4

2

УДК 303.732

Системный анализ в автоматизации и управлении: методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 15.03.04 –

Автоматизация технологических процессов и производств для очной формы обучения / А.В. Стариков; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО

«ВГЛТУ». – Воронеж, 2016. – 8 с.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТУ

Рецензент: заведующий кафедрой электротехники и автоматики ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I», доктор технических наук, профессор Афоничев Д.Н.

3

Введение

Учебный план по направлению подготовки бакалавра 15.03.04 – «Авто- матизация технологических процессов и производств» включает изучение дис- циплины «Системный анализ в автоматизации и управлении» в течение 6-го семестра в объёме 108 часов, из которых 18 часов отводится для лекционных занятий, 36 часов − для практических занятий, 54 часа − для самостоятельной работы студентов. Итоговый контроль осуществляется в виде сдачи зачёта.

Рабочая программа дисциплины определяет в качестве основной цели − формирование у студентов теоретических знаний и умений, необходимых для выполнения системного анализа сложных систем автоматического регулирова- ния и управления.

Для достижения данной цели в ходе изучения дисциплины решаются сле- дующие задачи:

∙ознакомление с общими закономерностями функционирования и разви- тия сложных систем;

∙изучение базовых понятий, принципов, современных методов теории систем и системного анализа;

∙уяснение показателей и критериев оценки сложных систем, методов ка- чественного и количественного оценивания функционирования систем;

∙усвоение основных положений развития систем организационного

управления, элементов теории математического прогнозирования и идентификации систем.

Врезультате освоения дисциплины «Системный анализ в автоматизации

иуправлении» студент должен:

∙знать: основные понятия и свойства систем, методы и модели теории систем и системного анализа, структуру и содержание системного под- хода, элементы теории организации и программно-целевого управления процессом совершенствования систем, основы иерархических и фор- мальных систем;

∙уметь: выполнять системный анализ производственно-технологических и организационных систем, проводить формальное описание структуры систем, осуществлять выбор оптимального решения на основе анализа конечного набора проектных решений, осуществлять оптимальное рас- пределение поисковых усилий;

∙владеть: теоретическими знаниями и практическими навыками выпол- нения анализа и синтеза сложных систем, представления структуры сис- тем с помощью формализованных способов и изобразительных средств, обеспечиваемых современными специализированными пакетами при- кладных программ.

1 Содержание учебной дисциплины

В соответствии с рабочей программой освоение дисциплины «Системный анализ в автоматизации и управлении» предусматривает изучение следующих разделов (тем) и вопросов, входящих в их состав:

4

Раздел 1. Системы и закономерности их функционирования и разви-

тия. Краткий исторический обзор развития теории систем и системного анали- за. Понятие и определения системы. Общая классификация систем. Примеры систем различной природы и назначения. Основные понятия теории систем и системного анализа: подсистемы, компоненты, элементы системы, связи и структура системы, границы системы и внешняя среда (окружение), перемен- ные, векторы, траектории и пространства состояний системы. Виды и формы представления структуры систем: сетевые, иерархические, многоуровневые ие- рархические и матричные структуры, смешанные иерархические структуры с вертикальными и горизонтальными связями, структуры с произвольными свя- зями. Закономерности функционирования и развития систем: целостности (эмерджентности), интегративности, иерархичности, коммуникативности, пре- дельной осуществимости (эквифинальности), историчности, самоорганизации, целеобразования.

Раздел 2. Методы и модели теории систем и системного анализа. Под-

ходы к анализу и проектированию систем. Классификация методов моделиро- вания систем. Методы формализованного представления систем. Аналитиче- ские и статистические методы. Методы дискретной математики и математиче- ской логики. Методы математической лингвистики и семиотики. Графические методы. Методы активизации использования интуиции и опыта специалистов. Методы выработки коллективных решений. Методы структуризации (метод «дерева целей»). Методы экспертных оценок. Морфологические методы: метод отрицания и конструирования, метод морфологического ящика. Выбор методов моделирования систем. Принципы управления теории автоматического управ- ления. Понятие и этапы методики системного анализа.

Раздел 3. Информационный подход к анализу систем. Основные поня-

тия информационного подхода. Дискретные информационные модели и свя- занные с ними понятия. Понятие и особенности моделей диалектической логи- ки. Исследования закономерностей целостности и иерархической упорядочен- ности.

Раздел 4. Постепенная формализация моделей принятия решений.

Понятие и основные положения подхода, базирующегося на постепенной фор- мализации моделей принятия решений. Выполнение постепенной формализа- ции моделей на примере решения задач 1) моделирования информационных процессов в системах управления, 2) организации технологических процессов производства.

Раздел 5. Формулирование, структуризация и анализ целей систем управления. Основные этапы развития целевого управления. Формулирование целей на основе эквифинальности системы. ПАТТЕРН − первая методика сис- темного анализа целей: основные положения, структура, процедура использо- вания. Методики системного анализа (структуризации) целей на основе фило- софских концепций системы, концепции деятельности, и других. Сравнитель- ный анализ методик структуризации целей. Обобщенная методика анализа це- лей и функций систем управления. Особенности анализа целей и функций в сложных многоуровневых системах.

