Лекция №1, Основные понятия теории систем
Код роботи: 2196
Вид роботи: Лекція
Предмет: Формализация и моделирование систем (Формалізація та моделювання систем)
Тема: №1, Основные понятия теории систем
Кількість сторінок: 24
Дата виконання: 2017
Мова написання: російська
Ціна: безкоштовно
1. Общие понятия теории систем, свойства системы, характеристики системы
2. Классификация систем
3. Жизненный цикл системы
4. Основные определения системного анализа
5. Этапы (процедуры) системного анализа
Література
1. Дрогобыцкий И. Н. Системный анализ в экономике: учебник для студентов, обучающихся по специальностям «Математические методы в экономике», «Прикладная информатика» / И. Н. Дрогобыцкий. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2012. – 423 с.
2. Живицкая Е.Н. Системный анализ и проектирование. [Электронный ресурс]: http://victor-safronov.narod.ru/systems-analysis/lectures/zhivickaya.html
3. Зайцев М.Г., Варюхин С.Е. Методы оптимизации управления и принятий решений: примеры, задачи, кейсы: учебное пособие. – 2-е изд., испр. – М: Издательство "Дело" АНХ, 2008. – 664 с.
4. Корнелл П. Анализ данных в Excel. Просто как дважды два / П. Корнелл; пер. с англ. – М.: Эксмо, 2007. – 224 с.: илл.
5. Курс лекций «Исследование операций». [Электронный ресурс]: URL: http://econom.samsu.ru/stud/doc/cpo/2012/meo/3.pdf
6. Трофимец, В.Я. Компьютерное моделирование экономических систем и процессов. Часть I. Оптимизационные и статистические модели: учеб. пособие / В.Я. Трофимец, Л.А. Маматова; Яросл. гос. ун-т. – Ярославль: ЯрГУ, 2007. – 122 с.; ил.
7. Анфилатов и др. Системный анализ в управлении: Учеб. пособие / В.С. Анфилатов, А.А. Емельянов, А.А. Кукушкин; Под ред. А.А. Емельянова. – М.: Финансы и статистика, 2002. – 368 с.: ил.
8. Волкова В.Н., Емельянов А.А. и др. Теория систем и системный анализ в управлении организациями: справочник. – М.: Финансы и статистика, ИНФРА-М, 2009.
9. Андрейчиков А.В., Андрейчикова О.Н. Анализ, синтез, планирование решений в экономике: Учебник. – 2-е изд., доп. и перераб. – М.: Финансы и статистика, 2004. – 464 с.
10. Антонов А.В. Системный анализ. Учебник для вузов / А.В. Антонов. – М,: Высш. шк., 2004 – 454 с.: ил. – (Просто как дважды два).
11. Качала В.В. Основы теории систем и системного анализа. Учебное пособие для вузов. — М.: Горячая линия — Телеком, 2007. — 216 с.
12. Щепетова С.Е. Синтез гибких экономических систем. – Н. Новгород: Изд-во Гладковой, 2009.
1. Общие понятия теории систем, свойства системы, характеристики системы
Притча о трех рабочих, которых спросили «Что вы делаете»? Первый ответил – кладу кирпичи; второй – строю колонну; третий – возвожу храм. То есть только третий из них имел взгляд на вещи, близкий к системному взгляду.
Говоря о системности человеческой деятельности, мышления и знаний, дадим для начала определение системы.
Существуют два подхода, два крайних полюса к рассмотрению мира: мир – хаос и мир – строго организованная система. Наиболее взвешенный взгляд – занимает «серединное» положение – в мире преобладает организованность над хаотичными изменениями. Эту организованность, как противовес хаосу мы называем системностью. Существуют сотни определений понятия «система». Рассмотрим некоторые из них.
Определение одного из основоположников общей теории систем Л. Берталанфи: Система – это комплекс взаимодействующих элементов.
А. И. Уёмов (философ, специалист по теории систем): Система – любой объект, в котором имеют место какие-то свойства, находящиеся в некотором, заранее заданном отношении.
Г. С. Альтшуллер (исследователь технических систем): Система – некоторое множество взаимосвязанных элементов, обладающих свойствами, не сводящимися к свойствам отдельных элементов.
