Теория систем и системный анализ

Суздалов Е.Г.

Конспект лекций по дисциплине:

ТЕОРИЯ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ

Санкт-Петербург

СОДЕРЖАНИЕ

1.Основные понятия теории систем………………………………….3

1.1. Определение теории систем………………………………….3

1.2. Дескриптивное и конструктивное определение системы….7

1.3. Основные признаки и свойства системы…………………...13

1.4. Классификация систем ……………………………………..22

Контрольные вопросы к главе 1………………………………….....27

2. Элементы системного анализа……………………………………..28

2.1. Определение системного анализа…………………………..28

2.2. Прямая и обратная задачи исследования систем…………..36

2.3. Этапы исследования систем………………………………...37

2.3.1. Словесная постановка задачи…………………………...38

2.3.2. Выбор показателя эффективности, математическая постановка задачи ………………………………………………..39

2.3.3. Модели и их роль при исследовании систем…………...41

2.3.4. Моделирование функционирования систем……………44

Контрольные вопросы к главе 2…………………………………….47

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ СИСТЕМ

Определение теории систем

Потребности практики и науки стимулировали появление и развитие научного направления системных исследований, охватывающих самые различные объекты, которое получило название теория систем.

Теория систем рассматривается как общенаучная теория, которая выступает связующим звеном между философией и другими науками.

Теория систем имеет свой объект, предмет и задачи.

Объект исследования теории систем - сложные системы.

Предмет - методы создания и развития систем.

Задачи теории систем:

- Развитие системных концепций общего характера. Построение обобщенных концептуальных моделей систем различных классов.

- Разработка общих принципов организации и логико-математического аппарата для системных исследований.

- Создание различных частных теорий систем.

Теория систем является еще молодой ветвью в науке, и ее становление происходит в настоящее время. Эта теория зародилась в 30-х годах XX в. и в 50-е годы сформировалась как самостоятельное научное направление. Основоположником этой теории по праву считается австрийский биолог Людвиг фон Берталанфи. В создании теории принимали участие М. Месарович, Я. Такахара, Г. Саймон, А. Холл, Ч. Дарвин, Д. Менделеев, Г. Поспелов, Н. Бусленко и др.

Теория еще не сформировалась, однако и на этой стадии она приносит пользу, предлагая единый понятийный аппарат и методологию исследования сложных объектов. При этом делается попытка создания формального аппарата, который будет служить теоретическим фундаментом для целого ряда наук.

Теория систем, как отрасль науки, может быть разделена на две, достаточно условные части:

- теоретическую: использующую такие частные теории как теория

вероятностей, теория информации, теория массового обслуживания и др.;

- прикладную, основанную на прикладной математической статистике, методах исследовании операций и т. п.

Теория вероятности есть математическая наука, изучающая закономерности в случайных явлениях. Совершенно очевидно, что в природе нет ни одного физического явления, в котором не присутствовали бы в той или иной мере элементы случайности. Элемент неопределенности, сложности, многопричинности, присущей случайным явлениям, требует создания специальных методов для изучения этих явлений. Такие методы и разрабатываются в теории вероятности. Ее предметом является специфические закономерности, наблюдаемые в случайных явлениях.

Изучение таких закономерностей позволяет не только осуществлять научный прогноз в области случайных явлений, но в ряде случаев помогает целенаправленно влиять на ход случайных явлений, контролировать их, ограничивать сферу действия случайности, сужать ее влияние на практику.

Теория информации - есть наука, изучающая способы обработки информации, т. е. получения, передачи, накопления, преобразования, хранения и выдачи информации. Возникнув в 40-х годах двадцатого века на практических задачах теории связи, теория информации в настоящее время становится необходимым математическим аппаратом при изучении всевозможных процессов управления.

Черты случайности, присущие процессам обработки информации, заставляют обращаться при изучении этих процессов к вероятностным методам. При этом не удается ограничиться классическими методами теории вероятностей и возникает необходимость в создании новых вероятностных категорий. Процесс обработки информации непременное условие работы любой управляющей системы. В этом процессе всегда происходит обмен информацией между различными элементами системы.

