Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Системный анализ и принятие решений. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

1 / 91 2 3 4 5 6 7 8 9 > Следующая >>>

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И ИНФОРМАТИКИ»

КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ

Н.Н. СЕКЛЕТОВА, А.С. ТУЧКОВА

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И ПРИНЯТИЕ

РЕШЕНИЙ

Учебное пособие

Самара,

2017

Рекомендовано к изданию методическим советом ПГУТИ, протокол № 8, от 11.10.2017 г.

Секлетова Н.Н., Тучкова А.С.

Системный анализ и принятие решений: учебное пособие / Н.Н. Секлетова, А.С.

Тучкова. – Самара: ПГУТИ, 2017. – 85 с.

Учебное пособие предназначено для изучения дисциплины

«Системный анализ и принятие решений» студентам очной формы обучения по направлению подготовки бакалавра 27.03.05 – «Инноватика» и профиля подготовки «Управление инновациями». Пособие подходит как для работы в течение семестра, так и для быстрой, самостоятельной подготовки к промежуточной аттестации в форме зачета и содержит весь необходимый теоретический и практический материал. Учебное пособие затрагивает такие разделы системного анализа и принятия решений как: принципы системного анализа, методы системного анализа, процедуры системного анализа.

©, Секлетова Н.Н., Тучкова А.С., 2017

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ .........................................................................................................................................7

РАЗДЕЛ № 1 .......................................................................................................................................7

ТЕМА 1. ПОНЯТИЕ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА ..........................................................................8

1.1 СТАНОВЛЕНИЕ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА ........................................................................................................... 8

1.2 ПОНЯТИЕ СИСТЕМЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ..................................................................................... 11

РАЗДЕЛ № 2 .....................................................................................................................................15

ТЕМА 2. МЕТОДОЛОГИЯ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА .............................................................15

2.1 ПРИНЦИПЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА ................................................................................................................ 16

2.2 МЕТОДЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА ....................................................................................................................... 19

2.3 ПРОЦЕДУРЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА ............................................................................................................... 22

РАЗДЕЛ № 3 .....................................................................................................................................25

ТЕМА 3. ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ..................................25

3.1 ПОНЯТИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ИИС .................................................................................................................. 25

3.2 ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА РАЗРАБОТКИ ИИС. ............................................................................. 29

РАЗДЕЛ № 4 .....................................................................................................................................33

ТЕМА 4. МОДЕЛИ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗНАНИЙ ......................................................................33

4.1 ДАННЫЕ, ЗНАНИЯ И ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЗНАНИЙ ........................................................................................ 33

4.2 ЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗНАНИЙ .................................................................................. 36

4.3 ПРОДУКЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗНАНИЙ ........................................................................ 37

4.4 СЕМАНТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗНАНИЙ ......................................................................... 39

4.5 ФРЕЙМОВАЯ МОДЕЛЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗНАНИЙ .................................................................................... 40

РАЗДЕЛ № 5 .....................................................................................................................................44

ТЕМА 5. ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ ............................................................................................44

5.1 НАЗНАЧЕНИЕ И СТРУКТУРА ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ ................................................................................ 44

5.2 МАШИНА ВЫВОДА ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ ..................................................................................................... 50

5.3 ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ ................................................................................................ 52

5.4 ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ ........................................................................................ 54

РАЗДЕЛ № 6 .....................................................................................................................................59

ТЕМА 6. ТЕХНОЛОГИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО АНАЛИЗА ДАННЫХ ............................59

6.1 МЕТОДЫ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО АНАЛИЗА ДАННЫХ ............................................................................. 60

6.2 ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ DATA MINING ....................................................................................................................... 63

6.3 СРЕДСТВА РЕАЛИЗАЦИИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО АНАЛИЗА ДАННЫХ .......................................... 66

РАЗДЕЛ № 7 .....................................................................................................................................71

ТЕМА 7. ХРАНИЛИЩЕ ДАННЫХ ...............................................................................................71

7.1 ПОНЯТИЕ И КОНЦЕПЦИЯ ХРАНИЛИЩ ДАННЫХ ......................................................................................... 72

7.2 АРХИТЕКТУРЫ ХРАНИЛИЩ ДАННЫХ ................................................................................................................ 73

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................................................................80

ГЛОССАРИЙ ....................................................................................................................................81

ВВЕДЕНИЕ

Современный системный анализ является прикладной наукой, нацеленной на выяснение причин реальных сложностей, возникших перед «обладателем проблемы» (обычно это конкретная организация, учреждение, предприятие, коллектив), и на выработку вариантов их устранения. В наиболее развитой форме системный анализ включает и непосредственное, практическое улучшающее вмешательство в проблемную ситуацию.

Системность не должна казаться неким нововведением, последним достижением науки. Системность есть всеобщее свойство материи, форма ее существования, а значит, и неотъемлемое свойство человеческой практики, включая мышление. Однако всякая деятельность может быть менее или более системной. Появление проблемы — признак недостаточной системности; решение проблемы - результат повышения системности.

Желательность и необходимость повышения системности возникает в самых разнообразных областях. В частности, успех в современном бизнесе и менеджменте во многом опирается на оперативный анализ экономической ситуации и выбор оптимального решения из возможных альтернатив, зачастую в условиях неполноты данных и неопределенности ситуаций.

Цели дисциплины: студенты, успешно выполнившие учебный план, должны получить базовую подготовку по системному анализу и принятию решений, знания и навыки в области системных исследований и системного проектирования, общее представление о методологии и методах системного анализа как научного подхода к проблеме принятия рационально обоснованных решений, формирование готовности к использованию полученных знаний в профессиональной деятельности.

Задачи:

определение основных принципов системного анализа и теории принятия

решений;

системное представление частей различных типов ИС и технологий их

проектирования;

знакомство с областью профессиональной деятельности, включающей: сбор,

структурирование, обработку, хранение и презентацию данных из различных предметных областей;

получение опыта в поиске недостающих и необходимых данных в открытых

источниках, их оценивание, структурирование и использование;

овладение способностью выбора аналитического инструмента и умением

применять его к заданным данным;

приобретение знаний, навыков и формирование компетенций,

обеспечивающих корректную формализацию, выбор и применение методов принятия решений.

РАЗДЕЛ № 1

ТЕМА 1. ПОНЯТИЕ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

Системный анализ применяется, главным образом, к исследованию искусственных систем (социальных, экономических, организационных, технических, человеко-машинных), 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 многокомпонентными искусственными системами. При разработке, конструировании и эксплуатации подобных систем, как правило возникают проблемы, относящиеся не только к свойствам их составных частей (элементов, подсистем и связей), но и к закономерностям функционирования системного объекта в целом и обеспечения его жизненного цикла (общесистемные проблемы), а также широкий круг специфических задач управления, которые решаются при помощи методов системного анализа.

Системный анализ возник как реакция на бурное развитие аналитических подходов в науке, которые все более отдаляли творческую мысль от проблемы «целостного организма». Среди подходов, которые существенно повлияли на формирование принципов системного анализа нужно выделить: логический позитивизм, аналитическую дедукцию, редукционизм, казуальную (причинную) логику, индуктивный подход.

1.1 СТАНОВЛЕНИЕ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

В мировой экономике во второй половине XX века под воздействием научнотехнической революции произошли громадные сдвиги. Эти изменения обусловлены тем, что экономики развитых стран вступили в новую фазу развития, характеризуемую огромными масштабами производства, резко возросшим разнообразием производственных сфер, расширением межотраслевых связей, ускорением использования последних достижений науки и техники, качественными сдвигами в области технологических процессов, усилением конкуренции. Наука как производительная сила заняла особо важное место.

В научной, технической, производственной и других сферах деятельности выдвинулись новые проблемы, возникли явления, с которыми ранее не приходилось сталкиваться. Коренные изменения в области техники, сопровождаемые почти экспоненциальным ростом сложности и стоимости технических изделий, а также их многообразие, растущая потребность в исследованиях и разработках потребовали обращения особого внимания на науку и технику и привели к тому, что прошлый опыт в значительной мере потерял свое значение как руководство при управлении, которое отличается от управления в прошлом не только в глубоко логическом, но и практическом смысле.

Центральным положением новой концепции управления явилось использование систематизированных аналитических проработок, которые осуществлялись инженерами и учеными в области естественных и социальных наук, работающих в составе или в сотрудничестве с органами управления и принятия решений.

По своему содержанию и объему эти проработки охватили широкий круг вопросов, начиная с повышения эффективности хозяйственных операций и кончая разработкой рекомендаций по крупнейшим проблемам национальной политики.

Научно-технический прогресс и задачи совершенствования производства заставили управленцев и специалистов-аналитиков по-новому взглянуть на окружающие их привычные факторы и явления. При этом приходилось отказываться от многих сложившихся представлений, использовать новые точки зрения и способы рассмотрения возникающих проблем.

Нельзя не заметить, что прогресс науки и техники, совершенствование технологических процессов очень часто опережают умение их организовать, использовать с наибольшим эффектом.

Сложившееся несоответствие технологических возможностей и методов управления становилось препятствием развитию общества и экономики, замедляло рост производства. Проявления несоответствия современного уровня производительных сил и методов управления в разных звеньях и отраслях могут быть весьма различными, но проблема имеет один общий объективный источник — неуклонное возрастание сложности управления в связи с усложнением экономических отношений, производственных связей, производимых изделий и способов их использования.

Проблема возрастающей трудности управления экономическими процессами, характерная для всех развитых стран, породила целый ряд научных дисциплин. Их цель — создание концепций, позволяющих объяснить сложные экономические явления; выработать конкретные методы и формы управления экономическими процессами. Для всего этого комплекса дисциплин характерно широкое использование метода моделирования, применение математического аппарата, заимствование понятий и методов точных и технических наук.

Новые научные дисциплины возникли, как правило, на стыке различных наук с экономической наукой и конкретными отраслевыми экономическими дисциплинами. Одна из таких научно-прикладных дисциплин — системный анализ, основанный на системном подходе к рассмотрению изучаемых экономических объектов и явлений.

Системный анализ — это научный, всесторонний подход к принятию решений. Вся проблема изучается в целом, определяются цели развития объекта управления и различные пути их реализации в свете возможных последствий. При этом возникает необходимость согласования работы различных частей объекта управления, отдельных исполнителей, с тем чтобы направить их на достижение общей цели.

История развития системного анализа касается развития составляющих общей теории систем и связанна с развитием двух понятий: системности и управления, которое включает несколько этапов принятие решений. Оба понятия осознанно или неосознанно использовались людьми с древних времён.

Формирование системных идей происходило медленно на протяжении трех этапов.

Этап Характеристика. Первый этап (2500 лет. до н.э. - ХХ в. н .э.)Возникновение и развитие системных идей различного характера в русле философских идей и практической деятельности. Второй этап (начало - середина ХХ в.) Теоретизация системных идей, формирование первых системных теорий. Третий этап (вторая половина ХХ в. - начало ХХI в.) Появление системного анализа, распространение системного подхода на все сферы науки

Слово «система» появилось в Древней Греции около 2000-2500 тыс. лет назад. Но первые представления о системности очевидно появились даже раньше.

Формирование у людей представлений о системности было обусловлено:

1) углублением разума в процесс исследования мира, во внутреннюю структуру

предметов и явлений, где каждый раз обнаруживались разнообразные взаимосвязи и другие атрибуты системности;

2) преобразованием целого в частичное, и наоборот, при осуществлении

интеллектуальных действий;

3) практическими действиями, когда людям приходилось дробить целое на части или

из частей создавать нечто новое.

Следовательно, источниками системных идей являлись:

повседневная практика - ремесла, торговля, военное дело, заставляющие людей сталкиваться с целостностью и частями;

философия, изучающая целое и частичное;

естественные науки, которые сталкивались с системными явлениями в природе;

общественные науки, наблюдающие признаки системности в социуме.

Однако, ключевая роль все же принадлежала повседневной практике познания и освоения мира, посредством которой человек или сталкивался с системами, или создавал их, или разрушал их.

Принцип целостности и соразмерности, учет внешних факторов, влияющих на результаты человеческой деятельности, были необходимыми в строительстве, военном деле, торговле и пр. отраслях деятельности. Жизнь требовала от человека изучения законов системности. Ярким примером пренебрежения этими внешними факторами стала статуя Колосса Родосского, которая была разрушена землетрясением.

Никакая наука не рождается в один день, а появляется в результате совпадения всевозрастающего интереса к определенному классу задач и уровня развития научных принципов, методов и средств, с помощью которых оказывается возможным решать эти задачи. Системный анализ не является исключением. Его исторические корни так же глубоки, как и корни цивилизации. Еще первобытный человек, выбирая себе место для постройки жилища, подсознательно мыслил системно. Необходимо было, чтобы жилище было расположено недалеко от воды, имелись поблизости дрова, естественные преграды для защиты от нападения врагов и диких животных и т. д. Но как научная дисциплина системный анализ оформился во время Второй мировой войны, вначале применительно к военным задачам, а уже после войны — к задачам различных сфер гражданской деятельности, где он стал эффективным средством решения широкого круга практических задач.

Именно в это время общие основы системного анализа созрели настолько, что их стали оформлять в виде самостоятельной отрасли знаний. Можно с полным основанием сказать, что разработка методов системного анализа в значительной степени способствовала тому, что управление во всех сферах человеческой деятельности поднялось от стадии ремесла или чистого искусства, которое в преобладающей степени зависело от способности отдельных людей и накопленного ими опыта, до стадии науки.

Современная наука о сложных системах развивается в трех направлениях: создание концептуальных и методологических основ (Большаков Б.Е., Клир Дж.); формирование и формализация новых задач (Александров Л.В., Янг С., Жилинска А.); разработка методов и аппарата решения (Ван Гиг Дж., Гладких Б.В. и др.).

Системный анализ как научный метод и инструмент познания может быть

использован не только для изучения глобальных проблем, которые стоят перед человечеством (экологических, демографических, продовольственных, транспортных, энергетических и других), а и при решении многих менее масштабных проблем в рамках одной страны, региона, области, промышленного объединения и даже отдельного предприятия.

Вопросы для самоконтроля:

1) Понятие системного анализа.

2) Этапы формирования системных идей.

3) Основные критерии формирования представлений о системности.

4) Источники системных идей.

5) Основные направления развития науки о сложных системах.

1.2 ПОНЯТИЕ СИСТЕМЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ

В системном анализе исследования строятся на использовании категории системы, под которой понимается единство взаимосвязанных и взаимовлияющих элементов, расположенных в определенной закономерности в пространстве и во времени, совместно действующих для достижения общей цели. Система должна удовлетворять двум требованиям:

1. Поведение каждого элемента системы влияет на поведение системы в

целом; существенные свойства системы теряются, когда она расчленяется.

2. Поведение элементов системы и их воздействие на целое взаимозависимы;

существенные свойства элементов системы при их отделении от системы также теряются. Гегель писал о том, что рука, отделенная от организма, перестает быть рукой, потому что она не живая.

Таким образом, свойства, поведение или состояние, которыми обладает система, отличаются от свойств, поведения или состояния образующих ее элементов (подсистем). Система — это целое, которое нельзя понять путем анализа. Система — это множество элементов, которое нельзя разделить на независимые части.

Совокупность свойств элементов системы не представляет собой общего свойства системы, а дает некоторое новое свойство. Для любой системы характерно наличие собственной, специфической закономерности действия, невыводимой непосредственно из одних лишь способов действия образующих ее элементов.

Всякая система является развивающейся системой, она имеет свое начало в прошлом и продолжение в будущем.

Понятие системы — это способ найти простое в сложном в целях упрощения анализа. Система характеризуется рядом основных признаков:

1. Система представляет собой набор относительно самостоятельных элементов

(отдельных частей), которые играют роль подсистем. Свойства элементов определяют их место в системе и реализуются в соответствующих функциях.

2. В каждой системе существует механизм, посредством которого элементы

взаимодействуют между собой, а также с ней самой.

3. Каждая система имеет структуру и существующие между ними связи, способ

организации целого, составленного из частей. Связи, как и системообразующий элемент обеспечивают целостность системы, ее единство.

4. Система имеет границы, отделяющие ее от внешней среды. В зависимости от

прозрачности границ системы могут быть открытыми и закрытыми.

5. Системе присуща эмерджентность, т.е. появление качественно новых свойств,

отсутствующих или нехарактерных для ее элементов. В то же время объединенные в систему элементы могут терять свойства, присущие им вне системы. Таким образом, свойства целого не равны сумме свойств частей, хотя и зависят от них.

6. Система обладает обратной связью, под которой понимается определенная реакция

ее в целом (отдельных элементов) на импульсы друг друга и внешние воздействия. Обратная связь обеспечивает их информацией о реальной системе, компенсирует влияние помех. Например, в системе взаимоотношений «руководитель-подчиненный» формой обратной связи может быть служебная записка о выполнении распоряжения.

7. Система характеризуется адаптивностью, т.е. способностью сохранять

качественную определенность в изменяющихся условиях. Адаптивность обеспечивается простотой структуры, гибкостью, избыточностью ресурсов.

8. Системе свойственна редукция, проявляющаяся в том, что при определенных

условиях она ведет себя проще, чем ее отдельные элементы.

9. Система со временем может разрушаться под воздействием, как внешней среды, так

и внутренних процессов.

10. Системой можно управлять с целью обеспечения следования ею по заданной

траектории развития и функционирования.

Элементарная система, изображенная в общем виде, представлена на рисунке 1.1.

Рис. 1.1. Система в общем виде

Основными частями ее являются вход, процесс, или операция, и выход.

У любой системы вход состоит из элементов, классифицируемых по их роли в процессах, протекающих в системе. Первый элемент входа тот, над которым осуществляется некоторый процесс, или операция. Этот вход есть или будет «нагрузкой» системы (сырье, материалы, энергия, информация и др.). Вторым элементом входа системы является внешняя (окружающая) среда, под которой понимается совокупность факторов и явлений, воздействующих на процессы системы и не поддающихся прямому управлению со стороны ее руководителей.

Не контролируемые системами внешние факторы обычно можно разбить на две категории: случайные, характеризуемые законами распределения, неизвестными законами или действующие без всяких законов (например, природные условия); факторы, находящиеся в распоряжении системы, являющейся внешней и активно, разумно действующей по отношению к рассматриваемой системе (например, нормативно-правовые документы, целевые установки).

Цели внешней системы могут быть известны, известны не точно, вовсе не известны.

Третий элемент входа обеспечивает размещение и перемещение компонентов системы, например различные инструкции, положения, приказы, то есть задает законы ее организации и функционирования, цели, ограничительные условия и др.

Входы классифицируются также по содержанию: материальные, энергетические, информационные или любая их комбинация.

Вторая часть системы — это операции, процессы или каналы, через которые проходят элементы входа. Система должна быть устроена таким образом, чтобы необходимые процессы (производственные, подготовки кадров, материально-технического снабжения и др.) воздействовали по определенному закону на каждый вход, в соответствующее время для достижения желаемого выхода.

Третья часть системы — выход, являющийся продуктом или результатом ее деятельности. Система на своем выходе должна удовлетворять ряду критериев, важнейшие из которых — стабильность и надежность. По выходу судят о степени достижения целей, поставленных перед системой.

Различают физические и абстрактные системы. Физические системы состоят из людей, изделий, оборудования, машин и прочих реальных или искусственных объектов. Им противопоставлены абстрактные системы. В последних свойства объектов, существование которых может быть неизвестным, за исключением их существования в уме исследователя, представляют символы. Идеи, планы, гипотезы и понятия, находящиеся в поле зрения исследователя, могут быть описаны как абстрактные системы.

1 / 91 2 3 4 5 6 7 8 9 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]