Лекции - Терия систем и системный анализ

Подождите немного. Документ загружается.

Кейс-технология Волгоградского института бизнеса

Оглавление

Введение…………………………………………………………

… 4

1. Системы и закономерности их функционирования и

развития ………………………………………………….

………... 7

2. Методы и модели теории систем и системного анализа

……. 25

3. Цели и закономерности

целеобразования…............................. 61

4. Заключение ...

…………………………………………………... 69

5.Список литературы .

…………………………............................. 70

Кейс-технология Волгоградского института бизнеса

Введение

Современное состояние общества характеризуется

внедрением достижений научно-технического прогресса во все

сферы жизнедеятельности человека. Создание сложных технических

систем, проектирование и управление сложными комплексами,

анализ экологической ситуации, особенно в условиях агрессивного

техногенного воздействия, исследование социальных проблем

коллективов, планирование развития регионов и многие другие

направления деятельности требуют организации исследований,

которые имеют нетрадиционный характер. По ряду специфических

признаков все перечисленные объекты прикладной деятельности

обладают свойствами больших систем. Таким образом, в различных

сферах деятельности приходится сталкиваться с понятиями сложных

систем.

Системный анализ – это определенный тип научно-

технической деятельности, необходимый для исследования,

разработки, управления сложными объектами. Наиболее часто он

используется для практических приложений теории систем к

задачам управления. Конструктивность системного анализа связана

с тем, что он предлагает методику проведения работ, позволяющую

не упустить из рассмотрения существенные факторы, определяющие

построение эффективных систем управления в конкретных условиях

с опорой на определенный теоретический фундамент.

Данный курс является междисциплинарным, поскольку

обобщает методологию исследования сложных технических,

биологических и социальных систем. Таким образом, решение

вопросов проведения и организации системных исследований

связано со специфическими проблемами, требующими для своего

разрешения привлечения результатов широкого спектра научных

дисциплин – философских, экономических, технических и т.д.

Особое место в проведении анализа и синтеза сложных систем

занимают математические методы. Основу математического

аппарата данной дисциплины составляют линейное и нелинейное

программирование, теория принятия решений, теория игр, теория

массового обслуживания и т.п.

Как научное направление теория систем возникла в 30-е гг.

Кейс-технология Волгоградского института бизнеса

ХХ в. Ее основоположником принято считать Л. фон Берталанфи.

Проведенные после публикации концепции Л. фон Берталанфи

международные симпозиумы закрепили это направление как

самостоятельное и расширили круг специалистов, принимавших

участие в его развитии. В 60-е гг. ХХ в. при постановке и

исследовании сложных проблем проектирования и управления

довольно широкое распространение получил термин

«системотехника», предложенный в 1962 г. Ф.Е. Темниковым. В 70-

е гг. возникают такие междисциплинарные направления, как

ситуационнное моделирование, информационный подход к анализу

систем, концептуальное метамоделирование и др. Несмотря на то,

что все эти направления развиваются как самостоятельные, можно

отметить их общую ориентацию на системные исследования.

В 80-е гг. ХХ в. целый ряд теоретических и прикладных

дисциплин приобретает общую направленность, образует

«системное движение». Появляется объективная необходимость в

возникновении прикладной науки, устанавливающей связь между

абстрактными теориями системности и системной практикой. Это

движение постепенно оформилось в науку, получившую название

«системный анализ». В конце 80-х данная дисциплина вводится в

учебные планы отечественных вузов.

В настоящее время методы теории систем и системного

анализа получили широкое применение при перспективном и

текущем планировании научно-исследовательских работ,

проектировании объектов различной природы, управлении

производственными процессами, прогнозировании развития

отдельных отраслей промышленности и сельского хозяйства.

Следует отметить, что в настоящее время перед аналитиками

ставится задача не просто разрешения той или иной проблемы, а

выработка таких рекомендаций, которые гарантировали бы

оптимальность решения. Кроме того, в ходе исследования реальной

системы обычно приходится сталкиваться с самыми

разнообразными проблемами; быть профессионалом в каждой из

них одному человеку невозможно. Специалист, занимающийся

системным анализом, должен иметь образование и опыт,

необходимые для классификации конкретных проблем и

определения перечня специалистов, способных решить конкретные

Кейс-технология Волгоградского института бизнеса

задачи анализа. Это предъявляет особые требования к современным

специалистам-системщикам: они должны обладать широкой

эрудицией, раскованностью мышления, умением организовывать

коллективную деятельность.

Курс состоит из пяти разделов. В первом изложены основы

теории систем, включая терминологию, классификации систем,

закономерности их функционирования и развития. Второй раздел

рассказывает о принципах и структуре системного анализа как

особого научного направления. В самостоятельном разделе (Раздел

3) рассмотрена проблема целеобразования и структуризации целей,

раскрывается роль методов системного анализа в

совершенствовании организационного управления.