Теория массового обслуживания. В настоящее время существует необходимость в решении своеобразных вероятностных задач, связанных с так называемых систем массового обслуживания. Каждая такая система состоит из какого-то числа обслуживающих единиц, которые называют «каналами» обслуживания.

В качестве каналов могут фигурировать: линии связи, лица, выполняющие те или иные операции, различные приборы и т. д.

Работа любой системы массового обслуживания состоит в выполнении поступающего на нее потока требований или заявок. Предмет теории массового обслуживания - установление зависимости между характером потока заявок, производительностью отдельного канала, числом каналов и, эффективностью обслуживания.

Прикладная математическая статистика - раздел прикладной математики, в котором изучается математический аппарат и программное обеспечение для исследования статистических моделей в целях интерпретации результатов и получения практических выводов.

К статистическим математическим моделям относятся модели законов распределения вероятностей, а также модели, описывающие структуру и модели регрессии, дисперсионного анализа, анализа временных рядов и т. д.

Статистические модели позволяют учитывать все многообразие связей и факторов, оказывающих влияние на исследуемые объекты. Их получение не требует значительных средств: объект рассматривается как «черный ящик», а реальные взаимосвязи апроксимируются некоторыми зависимостями.

Исследования операций - это наука, которая занимается выработкой количественных рекомендаций, необходимых для организации операций. Напомним, что под операцией здесь понимается любое целенаправленное действие человека, группы людей и систем человек-машина (т. е. элементов системы).

Предметом изучения этой науки являются операции, выполняемые элементами системы. При этом количество элементов и их свойства могут варьироваться в широком диапазоне. Основными методами теории исследования операций являются математические методы.

Теория систем широко использует достижения многих отраслей науки и этот захват непрерывно расширяется.

Вместе с тем, в теории систем имеется свое "ядро", свои особые методы - системный подходи системный анализ. Сущность метода системного подхода достаточно проста: все элементы системы и все операциив ней должны рассматриваться только как одно целое, только в совокупности, только во взаимосвязидруг с другом.

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

К основным принципам системного подхода можно отнести:

- первый принцип - это требование рассматривать совокупность элементов системы как одно целое или, более жестко, — запрет на рассмотрение системы как простого объединения элементов;

- второй принцип заключается впризнании того, что свойства системы не просто сумма свойств ее элементов. Тем самым постулируется возможность того, что система обладает особыми свойствами, которых может и не быть у отдельных элементов;

- третьим принципом может считаться максимум функции системы. Теоретически доказано, что всегда существует функция ценности системы — в виде зависимости ее эффективности (почти всегда это экономический показатель) от условий построения и функционирования. Кроме того, эта функция ограничена, а значит можно и нужно искать ее максимум;

- четвертый принцип запрещает 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;

- пятый принцип - возможность (а иногда и необходимость) 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;

- шестой принцип - система должна рассматриваться на всех этапах жизненного цикла: происхождение, развитие, разрушение (гибель).

На концепции систем и системного подхода основана методология решения крупных проблем - системный анализ. При этом системный анализ имеет свою специфическую цель, содержание и предназначение (см. раздел 2).

Под системой следует понимать некоторую целостную совокупность, состоящую из отдельных элементов, которые связаны между собой материальными, энергетическими или информационными связями, в результате чего эта совокупность имеет некоторые специфические свойства, не присущие в полной мере каждому из входящих в него элементов.

Из этого определения видно, что весь окружающий нас реальный мир состоит из систем и сам представляет собой некоторую систему. Отсюда, если при рассмотрении какой-то конкретной системы выделить любой ее элемент, то он также окажется системой, состоящей из ряда других элементов, которые тоже являются системами и т. д.

Таким образом, каждая система является элементом другой, более крупной системы, и каждый элемент в свою очередь является системой, но только меньшей, чем та, в которую он входит.