П. К. Анохин (исследователь биологических систем): Системой можно назвать только такой комплекс избирательно вовлеченных компонентов, у которых взаимодействие и взаимоотношение приобретают характер взаимодействия компонентов на получение фокусированного полезного результата.
О`Коннор Дж.: Система есть сущность, которая в результате взаимодействия ее частей может поддерживать свое существование и функционировать как единое целое.
Эти определения акцентируют внимание на трех моментах:
- на целостности системы, которая самостоятельно поддерживает свое существование и функционирование;
- на источнике этой целостности как результате взаимодействия ее частей, косвенно предполагающем органичный характер, а не простую сумму составляющих ее частей;
- на связях между частями, обеспечивающих устойчивость.
Примеры систем: персональный компьютер, автомобиль, человек, биосфера, производственная система, финансовая система, система Станиславского, система Макаренко и др.
Свойства системы: взаимосвязь со средой, открытость, целостность, эмерджентность (возникновение принципиально нового свойства только при объединении частей в целое), иерархичность, наличие обратных связей, эквифинальность, целеустремленность.
Взаимосвязь со средой следует считать одним из основных свойств, определяющих ее внутренние характеристики. Система взаимодействует со средой посредством обмена энергии, материи, информации.
Открытость системы означает, что её отдельные элементы связаны с окружающей средой. Однако, эти связи в каком-то отношении слабее, чем внутренние связи, определяющие структуру системы. Необходимо отметить, что абсолютно закрытых (замкнутых) систем человечество не знает, поскольку, не взаимодействуя с внешней средой, они не дают возможности обнаружить себя. То есть, нет опыта, в котором бы проявилось существование такой системы. Наиболее близки классу закрытых систем, так называемые, «черные дыры» в астрономии. Это сверхплотные космические объекты (звезды), в которых гравитация настолько сильная, что «не выпускает» даже световых лучей. Как раз по отсутствию оных «черные дыры» дали возможность астрономам обнаружить их. В экономике наиболее близки к классу закрытых систем являются натуральные хозяйства.
Другим кардинальным свойством системы является ее целостность. Под целостностью понимают внутреннее единство системы и принципиальную не сводимость свойств системы к сумме свойств составляющих ее элементов и наоборот.
Более того, при объединении элементов в систему возникают новые свойства, которыми не обладает ни один элемент в отдельности. Возникновение принципиально нового свойства, несуществующего без объединения элементов системы, называется эмерджентостью. Таким образом, системы обладают эмерджентными свойствами, которых нет ни у одной из их частей. Эти свойства проявляются только в целостной системе. Это означает, что, разделив систему на части, мы никогда не обнаружим ее существенных свойств.
Иерархичность предполагает существование в системе нескольких уровней, подчиненных по нисходящей, со своими зонами ответственности, ресурсами и локальными целями. Она позволяет получить еще одну степень свободы для наращивания системы.
Наличие обратных связей и использование их для саморегулирования является еще одним характерным свойством системы, отличающим ее от простого нагромождения взаимосвязанных элементов. Обратная связь предполагает информационное взаимодействие выхода системы (или ее фрагмента) с входом: часть выходной информации системы возвращается на ее вход и используется для выработки управляющего воздействия на последующее развитие системы. Принцип обратной представляет собой универсальное средство, с помощью которого разрозненные элементы «склеиваются» в единую систему и не дает последней развалиться на части. Нет обратных связей – нет системы.
Очень важной характеристикой системы является эквифинальность, согласно которому, конечное состояние может быть достигнуто множеством различных путей. Основоположник системного анализа Людвиг фон Берталанфи определял эквифинальность как способность системы достигать состояния, которое не зависит от времени и начальных условий, а определяется исключительно параметрами системы. Другими словами, для каждой системы существует некое предельное состояние или предельный уровень развития, к которому она стремиться независимо от начальных условий. Так, например, эквифинальность промышленного предприятия определяется производственными мощностями, эквифинальность региона – ресурсными возможностями и уровнем развития производительных сил, а эквифинальность государства – развитием экономики в целом и достигнутым уровнем образованности его граждан.
