1. Общие понятия теории систем и системного анализа. Термины теория систем и системный анализ (системный подход), несмотря на период более 25 лет их использования, все еще не нашли общепринятого, стандартного истолкования. Причина этому динамичность процессов в области чел. деят-ти и применяемость теории систем в любой задаче.

Система – мн-во отдельных объектов с неизбежными связями м/у ними.

Более важно понять позиции системного подхода: 1.расширить и углубить собственные представления о “механизме” взаимодействий объектов в системе; изучить и, возможно, открыть новые её св-ва; 2.повысить эффективность системы в том плане ее функционирования, который интересует нас больше всего.

Глобальная задача системного подхода - совершенствование процесса управления экономикой.

2. Сущность и принципы системного подхода. ТСиСА, как отрасль науки, может быть разделена на две условные части: 1.теоретическую: использующую такие отрасли как теория вероятностей, теория инф-ции, теория игр, теория графов, теория расписаний, теория решений, топология, факторный анализ; 2.прикладную, основанную на прикладной математич. статистике, методах исследовании операций.

В ТС имеется свое “ядро”, свой особый метод - системный подход к возникающим задачам. Сущность метода: все элементы системы и все операции в ней должны рассматриваться только как одно целое, только во взаимосвязи друг с другом.

Плачевный опыт попыток решения системных вопросов с игнорированием этого принципа достаточно хорошо изучен. Локальные решения, учет недостаточного числа факторов, локальная оптимизация - на уровне отдельных элементов почти всегда приводили к неэффективному в целом и опасному по последствиям результату.

Принципы системного подхода: 1.Требование рассматривать совокупность элементов системы как одно целое или, более жестко, - запрет на рассмотрение системы как простого объединения элементов. 2.Св-ва системы не просто сумма свойств ее элементов. Тем самым постулируется возможность того, что система обладает особыми св-вами, которых может и не быть у отдельных элементов. 3.Важным атрибутом системы явл-ся ее эффективность. Теоретически доказано, что всегда функция ценности системы - в виде зависимости ее эффективности от условий построения и функционирования. Кроме того, эта функция ограничена, необходимо искать ее максимум. Максимум эффективности системы может считаться ее основным принципом. 4.Запрещают рассматривать данную систему в отрыве от окружающей ее среды - как автономную, обособленную. Это означает обязательность учета внешних связей или, в более общем виде, требование рассматривать анализируемую систему как часть (подсистему) некоторой более общей системы. 5.Согласившись с необходимостью учета внешней среды, необходимо рассмотреть возможности деления данной системы на части, подсистемы. Если последние оказываются недостаточно просты для анализа, с ними поступают точно также. Но в процессе такого деления нельзя нарушать предыдущие принципы - пока они соблюдены, деление оправдано и гарантирует применимость практических методов, приемов, алгоритмов решения задач системного анализа.

Все изложенное выше позволяет формализовать определение термина система в виде - многоуровневая конструкция из взаимодействующих элементов, объединяемых в подсистемы нескольких уровней для достижения единой цели функционирования (целевой функции).

3.Проблемы согласования целей. В большинстве случаев показателем полноты достижения цели “жизни” системы служит стоимостной показатель. Выбор показателя - критерия эффективности системы, является заключительным этапом формулировки целей и задач системы. От этого этапа будут зависеть представления о свойствах системы и результаты самого системного анализа. Необходимо системой управлять - решать вопрос об алгоритме или тактике управления для достижения наибольшей эффективности. Но почти всегда возникают противоречия. Рассмотрим пример.

Имеется предприятие, производящее определенные виды продукции и, естественно, стремящейся получить максимальную прибыль от ее продажи. Необходимо решить вопрос: сколько готовой продукции хранить на складе предприятия и сколько разновидностей ее должно производиться? Каждый из отделов заинтересован в достижении глобальной цели - максимуме прибыли фирмы. Но: - Производственный отдел будет заинтересован в длительном и непрерывном производстве одного и того же вида продукции. Только в этом случае будут наименьшими расходы на наладку оборудования. - Отдел сбыта будет отстаивать идею производства максимального числа видов продукции и больших запасов на складах.

-Финансовый отдел будет настаивать на минимуме складских запасов - то, что лежит на складе, не может приносить прибыли. - Отдел кадров будет иметь свою локальную целевую ф-цию - производить продукцию всегда (даже в периоды делового спада) и в одном и том же ассортименте, т.к. в этом случае не будет проблем текучести кадров.