Материальные, энергетические или информационные связи представляют собой не что иное, как операции (целенаправленное действие) по обработке материальных, энергетических или информационных потоков. Каждая из этих операций может выполняться несколькими элементами системы одновременно. Взаимное выполнение операций объединяет или связываетэлементы между собой. Поскольку элементы системы выполняют операции путем реализации своих свойств, то выполнение каждой операции обобщает и интегрирует свойства элементов, превращая их в некоторое специфическое свойство группы элементов, отличающееся от свойств каждого элемента.

Здесь следует отметить, что в зависимости от того, какие элементы выполняют операцию, она может быть неделимой (элементарной) или составной (системной). Так, если операция выполняется с помощью элементов некоторой системы, которая входит в состав другой системы в виде элемента, то на уровне последней эта операция будет неделимой, а на уровне первой - составной.

Все операции, которые выполняют элементы системы, складываются в некоторую последовательность(совокупность), называемую функционированием системы. Через способность достигать цель с помощью функционирования выявляются возможности или свойства всей системы в целом. Отсюда, функционирование, определяя взаимосвязь элементов в системе через совместное выполнение ими операций, отражает собой структуру системы.

Структура системы и ее элементы могут быть подвижными, то есть изменяющимися, объектами даже тогда, когда система не меняет своего назначения, то есть цель и другие функции системы остаются постоянными. Это, как правило, происходит в случае решения задачи совершенствования системы, например, повышения ее эффективности.

Очевидно, что структура и состав системы обусловливают друг друга, однако ни состав элементов, ни структура не определяют друг друга однозначно. Так, структура системы может быть одна и та же, а состав элементов, выполняющих операции, - разный. Это объясняется тем, что необходимые для выполнения операций свойства могут иметь совершенно разные элементы, а значит, одни и те же операции могут выполняться разными элементами.

В то же время, структура системы - состав операций и их последовательность - может изменяться, а состав элементов оставаться постоянным. Это, конечно, возможно, когда неизменный состав элементов имеет свойства, достаточные для обеспечения изменения структуры.

Если система создана или модернизирована и какой-то период времени не меняет свои состав и структуру, то граница такой системы на данный период определяется в основном ее структурой.

Дело в том, что некоторые элементы могут принадлежать сразу нескольким системам, но в разное время, т. е. одни и те же элементы могут мигрировать из системы в систему, участвуя в функционировании каждой из них, используя соответствующие свои свойства. Обычно такие элементы имеют расширенный набор свойств, позволяющий в системе реализовать одну функцию, а в другой системе - другую, то есть систем несколько, а элемент один и тот же, но многофункциональный и подвижный.

Отсюда следует, что несколько систем могут быть функционально связаны не только операциями, выполняемыми совместно их элементами, но и через элементы, принадлежащими сразу нескольким системам.

Классификация систем

Системы могут быть разделены на классы по различным признакам. На рисунке 1.3представлена классификация систем по наиболее общим признакам:

- по природе элементов;

- по происхождению;

- по степени сложности;

- по характеру поведения;

- по степени автоматизации управления;

- по приспособленности к среде;

- по отношению к среде;

- по длительности существования;

- по изменению свойств;

- по характеру реакции на воздействие среды.

Физические системы состоят из изделий, оборудования и машин и, вообще, из естественных или искусственных объектов. Этим системам могут быть противопоставлены абстрактные системы, которые не имеют прямого аналога. В абстрактных системах свойства объектов, которые могут существовать только в уме исследователя, представляют символы. Это могут быть: языки (естественные и искусственные), системы исчислений и т.п. Идеи, планы гипотезы и понятия, находящиеся в процессе исследования, могут также быть представлены как абстрактные системы.

Естественные системы - это системы, которые существуют реально, например: механические, биологические, эргодические (человеко-машинные). В свою очередь, искусственные системы являются продуктом человеческого труда и ума.

Разделение систем на простые и сложные является условным. Мы будем относить к разряду сложных системте, для которых характерны следующие признаки:

- наличие большого количества взаимодействующих между собой элементов;

- возможность разбиения системы на подсистемы;

- сложность функционирования системы;

- наличие управления (обработки потоков информации);

- наличие взаимодействия с внешней средой и функционирование в условиях воздействия случайных факторов.