Целеустремленность – ни одна система в окружающем нас мире не существует бесцельно. Цель системы – желательное состояние или результат поведения системы. «Цель – это субъективный образ не существующего, но желаемого состояния среды, которое решило бы возникшую проблему». В искусственных системах цель всегда на виду, в естественных она не всегда очевидна, но обязательно есть. В отсутствии национальной идеи можно говорить о непознанности предназначения современной России.
Рассмотрим отдельные характеристики системы:
Элемент – это предел членения системы с точки зрения конкретной задачи и поставленной цели.
Подсистема – совокупность взаимосвязанных элементов, обладающая свойствами (целостностью) системы, способная выполнять относительно независимые функции, подцели, направленные на достижение общей цели системы.
Части системы без такого свойства называется компонентами.
Структура системы – устойчивая во времени совокупность взаимосвязей между ее элементами или компонентами. Именно структура связывает воедино все элементы и препятствует распаду системы на отдельные составляющие ее элементы.
Понятие связь характеризует одновременно и статическое состояние системы, и динамическое ее поведение. Связь характеризуется направлением (направленные и ненаправленные, прямые и обратные), силой (сильные и слабые) и характером (подчинения, равноправные, генетические и связи управления). Обратная связь направлена на сохранение, стабилизацию требуемого значения параметра. Обратная связь является основой приспособления систем к имеющимся условиям существования, основой саморегулирования и развития систем.
Системность не должна казаться неким нововведением, последним достижением науки. Системность есть всеобщее свойство материи, форма ее существования, а значит, и неотъемлемое свойство человеческой практики, включая мышление. Всякая деятельность может быть менее или более системной. Появление проблемы – признак недостаточной системности; решение проблемы – результат повышения системности. Широко распространилось понимание того, что наши успехи связаны с тем, насколько системно мы подходим к решению проблемы, а наши неудачи вызваны отступлением от системности. Разрешение возникшей проблемы осуществляется путем перехода на новый, более высокий уровень системности.
В современном обществе системные представления достигли такого уровня, что мысль о полезности и важности системного подхода к решению возникающих проблем вышла за рамки специальных научных дисциплин и стала обыденной практикой (организаторы производства – производственная система, финансисты – финансовая система, деятели искусства – система Станиславского, педагоги – система Макаренко и др.).
Системность нашей деятельности и мышления вытекает из системности мира. Мир представляет собой иерархическую систему систем, которые постоянно развиваются и взаимодействуют между собой. Сам процесс познания мира системен и добытые при этом человеческие знания также системны.
Посмотрим, как системность проявляется в экономике. Любую экономическую систему (от мировой экономики до отдельного предприятия) можно рассматривать как образование, состоящее из трех подсистем (систем 2-го порядка) – производственной, финансовой и обеспечивающей (рис. 1).
Рис. 1 - Система Предприятие
Система производства является первичной (базовой), а финансовая и обеспечивающая системы, возникающие для удобства функционирования производственной системы, являются вторичными. Они должны обеспечить гибкость и оперативность производственной системы и являются ее надстройкой. Если упразднить финансовую надстройку, производственная система будет функционировать, как натуральная, в этих условиях процесс развития производства будет сложным и медленным (необходимо искать потребителей для обмена на необходимые для жизни товары и т.д.).
2. Классификация систем
Для надлежащей ориентации в предметной области системного анализа необходимо провести классификацию систем:
- для статической системы характерно то, что она находится в состоянии относительного покоя, её состояние с течением времени остается постоянным. Динамическая система изменяет свое состояние во времени.
- по степени замкнутости: Открытые системы постоянно обмениваются веществом, энергией или информацией со средой. Система закрыта (замкнута), если в неё не поступают и из неё не выделяются вещество или информация.
- по характеру протекаемых процессов: поведение детерминированных систем полностью объяснимо и предсказуемо на основе информации об их состоянии. Поведение вероятностной системы определяется этой информацией не полностью, позволяя лишь говорить о вероятности перехода системы в то или иное состояние.
- по степени организованности выделяют класс хорошо организованных, класс плохо организованных (диффузных) систем и класс развивающихся (самоорганизующихся) систем.
