21816

ОСНОВНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ, ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

Лекция

Менеджмент, консалтинг и предпринимательство

Структура и иерархия системы 1. Второе направление связано с разработкой принципов построения и использования моделей моделирования имитирующих протекание реальных процессов способов объединения таких моделей в системы и представление системы моделей в ЭВМ. Действительно что такое система обеспечения безопасности Это совокупность людей оборудования и процедур специально разработанная применительно к промышленной или любой другой трудовой системы для увеличения безопасности работников. Элементом системы называется некоторый объект...

Русский

2013-08-03

171 KB

13 чел.

Тема 2. лекция 2. ОСНОВНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ, ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

[1] 1. основные     составляющие    теории систем

[2]    и системного анализа

[2.1] Рис. 2. Направления развития системного анализа

[2.2] 2. основные определения теории систем и системного подхода

[2.2.0.1] где Σ – система

[3] 3. Структура и иерархия системы

1. основные     составляющие    теории систем 

   и системного анализа

Состав общей теории систем и системного анализа может быть схематично представлен на рис. 1.

В современном понимании системный анализ – это синтетическая научная дисциплина, разрабатывающая способы исследования разнообразных сложных систем или ситуаций при нечетко поставленных критериях и  принятия решений в условиях анализа большого количества информации различной природы.

Эти способы предполагают учет не только объективной, но и субъективной информации.

При системном подходе используются как математический аппарат (теория принятия решений, теория игр, теория исследования операций), так и методы неформального анализа:

метод экспертиз;

метод опроса;

эвристические методы.

Поскольку в современной литературе используется три сходных на первый взгляд понятия: «системный анализ», «теория систем» и «системный подход», уточним эти понятия еще раз.

  1.  Системный анализ, как было сказано выше, возник в ответ на потребности изучения сложных систем. Центральной проблемой системного анализа является проблема принятия решений и построение моделей. Таким образом, эта дисциплина безусловно прикладная, ориентированная на решение конкретных задач.
  2.  Теория систем, которую развивал биолог Л. Берталанфи  в 50-х годах (ранее в 20-х – А.А. Богданов), позднее И.И. Шмальгаузен, В.Н. Беклемишев. Это разработка понятия организации, исследование различных форм и уровней организации, значения организации в развитии материального мира.

Таким образом эта дисциплина носит не прикладной, как системный анализ, а методологический характер.

3. Системный подход. Появление этого понятия связано с развитием двух линий в истории науки: анализа и синтеза. В последние десятилетия роль синтезирующих построений, синтеза особенно возросла. Потребность не просто изучать явление, факт, но устанавливать его связь с другими фактами, привела к появлению термина «системный подход». Системный подход может рассматриваться как начальная фаза системного анализа, этап первоначального, качественного анализа проблемы и постановки задач

Рис. 2. Направления развития системного анализа

Исследование систем немыслимо без выбора способа описания происходящих в них изменений и формализация такого описания, причем даже в случае субъективной информации.

Одним из важнейших направлений развития системных исследований является изучение организационных структур систем и, прежде всего, систем, обладающих иерархической организацией (теория систем).

Второе направление связано с разработкой принципов построения и использования моделей (моделирования), имитирующих протекание реальных процессов, способов объединения таких моделей в системы и представление системы моделей в ЭВМ.

Третье направление – применение методологии системного анализа в конкретных областях. Например, создание систем обеспечения безопасности, руководство и управление производством.

Действительно, что такое система обеспечения безопасности? Это совокупность людей, оборудования и процедур, специально разработанная применительно к промышленной (или любой другой трудовой системы) для увеличения безопасности работников. При этом, однако, встает вопрос: какие критерии должны использоваться при формировании штатов, составлении правил и приобретения оборудования? Очевидно, что надо стремиться к максимальной эффективности капиталовложений, однако при этом добиться достижения главной цели – безопасности. Таким образом, в системном анализе могут быть выделены три основные составляющих (см. рис.2)

  1.  методология - базовое начало системного анализа; она включает определения базовых понятий, принципы системного подхода, постановку и общую характеристику основных проблем системного исследования
    1.  аппаратная реализация, которая подразумевает стандартные процедуры моделирования (процессов и явлений, принятия решений);
    2.  опыт применения; эта область чрезвычайно обширна, поскольку системность исследований необходима для таких отраслей, как биология, экология, психология, медицина, социология, управление государством, регионом и др.

