Анфилатов В.С., Емельянов А.А., Кукушкин А.А. Системный анализ в управлении

Подождите немного. Документ загружается.

В.С. АНФИЛАТОВ, АЛ ЕМЕЛЬЯНОВ, АА КУКУШКИН

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ

В УПРАВЛЕНИИ

Допущено

Министерством образования

Российской Федерации

в качестве учебного пособия

для студентов высших учебных заведений,

обучающихся по специальности

"Прикладная информатика" (по областям)

и другим компьютерным специальностям

МОСКВА

"ФИНАНСЫ и СТАТИСТИКА"

2002

УДК 004.94:658.01

ББК 65.050.03

А73

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

кафедра прикладной математики

Московского энергетического института

(Технического университета);

Бугорский В.Н., кандидат экономических наук,

профессор, директор Института информационных систем

в экономике и управлении Санкт-Петербургского

инженерно-экономического университета

Анфилатов B.C. и др.

А73 Системный анализ в управлении: Учеб. пособие /

B.C. Анфилатов, А.А. Емельянов, А.А. Кукушкин; Под ред.

А.А. Емельянова. - М.: Финансы и статистика, 2002. -

368 с: ил.

ISBN

5-279-02435-Х

Даны общие положения по методологии системного анализа, оценке си-

стем на основе качественных и количественных шкал в детерминированных,

вероятностных и неопределенных условиях, управлению в информационных

системах. Приведены модели основных функций цикла управления, описа-

ние организационных структур, подходов к оценке качества управления. Рас-

смотрены вопросы устойчивости управления проектами и показано приме-

нение моделей в управлении экономическими процессами в условиях рисков

Для студентов вузов, обучающихся по специальности «Прикладная ин-

форматика (по областям)» и другим компьютерным специальностям. Может

использоваться в подготовке аспирантов, а также для самообразования.

д 2404000000-022 ^^^ ^^^ удК 004.94:658.01

010(01)-2002 ББК 65.050.03

ISBN

5-279-02435-Х

А.А. Кукушкин, 2002

ПРЕДИСЛОВИЕ

Высокие темпы информатизации различных видов деятель-

ности в настоящее время привели к тому, что появилось проти-

воречие между простотой освоения работы на компьютере (в ка-

честве пользователя) и незначительной эффективностью функци-

онирования информационных систем.

Одной из причин такого положения является недостаточное

количество пособий, направленных на формирование системной

управленческой идеологии лиц, связанных с использованием си-

стем обработки информации в органах управления.

В самом деле, дефицита книг, ориентированных на изучение

порядка обращения с компьютерными программами, не испыты-

вает, пожалуй, никто. В то же время информация по основам по-

строения систем автоматизации организационного управления

охраняется как

коммерческий

секрет фирм - системных интегра-

торов.

В таких условиях учебное пособие «Системный анализ в уп-

равлении» может быть полезно практически всем лицам, так или

иначе связанным с популярным направлением Managment

(Business) Information Systems - информационно-управляющие си-

стемы. Это определяется требованием совершенствования систем

управлением

автоматизированных информационных систем как

основного средства повышения эффективности управления.

Учебное пособие включает разделы: основы системного ана-

лиза, основы оценки сложных систем с примерами моделей и

методик оценивания систем, основы управления и методики, ис-

пользуемые при динамическом управлении проектами с учетом

рисков.

Общие свойства управления исследуются в кибернетике. Про-

блемы управления техническими системами без участия человека -

Предисловие

в теории автоматического управления. Особенности управления

в социальных и экономических системах изучаются в рамках ме-

неджмента, управление

современных организационно-техничес-

ких

системах - предмет системного анализа

управлении.

Во

всех

этих областях требуется знание общих законов функционирова-

ния систем, которые изучаются в рамках общей теории систем,

включающей научные направления: системный подход, систем-

ные исследования, системный анализ.

Системный анализ - наиболее конструктивное направление,

используемое для практических приложений теории систем к за-

дачам управления. Конструктивность системного анализа связа-

на

тем,

что он предлагает методику проведения работ, позволя-

ющую не упустить из рассмотрения существенные факторы,

определяющие построение эффективных

систем

управления

кон-

кретных условиях.

Оценка качества и эффективности функционирования систем

проводится в соответствии с положениями, выработанными в

теории эффективности.

При таком представлении цели, стоящие перед теоретически-

ми основами

автоматизированного

управления,

имеют

три

аспекта:

преодоление второго информационного барьера в управ-

лении;

оптимальный синтез систем управления;

управление информационным процессом.