- по типу связей элементов: простые и сложные, наблюдается наибольшее расхождение точек зрения, однако чаще всего сложность системе придают такие характеристики как большое число элементов, многообразие возможных форм их связи, множественность целей, многообразие природы элементов и т.д.
- по происхождению (отношению системы к человеку) выделяют искусственные, естественные и смешанные системы (рис. 2).
Рис. 2 - Базовая классификация систем
Эргономика (от др.-греч. работа и «закон») — в традиционном понимании — наука о приспособлении должностных обязанностей, рабочих мест, предметов и объектов труда, а также компьютерных программ для наиболее безопасного и эффективного труда работника, исходя из физических и психических особенностей человеческого организма.
Состав эргономической системы: человек-оператор; орудие труда; внешняя среда – лица, находящиеся в зоне работы; воздействия, но не связанные с работой рассматриваемой системой. «Человек – машина – среда».
Системный анализ применяется для исследования систем всех трех классов. Содержательное научное обоснование в первом случае опирается на естественные науки, во втором – на естественные и технические, в третьем – на естественные, технические и гуманитарные.
Экономические системы, несмотря на некоторое присутствие в них технической составляющей (автоматизирующие производственные линии на предприятии, телефонные сети и оборудование в компании мобильной связи, парк автомашин в транспортной компании и т.д.) относятся именно к третьему классу. Определяющую роль в таких системах играют люди. На первый план выступают связи, имеющие информационный, культурный и условный характер. Вместо изучения физического мира, в который погружены все естественные системы, мы должны изучать культуру, в которой существует исследуемая экономическая система.
Поскольку назначение любой экономической системы заключается в производстве, распределении, обмене и потреблении товаров и услуг или создании благоприятных условий для этих процессов, то адекватным будет следующее определение экономической системы. Система является экономической (ЭС), если она предназначена для переработки вещества, энергии, информации и знаний в потребительские стоимости или обеспечивает их обмен, распределение и потребление.
Элементами ЭС являются структурные подразделения объекта и его органа управления, центры переработки материальных потоков, источники, приемники и центры обработки информации, информационные объекты (сообщения, реквизиты, показатели, документы, записи, файлы, базы данных), между которыми могут возникать/устанавливаться отношения подчиненности, следования, функциональной зависимости, корреляции и т.п. Чем детальнее описываются элементы системы и их отношения, тем точнее определяется структура системы и, следовательно, уменьшается ее энтропия (неопределенность).
В отечественной и зарубежной литературе можно найти десятки различных подходов к классификации экономических систем. Каждый из них объективен, логичен и полезен. Однако их применимость, как правило, ограничивается решением одной задачи или круга взаимосвязанных задач. Классификация всей совокупности экономических систем, которая бы расставляла их по своим местам и помогала исследователям надлежащим образом ориентироваться в предметной области экономики, до последнего времени отсутствовала. Только к концу 2008 г. научной школе чл.-кор. РАН Г.Б. Клейнера удалось восполнить этот пробел. В основу классификации положен многомерный подход, позволяющий позиционировать каждую экономическую систему в пространстве и во времени (см. табл. 1).
Таблица 1
Местоположение в пространстве |
Длительность функционирования |
|
Ограниченная |
Неограниченная |
|
Ограничено |
Проект |
Объект |
Неограничено |
Процесс |
Среда |
Проектные системы ограничены во времени и пространстве и ассоциируются с разовыми мероприятиями, масштабными акциями, строительством и другой созидательной деятельностью. Их миссия заключается в инновационном преобразовании внешней среды и энергетической подпитке других систем. Проектные экономические системы стремятся к интенсивному использованию занимаемого пространства и повышению его разнообразия. Классическими примерами проектных систем являются строительные объекты (строительство газопровода «Северный поток», обустройство детской площадки, ремонт и оборудование нового офиса); программы реформирования чего-либо (образования, взаимоотношений экономических субъектов, денежной системы); творческие и организационные мероприятия (съемка фильма, организация гала-концерта, проведение выборов), инновационная деятельность (разработка нового вида продукции/услуг, совместная научная экспедиция, реструктуризация организационного управления в компании и др.).
