Ростовцев Владимир Сергеевич

Заведующий кафедры специальности (будет выпускать)

Теория систем и системный анализ.

Система – общая теория систем занимается изучением принципов, функционирования систем

Система – объект или процесс, в котором элементы связаны некоторыми связями и отношениями

Системный анализ – совокупность понятий, методов, процедур и технологий для изучения и исследования систем.

- методология, исследование сложных, не вполне определённых проблем теории и практики.

Основными задачами СА являются:

1)задачи декомпозиции, позволяющие разбить систему на подсистемы и элементы;

2)задача анализа, состоящая в нахождении свойств системы и определения закономерностей поведения системы.

3)задача синтеза. Состоит в том, чтобы на основе знаний, полученных при решении задачи декомпозиции определить структуру и параметры новой системы.

Подсистема – часть системы с некоторыми связями и отношениями.

Системный подход – всесторонний подход к рассматриваемой системе, позволяющий взглянуть на систему с разных точек зрения.

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

1. Описать ожидаемую роль системы с точки зрения надсистемы.

2. Описать реальную роль системы в достижении целей надсистемы.

3. Выявить состав системы, т.е. определить части из которых она состоит.

4. Определить структуру системы и совокупность связей между компонентами.

5. Определить функции компонентов системы, т.е. целенаправленный действия компонентов, их вклад в реализацию роли системы.

6. Выявить причины, объединяющие отдельные части в систему, в целостность.

7. Определить все возможные связи, коммуникации системы с внешней средой.

8. Рассмотреть исследуемую систему в динамике, в развитии.

СВОЙСТВА СИСТЕМ

Функционирование системы описывается следующими характеристиками:

1. Состояние, характеризующее мгновенную фотографию, срез системы, остановку в её развитии.

2. Поведение. Понятие, характеризующее переход из одного состояний в другое

3. Равновесие – способность систем в отсутствие внешних возмущающих воздействий сохранять своё состояние сколь угодно долго

4. Устойчивость- способность системы возвращается в состояние равновесия после того как она была из этого состояния выведена

5. Развитие – понятие, помогающие объяснить сложные термо-динамические процессы в природе и обществе

Свойства системы. Существует 4 основных свойства объекта, чтобы его можно было считать системой:

1. Целостность и членимость. Система есть целостная система элементов, взаимодействующих друг с другом. Элементы существуют лишь в системе.

2. Связи. Между элементами системы имеются существенные связи, которые определяют интегративные качества этой системы.

3. Организация. Для появления системы необходимо сформировать упорядоченные связи, т.е. сформировать определённую структуру или организацию системы.

4. Интегративные качества. Наличие у системы интегративных качеств, присущих системе в целом, но не свойственных ни одному из её элементов в отдельности.

Пример:

• авторучка состоит из отдельных элементов (членимость).

• Между элементами имеются связи (авторучка не рассыпается)

• Связи определённым образом упорядочены (Если элементы авторучки связать ниткой, они будут взаимосвязаны но не будут упорядочены.

• Ручка имеет интегративные суммарные качества (ей удобно писать и удобно носить)

ПОНЯТИЕ СТРУКТУРЫ, ВИДЫ СТРУКТУР

Структура – совокупность связей и элементов, необходимых для достижения цели. Примеры (извилины мозга, факультет, предприятие, кристаллическая решётка вещества, микросхема)

Виды структур:

1. Структуры линейного типа (структура станций метро)

2. Структура иерархического типа (предприятие)

3. Структура сетевого типа, имеющая одну входную и одну выходную структуру.

4. Структура матричного типа (матричная структура отдела работника НИИ, работающих по одной теме).

5. Молекулярная структура вещества

6. Компьютерная структура (позволяет выбрать эффективную топологию)

Если структура и её элементы плохо описываются или плохо определены, то такие объекты называются плохо или слабо структурированные.

СПОСОБЫ ОПИСАНИЯ СИСТЕМ

Изучение любой системы предполагает решение задачи анализа и синтеза. Описание системы целесообразно начать с трёх точек зрения: функциональной, морфологической и информационной.

