Лекції - Теорія систем і системний аналіз

Тема 1.Лекція 1_Вводная.doc (1 стор.)
Тема 2.Лекція 2_Основние понятія.doc (1 стор.)
Тема 3_Реалізація СА, показателі.doc (1 стор.)
Тема 4_Вибор.doc (1 стор.)
Тема 5.Лекція 5_ЛП.doc (1 стор.)
Тема 5.Лекція 6_НП.doc (1 стор.)
Тема 6_Лекція 7_ Багатокритеріальні задачі.doc (1 стор.)
Тема 7_Лекція 8_Вибор в умовах ріска.doc (1 стор.)
Тема 8-9_Лекція 10_Ігра з природою, СА істочніков.doc (1 стор.)
Тема 8_Лекція 9_Теорія ігр.doc (1 стор.)
Оригінал


Тема 2. л екция 2. ОСНОВНІ СКЛАДОВІ, ПОНЯТТЯ І ВИЗНАЧЕННЯ СИСТЕМНОГО АНАЛІЗУ


1. основні складові теорії систем 1

і системного аналізу 1

Рис. 2. Напрямки розвитку системного аналізу 3

2. основні визначення теорії систем і системного підходу 4

3. Структура та ієрархія системи 4

1. основні складові теорії систем

і системного аналізу



Склад загальної теорії систем і системного аналізу може бути схематично представлений на рис. 1.




У сучасному розумінні системний аналіз - це синтетична наукова дисципліна, що розробляє способи дослідження різноманітних складних систем або ситуацій при нечітко поставлених критеріях і прийняття рішень в умовах аналізу великої кількості інформації різної природи.

Ці способи припускають облік не тільки об'єктивної, але і суб'єктивної інформації.

При системному підході використовуються як математичний апарат (теорія прийняття рішень, теорія ігор, теорія дослідження операцій), так і методи неформального аналізу:

 метод експертиз;

 метод опитування;

 евристичні методи.

Оскільки в сучасній літературі використовується три схожих на перший погляд поняття: «системний аналіз», «теорія систем» і «системний підхід», уточнимо ці поняття ще раз.

  1. Системний аналіз, як було сказано вище, виник у відповідь на потреби вивчення складних систем. Центральною проблемою системного аналізу є проблема прийняття рішень і побудова моделей. Таким чином, ця дисципліна безумовно прикладна, орієнтована на вирішення конкретних завдань.

  2. Теорія систем, яку розвивав біолог Л. Берталанфі в 50-х роках (раніше в 20-х - А.А. Богданов), пізніше І.І. Шмальгаузен, В.Н. Беклемішев. Це розробка поняття організації, дослідження різних форм і рівнів організації, значення організації в розвитку матеріального світу.

Таким чином ця дисципліна носить не прикладної, як системний аналіз, а методологічний характер.

3. Системний підхід. Поява цього поняття пов'язане з розвитком двох ліній в історії науки: аналізу і синтезу. В останні десятиліття роль синтезують побудов, синтезу особливо зросла. Потреба не просто вивчати явище, факт, але встановлювати його зв'язок з іншими фактами, призвела до появи терміна «системний підхід». Системний підхід може розглядатися як початкова фаза системного аналізу, етап початкового, якісного аналізу проблеми і постановки завдань




Рис. 2. Напрямки розвитку системного аналізу



Дослідження систем немислимо без вибору способу опису що відбуваються в них змін і формалізація такого опису, причому навіть у випадку суб'єктивної інформації.

Одним з найважливіших напрямків розвитку системних досліджень є вивчення організаційних структур систем і, насамперед, систем, що володіють ієрархічною організацією (теорія систем).

Другий напрямок пов'язаний з розробкою принципів побудови та використання моделей (моделювання), що імітують протікання реальних процесів, способів об'єднання таких моделей у системи та представлення системи моделей в ЕОМ.

Третій напрямок - застосування методології системного аналізу в конкретних областях. Наприклад, створення систем забезпечення безпеки, керівництво та управління виробництвом.

Дійсно, що таке система забезпечення безпеки? Це сукупність людей, устаткування і процедур, спеціально розроблена стосовно до промислової (або будь-який інший трудовий системи) для збільшення безпеки працівників. При цьому, однак, постає питання: які критерії повинні використовуватися при формуванні штатів, складанні правил та придбання обладнання? Очевидно, що треба прагнути до максимальної ефективності капіталовкладень, однак при цьому домогтися досягнення головної мети - безпеки. Таким чином, в системному аналізі можуть бути виділені три основні складові (див. рис.2)

    1. методологія - базове начало системного аналізу; вона включає визначення базових понять, принципи системного підходу, постановку та загальну характеристику основних проблем системного дослідження

    2. апаратна реалізація, яка має на увазі стандартні процедури моделювання (процесів і явищ, прийняття рішень);

    3. досвід застосування; ця область надзвичайно обширна, оскільки системність досліджень необхідна для таких галузей, як біологія, екологія, психологія, медицина, соціологія, управління державою, регіоном та ін

Використання обчислювальної техніки. Йдеться про використання ЕОМ при вирішенні системних завдань, тобто про взаємодію людини і ЕОМ. Можна виділити три сторони цієї взаємодії:

  1. партнерство у виконанні операцій (діалог з ЕОМ); діалог у вигляді запитань та відповідей присутня в будь-якій інформаційній базі, є зручним при роботі з імітаційними моделями;

  2. програмування, створення програмних засобів, програмного продукту (від вирішення квадратного рівняння до програми розрахунку динаміки посадки літака, космічного апарата та ін)

  3. оцінка людиною рішення або іншої інформації, отриманої за допомогою ЕОМ і вироблення вказівок для використання результатів дослідження на практиці. Є спеціальний термін: «особа, яка приймає рішення (ОПР)». Володіння апаратом системного аналізу неможливо без уміння визначати тактику і стратегію використання ЕОМ, баз даних, обчислювальних мереж. Найчастіше це вміння безпосередньо визначає успіх системного дослідження.