Объектные системы ограничены в пространстве, но не ограничены во времени. Следовательно, будучи образованной один раз, объектная система может существовать бесконечно долго, постоянно адаптируясь к изменениям внешней среды. Миссия объектных систем заключается в объединении разнородных элементов в единое целое для целенаправленной экономической деятельности (выпуска продукции и/или оказания услуг) и поддержания этого объединения в актуальном состоянии в текущий момент времени и в обозримой перспективе. К классу объектных экономических систем относятся все производственные и сервисные предприятия не зависимо от их отраслевой принадлежности и юридического статуса. Важно, что этот класс экономических систем имеет под собой достаточно полную и надежную юридическую базу, обеспечивающую их легитимное учреждение, функционирование, развитие и ликвидацию.
Процессные системы не имеют пространственных ограничений, зато ограничены по времени функционирования. Их миссия заключается в гармонизации деятельности и состояния всех экономических систем. Процессные системы задают нужный тонус, подталкивают экономические системы к развитию в определенном направлении. Например, инновационные процессы, инфляция, научно-технический прогресс, интеллектуализация производства и многие другие тенденции, наблюдаемые на определенных временных интервалах, являются примерами процессных экономических систем.
Средовые системы не ограничены ни во времени, ни в пространстве. Их миссия заключается в создании условий для обмена ресурсами, продукцией, информацией и знаниями между различными экономическими субъектами. В качестве средовых систем можно назвать Интернет, законодательство страны, все виды организованных рынков (фондовый, трудовых ресурсов, жилья и т.д.), трансакционный бизнес (электронная среда поддержки жизнедеятельности ограниченного человеческого сообщества на основе карточных технологий), системы логистики и многое другое. Иными словами, средовую систему можно ассоциировать с некоторым экономическим полем, в рамках которого существуют условия для определенной созидательной деятельности (рис. 3).
Ограниченные в пространстве системы (объекты и проекты) стремятся к интенсивному использованию доступных ресурсов. В воспроизводственном цикле они преимущественно поддерживают производственную, обменную и потребительскую функции. Не имеющие пространственных ограничений экономические системы (среды и процессы) развиваются экстенсивно, постепенно осваивая все новые и новые области пространства. В производственном цикле они поддерживают распределение, обмен и потребление.
Рис. 3 - Взаимосвязь экономических систем с функциями воспроизводства
Ограниченные во времени системы (проекты и процессы) отличаются высокой экономической эффективностью, т.е. готовностью повышать объемы производства и качество выпускаемой продукции / услуг. Не имеющие временных ограничений экономические системы (среды и объекты) экономически пассивны и готовы долго влачить свое жалкое существование.
Для гармоничного развития экономики необходимо, чтобы в ней поддерживался постоянный паритет экономических систем всех четырех классов. Нарушение пропорций порождает дисгармонию, которая может перерасти в кризис. Недостаточность объектных систем ведет к товарному дефициту, перебоям на потребительских рынках и неустойчивости экономики. Нехватка процессных систем ведет к замедлению темпов экономического развития. Дефицит проектных систем нарушает восприимчивость экономических субъектов к рыночным сигналам и достижениям научно-технического прогресса. А дисфункция средовых систем ведет к фрагментации экономики и разрыву хозяйственных связей.
Проявление дисгармонии в экономике могут быть следствием как слишком частых (реформаторство), так и слишком редких (застой) перемен или возникнуть как в результате излишнего многообразия (неравенство), так и в результате сплошного однообразия (уравниловка) экономического пространства. Поиск золотой середины является одной из ключевых задач современного менеджмента.
3. Жизненный цикл системы
В основе механизма рождения, развития и гибели системы лежат противоречия: внешние – между системой и средой, внутренние – между элементами системы.
В современной терминологии исходный хаос определяется как неорганизованная среда, в которую при зарождении системы привносятся (или возникают стихийно) элементы порядка и организации. Последующее развитие нового образования приводит к специализации отдельных элементов, и далее к появлению системы.
Состояние близкое к хаосу наблюдается в экономиках переходного периода. Явным признаком такого состояния является невосприимчивость экономики к воздействиям национальных органов управления.
Необходимо отметить, что на этапе формирования системы, когда еще не окрепли ее внутрисистемные связи, не установились обменные процессы, система наиболее подвержена деформациям. В силу случайного характера развития элементы системы будут обладать специфическими особенностями по переработке вещества, энергии, информации и знаний. Это означает, что на этапе становления системы идет стихийная специализация ее элементов и растет их разнообразие.