В связи с этим возникает проблема управления большой системой с достижением глобальной цели - максимума прибыли. Придется ставить и решать задачи согласования целей отдельных подсистем и в случаях одинакового показателя эффективности подсистем.

4Проблемы оценки связей в системе. Рассмотрим вопрос о связях системы – м/у отдельными элементами подсистем, подсистемами разных уровней и связях с внешней средой. каналы связи. Возникает вопрос: как согласовывать эти разные по размерностям показатели, как привести их к “общему знаменателю”? Без такого согласования невозможно будет установить единый показатель эффективности системы в целом.

Вторая проблема оценки связей при системном анализе заключается в том, что количества продукции, суммы денег и показатели информационных потоков в каналах связи системы имеют стохастичную, вероятностную природу - их значения в данный момент времени нельзя предсказать. При системном анализе приходится иметь дело не с конкретными значениями величин, не с заранее определенными событиями, а с их оценками по прошлым наблюдениям или по прогнозам на будущее. Возникает необходимость использования специальных методов математической статистики.

Основное назначение системного анализа - получить рекомендации по вопросам управления системой или по совершенствованию этого управления. Возникает вопрос - а всегда ли оправдан системный подход? Для его реализации потребуются определенные и немалые затраты времени и средств. Выводы системного анализа, полученные на его основе рекомендации, почти всегда не полностью достоверны. риск. Самое точное следование рекомендациям науки не дает гарантии получить именно то, что задумали, проектировали, планировали. Можно рисковать без попыток просчитать возможные последствия и можно рисковать в условиях, когда использованы все научные методы оценки этих последствий.

5.Моделирование как метод системного анализа. проблема, с которой сталкиваются при проведении системного анализа - проблема эксперимента в системе или над системой. Необходимо экспериментировать не над объектом, предметом или системой, а над их моделями.

В соц. системах используют математич моделирование. методы планирования экспериментов и метод “черного ящика”, предполагая некоторую статистическую связь м/у его входом и выходом. Важное обстоятельство приходится учитывать при математич. моделировании. Стремление к простым, элементарным моделям и вызванное этим игнорирование ряда факторов может сделать модель неадекватной реальному объекту. В системах экономических используют математич. моделирование с использованием не только количественных, но и качественных, а также логических показателей. Это модели: межотраслевого баланса; роста; планирования экономики; прогностические; равновесия др.

Соответствие или адекватность используемых моделей реальности могут быть очевидными или экспериментально проверенными для отдельных элементов системы. В реальных системах возможно логическое обоснование моделей элементов.

Следствие из теоремы Гёделя - в сложной системе, полностью изолированной от внешнего мира, могут истины, положения, выводы вполне “допустимые” с позиций самой системы, но не имеющие никакого смысла вне этой системы.

Т.е., можно построить логически безупречную модель реальной системы с использованием моделей элементов и производить анализ такой модели. Выводы этого анализа будут справедливы для каждого элемента, но система - это не простая сумма элементов, и ее св-ва не просто сумма св-в элементов.

Отсюда следует вывод - без учета внешней среды выводы о поведении системы, полученные на основе моделирования, могут быть обоснованными при взгляде изнутри системы. Но не исключена и ситуация, когда эти выводы не имеют никакого отношения к системе - при взгляде на нее со стороны внешнего мира.

Метод статистических испытаний (Монте Карло). Суть метода - имитируется достаточно долгая “жизнь” модели. При этом моделируются и регистрируются случайно меняющиеся внешние (входные) воздействия на систему. Для каждой из ситуации по уравнениям модели просчитываются выходные (системные) показатели. Затем производится обратный расчет - по заданным выходным показателям производится расчет входных.

6. Процессы принятия управляющих решений. Пусть построена модель системы с соблюдением всех принципов системного подхода, разработаны и “обкатаны” алгоритмы необходимых расчетов, приготовлены варианты управляющих воздействий на систему. Далее необходимо управлять целью - повышения эффективности функционирования системы (однокритериальная задача) или с одновременным достижением нескольких целей (многокритериальная задача).

Судьбу разработок по управлению большими системами должно решать только лицо, принимающее решения или коллективный орган решает вопрос дальнейшей судьбы итогов системного анализа.