2. про сновним визначення теорії систем і системного підходу



Існує певний набір понять, пов'язаних з сучасним використанням слова «система».

Елементом системи називається деякий об'єкт (матеріальний, енергетичний, інформаційний), що володіють рядом важливих для нас властивостей, але внутрішній зміст (будова) якого безвідносно до мети розгляду (наприклад, елемент - вихідне або не аналізоване далі подія в дереві відмов).

Позначимо елементи М, а всю їхню можливу сукупність {М}. Належність елемента до сукупності прийнято записувати

М Є {М}.

Зв'язок - важливий для цілей розгляду обмін між елементами речовиною, енергією, інформацією.

Система - сукупність елементів, що володіє наступними ознаками:

а) зв'язками, які дозволяють за допомогою переходу по ним від елемента до елемента з'єднати два будь елемента сукупності (зв'язність системи);

б) властивістю (призначенням, функцією), відмінним від властивостей (або суми властивостей), окремих елементів сукупності; це властивість також називається емерджентні 1 (функція системи), якій, у свою чергу, можна дати наступне визначення: емерджентність - особливість систем, що складається в тому, що властивості системи не зводяться до сукупності властивостей частин, з яких вона складається і не виводяться з них.

Таким чином маємо дві ознаки системи: зв'язність і функцію.

Запишемо так зване «кортежное» (тобто послідовне) визначення системи:

Σ: {{М}, {Х}, F}, (1.1)

де Σ - система


{М} - сукупність елементів

{Х} - сукупність зв'язків

F - функція.

Наведена запис є найбільш простим описом змісту системи.

Практично будь-який об'єкт з певної точки зору може розглядатися як система (питання в доцільності такого розгляду). (Приклад - радіотехнічна плата (для збірки) слюдяної конденсатор - для фахівця по елементній базі, слюда - для геолога).

Велика система - система, що складається із значного числа однотипних елементів і зв'язків.

Складна система - система, що складається з елементів різних типів і володіє різнорідними зв'язками між ними.

Різниця між системою, великою системою і складною системою умовно.

Приклади складних систем: судно, літак, системи управління ними, ЕОМ, транспортна мережа, екосистема та ін

3. Структура та ієрархія системи



Структура системи - розчленування її на групи елементів із зазначенням зв'язків між ними, незмінне на весь час розгляду і дає уявлення про систему в цілому.

Розчленування системи може мати різну основу:

 матеріальну (речовинну) (рис. 3а);

 функціональну (рис. 3б);

 алгоритмічну (алгоритм програми, інструкція).

Групи елементів в структурі зазвичай виділяються за принципом простих або відносно більш слабких зв'язків між елементами різних груп. Структура системи зазвичай зображається у вигляді графічної схеми (структурної схеми).

З
труктура інших типів;

 календар (тимчасова структура);

 поділ книги на глави (інформаційна структура).

Структура системи може бути охарактеризована за наявними в ній (або переважаючим) типам зв'язків:




а) послідовне з'єднання елементів;


б) паралельне з'єднання елементів


Зворотній зв'язок (результат функціонування елемента впливає на що надходять на нього впливу.

Про
братнею зв'язок виступає важливим регулятором в системі.


Вкрай рідко зустрічається система без того чи іншого виду зворотного зв'язку.

Близьким до поняття структури є поняття декомпозиції.

Декомпозиція - поділ системи на частини, зручні для будь-яких операцій з цією системою. (Приклад: розгляд фізичного явища або математичний опис окремо для даної частини системи).

Суть декомпозиції - спрощення системи, занадто складною для розгляду цілком. Фактично, це найважливіша процедура системний аналіз, пов'язана саме з аналізом системи.

Агрегація - протилежна процедура (процедура синтезу) - об'єднання частин в ціле, встановлення зв'язків.

Оточення системи. Для того, щоб диференціювати, відокремити систему від не системи, вводиться поняття оточення системи (зовнішнього середовища, навколишнього середовища).

Ієрархія - структура з наявністю підпорядкованості, тобто нерівноправних зв'язків між елементами, коли дія в одному з напрямків роблять набагато більший вплив на елемент, ніж в іншій.

Т
іпічний приклад:

Види ієрархічних структур:

а
) Деревоподібні





б) ромбоподібна.


Зустрічаються й інші види ієрархій, наприклад, кільцева.

Деревоподібна структура найбільш проста для аналізу і реалізації.

Приклади. Завдання проектування технічного об'єкта зводиться до проектування

 основних частин;

 функціональних систем;

 груп агрегатів;

 механізмів;

 окремих деталей.

У живій природі спостерігаються такі ієрархічні залежності: ієрархія в стаді; ієрархія рівнів живих систем по організованості (біосферний, видовий, популяційний, організменний, тканинний, клітинний).

1 від англ. «Emergence» - раптова поява
Навчальний матеріал
© uadoc.zavantag.com
При копіюванні вкажіть посилання.
звернутися до адміністрації