После образования устойчивых структурных элементов начинается их развитие и рост, что, в свою очередь, приводит к появлению у них новых функциональных качеств. У части элементов этот процесс будет сопровождаться потерей структурной устойчивости и саморазрушением. У другой части можно наблюдать увеличение жизнеспособности и структурное укрепление. Это означает, что эта (другая) часть элементов зарождающейся системы соответствует условиям существования.
Накопление новых свойств И.Р. Пригожин (лауреат Нобелевской премии, исследовал процесс возникновения систем на микроуровне, первопричиной появления нового в микромире, по его утверждению, является появление необратимых процессов вследствие неустойчивости динамических систем) связывает с бифуркациями. Бифуркация характеризуется возникновением качественно отличного поведения элемента системы при количественном изменении его параметров.
В повседневной жизни бифуркацию можно сравнить с состоянием кризиса, когда достаточно малейшего толчка, чтобы круто изменить ход дальнейших событий. В частности, кризис 1998 года был вызван нарушением равновесия отечественной экономики вследствие непомерного роста государственных заимствований на внутреннем и внешнем финансовых рынках.
Однако бифуркацию нельзя связывать только с кризисом в его негативной трактовке. Бифуркация – это перерождение системы и, конечно, она может привести к появлению новых позитивных качеств.
Развитие и закрепление специализированных свойств элементов увеличивает вероятность установления связей между ними в интересах дальнейшего роста и повышения устойчивости образующихся структур. Другими словами, проявляется тенденция к усложнению, но не путем расширения спектра свойств одного элемента, а путем привлечения и включения в систему других элементов уже обладающих требуемыми свойствами.
На этом этапе жизненного цикла системы можно говорить о ее самоорганизации. Самоорганизация - это процесс настройки системы или ее адаптация к условиям функционирования. Представляется, что самоорганизация системы сопровождается достижением минимума ее обобщенных энергетических и информационных характеристик. Первое сигнализирует об устойчивости нового образования, а второе свидетельствует об информационной упорядоченности связей в системе.
Системные аналитики различают три основные причины гибели системы:
- нарушение устойчивости работы системы;
- нарушение обращения вещества, энергии или информации по каналам связи между элементами системы;
- истощение ресурсов.
Устойчивость системы увязывают с ее способностью противостоять внешним воздействиям. Степень устойчивости системы зависит от числа и разнообразия элементов, от характера и силы связей между ними, от направленности и значительности внешних воздействий и многого другого. Большинство окружающих нас систем, несмотря на свою сложность, оказываются поразительно устойчивыми. Предприятие функционирует, несмотря на разногласия, существующие между его подразделениями. Человек сохраняет общую работоспособность при неудовлетворительном состоянии его отдельных органов и т. д.
Равновесие системы ассоциируется с процессом ее нормального стабильного функционирования в динамично меняющихся условиях внешней среды, когда возмущения последней уравновешиваются адаптационными свойствами первой. Чтобы проверить устойчивость равновесного состояния, следует придать системе некоторое малое отклонение (если устойчивость системы проверяется на модели, в нее привносят виртуальную вариацию или возмущение). Тогда при возвращении системы в прежнее или близкое к нему состояние можно говорить о ее устойчивости. В противном случае мы имеем дело с неустойчивой системой.
4. Основные определения системного анализа
Системный анализ применяется для исследования систем всех трех классов из базовой классификации систем. Содержательное научное обоснование в первом случае опирается на естественные науки, во втором – на естественные и технические, в третьем – на естественные, технические и гуманитарные.
Системный анализ – это совокупность методов, основанных на использовании ЭВМ и ориентированных на исследование сложных систем – технических, экономических, экологических и т.д.
Основу математического аппарата дисциплины составляют линейное и нелинейное программирование, теория принятия решений, теория игр, имитационное моделирование, теория массового обслуживания, теория статистических выводов и др.
