость — шестое свойство системы. На входах системы тоже происходят определенные процессы X(t)={x1(t), x2(t),…, xm(t)}, воздействующие на систему, превращаясь (после ряда преобразований в системе) в Y(t). Воздействия X(t) называют стимулами, а саму подверженность любой системы воздействиям извне и изменение ее поведения под этими воздействиями —

стимулируемостью.

10