Рисунок 1.3 – Классификация систем

Любую сложную систему в соответствии с кибернетическим подходом к исследованию систем можно рассматривать как систему управления, состоящую из двух или более систем. При этом одна из них является управляющей системой, а другая управляемой системой.

Адаптивная система - это система, которая способна приспосабливаться к внешнему воздействию, или, другими словами, в которой происходит непрерывный процесс обучения или самоорганизации.

Системы существуют в определенной окружающей среде и обусловливаются ею. Открытые системы обмениваются с окружающей средой веществом или энергией регулярным и понятным образом. Деловая деятельность в основном происходит в обстановке открытой системы.

Противоположностью открытым системам являются закрытые системы, у которых отсутствует взаимодействие с внешней средой, или которые действуют с относительно небольшим обменом энергией или веществом с окружающей средой. Лучший пример частично закрытой системы в деловом мире - монополия, процессы и продукты которой защищены патентами или другими средствами. Отсутствие конкуренции может позволить монополии действовать менее открытым способом. Сделанные человеком системы являются закрытыми, если они характеризуются как полностью структурированные. Конструирование деловых систем имеет целью переход к открытым системам. Эта цель достигается с помощью обратной связи. Системы, сделанные человеком, могут быть также адаптивными.

Постоянная система - это естественная система, но на практике довольно часто некоторые искусственные системы относят к постоянным системам.

Стабильная система - это система, свойства которой не меняются во времени. В том случае, если изменения все-таки имеют место, то они носят циклический характер.

Пассивные системы не оказывают ответного воздействия на среду. В случае, если ответная реакция имеет место, то такая система является активной.

Как видно из рисунка 1.4, каждая управляемая система в свою очередь может быть представлена системой управления состоящей из управляющей и управляемой систем. Таким образом, любую сложную систему можно рассматривать как комплекс вложенных друг в друга систем управления. Образно говоря, сложная система - это «матрешка», число, вложений в которую зависит от целей исследования системы. Они конкретно определяют, какую по счету управляемую систему не следует далее представлять системой управления с двумя составляющими — управляющей и управляемой.

Функционирование сложной системы как системы управления, состав которой показан на рисунке 1.4,можно представить в виде процесса управления, состоящего из последовательности следующих четырех системных операций:

- операции прогноза;

- операции принятия решения;

- операции планирования;

- операции регулирования или оперативного управления, состоящей в свою очередь из операций контроля (учет и анализ выполнения мероприятий плана) и управляющего воздействия в интересах выполнения плана.

Рисунок 1.4 – Состав системы управления

В общем случае процесс управления является циклическим процессом (рисунок 1.5).Это значит, что каждая из четырех операций может выполняться в цикле в зависимости от возможностей состава системы - количества элементов и их свойств, и воздействия окружающей среды.

Первый цикл - повторение операции контроля до тех пор, пока не обнаружено отклонение мероприятий от плана.

Второй цикл - в случае обнаружения отклонений от плана повторяется операция управляющего воздействия, затем снова выполняется операция контроля.

Третий цикл - повторение операции планирования - корректировки старого плана так, чтобы операция оперативного управления в целом оставалась эффективной. При этом вначале выполняется операция принятия решения.

Четвертый цикл - повторяется операция принятия решения на разработку нового плана, если корректировка старого плана не принесла успеха. При этом, как правило, выполняется и операция прогнозирования.

Рисунок 1.5 – Циклический процесс управления

Такое циклическое повторение характерно для всех сложных систем, нас окружающих. Отличия могут заключаться лишь в той или иной конкретной детализации состава циклов.

Теперь несколько слов о простых системах. Главной отличительной чертой простой системы является, как правило, небольшое количество элементов в составе системы и отсутствие управления.

При большом количестве элементов простые системы называются большими системами.