5

Раздел 6. Системный анализ при организации производства и управ-

лении предприятиями. Принципы разработки методики проектирования и развития системы управления предприятием. Анализ целей и функций системы управления предприятием. Разработка (корректировка) организационной струк- туры предприятия. Информационные модели производственных систем.

Всоответствии с рабочей программой дисциплины «Системный анализ в автоматизации и управлении» предусматривается следующая тематика практических занятий:

1. Понятие системы. Общая классификация систем. Примеры систем раз- личной природы и назначения (4 часа).

2. Виды и формы представления структуры систем. Примеры систем раз- личной структуры (4 часа).

3. Использование аналитических и статистических методов для формали- зованного представления систем (4 часа).

4. Применение методов выработки коллективных решений. Метод «моз- гового» штурма (4 часа).

5. Использование принципов управления теории автоматического управ- ления в системном анализе (4 часа).

6. Использование дискретных информационных моделей в системном анализе (4 часа).

7. Постепенная формализация моделей при моделировании информаци- онных процессов в системах управления и организации технологиче- ских процессов производства (4 часа).

8. Информационные модели производственных систем (4 часа).

Всоответствии с учебным планом на самостоятельную работу студента предусматривается 50 % общего времени, отводимого на изучение дисциплины. При этом одну часть времени, планируемого для самостоятельной работы, предполагается использовать для самостоятельного изучения отдельных вопро-

сов лекционного курса, другую − для выполнения индивидуальных заданий при подготовке к практическим занятиям.

2 Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы

При осуществлении самостоятельной работы студент должен руково- дствоваться указаниями преподавателя, данными методическими указаниями, материалами конспекта лекций, рекомендованной основной и дополнительной учебной литературой, включая электронные источники информации.

Ниже приведен перечень основной и дополнительной литературы, име- ющейся в учебной библиотеке ВГЛТУ, а также представленной в ЭБС «Единое окно доступа к образовательным ресурсам».

Основная литература

1. Волкова, В. Н. Теория систем и системный анализ [Текст] : учебник для бакалавров / В. Н. Волкова, А. А. Денисов. − М. : Изд-во Юрайт, 2012. − 679 с.

6

Дополнительная литература

1.Романов, В. Н. Системный анализ для инженеров [Электронный ре- сурс] : монография / В. Н. Романов. − СПб. : СЗГЗТУ, 2006. − 186 с. − ЭБС «Единое окно доступа к образовательным ресурсам».

2.Чернышов, В.Н. Теория систем и системный анализ [Электронный ре-

сурс] : учеб. пособие / В. Н. Чернышов, А. В. Чернышов. − Тамбов : Изд-во ТГТУ, 2008. − 96 с. − ЭБС «Единое окно доступа к образовательным ресур- сам».

3.Козлов, В. Н. Системный анализ и принятие решений [Электронный ресурс] : Учебное пособие / В. Н. Козлов. − СПб. : Изд-во СПбГПУ, 2009. − 223 с. − ЭБС «Единое окно доступа к образовательным ресурсам».

4.Хачатурова, С. М. Математические методы системного анализа [Элек-

тронный ресурс] : Электронный учебник. − ЭБС «Единое окно доступа к обра- зовательным ресурсам».

Для качественного освоения дисциплины, возможно, потребуются сле- дующие ресурсы информационно-телекоммуникационной сети «Интернет»:

∙ЭБС «Единое окно доступа к образовательным ресурсам»: http://window.edu.ru;

∙сайт с обширной подборкой научной, учебной и учебно-методической литературы: http://www.twirpx.com;

∙электронный журнал «Системный анализ в науке и образовании»:

http://sanse.ru/.

Поскольку лекции читаются не в полном объёме дисциплины, то студен- там на самостоятельное изучение выносится ряд тем (табл. 1). Преподаватель сообщает студентам их общее содержание и организует контроль знаний по за- явленным темам.

7

Проверка качества освоения разделов (тем) дисциплины осуществляется

посредством текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации студентов. Результаты текущего контроля отражаются в баллах модульно- рейтинговой системы оценки знаний.

После завершения лекционного курса и выполнения практических занятий студент допускается к сдаче зачёта по дисциплине «Системный анализ в авто- матизации и управлении». Процедура проведения зачёта по дисциплине закре- плена в Положении о текущем контроле успеваемости и промежуточной атте- стации обучающихся ФГБОУ ВО «ВГЛТУ».

8

Стариков Александр Вениаминович

Системный анализ в автоматизации и управлении

Методические указания для самостоятельной работы по направлению подготовки бакалавра 15.03.04 – «Автоматизация технологических процессов и

производств» для очной формы обучения

Редактор С.Ю. Крохотина

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»