7. Развитие системных представлений. Становление системного анализа. Ранее всего системные проблемы были осознаны философами. Первым в явной форме вопрос о научном подходе к управлению сложными системами поставил М.-А. Ампер. Он впервые выделил кибернетику как спец. науку об управлении гос-вом, обозначил ее место в ряду других наук и сформулировал ее системные особенности. Идеи системности применительно к управлению гос-вом развивались в работах польского ученого Б. Трентовского. Он отмечал, что действительно эффективное управление должно учитывать все важнейшие внешние и внутренние факторы, влияющие на объект управления. В своих работах Трентовский пишет, что при выработке управляющего воздействия необходимо учитывать нац. особенности населения с учетом временного аспекта, при одной и той же политической идеологии кибернет (в современной терминологии, лицо, принимающее решение) должен управлять различно в Австрии, России или Пруссии, точно так же и в одной и той же стране он должен управлять завтра иначе, чем сегодня. Трентовский рассматривает общество как систему, которая развивается путем разрешения противоречий.

Одним из основоположников теории систем является академик Федоров. Основные научные результаты были достигнуты им в области минералогии. Он установил, что только 230 типов кристаллической решетки, тем не менее, любое вещество при определенных условиях может кристаллизоваться. Им были отмечены аналогичные закономерности в области архитектурных и музыкальных конструкций, языковых построений, строения вещества и ряда др. систем.

Богданов в начале XX в. начал создавать теорию организации (тектологию). Основная идея теории заключается в том, что все существующие объекты и процессы имеют определенный уровень организованности, который тем выше, чем сильнее свойства целого отличаются от простой суммы свойств комплектующих элементов. Именно анализ свойств целого и его частей был впоследствии заложен в качестве основной характеристики понятия сложной системы. Богданов изучает не только статическое состояние структур, а занимается исследованием динамического поведения объектов, уделяет внимание вопросам развития организации, подчеркивает значение обратных связей, указывает на необходимость учета собственных целей организации, отмечает роль открытых систем. Он подчеркивает роль моделирования и математических методов как потенциальных методов решения задач теории организации.

Позднее идеи теории организации развивались в трудах И.И. Шмальгаузена, В.Н. Беклемишева и др.

Австрийский ученый Л. фон Берталанфи в 50-х гг. XX в. организовал в Канаде центр системных исследований. Он опубликовал большое кол-во работ, в которых исследовал взаимодействие систем с окружающей средой. Подчеркнуто большое значение обмена системы веществом, энергией и энтропией с внешним миром, отмечено, что в системе устанавливается динамическое равновесие, которое может быть направлено в сторону усложнения организации, функционирование системы является не просто откликом на изменение внешних условий, а сохранением старого или установлением нового внутреннего равновесия системы. В своих работах Берталанфи исследует общие закономерности, присущие любым достаточно сложным организациям материи как биологической, так и общественной природы. Берталанфи и организованная им школа последователей в своих трудах пытаются придать общей теории систем формальный характер.

Н. Винер в 1948 г. опубликовал книги «Кибернетика» и «Кибернетика и общество». В своих трудах он развивает идеи управления и связи в животном мире и машинах, анализирует с позиций кибернетики процессы, происходящие в обществе. Н.Винером и его последователями было указано, что предметом кибернетики является исследование систем. Для изучения систем различных типов, будь она физической, биологической, экономической, организационной или представленной в виде модели, кибернетика предлагает единые подходы к ее исследованию. Ф.И Перегудов и Ф.П. Тарасенко в своей книге отмечают, что с кибернетикой Винера связаны такие продвижения в развитии системных представлений как типизация моделей систем, выявление особого значения обратных связей в системе, подчеркивание принципа оптимальности в управлении и синтезе систем, осознание информации как всеобщего свойства материи и возможности ее количественного описания, развитие методологии моделирования вообще и в особенности идеи математического эксперимента с помощью ЭВМ.

В период, когда в Советском Союзе кибернетику считали лженаукой и шли горячие дискуссии о сути кибернетики, были сформулированы достаточно общие и полные определения кибернетики: «Кибернетика - это наука об оптимальном управлении сложными динамическими системами» (Берг); «Кибернетика - это наука о системах, воспринимающих, хранящих, перерабатывающих и использующих инф-ию» (Колмогоров).

Ученые бельгийской школы во главе с И. Пригожиным исследовали механизм самоорганизации систем. Они отмечают, что в результате взаимодействия с окружающей средой система может перейти в неравновесное состояние. В результате такого взаимодействия изменяется организованность системы. Переломные точки, в которых наблюдается неустойчивость неравновесных состояний, называются точками бифуркации. Т.о., согласно теории И. Пригожина, материя не является пассивной субстанцией, ей присуща спонтанная активность.