Кейс-технология Волгоградского института бизнеса

Раздел 1. Системы и закономерности их функционирования и

развития

Лекция 1. Эволюция понятия системы

На протяжении всей истории становления теории систем и

системного анализа представления о системах и

закономерностях их построения, функционирования и развития

неоднократно уточнялись и переосмысливались. Для того чтобы

правильно трактовать и использовать основные понятия теории

систем, необходимо ознакомиться с эволюцией понятия системы.

Исторически термин «система» возникает в античности (в

переводе с древнегреческого он означает «состоящее из частей»)

и включается в контекст философских поисков общих принципов

организации мышления и знания. Для понимания генезиса

понятия система принципиален момент включения

мифологических представлений о Космосе, Мировом порядке,

Едином и т.п. в контекст философско-методологических

рассуждений. Так, сформулированный Аристотелем тезис о том,

что целое больше суммы его частей, имел уже не только

мистический смысл, но и фиксировал проблему организации

мышления. Число у пифагорейцев и бытие у элеатов - начало не

столько объясняющее и описывающее мир, сколько выражающее

точку зрения становящегося рационального мышления и

требования мыслить единство многого. По утверждению

Платона, существующее единое есть одновременно и многое, и

единое, и части, и целое. Таким образом, согласно Платону,

только «единство многого», т.е. «система» может быть

предметом познания. Только с учетом данного подхода можно

понять отождествление системы с мировым порядком,

предпринимаемое стоиками эллинистического периода.

Вплоть до начала XIX в. закрепляется чисто

эпистемологическая трактовка понятия системы. И. Кант

отмечал: «Под системой я разумею единство многообразия

знаний, объединенных одной идеей».

В XX в. «системность» трактуется как свойство объектов

познания. Развитие инженерного подхода и технологий

Кейс-технология Волгоградского института бизнеса

открывает эру искусственно-технического освоения систем.

Теперь они не только исследуются, но проектируются и

конструируются. Одновременно с этим оформляется и

организационно-управленческая установка: объекты управления

также начинают рассматриваться как системы, это приводит к

выделению все новых и новых классов систем:

целенаправленных, самоорганизующихся, рефлексивных и т.д.

Термин «система» вводится в лексикон практически всех

профессиональных сфер. Начиная с середины XX в. широко

разворачиваются исследования по общей теории систем и

разработки в области системного подхода. Во второй половине

ХХ в. возникают такие междисциплинарные направления, как

системотехника, ситуационное моделирование, информационный

подход к анализу систем, концептуальное метамоделирование.

Существенно уточнить законы системного

функционирования и системной эволюции позволяют

современные исследования в области синергетики, связанные с

установлением законов самоорганизации открытых нелинейных

систем. Основными моментами данных исследований являются

следующие:

1. В любой системе необходимы элементы разумного хаоса и

спонтанности, без чего система теряет гибкость, способность

адекватно реагировать на внешние возмущения

(флуктуации). Иными словами, структура не должна быть ни

слишком жесткой, ни слишком аморфной, а должна

предоставлять свободу своим элементам в рамках

определенного порядка. По мнению знаменитого ученого И.

Пригожина, именно наличие хаоса позволяет системе

переходить от одной структуры к другой.

2. Эволюция системы может быть направляема за счет

точечных воздействий на ее базовые элементы и

структурные зависимости, что намного эффективнее грубых

внешних воздействий.

3. В критических точках бифуркации, т.е. в точках «ветвления»

будущих сценариев развития системы, существует конечное

число таких сценариев (их называют «аттракторами»). При

попадании в точке бифуркации на «аттрактор» ее будущее

Кейс-технология Волгоградского института бизнеса

развитие вновь в значительной степени становится

предсказуемым. Возникает впечатление, что существуют

некие идеальные сценарии развития системы в каком-то

особом «пространстве целей».

Лекция 2. Система: определения, сущность, классификация

Потребность в использовании понятия «система» возникает для

объектов различной природы в тех случаях, когда невозможно что-то

продемонстрировать, изобразить, представить формулой и т.п. и нужно

подчеркнуть, что это будет большим, сложным, не полностью сразу

понятным, при этом целым, единым. Например - Солнечная система,

система управления станком, система организационного управления

предприятием (городом, регионом и т. п.), экономическая система,

система кровообращения, система уравнений и система исчисления в

математике и т. д.

Существует несколько десятков определений этого понятия.

Приведем некоторые из них.

Система - совокупность элементов, находящихся в определенных

отношениях друг с другом и со средой (Л. фон Берталанфи, [12]).

Система - совокупность условно первичных элементов,

устойчивое многообразие взаимодействий и взаимосвязей между

которыми предает ей целостный характер и определяет поведение

[5].

Система - категория, обозначающая объект, организованный в

качестве целостности, где энергия связей между элементами

системы превышает энергию их связей с элементами других систем

[11].