Состояние простой системы не может меняться (структура, элементы) поскольку отсутствует управление, то есть, нет управляющей части. Состояние простой системы изменяется только под воздействием внешней управляющей системы, когда простая система превращается в управляемую, но не в систему управления.

В отличие от управляющей системы, обрабатывающей информационные потоки, простая система, превращенная в управляемую, обрабатывает материальные или энергетические потоки.На практике такими системами является различное оборудование, управляемое людьми или автоматами. Подобные системы могут входить в качестве элементов в состав систем управления, примером которых являются такие сложные системы как предприятия текстильной или легкой промышленности. Эти предприятия полностью соответствуют определению сложной системы, а значит, системы управления, структура которой определяется информационными, материальными и энергетическими связями.

Вопросы к главе 1 «Основы теории систем»

1.Что такое теория систем? Объект, предмет и задачи теории систем.

2. Каков состав теоретической и прикладной частей теории систем?

3. Какова сущность системного подхода?

4. Дайте дескриптивное определение системы.

5. Дайте конструктивное определение системы.

6. Как вы понимаете объект, подсистему, элемент, элементарные и составные операции.

7. Что такое структура и организация системы?

8. Раскройте понятие управления, цели, функции, функционирования и поведения.

9. Что такое эффективность и оптимальность системы?

10.Дайте определение таким свойствам системы как целостность, иерархичность и интегративность.

11.Что собой представляют такие свойства системы как переходный процесс, устойчивость, управляемость и достижимость?

12.Что означает обратная связь и ее виды?

13.Дайте определение адаптивности системы.

14.Что такое открытость системы?

15.Классификация систем и определение каждого класса системы.

16.Что такое система управления?

17.Каков циклический процесс управления?

ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

Прямая задача

Дано:

- цель функционирования системы;

- элементы системы и их свойства;

- элементарные (неделимые) операции, позволяющие решить задачи или выполнить функции с помощью участвующих в них элементов в соответствии с их свойствами.

Необходимо определить совокупность и последовательность системных операций, составляющих функционирование системы или ее структуру и позволяющих достигать цель системы.

Отметим, что для прямой задачи формулирование цели функционирования системы зависит от состава системы, т. е. от количества элементов и их свойств. Очень часто при этом возникают противоречия между составом системы и возможностью создать структуру, позволяющую достичь определенную заранее цель. Поэтому при решении прямой задачи приходится корректировать цель функционирования, которую можно достичь, исходя из заданного состава системы.

Как правило, прямая задача решается при исследовании существующих систем, когда известен состав и необходимо совершенствовать ее структуру так, чтобы повысить, например, эффективность функционирования системы.

Обратная задача

Дано:

- цель функционирования системы;

- совокупность и последовательность системных операций выполняющих функции системы и составляющих ее структуру, позволяющую достичь цели функционирования системы.

Необходимо определить:

- элементарные (неделимые) операции, составляющие системные (составные) операции;

- свойства элементов, позволяющие им выполнять элементарные операции;

- элементы системы, имеющие выбранные свойства.

Этапы исследования систем

Основными этапами исследования систем являются:

- словесная постановка задачи;

- выбор показателя эффективности (целевой функции);

- математическая постановка задачи;

- разработка модели функционирования системы;

- моделирование функционирования системы - сравнение альтернативных вариантов функционирования системы по выбранной целевой функции (показателю эффективности);

- принятие решения.

Последний этап очень важен. Все остальные этапы существуют ради того, чтобы было принято решение о назначении, составе и структуре системы.

Словесная постановка задачи

На этом этапе делается описание объекта и более подробно описание предмета исследования. Выделяются проблемы, связанные со структурой и составом системы. Формулируются актуальность, цель и задачи исследования. Определяются границы исследования, т. е. предельные значения входных и выходных характеристик системы.

Описание предмета исследования делается вначале словесным (вербальным), а затем графическим (блок-схемами). Словесное описание системы может быть составлено в результате обстоятельного изучения ее процесса функционирования и элементов, осуществляющих его. Структура описания зависит от того, какую задачу исследования системы необходимо решить.