Использование вычислительной техники. Речь идет об использовании ЭВМ при решении системных задач, т.е. о взаимодействии человека и ЭВМ. Можно выделить три стороны этого взаимодействия:

  1.  партнерство в выполнении операций (диалог с ЭВМ); диалог в виде вопросов и ответов присутствует в любой информационной базе, является удобным при работе с имитационными моделями;
  2.  программирование, создание программных средств, программного продукта (от решения квадратного уравнения до программы расчета динамики посадки самолета, космического аппарата и др.)
  3.  оценка человеком решения или другой информации, полученной с помощью ЭВМ и выработка указаний для использования результатов исследования на практике. Есть специальный термин : «лицо, принимающее решение (ЛПР)». Владение аппаратом системного анализа невозможно без умения определять тактику и стратегию использования ЭВМ, баз данных, вычислительных сетей. Зачастую это умение напрямую определяет успех системного исследования.

2. основные определения теории систем и системного подхода

Существует определенный набор понятий, связанных с современным использованием слова «система».

Элементом системы называется некоторый объект (материальный, энергетический, информационный), обладающих рядом важных для нас свойств, но внутреннее содержание (строение) которого безотносительно к цели рассмотрения (например, элемент – исходное или не анализируемое далее событие в дереве отказов).

Обозначим элементы М, а всю их возможную совокупность  {М}. Принадлежность элемента к совокупности принято записывать

М Є {М}.

Связь – важный для целей рассмотрения обмен между элементами веществом, энергией, информацией.

Система – совокупность элементов, обладающая следующими признаками:

а) связями, которые позволяют посредством перехода по ним от элемента к элементу соединить два любых элемента совокупности (связность системы);

б) свойством (назначением, функцией), отличным от свойств (или суммы свойств), отдельных элементов совокупности; это свойство также называется эмерджентностью1 (функция системы), которой, в свою очередь, можно дать следующее определение: эмерджентность – особенность систем, состоящая в том, что свойства системы не сводятся к совокупности свойств частей, из которых она состоит и не выводятся из них.

Таким образом имеем два признака системы: связность и функцию.

Запишем так называемое «кортежное» (т.е. последовательное) определение системы:

        Σ : {{М},{Х}, F},     (1.1)

где Σ – система

{М} совокупность элементов

{Х} – совокупность связей

F – функция.

Приведенная запись является  наиболее простым описанием содержания системы.

Практически любой объект с определенной точки зрения может рассматриваться как система (вопрос в целесообразности такого рассмотрения). (Пример – радиотехническая плата (для сборки) слюдяной конденсатор – для специалиста по элементной базе, слюда – для геолога).

Большая система – система, состоящая из значительного числа однотипных элементов и связей.

Сложная система – система, состоящая из элементов разных типов и обладающая разнородными связями между ними.

Различие между системой, большой системой и сложной системой условно.

Примеры сложных систем: судно, самолет, системы управления ими, ЭВМ, транспортная сеть, экосистема и др.

3. Структура и иерархия системы

Структура системы – расчленение ее на группы элементов с указанием связей между ними, неизменное на все время рассмотрения и дающее представление о системе в целом.

Расчленение системы может иметь различную основу:

материальную (вещественную) (рис. 3а);

функциональную         (рис. 3б);

алгоритмическую (алгоритм программы, инструкция).

Группы элементов в структуре обычно выделяются по принципу простых или относительно более слабых связей между элементами разных групп. Структура системы обычно изображается в виде графической схемы (структурной схемы).

Структуры других типов;

  календарь (временная структура);

  деление книги на главы (информационная структура).

Структура системы может быть охарактеризована по имеющимся в ней (или преобладающим) типам связей:

а) последовательное соединение элементов;

б) параллельное соединение элементов

Обратная связь (результат функционирования элемента влияет на поступающие на него воздействия.

Обратная связь выступает важным регулятором в системе.

Крайне редко встречается система без того или иного вида обратной связи.

Близким к понятию структуры является понятие декомпозиции.

Декомпозиция – деление системы на части, удобные для каких-либо операций с этой системой. (пример: рассмотрение физического явления или математическое описание отдельно для данной части системы).

Суть декомпозиции – упрощение системы, слишком сложной для рассмотрения целиком. Фактически, это важнейшая процедура системный анализ, связанная именно с анализом системы.

Агрегирование – противоположная процедура (процедура синтеза) – объединение частей в целое, установление связей.

Окружение системы. Для того, чтобы дифференцировать, отделить систему от не системы, вводится понятие окружения системы (внешней среды, окружающей среды).

Иерархия – структура с наличием подчиненности, т.е. неравноправных связей между элементами, когда воздействие в одном из направлений оказывают гораздо большее влияние на элемент, чем в другой.