8. Понятие сложной системы. Объектом изучения системного анализа являются сложные системы.

В «Философском словаре» система - «совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях и связях м/у собой и образующих некоторое целостное единство».

Дегтярев: «Системой называется упорядоченная совокупность материальных объектов (элементов), объединенных какими-либо связями (механическими, информационными), предназначенных для достижения определенной цели и достигающих ее наилучшим (по возможности) образом».

Перегудов, Тарасенко: «система есть средство достижения цели; совокупность взаимосвязанных элементов, обособленная от среды и взаимодействующая с ней как целое».

Под автоматизированной системой понимается программно-аппаратный комплекс, выполненный на базе средств измерительной и вычислительной техники, предназначенный для решения задач управления на основе получения и использования моделей объекта управления.

Автоматизированная система - это совокупность частей (технических средств, математических методов, коллектива исполнителей), образующая организационное комплексное единое целое и обеспечивающая решение требуемого набора задач автоматизации с заданной точностью в пределах ограничений во времени и стоимости.

Особенности систем: 1)система обладает новыми свойствами по сравнению с элементами, из которых она состоит. При этом система есть не просто механический набор элементов, а целенаправленное их соединение в виде определенных структур и взаимосвязей. Система есть организационное единство элементов. Нарушение взаимосвязей приведет к разрушению системы. 2) обладают свойствами оптимальности. Системы проектируются с учетом критериев оптимальности и функционируют согласно построенным заранее оптимальным планам. 3)цель или назначение системы. Системы создаются для достижения какой-либо цели, для решения определенных задач.

Классификация систем

Подходы к классификации системы:

1) по виду отображаемого объекта: технические, биологические, соц.;

2)по характеру поведения: детерминированные, вероятностные, игровые;

3) по типу целеустремленности: открытые и закрытые;

4)по сложности структуры и поведения: простые и сложные;

5) по виду научного направления, используемого для их моделирования: математические, физические, химические и др.;

6)по степени организованности: хорошо организованные, плохо орга­низованные и самоорганизующиеся.

9.Характеристика задач системного анализа. Рассмотрим основные задачи: 1) Задачи исследования системы взаимодействий анализируемых объектов с окр. средой. Решение дан­ной задачи предполагает:

- проведение границы м/у исследуемой системой и окр. средой, предопределяющей предельную глубину влияния рассматриваемых взаимодействий, которыми ограничивается рассмотрение;

- определение реальных ресурсов такого взаимодействия;

- рассмотрение взаимодействий исследуемой системы с системой более высокого уровня.

2)Задачи, связаные с конструированием альтернатив этого взаимодействия, альтернатив развития системы во времени и в пространстве. Важное направление развития методов системного анализа связано с попытками создания новых возможностей конструирования оригинальных альтернатив решения, неожиданных стратегий, непривычных представлений и скрытых структур.

3)Задачи заключающиеся в конструировании мн-ва имитационных моделей, описывающих влияние того или иного взаимодействия на поведение объекта исследования. В системных исследованиях не преследуется цель создания некоей супермодели. Речь идет о разработке частных моделей, каждая из которых решает свои специфические вопросы.

Даже после того как подобные имитационные модели созданы и исследованы, вопрос о сведении различных аспектов поведения системы в некую единую схему остается открытым. Решить его можно анализируя реакции на наблюдаемое поведение других взаимодействующих объектов, т.е. путем исследования поведения объектов-аналогов и перенесения результатов этих исследований на объект системного анализа. Такое исследование дает основание для содержательного понимания ситуаций взаимодействия и структуры взаимосвязей, определяющих место исследуемой системы в структуре суперсистемы, компонентом которой она является.

4)Задачи, связаные с конструированием моделей принятия решений. Всякое системное исследование связано с исследованием различных альтернатив развития системы. Задача системных аналитиков выбрать и обосновать наилучшую альтернативу развития. На этапе выработки и принятия решений необходимо учитывать взаимодействие системы с ее подсистемами, сочетать цели системы с целями подсистем, выделять глобальные и второстепенные цели.

10.Особенности задач системного анализа. Системный анализ занимается изучением проблемной ситуации, выяснением ее причин, выработкой вариантов ее устранения, принятием решения и организацией дальнейшего функционирования системы, разрешающего проблемную ситуацию. Начальным этапом любого системного исследования явл-ся изучение объекта проводимого системного анализа с последующей его формализацией. В системном анализе решается двуединая задача: 1необходимо формализовать объект системного исследования; 2)формализации подлежит процесс исследования системы, процесс постановки и решения проблемы.

Важное место в процедурах системного анализа занимает проблема принятия решения. Особенность задач- требование оптимальности принимаемых решений. В настоящее время приходится решать задачи оптимального управления сложными системами, оптимального проектирования систем, включающих в себя большое кол-во элементов и подсистем. Практика предъявляет требования разработки не просто работоспособного изделия, объекта, системы, а создания оптимального проекта.

В различных областях практической деят-ти (технике, экономике, соц. науках, психологии) возникают ситуации, когда требуется принимать решения, для которых не удается полностью учесть предопределяющие их условия. Принятие решения в таком случае будет происходить в условиях неопределенности, которая имеет различную природу.

Виды неопределенности:

1.неопределенность исходной инф-ции, проявляющаяся в различных аспектах. Такой аспект, как воздействие на систему неизвестных факторов. Пример. Проектируется дамба, которая должна защитить населенные пункты от селевых потоков. Ни моменты наступления неблагоприятных событий, ни размеры их заранее неизвестны. Тем не менее, строить защитные сооружения необходимо и необходимо принимать решения об их размерах. Причем лицо, принимающее решение, должно понимать уровень ответственности, которая на него ложится. Строительство слишком массивных конструкций потребует необоснованно больших материальных затрат. С другой стороны, экономия в этом вопросе в случае наступления паводков или селевых потоков может повлечь за собой несоизмеримые экономические убытки, а нередко и человеческие жертвы.

2. Стохастическая неопределенность - вид неопределенности, обусловленной неизвестными факторами Она имеет место в тех случаях, когда неизвестные факторы представляют собой случай-ные величины или случайные ф-ции, статистические характеристики которых могут быть определены на основании анализа прошлого опыта функционирования объекта системных исследований. Задача исследователя заключается в определении вероятностных характеристик случайных факторов и постановке задачи принятия решения в форме статистической оптимизации. два случая, когда неизвестные факторы не могут быть изучены и описаны статистическими методами: 1) когда распределение вероятностей для неизвестных факторов в принципе , но к моменту принятия решения не может быть получено; 2) когда распределение вероятностей для неизвестных факторов вообще .

3. Неопределенность целей. Формулирование цели при решении задач системного анализа является одной из ключевых процедур, потому что цель является объектом, определяющим постановку задачи системных исследований. Неопределенность цели является следствием из многокритериальности задач системного анализа.

4.неопределенность, связанная с последующим влиянием результатов принятого решения на проблемную ситуацию. Решение, принимаемое в настоящий момент и реализуемое в некоторой системе, призвано повлиять на функционирование системы. Т.к. решение принимается для сложной системы, то развитие системы во времени может иметь мн-во стратегий. При принятии решения различные рекомендации прогнозирования развития системы во времени: 1)прогнозировать некоторую «среднюю» динамику развития системы и принимать решения исходя из такой стратегии. 2) исходить из возможности реализации самой неблагоприятной ситуации.

Особенность системного анализа - роль моделей как средства изучения систем, являющихся объектом системных исследований. Любые методы системного анализа опираются на математическое описание тех или иных фактов, явлений, процессов. Модель - некоторое описание, отражающее именно те особенности изучаемого процесса, которые и интересуют исследователя. Точность, качество описания определяются соответствием модели тем требованиям, которые предъявляются к исследованию, соответствием получаемых с помощью модели результатов наблюдаемому ходу процесса. Если при разработке модели используется язык математики, то это математическая модель. Построение математической модели это центральный этап исследования или проектирования любой системы.

В системном анализе наряду с формализованными процедурами большое место занимают неформальные, эвристические методы исследования. Причины: 1. При построении моделей систем может иметь место отсутствие или недостаток исходной инф-ции для определения параметров модели. В этом случае проводится экспертный опрос специалистов с целью устранения неопределенности. 2. Попытки формализовать процессы, протекающие в исследуемых системах, всегда связаны с формулированием определенных ограничений и упрощений. Желание приспособить хорошо изученный математический аппарат для описания исследуемых явлений может исказить их суть и привести к неверным решениям. В этой ситуации применяется подсознательное, внутреннее обоснование алгоритмов построения модели и методов их исследования, не поддающееся формальному анализу. Эвристические методы поиска решений формируются человеком или группой исследователей в процессе их творческой деят-ти. Эвристика - это совокупность знаний, опыта, интеллекта, используемых для получения решений с помощью неформальных правил.