Если это задача прямая, то прежде всего описываются элементы системы, их свойства и задачи, которые они могут решать в соответствии со своими свойствами. Затем описываются элементарные и составные или системные операции и их цели. Определяется совокупность и последовательность операций, которые могут привести к главной цели функционирования системы.

Если задача исследования системы обратная, то вначале описывается совокупность и последовательность операций, которые могут привести к главной цели, а затем свойства элементов, которые они должны иметь для участия в этих операциях. При этом используется накопленный опыт и результаты наблюдений за процессами функционирования реальных аналогичных систем с учетом особенностей проектируемой системы.

Очень часто, независимо от того, какая задача решается прямая или обратная, для наглядности описания совокупность операций и условий их выполнения (ограничений) изображается в виде блок-схемы алгоритма. На этапе построения такой блок-схемы должны быть определены характеристики всех элементарных и составных операций и их зависимости между собой, учтены все факторы, существенно влияющие на поведение исследуемой системы, перечислены все входные и выходные характеристики.

По существу формализованная блок-схема полностью подводит итог экспериментального обследования системы и в целом ее изучения. На ее основе формируется актуальность, цель и задачи исследования, т. е. формулируется словесная постановка задачи.

Постановка задачи

Предположим, что первый этап исследования системы завершен. Определены проблемы, границы исследования, цель и задачи функционирования системы. Тогда можно приступить к выбору показателя эффективности функционирования, по значению которого можно судить о том - достигает система цели или нет, а если достигает, то насколько. Таким образом, показатель эффективности должен быть мерой достижения цели. Поэтому под показателем эффективности функционирования сложной системы понимается такая ее числовая характеристика, которая оценивает степень приспособленности системы к достижению поставленной перед ней цели.

В общем случае, выполнение операций, составляющих функционирование системы, сопровождается элементами случайности, отсюда факт достижения цели, как правило, не может быть точно предсказан, т. е. будет случайным. Поэтому в качестве показателей эффективности принимаются неслучайные характеристики случайной величины. В частности, для оценки ожидаемой эффективности деятельности некоторого предприятия могут быть приняты следующие два типа показателей эффективности.

Первый - вероятность события, например выполнения заказа в заданное время.

Второй - математическое ожидание (среднее значение), если целью является достижение максимальной производительности.

Для оценки больших по объему, сложных по физической сущности процессов возникает необходимость привлечения нескольких показателей. Один из них должен быть основным, остальные - дополнительными. Основной должен соответствовать главной цели функционирования. Дополнительные - характеризовать состояние элементов, пространственно-временные и другие условия или ограничения.

Например, если предприятие имеет цель выполнить заказ, то основным показателем эффективности может быть вероятность его выполнения в заданное время. Дополнительными показателями могут стать расход материальных средств, энергии и т.п. Если при этом решается прямая задача исследования систем, то обычно основной показатель максимизируется за счет соответствующего построения функционирования, а дополнительные показатели выступают в виде ограничений. При решении обратной задачи основной показатель фиксируется на заданном критическом уровне и становится одним из ограничений, а один из бывших дополнительных показателей, например, материальные ресурсы, минимизируется. В связи с этим, при решении обратной задачи исследования систем показатель степени приспособленности системы к достижению цели называют целевой функцией, которая по существу играет ту же роль, что и показатель эффективности.

Если сложные системные операции, составляющие в целом функционирование системы, могут быть разделены на составные части, каждая из которых оценивается независимо, как решения частной задачи, то в этом случае применяются главный и частные показатели. Частными показателями оценивается эффективность решения частных задач. Главным показателем оценивается конечный результат. Для его вычисления, как правило, необходимо предварительно вычислить частные критерии.

В общем случае основные, дополнительные, главные или частные показатели эффективности (целевые функции) должны быть критичными (чувствительными) к структуре системы, свойствам и количеству ее элементов. Только тогда их можно использовать для оценки степени достижения цели различных альтернативных вариантов функционирования системы и только тогда могут быть получены правильные для принятия решений рекомендации. После выбора показателя эффективности (целевой функции), являющегося фактически математической мерой цели исследования системы, записанной, как правило, в виде функционала от характеристик системы, формулируется математическая постановка задачи.