В 70-80-х гг. общество находилось перед вторым информа-

ционным барьером в области управления (по определению ака-

демика В.М. Глушкова). В настоящее время началось преодоле-

ние этого барьера, причем очень высокими темпами.

Исторически управление и выполнение работы долгое время

осуществлялось одними и теми

же

людьми.

Иначе говоря, систе-

ма

управления

(СУ) бьша

совмещена

объектом управления (ОУ).

С усложнением задач управления появился первый информаци-

онный барьер, определяемый пропускной способностью отдель-

Предисловие

ного человека как системы управления (2-4 бит/с). Он был пре-

одолен путем отделения функций СУ от функций ОУ и перехода

к иерархическому принципу управления. В соответствии с этим

принципом СУ включает лицо, принимающее рещение (ЛПР), и

группу подчиненных управленцев - должностных лиц, отвечаю-

щих за отдельные функции ОУ.

С течением времени органы управления столкнулись со вто-

рым информационным барьером, когда суммарная сложность

задач по управлению ОУ, состоящего из

человек и J средств, стала

выше способности СУ по переработке информации.

Для преодоления второго информационного барьера имеет-

ся принципиально другой путь: автоматизация всех информаци-

онных процессов, телекоммуникации и сетевые технологии, Ин-

тернет. Объектом автоматизации являются функции, задачи и

процессы, происходящие в системах управления. Без знания ос-

нов управления говорить об автоматизации нет смысла.

Задача совершенствования ставится как задача оптимально-

го синтеза систем с управлением: при заданных системе и множе-

стве внешних воздействий построить систему управления, обес-

печивающую требуемое поведение системы, удовлетворяющей

критериям качества управления.

Для сложных систем, с которыми приходится иметь дело на

практике, применение классического экспериментального мето-

да исследования ограничено его высокой стоимостью, а в ряде

случаев (экология, макроэкономика и др.) натурные эксперимен-

ты становятся либо вовсе невозможными, либо, по крайней мере,

чересчур,

рискованными. Поэтому в качестве основного метода

исследования сложных систем используют метод машинного эк-

сперимента - универсальный метод познания, основанный на

использовании системных имитационных моделей. Проблемы

разработки системных моделей являются предметом изучения си-

стемного анализа, в котором вьщеляется теория эффективности -

основа для количественной оценки альтернативных систем.

Предисловие

Информационные системы, являясь основным инструментом

повышения обоснованности управленческих решений, представ-

ляют собой сложные программно-аппаратные и телекоммуника-

ционные комплексы, выступают в качестве самостоятельного

объекта исследований. Вопросы архитектуры таких систем и орга-

низации управления информационным процессом представляют

одно из главных направлений рассматриваемой области знаний.

На это обстоятельство следует обратить особое внимание, ибо

оно отличает понимание предмета «Системный анализ в управ-

лении», где главный упор делается на управление и применение

методов прикладной информатики в прикладной области

(Managment Information Systems, Business Information Systems),

от компьютерных дисциплин (Computer Science), предметом ко-

торых является архитектура и управление вычислительными си-

стемами.

Информационные системы призваны помочь в решении ин-

формационных, логических и расчетных задач. Теоретические

основы информационного, лингвистического, математического,

программного и других видов обеспечения распределенной об-

работки информации, построения баз данных, баз знаний, ана-

литических и других систем определяют потенциальные возмож-

ности и ограничения информационных систем в целом. Методы

информатики - это «мост» между теорией и практикой построе-

ния прикладных корпоративных систем, функционирующих в

органах управления.

Оценка качества и эффективности функционирования систем

проводится в соответствии с положениями, выработанными в

теории эффективности.

При создании простых систем большинство подобных задач

может быть решено средствами классической математики, допол-

ненными экспериментами и тривиальным перебором вариантов.

В пособии под информационной системой (ИС) понимается

система, предназначенная для сбора, обработки и распростране-

Предисловие

ния информации в целях управления. В соответствии с общей те-

орией систем информационную систему можно определить как

совокупность информационных элементов ввода, обработки, пе-

реработки, хранения, поиска, вывода и распространения инфор-

мации, находящихся в отнощениях и связях между собой и со-

ставляющих определенную целостность, единство. Ранее исполь-

зуемые термины, такие, как АСУ, АСОИУ, АИС, появились в

связи с различными направлениями применения информацион-

ных систем.

Книга написана с использованием опыта работы, накоплен-

ного авторами в процессе преподавания учебных дисциплин, свя-

занных с системным анализом, подготовки и издания учебно-ме-

тодических материалов в высших учебных заведениях, где они

осуществляли свою научно-педагогическую деятельность.