Функциональное описание это описание законов функционирования, эволюции системы, алгоритмов её поведения или работы. Функциональное описание предполагает, что система выполняет некоторые функции. Описание может быть одно функциональным и много функциональным. Функциональное описание бывает алгоритмическим, аналитическим, графическим, табличным, по средствам временных диаграмм функционирования или вербально (словестно).

Морфологическое (структурное, топологическое) описание системы. Это описание строения системы или описание совокупностей этой системы, необходимых для достижения цели.

Информационное (Инфологическое, Информационно-логическое) описание системы. Описание информационных связи системы с окружающей средой и между подсистемами.

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ

Существует большое количество способов классификации.

1. Классификация системы по отношению к окружающей среде. Все системы делятся на открытые и закрытые. В открытых имеется обмен с окружающей средой, а в закрытых нет.

2. По происхождению системы. Системы делятся на 2.1 искусственные (роботы, автоматы, орудия, машины ит.д.) 2.2 естественные (живые не живые, экологические, социальные) 2.3 виртуальные (воображаемые, но реально не существующие) 2.4 смешанные (организационные, биотехнические, экономические и т.д.)

3. По описанию переменных системы 3.1 с качественными переменными 3.2 с количественными переменными 3.3 со смешанными переменными

4. По типу описания функционирования системы 4.1 типа чёрный ящик (закон функционирования системы не известен, известны только входные и выходные сообщения) 4.2 не параметризованные (закон не описан, известны лишь некоторые априорные свойства закона) 4.3 параметризованные (закон известен с точностью до параметров и его возможно отнести к некоторому классу зависимостей 4.4 типа белый ящик (закон функционирования известен полностью)

5. По способу управления системой 5.1 управляемая извне 5.2 управляемая изнутри (самоуправление или саморегулирование) 5.3 с комбинированным самоуправлением

6. По характеру поведения: детерминированные, вероятностные и игровые.

7. По сложности структуры и поведения: простые и сложные. Сложной называется система, если в ней не хватает ресурсов для эффективного функционирования и управления (Химические реакции на молекулярном уровне, клетка биологического образования, экономика на макроуровне и т.д.)

8. По степени организованности: хорошо организованные, плохо организованные и самоорганизующиеся. Хорошо организованная система ­– все компоненты определены, все связи установлены;

Плохо организованная – не все компоненты определены, не известны их свойства и связи;

Самоорганизующиеся системы – системы, обладающие свойством адаптации к изменениям условий внешней среды, и способные изменять структуру при взаимодействии с внешней средой.

Рассмотрим экологическую систему озера. Это открытая, естественного происхождения система, переменные которой можно описывать смешенным образом; Температуру количественно, а структуру обитателей качественно. Красоту озера только качественно. По типу описания закона функционирования это не параметризованная, хотя возможно выделение подсистем: водоросли, рыбы, впадающей или выпадающий ручей, дно берег и т.д.

Система компьютер. Это открытая, искусственного происхождения смешанного описания, параметризованная, управляемая извне (программно).

Система логический диск. Это открытая, виртуальная количественного описания типа белый ящик.

Фирма. Открытая, смешанного происхождения (организационная) управляемая изнутри

Робастность – свойство системы сохранять частичную работоспособность при отказе отдельных элементов или подсистем

ПРОБЛЕМА И ПРОБЛЕМАТИКА

Проблема – сложный практический или теоретический вопрос, требующий разрешения и изучения. Примеры:

• Как улучшить работу медицинских учреждений

• Как повысить активность и самостоятельность студентов при изучении дисциплин

Любая проблема состоит из отдельных частей подсистем.

Так, к любой реальной проблеме необходимо относиться как к клубку взаимосвязанных проблем. Такая совокупность клубка проблем называется проблематикой. Проблемы могут быть структурированные, слабоструктурированные и не структурированные.

1. Структурированные проблемы могут быть разделены на части и требования каждой части описаны.

2. В слабоструктурированных проблемах описание носит приблизительный не точный характер.

3. Не структурированные проблемы известно только качественное влияние факторов и зависимостей.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЦЕЛОГО И ЧАСТИ

Все закономерности можно разделить на 4 класса: