Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Системный анализ в вопросах и ответах. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

1 / 111 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 > Следующая >>>

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ

В ВОПРОСАХ И ОТВЕТАХ

Рекомендовано в качестве учебного пособия

Редакционно-издательским советом

Томского политехнического университета

2-е издание, дополненное

Составитель

Е.И. Сметанина

Издательство

Томского политехнического университета

2016

УДК 658.51.012(075.8) ББК 32.965-01я73

С40

Системный анализ в вопросах и ответах : учебное пособие /

сост. Е.И. Сметанина ; Томский политехнический университет. – 2-е изд., доп. – Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2016. – 108 с.

ISBN 978-5-4387-0678-6

В пособии изложены наиболее важные вопросы по основным разделам прикладного системного анализа: возникновение и развитие системных представлений, модели и моделирование, модели систем, классификации систем, измерительные шкалы, принятие решений, декомпозиция и агрегирование,

неформализуемые этапы системного анализа.

Предназначено для студентов, обучающихся по программе профессиональной переподготовки по направлению «Метрология, стандартизация и сертификация», а также может быть использовано студентами других специальностей, связанных с проектированием и управлением сложными техниче-

скими системами.

УДК 658.51.012(075.8) ББК 32. 965-01я73

Рецензенты

Доктор химических наук, профессор

кафедры физической и коллоидной химии НИ ТГУ

А.А. Бакибаев

Кандидат химических наук, доцент

кафедры химии и технологии материалов

современной энергетики СТИ НИЯУ МИФИ

Л.Д. Агеева

ISBN 978-5-4387-0678-6 © Томский политехнический университет, 2003

политехнического университета, 2016

С40

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ..................................................................................................... 4

Глава 1. ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ СИСТЕМНЫХ

ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ......................................................................... 5

Глава 2. МОДЕЛИ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ............................................... 10

Глава 3. ПОНЯТИЕ СИСТЕМЫ. МОДЕЛИ СИСТЕМ ............................ 17

Глава 4. ИСКУССТВЕННЫЕ И ЕСТЕСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ ............ 26

Глава 5. РОЛЬ ИЗМЕРЕНИЙ В СОЗДАНИИ МОДЕЛЕЙ

СИСТЕМ ......................................................................................... 36

Глава 6. ВЫБОР ИЛИ ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЙ ....................................... 53

Глава 7. ДЕКОМПОЗИЦИЯ И АГРЕГИРОВАНИЕ

КАК ПРОЦЕДУРЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА ....................... 71

Глава 8. НЕФОРМАЛИЗУЕМЫЕ ЭТАПЫ

СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА .......................................................... 81

КРАТКИЙ СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ ........................................................... 96

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .......................................................................... 107

ВВЕДЕНИЕ

В современном обществе системные представления уже достигли

такого уровня, что идея полезности и важности системного подхода к решению возникающих на практике проблем стала привычной, общепринятой.

Системный подход – это начальная фаза системного анализа, этап

первоначального, качественного анализа проблемы и постановки задачи, а системный анализ (с практической стороны)  это система методов исследования или проектирования сложных систем, поиска, планирования и реализации изменений, предназначенных для ликвидации проблем.

В настоящее время специалисты из разных областей науки, производства, экономики, образования и культуры обнаружили системность собственной деятельности и стараются осуществлять свою работу осознанно системно. Широко распространилось понимание того, что наши успехи связаны с тем, насколько системно мы подходим к решению проблем, а наши неудачи вызваны отступлением от системности. Системный анализ применим для рассмотрения любых проблем, но применение его методологии должно согласовываться с природой конкретной системы.

В учебном пособии рассмотрены особенности современного системного анализа, которые вытекают из самой природы сложных систем. Для реализации цели системного анализа – ликвидации проблемы или как минимум выяснения ее причин ‒ привлекается широкий спектр средств, используются возможности различных наук и практических сфер деятельности. Прикладная направленность системного анализа приводит к использованию всех современных средств научных исследований – математики, вычислительной техники, моделирования, натурных наблюдений и экспериментов в различных областях, в том числе и в метрологии, стандартизации и сертификации.

Материал в учебном пособии представлен в виде конкретных вопросов по каждому разделу, что позволяет сконцентрировать внимание обучающегося на наиболее важных моментах при изучении тем данной дисциплины. Такая форма представления материала наиболее целесообразна при изложении курсов системного анализа, основной задачей которых является формирование у будущих специалистов знаний и умений при реализации системного подхода в их профессиональной деятельности.

Глава 1 ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ СИСТЕМНЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ

Основные понятия: системность, проблемная ситуация, алгоритм,

механизация, автоматизация, кибернетизация, анализ, синтез.

Вопрос 1.1. Может ли какой-нибудь объект или явление быть неси-

стемным? Обоснуйте свой ответ.

Ответ. Системность – это не такое качество, которым можно об-

ладать или не обладать. Ныне системность понимается как свойство человеческой практики.

Системность нашего мышления вытекает из системности мира. Мышление системно всегда и другим быть не может. Системность обнаруживается во всех областях деятельности человека: производственной, научной, культурной и т. д.

Человеческая практика, объекты и явления системны, поскольку в них мы легко обнаруживаем самые очевидные и обязательные признаки

системности:

1) структурированность системы;

2) взаимосвязанность составляющих ее частей;

3) подчиненность организации всей системы определенной цели.

Вопрос 1.2. Что такое проблемная ситуация?

Ответ. Наши успехи связаны с тем, насколько системно мы подхо-

дим к решению проблем, а наши неудачи вызваны отступлениями от системности.

Сигналом о недостаточной системности существующей деятельности является появление проблемы.

Проблемная ситуация – такая ситуация, когда неудовлетворительность существующего положения осознана, но неясно, что следует сделать для его изменения.

Разрешение возникших проблем осуществляется путем перехода на новый, более высокий уровень системности в нашей деятельности. Поэтому системность не столько состояние, сколько процесс. Наращивание системности знаний – естественный процесс, происходящий во всех областях человеческой деятельности как форма развития.

Вопрос 1.3. Что называется алгоритмом и алгоритмичностью?

Ответ. Всякое осознанное действие можно разделить на более

мелкие действия, причем эти действия должны выполняться в определенной последовательности. Это и есть подчиненная цели взаимосвязанность составных частей, которая является признаком сиcтемности. Другое название для такой деятельности – алгоритмичность.

Алгоритм – это задание точно определенной последовательности однозначно понимаемых операций над числами или другими математическими объектами. В последние годы стала осознаваться алгоритмичность любой деятельности (алгоритм принятия управленческих решений, алгоритм обучения, алгоритмы изобретательства, алгоритмы композиции музыки и т. д.).

Таким образом:

 всякая деятельность алгоритмична;  не всегда алгоритм реальной деятельности осознается: компози-

тор сочиняет музыку, вратарь ловит в броске мяч – «не думая»;

 в случае неудовлетворенности результатом деятельности воз-

можную причину неудачи следует искать в несовершенстве алгоритма.

Вопрос 1.4. В чем различие между полностью формализованным и полностью определенным алгоритмом?

Ответ. Полностью формализованный алгоритм – это алгоритм, сохранивший логическую принудительность поcледовательности действий (математическое понимание алгоритма), а полностью определен- ный алгоритм имеет действия, которые не формализованы; этап алгоритма успешно выполняется человеком, хотя и не осознанно (по интуиции, не думая, легко и просто).

Вопрос 1.5. Каковы три способа повышения производительности труда? В чем их отличие? Какие они имеют ограничения?

Ответ. Существуют три способа повышения производительности труда (рис. 1.1):

 механизация;  автоматизация;  кибернетизация.

Механизация – это замена физической работы человека простейшими орудиями и приспособлениями, приводимыми в действие мускульной силой. Механизация имеет естественный предел: работой механизмов управляет человек, а его возможности ограничены физиологически. Например, нельзя лопату делать слишком широкой, т. к. человек ее не поднимет; машина не может иметь слишком много приборовиндикаторов и рычагов управления, поскольку у человека всего два глаза и две руки.

Автоматизация – это второй способ повышения производительности труда, при котором машины выполняют не только саму работу, но и выполняют операции по регулированию хода, течения процесса работы. Человек выполняет работу по созданию и обслуживанию автоматов. Технические устройства, выполняющие эти две функции, называются автоматами.

Автомат реализует некоторый алгоритм (в математическом смыс- ле этого слова), и если алгоритм неправилен или неточен либо встретилась ситуация, не предусмотренная алгоритмом, то поведение автомата не может соответствовать целям его создания, поэтому у автоматизации существует естественный предел. В реальной жизни возникают непредвиденные условия и невозможно полностью формализовать многие практические действия.

КИБЕРНЕТИЗАЦИЯ

АВТОМАТИЗАЦИЯ

МЕХАНИЗАЦИЯ

Рис. 1.1. Схема этапов повышения производительности труда

Кибернетизация – это совокупность способов управления сложны-

ми системами, когда автоматизация невозможна. Человек выполняет те операции, которые не поддаются формализации, например принятие управленческих решений. На этом принципе строятся автоматизированные системы управления (АСУ), в которых формализованные операции выполняют автоматы и ЭВМ, а неформализованные операции – человек. Человек также создает алгоритмы и программные средства для ЭВМ.

Вопрос 1.6. Каково главное условие автоматизации?

Ответ. Главное условие автоматизации – полностью возложить на

машину только те работы, которые детально изучены, подробно и полно описаны, в которых точно известно, что, в каком порядке и как надо делать в каждом случае. Кроме того, должны быть точно известны все возможные случаи и обстоятельства, в которых может оказаться автомат.

Вопрос 1.7. Какие особенности мышления позволяют утверждать, что оно системно?

Ответ. Особенностями мышления являются его расчлененность на анализ и синтез, взаимосвязанность этих частей и диалектичность мышления.

Суть анализа состоит в разделении целого на части, в представлении сложного в виде совокупности более простых компонент. Но чтобы познать целое, сложное, необходим и обратный процесс – синтез. Наличие аналитического и синтетического образа мышления является очевидным признаком системности познания.

Вопрос 1.8. Каковы аргументы в пользу системности всей материи?

Ответ. Системность природы не только логически выводится в рам- ках теоретических построений, но и практически проявляется в реально наблюдаемых явлениях как с участием человека, так и без него.

Системность – это свойство всей материи. Системность нашего мышления вытекает из системности мира. Современные представления позволяют говорить о мире как о бесконечной иерархической системе систем, находящихся в развитии, на разных стадиях развития, на разных уровнях системной иерархии, взаимодействующих друг с другом (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Системность как всеобщее свойство материи

Системность

практической

деятельности

Системность

познавательной

деятельности

Системность

окружающей среды

Свойства и признаки

Целенаправленность деятельности

Анализ и синтез

Естественная системность природы

Алгоритмичность деятельности

Диалектика как метод

Системность человеческого общества

Системность результатов деятельности

Системность результатов познания

Системность взаимодействия человека со средой

Вопрос 1.9. Какие правила мышления позволяют согласовать си-

стемность мышления с системностью окружающего мира? Когда возникает необходимость такого согласования?

Ответ. Мышление обладает самостоятельностью и большей свобо-

дой, чем человеческая практика: в воображении можно построить обра-

зы нереализуемых в практике конструкций. Практика требует согласования системности мышления с объективной системностью природы, т. е. подчинения мышления некоторым правилам, обеспечивающим правильность познания и практики. Совокупность таких правил является содержанием диалектики.

Вопрос 1.10. Каковы основные события в развитии системных

представлений в течение последних 150 лет?

Ответ. В 1834–1843 гг. А.-М. Ампер поставил вопрос о научном

подходе к управлению сложными системами, выделил специальную науку об управлении государством и назвал ее кибернетикой.

В 1843 г. Б. Трентовский, польский философ-гегельянец, читал во

Фрейбургском университете курс лекций об отношении философии к кибернетике, как к искусству управления народом.

В 1891 г. академик Е.С. Федоров открыл существование 230 разных

типов кристаллических решеток и пришел к выводу, что все невообразимое разнообразие природных тел реализуется из ограниченного и небольшого числа исходных форм. Е.С. Федоров установил некоторые закономерности развития систем, и его заслуженно cчитают одним из основоположников теории систем.

В 1911 и 1925 гг. вышла в свет книга А.А. Богданова (Малиновско-

го) под названием «Всеобщая организационная наука (тектология)». Идея Богданова состоит в том, что все существующие объекты и процессы имеют определенную степень, уровень организованности. А.А. Богданов рассмотрел проблему кризисов в системе и перестройку ее структуры, подчеркивая роль моделирования и математики как потенциальных методов решения задач тектологии.

В 1948 г. американский математик Н. Винер опубликовал книгу

под названием «Кибернетика», в ней он определил кибернетику как науку об управлении и связи в животных и машинах.

В 1950 г. австрийский биолог Л. Берталанфи выдвинул идею по-

строения теории, приложимой к системам любой природы, ввел понятие открытой системы.

В 1970-х гг. бельгийская школа ученых во главе с И. Пригожиным,

развивая термодинамику неравновесных физических систем, установила, что обнаруженные закономерности относятся к системам любой природы. Пригожин предложил новую, оригинальную теорию системодинамики. Суть теории в том, что материя не является пассивной субстанцией; ей присуща спонтанная активность, вызванная неустойчивостью неравновесных состояний, в которые рано или поздно приходит любая система в результате взаимодействия с окружающей средой.

Глава 2

МОДЕЛИ И МОДЕЛИРОВАНИЕ

Основные понятия: модель, моделирование, подобие, ингерент-

ность, адекватность, истинность.

Вопрос 2.1. Что такое моделирование и обладает ли оно системно-

стью?

Ответ. Моделирование – это одна из форм человеческой деятельно- сти, построение, использование и совершенствование моделей. И как всякая деятельность, моделирование должно обладать системностью.

Вопрос 2.2. Что заставляет нас пользоваться моделями вместо са- мих моделируемых объектов?

Ответ. Моделью называется некий объект-заместитель, который в определенных условиях может заменять объект-оригинал, воспроизводя интересующие нас свойства и характеристики оригинала, причем имеет существенные преимущества удобства (наглядность, обозримость, доcтупность испытаний, легкость оперирования с ними и пр.).

Модель является одновременно вспомогательным средством познания реальных объектов и универсальным способом существования знаний об объекте.

Вопрос 2.3. Какие функции выполняют модели во всякой целесо- образной деятельности? Можно ли осуществлять такую деятельность без моделирования?

Ответ. Модель выполняет функции:

1) цели – образ желаемого будущего, на реализацию которого и

направлена деятельность;

2) системной деятельности, т. к. осуществляется по определенно-

му плану (алгоритму), с оценкой текущих результатов предыдущих действий и выбором следующего шага.

Моделирование является обязательным, неизбежным действием во всякой целесообразной деятельности, пронизывает и организует ее, представляет собой не часть, а аспект этой деятельности.

Вопрос 2.4. В каком смысле модель можно назвать «окном», сквозь которое мышление «видит» мир?

Ответ. Модель отображает не сам по себе объект-оригинал, а то, что в нем нас интересует, и то, что соответствует поставленной цели.

1 / 111 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]