Труд авторов распределился следующим образом: профес-

сор кафедры Военного университета связи, г. Санкт-Петербург,

K.T.H., доцент B.C. Анфилатов - разд. 1.3, 4.1.2,

4.4.1,

остальные

материалы глав 1, 2 и 4 - совместно с А.А. Кукушкиным; дирек-

тор Института компьютерных технологий МЭСИ, г. Москва,

д.

э. н. А.А. Емельянов - глава 5, общее редактирование книги;

начальник кафедры Академии ФАПСИ, г. Орел, к.т.н., доцент

А.А. Кукушкин - разд. 2.1 - 2.4, глава 3, разд. 4.2.5, 4.4.2,

остальные материалы глав 1, 2 и 4 - совместно с B.C. Анфила-

товым.

В конце каждой главы приведен список вопросов для само-

контроля. Учебное пособие содержит значительное число мате-

матических формул, поэтому в приложениях приведены основ-

ные математические обозначения, а также таблицы букв гречес-

кого и латинского алфавита, их произношение. Краткий словарь

терминов, предметный указатель и список сокращений также об-

легчают усвоение материала книги.

Учебное пособие является базовым для изучения дисципли-

ны «Теория систем и системный анализ» специальности 351400

8 Предисловие

«Прикладная информатика (по областям)». Предварительная

подготовка

по

системному анализу необходима для

изучения

дру-

гих дисциплин этой же специальности:

• «Теоретические основы информационных систем и инфор-

мационных технологий»;

• «Интеллектуальные информационные системы»;

• «Имитационное моделирование экономических процессов»;

• «Проектирование информационных систем».

Пособие может

быть

рекомендовано

студентам,

обучающимся

по другим компьютерным и информационным специальностям.

Отдельные разделы полезны

при

подготовке специалистов-менед-

жеров и магистров по программам МВА.

Авторы

основы СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

1.1.

СУЩНОСТЬ

АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ

В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ

Под

управлением

самом общем виде будем понимать про-

цесс формирования целенаправленного поведения системы

по-

средством информационных воздействий, вырабатываемых

че-

ловеком (группой людей) или устройством.

К задачам управления относятся целеполагание, стабилиза-

ция, выполнение программы, слежение

оптимизация.

Задача

целеполагания

определение требуемого состояния или

поведения системы.

Задача

стабилизации

удержание системы

существующем

состоянии

условиях возмущающих воздействий.

Задача

выполнения программы

перевод системы

требуемое

состояние

условиях, когда значения управляемых величин

из-

меняются

по

известным детерминированным законам.

Задача

слемсения

удержание системы

на

заданной траекто-

рии (обеспечение требуемого поведения)

условиях, когда зако-

ны изменения управляемых величин неизвестны или изменяются.

Задача

оптимизации

удержание

или

перевод системы

в со-

стояние с экстремальными значениями характеристик при задан-

ных условиях

ограничениях.

Часто для обозначения управляющих воздействий использу-

ют понятие «руководство». Будем считать, что

руководство

это

управление

чужой

работой

организационных, социальных, эко-

номических системах.

Глава 1

1.1.1.

СТРУКТУРА СИСТЕМЫ

С УПРАВЛЕНИЕМ

Система с управлением включает три подсистемы (рис. 1.1):

управляющую систему (УС), объект управления (ОУ) В и систе-

му связи (СС).

Системы с управлением, или целенаправленные, называются

кибернетическими. К ним относятся технические, биологические,

организационные, социальные, экономические системы.

Управляющая система совместно с системой связи образует

систему управления (СУ) А. Основным элементом организаци-

онно-технических СУ является лицо, принимающее решение

(ЛПР) - индивидуум или группа индивидуумов, имеющих пра-

во принимать окончательные решения по выбору одного из не-

скольких управляющих воздействий. Система связи включает

канал прямой связи, по которому передается входная информа-

ция - множество {х}, включающее командную информацию

{и} £

{х},

и канал

обратной

связи,

по которому передается инфор-

мация о состоянии ОУ - множество выходной информации {у}.

Множества переменных {п} и {w} обозначают соответствен-

но воздействие окружающей среды (различного рода помехи) и

показатели, характеризующие качество и эффективность функ-

ционирования подсистемы В. Показатели качества и эффектив-

ности являются подмножеством информации о состоянии ОУ,

{w} с {у}- Более того, в процессе анализа систем каждая характе-

ристика yj должна рассматриваться как потенциальная кандида-

Система управления А

Управляющая

система

Система

связи

{«}

Объект

управления В

{W}

Рис. 1.1. Система с управлением