Математическая постановка задачи соответствует словесной постановке и представляет собой совокупность математических выражений показателя эффективности (целевой функции), а также ограничений области исследований (значений выходных характеристик системы) начальных и предельных значений входных характеристик системы и времени.

Математическая постановка задачи обязательно предшествует разработке моделей функционирования исследуемой системы третьего уровня иерархии, особенно математических моделей.

Вопросы к главе 2 «Элементы системного анализа»

1.Раскройте понятие системного анализа.

2. Что такое проблема?

3. Что такое требование к системе?

4. Как формируется цель системы?

5. Какие структуры целей Вы знаете?

6. Какие основные этапы решения проблемы могут быть?

7. Что собой представляют требования при решении задачи внесения структуры в слабоструктурированный процесс?

8. Что такое закон необходимого разнообразия, сформулированный У. Р. Эштн?

9. Что собой представляют прямая и обратная задачи исследования систем?

10.Каковы этапы исследования систем?

11.Что такое словесная постановка задачи?

12.Что понимается под показателем эффективности функционирования системы и целевой функции?

13.Что собой представляют основной и дополнительные, главный и частные показатели эффективности?

14.В чем суть математической постановки задачи?

15.Дайте определение модели и моделированию функционирования системы.

16.Какова классификация моделей?

17.Какова роль моделей при исследовании систем?

18.Что такое аналитическая модель и методы используемые при ее построении?

19.Что такое имитационная модель и этапы ее построения?

20.Какие Вы знаете основные методы моделирования?

21.В чем проблемы адекватности модели и пути ее решения?

Суздалов Е.Г.

Конспект лекций по дисциплине:

ТЕОРИЯ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ

Санкт-Петербург

СОДЕРЖАНИЕ

1.Основные понятия теории систем………………………………….3

1.1. Определение теории систем………………………………….3

1.2. Дескриптивное и конструктивное определение системы….7

1.3. Основные признаки и свойства системы…………………...13

1.4. Классификация систем ……………………………………..22

Контрольные вопросы к главе 1………………………………….....27

2. Элементы системного анализа……………………………………..28

2.1. Определение системного анализа…………………………..28

2.2. Прямая и обратная задачи исследования систем…………..36

2.3. Этапы исследования систем………………………………...37

2.3.1. Словесная постановка задачи…………………………...38

2.3.2. Выбор показателя эффективности, математическая постановка задачи ………………………………………………..39

2.3.3. Модели и их роль при исследовании систем…………...41

2.3.4. Моделирование функционирования систем……………44

Контрольные вопросы к главе 2…………………………………….47

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ СИСТЕМ

Определение теории систем

Потребности практики и науки стимулировали появление и развитие научного направления системных исследований, охватывающих самые различные объекты, которое получило название теория систем.

Теория систем рассматривается как общенаучная теория, которая выступает связующим звеном между философией и другими науками.

Теория систем имеет свой объект, предмет и задачи.

Объект исследования теории систем - сложные системы.

Предмет - методы создания и развития систем.

Задачи теории систем:

- Развитие системных концепций общего характера. Построение обобщенных концептуальных моделей систем различных классов.

- Разработка общих принципов организации и логико-математического аппарата для системных исследований.

- Создание различных частных теорий систем.

Теория систем является еще молодой ветвью в науке, и ее становление происходит в настоящее время. Эта теория зародилась в 30-х годах XX в. и в 50-е годы сформировалась как самостоятельное научное направление. Основоположником этой теории по праву считается австрийский биолог Людвиг фон Берталанфи. В создании теории принимали участие М. Месарович, Я. Такахара, Г. Саймон, А. Холл, Ч. Дарвин, Д. Менделеев, Г. Поспелов, Н. Бусленко и др.

Теория еще не сформировалась, однако и