12

рассматривается в контексте сложившейся картины мира. Наиболее распространенными общенаучными методами являются:

-методы системного подхода, к которым относится системный анализ и системное моделирование;

-логико-теоретиче6ские методы, такие как: методы абстрагирования, сравнения или аналогии, методы индукции и дедукции, эмпирико-теоретические методы и др.

Конкретно-предметные методы включают в себя, в основном, правила и методы проведения экспериментов в различных областях, требования репрезентативности и т.д.

ТЕМА 2. Логические основы системного анализа

1.Определение системы

2.Основные понятия теории систем

3.Классификация систем

4.Закономерности в системах

5.Формулирование целей исследования

1. Определение системы

Термин «система» используют, когда хотят охарактеризовать исследуемый или проектируемый объект или процесс как нечто целое, сложное, о чем невозможно сразу дать полное представление. Определение системы менялось по мере развития теории систем. Основоположником теории систем считается Л.фон Берталанфи. Он давал системе следующее определение: «Система – это комплекс взаимодействующих компонентов». В определение Берталанфи иногда добавляли также такие элементы, как атрибуты, обособленность от окружающей среды и взаимодействие с ней.

В дальнейшем было добавлено такое понятие, как «цель». Определение по С. Оптнеру: «Система – это средство для достижения цели или тень цели на среде ».

13

Цель связана с субъектом, и в 70-е годы 20 в. в определение системы стали включать наблюдателя – лицо, представляющее объект или процесс в виде системы. Этому соответствует определение Черняка: «Система есть отношение сознания субъекта, свойств объекта и их отношений в решении задач исследования и познания».

В формальном виде определение системы можно записать следующим образом:

SS= (A, R, Z, N),

где A – множество элементов, R – множество отношений между ними, Z – множество целей, N – множество наблюдателей (обычно состоит из одного элемента).

Система – это множество взаимосвязанных элементов, способствующее достижению цели и отражающее в сознании субъекта свойства исследуемого объекта или процесса.

На первых этапах системного анализа необходимо отделить систему от среды, с которой она взаимодействует. Частным случаем выделения является определение системы через входы Х и выходы Y. В теории систем такое выделение называется «черным ящиком» (определение У.Р. Эшби). «Черный ящик» дополняется понятием структуры, и получается структурная схема системы, т.е. изображение элементов и связей между ними.

2.Основные понятия теории систем

1.Элемент – предел разбиения системы с точки зрения конкретной задачи и поставленной цели.

2.Компонент(а) – часть системы при многоуровневом делении.

3.Подсистема – часть системы, способная выполнять относительно независимые функции и обладающая свойствами системы, в частности свойством целостности.

4.Связь – ограничение степени свободы элементов, характеризующее строение и функционирование системы.

Классификация связей:

по направлению:

-направленные,

14

- ненаправленные;

по силе:

-сильные,

-слабые; по характеру:

-равноправные,

-подчинения,

-управления;

по направлению процессов:

-прямые,

-обратные.

ОС – обратная связь

ОС

Положительная обратная связь способствует дальнейшему изменению выходного значения. Отрицательная обратная связь способствует стабилизации выходного значения (оно более не изменяется).

5.Цель. Цель имеет два аспекта: субъективный и объективный. Образ желаемого будущего – это субъективный аспект (в большей степени относится к искусственным системам). Будущее реальное состояние объекта – это объективный аспект (соответствует естественным и искусственным системам).

6.Критерий – средство для количественной оценки решений, их сравнения и выбора наилучшего.

7.Структура (от лат. «structura» - порядок, строение, состав) отражает определенные взаимосвязи составных частей системы. Структура может быть представлена в форме графа, в форме матрицы,

вформе теоретико-множественного описания и т.д. Одна и та же

система может быть представлена разными структурами в зависимости

15

от аспекта рассмотрения и цели. Структурные представления можно считать средствами исследования систем и процессов.

Основные виды структур:

а) сетевая структура, или сеть. В теории систем под сетью понимается декомпозиция системы во времени;

б) иерархическая структура – декомпозиция системы в пространстве.

Иерархическая структура с сильными связями называется деревом. Крайний случай иерархической структуры со слабыми связями – матричная структура, когда горизонтальные и вертикальные связи равноправны.

8.Состояние характеризует временной срез системы, момент в её развитии и определяется через входной вектор X и выходной вектор

Y.

9.Поведение системы – способность переходить из одного состояния в другое. Описывается как функция от предыдущего состояния, входного вектора системы, выходного вектора системы и времени.

10.Равновесие – способность системы при отсутствии внешних возмущающих воздействий сохранять своё поведение сколь угодно долго.

11.Устойчивость – способность системы возвращаться в состояние равновесия после возмущающего внешнего воздействия.

3. Классификация систем

По происхождению: - искусственные (созданы человеком);

-естественные (природные);

-смешанные.

По сложности и степени ресурсной обеспеченности различают малые и большие, простые и сложные соответственно. Для малых систем характерна полная ресурсная обеспеченность, а для больших - недостаточная (с точки зрения исследования главный ресурс - компьютерный). Простые и сложные системы: основной признак – информационная обеспеченность. Для простых систем характерна

16

полная информационная обеспеченность, а для сложных – недостаточная.

По связям с окружающей средой:

-закрытые;

-открытые (присутствует вектор Z – внешние воздействия).

По степени организованности:

-хорошо организованные (полностью понятные, описываемые определёнными формулами);

-плохо организованные (есть элементы неопределённости);

-самоорганизующиеся (реагируют на воздействие).

По описанию переменных:

-системы, характеризующиеся качественными переменными;

-системы, характеризующиеся количественными переменными, которые бывают дискретными, непрерывными и смешанными. Непрерывные переменные, в свою очередь, бывают детерминированными, стахостическими и иногда выделяют «размытые» переменные;

-системы со смешанными переменными.

По типу операторов:

-системы, в которых оператор неизвестен, так называемый «черный ящик»;

-системы, в которых оператор известен частично – «серый

ящик»;

-системы, в которых оператор известен полностью – «белый

ящик».

По способу управления:

-управляемые извне, к которым относятся: системы без обратной связи, системы авторегулирования, системы управления по параметрам, системы управления по структуре;

-самоуправляемые;

-автоматические;

-полуавтоматические;

-автоматизированные;

-организационные.