Типичный пример:

Виды иерархических структур:

а) древовидные       

б) ромбовидная.

        

Встречаются и другие виды иерархий, например, кольцевая.

Древовидная структура наиболее проста для анализа и реализации.

Примеры. Задача проектирования технического объекта сводится к проектированию

основных частей;

функциональных систем;

групп агрегатов;

механизмов;

отдельных деталей.

В живой природе наблюдаются следующие иерархические зависимости: иерархия в стаде; иерархия уровней живых систем по организованности (биосферный, видовой, популяционный, организменный, тканевый, клеточный).

М1

М2

Управление, информация

Информация

главенствующий элемент

-й иерархический уровень

2-й иерархический уровень

ОБЩАЯ ТЕОРИЯ СИСТЕМ

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ОБЛАСТЬ

ПРИКЛАДНАЯ ОБЛАСТЬ

Кибернетика

Теория информации

Теория игр

(условия достижения максимального выигрыша или минимального проигрыша)

Теория решений

(математическая теория, изучающая условия выбора между альтернативными возможностями)

Топология

(теория графов, сетей)

Теория систем

(применение общих понятий теории систем к анализу конкретных явлений)

Системотехника

(вопросы планирования, проектирования и поведения сложных систем различного назначения: АСУ, человеко-машинные системы с учетом их взаимодействия)

Исследование операций

(использование математических методов для обоснования решений во всех областях деятельности)

Моделирование

Инженерная психология

(исследование процессов и средств информационного взаимодействия между человеком и машиной)

Рис. 1

1 от англ. «emergence» - внезапное появление


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

20717. ПОЛНЫЕ МЕТРИЧЕСКИЕ ПРОСТРАНСТВА 57 KB
  Чтобы разобраться в этом вопросе рассмотрим понятие фундаментальной последовательности на R. Определение: последовательность {xn} называется фундаментальной если выполняется Пример. ТЕОРЕМАпринцип сходимости Коши Для сходимости последовательности необходимо и достаточно чтобы она была фундаментальной. Понятие фундаментальной последовательности переносится на метрические пространства.
20718. Формула и ряд Тейлора. Биномиальный ряд 130.5 KB
  Формула и ряд Тейлора. Биномиальный ряд. Теорема о разложении функции в ряд Тейлора: пусть функция имеет в некотором интервале производные до порядка включительно а точка находится внутри этого интервала. Используя эту теорему можно сделать следующий вывод: если функция имеет на некотором отрезке производные всех порядков раз они имеются все то каждая из них будет дифференцируемой и поэтому непрерывной то можно написать формулу Тейлора для любого значения .
20720. Линейные дифференциальные уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами 72.5 KB
  Вопрос о том является ли это решение общим приводит к понятию линейной независимости системы частных решений линейно независимых функций 1 и фундаментальной системы решений 2. Совокупность всех линейнонезависимых частных решений уравнения называется фундаментальной системой решений этого уравнения тогда есть общее решение для уравнения . Таким образом для решения нужно: найти частные решения; выяснить их линейную независимость ; найти общее решение согласно .
20721. Мощность множества. Арифметика счетной мощности 59.5 KB
  Пусть A некоторое счетное мнво тогда по определению A N.Из всякого бесконечного мнва можно выделить счетное подмново.Сумма конечного числа счетных мнв есть счетное мнво. Сумма счетного числа конечных мнв есть счетное мнво.
20722. Предел и непрерывность функции в точке. Основные свойства функции непрерывной на отрезке 29.5 KB
  Иногда говорят что предел функции в точке а : fx=b      х: ха ха и fxb Данное определение называется определением предела функции на языке .3 Если fx=fa то функция назся непрерывной в точке а.4 Если использовать предел функции в точке то определение функции в точке можно оформить в виде:    : ха х[ аb] и fxb Опред.
20723. Предел числовой последовательности. Необходимый и достаточный признак сходимости числовой последовательности 62 KB
  Определение: Если каждому по определённому закону можно поставить в соответствие то числа получающиеся при каждом конкретном n образуют числовую последовательность. Если такое имеет место то пишут что последовательность расходится. Теорема Необходимое условие сходимости числовой последовательности: если последовательность {Xn} сходится то она ограничена. Определение 2: Если предел сходящейся последовательности равен 0 то она называется бесконечно малой последовательностью.
20725. Замечательные пределы 40.5 KB
  Замечательные пределы Существует 4 замечательных предела: I. Покажем доказательство первого предела. ; ; ; ; ; ; ; по свойству функции имеющей предел имеем предел зажатой последовательности ч.