Рассматривая различные определения системы, необходимо

осознавать, что на разных этапах представления объекта в виде

системы, в различных конкретных ситуациях можно

пользоваться разными определениями. Причем по мере

уточнения представлений о системе ее определение не только

может, но и должно уточняться. Таким образом, при проведении

системного анализа нужно, прежде всего, сформулировать «рабо-

чее» определение, которое может уточняться, расширяться, или су-

жаться в зависимости от хода анализа. При этом необходимо, чтобы

Кейс-технология Волгоградского института бизнеса

лица, формирующие это «рабочее» определение системы, в

одинаковом смысле использовали характеризующие его понятия. К

таким понятиям относят понятия элемента, связи, структуры,

цели, подсистемы. Рассмотрим их.

Под элементом принято понимать простейшую, неделимую

часть системы. Однако ответ на вопрос, что является такой частью,

может быть неоднозначным. Например, в качестве элементов

системы «стол» можно назвать «ножки, ящики, крышку и т. д.», а

можно - «атомы, молекулы», в зависимости от того, какая задача

стоит перед исследователем. Аналогично в системе управления

предприятием элементами можно считать подразделения аппарата

управления, а можно - каждого сотрудника или каждую операцию,

которую он выполняет. Поэтому примем следующее определение:

элемент - это предел членения системы с точки зрения аспекта

рассмотрения, решения конкретной задачи.

Понятие связь входит в любое определение системы и

обеспечивает возникновение и сохранение ее целостных свойств. Это

понятие одновременно характеризует и строение (статику), и функцио-

нирование (динамику) системы.

Связь определяют как ограничение степени свободы элементов.

Действительно, элементы, вступая во взаимодействие (связь) друг с

другом, утрачивают часть своих свойств, которыми они потенциально

обладали в свободном состоянии.

Связи можно охарактеризовать:

- направлением (направленные и ненаправленные)

- силой (сильные и слабые)

Связи в конкретных системах могут быть одновременно

охарактеризованы несколькими из названных признаков.

Важную роль в моделировании систем играет понятие

обратной связи. Обратную связь можно проиллюстрировать

схемой:

Кейс-технология Волгоградского института бизнеса

где X(t) - закон или алгоритм (программа) управления

треб

- требуемое значение регулируемого параметра

- фактическое значение регулируемого параметра

ΔХ - рассогласование между Х

треб

и Х

Обратная связь может быть:

• отрицательной - противодействующей тенденциям

изменения выходного параметра, т.е. направленной на

сохранение, стабилизацию требуемого значения параметра

(например, стабилизацию выходного напряжения, или в

системах организационного управления – количества

выпускаемой продукции и т. п.);

• положительной - сохраняющей тенденции происходящих

в системе изменений того или иного выходного параметра (что

используется при разработке генераторов разного рода, при

моделировании развивающихся систем).

обратная связь является основой саморегулирования, развития

систем, приспособления их к изменяющимся условиям существования.

При разработке моделей функционирования сложных

самоорганизующихся систем в них, как правило, одновременно

присутствуют и отрицательные, и положительные обратные связи.

Понятие цель и связанные с ним понятия

целесообразности, целенаправленности лежат в основе

развития системы.

Под целью будем понимать предвосхищаемый в сознании,

заранее мыслимый результат деятельности человека, группы людей.

Система может быть представлена простым перечислением

элементов или черным ящиком (моделью «вход – выход»). Однако

чаще всего при исследовании объекта такого представления

недостаточно, так как требуется выяснить, что собой представляет

объект, что в нем обеспечивает выполнение поставленной цели,

Кейс-технология Волгоградского института бизнеса

получение требуемых результатов. В этих случаях систему

отображают путем расчленения на элементы, подсистемы и вводят

понятие структуры.

Понятие подсистема подразумевает, что выделяется относительно

независимая часть системы, обладающая свойствами системы, и в

частности имеющая подцель, на достижение которой ориентирована

подсистема. Расчленяя систему на подсистемы, следует иметь в

виду, что так же, как и при расчленении на элементы, выделение

подсистем зависит от цели и может меняться по мере ее уточнения и

развития представлений исследователя об анализируемом объекте

или проблемной ситуации.

Структура (от латинского structure – строение, расположение,

порядок) есть определенная совокупность законов, определяющих

связь элементов в системе, превращая ее в единое целое.

В сложных системах структура включает не все элементы и

связи между ними (в предельном случае, когда пытаются

применить понятие структуры к простым, полностью

детерминированным объектам, понятия структуры и системы

совпадают), а лишь наиболее существенные компоненты и связи,

которые мало меняются при текущем функционировании системы и

обеспечивают существование системы и ее основных свойств.

Иными словами, структура характеризует организованность

системы, устойчивую упорядоченность элементов и связей.

Структурные связи обладают относительной независимостью от

элементов и могут выступать как инвариант при переходе от одной

системы к другой, перенося закономерности, выявленные и

отраженные в структуре одной из них на другие. При этом системы

могут иметь различную физическую природу.

К основным типам структур относят:

- линейные (пример – структура станций метро на

некольцевой линии);

- линейно-функциональные (пример – структура управления

вузом: «Ректор – Проректора – Деканы – Заведующие

кафедрами и подразделениями – Преподаватели кафедр и

сотрудники других подразделений»);

- сетевые (пример – структура организации строительно-

монтажных работ при строительстве дома: некоторые