Центральной проблемой системного анализа является проблема принятия решения. Применительно к задачам исследования, проектирования и управления сложными системами проблема принятия решения связана с выбором определенной альтернативы в условиях различного рода неопределенности. Неопределенность обусловлена многокритериальностью задач оптимизации, неопределенностью целей развития систем, неоднозначностью сценариев развития систем, недостаточностью априорной информации о системе, воздействием случайных факторов в ходе динамического развития и прочими условиями.
Таким образом, системный анализ можно определить, как дисциплину, занимающуюся проблемами принятия решений в условиях, когда выбор альтернативы требует анализа сложной информации различной физической природы.
Эти проблемы решаются на основе комплексного использования формальных методов и неформальных процедур. За основу классификации взята степень структуризации проблем, причем структура всей проблемы определяется 5-ю логическими элементами:
1. цель или ряд целей;
2. альтернативы достижения целей;
3. ресурсы, расходуемые на реализацию альтернатив;
4. модель или ряд моделей;
5. критерий выбора предпочтительной альтернативы.
Степень структуризации проблемы определяется тем, насколько хорошо выделены и осознаны указанные элементы проблем.
Характерно, что одна и та же проблема может занимать различное место в таблице классификации. В процессе все более глубокого изучения, осмысления и анализа проблема может превратиться из неструктурированной в слабоструктурированную, а затем из слабоструктурированной в структурированную. При этом выбор метода решения проблемы определяется ее местом в таблице классификаций.
Согласно классификации, предложенной Саймоном и Ньюэллом (американскими учёными в области когнитивной психологии и искусственного интеллекта), все множество проблем в зависимости от глубины их познания подразделяется на 3 класса:
1) хорошо структурированные или количественно выраженные проблемы, которые поддаются математической формализации и решаются с использованием формальных методов (исследование операций);
2) неструктурированные или качественно выраженные проблемы, которые описываются лишь на содержательном уровне и решаются с использованием неформальных процедур (эвристические методы);
3) слабоструктурированные (смешанные проблемы), которые содержат количественные и качественные проблемы, причем качественные, малоизвестные и неопределенные стороны проблем имеют тенденцию доминирования (методы системного анализа).
5. Этапы (процедуры) системного анализа
В системном анализе можно выделить три главных направления, которые соответствуют трем этапам при исследовании сложных систем:
1) построение модели исследуемого объекта;
2) постановка задачи исследования;
3) решение поставленной математической задачи.
Перечислим основные процедуры системного анализа:
1.
- изучение структуры системы, анализ ее компонентов, исследование информационных потоков, наблюдение и эксперименты над анализируемой системой;
- построение моделей;
- проверка адекватности моделей, анализ неопределенности и чувствительности, реалистичность;
2.
- исследование ресурсных возможностей;
- формулирование проблемы;
- определение целей системного анализа;
3.
- формирование критериев;
- генерирование альтернатив;
- реализация выбора или принятие решений;
- внедрение результатов анализа.
Первая процедура (изучение структуры системы, анализ …) преследует цель отразить статическое состояние системы. Для изучения динамики необходимо осуществить сбор данных о функционировании системы и исследование информационных потоков, т.е. определение всех параметров и их числовых значений в режиме функционирования. Параметры отражают свойства системы. Параметры системы подразделяются на внутренние и внешние.
Внешние параметры системы – характеристики функционирования системы, служащие показателями качества ее работы как единого целого. Внутренние – показывают особенности технических решений, принятых для организации в целом и отдельных технических средств, входящих в состав системы.
Наблюдения с целью сбора данных могут проводиться в процессе функционирования системы (пассивный эксперимент) либо же для сбора данных организуются специальные экспериментальные исследования (активный эксперимент). Результаты испытаний фиксируются с помощью измерений – алгоритмической операции, ставящей данному наблюдаемому состоянию системы или процесса определенное обозначение (число, номер, символ). Погрешности измерений также являются неотъемлемым, естественным и неизбежным свойством процесса измерения. Широкое распространение получили статистические измерения (оценивание функционалов распределения вероятностей по зафиксированным наблюдениям значений реализации случайного процесса).
Описание всех параметров осуществляется посредством входных, промежуточных и выходных документов.
Вторая процедура – построение модели системы – наступает после выявления основных структурных элементов, динамических и информационных компонентов системы.