ЗМІСТ

стор.

Вступ 4

Лекція 1. Основні характеристики системного аналізу 6

Місце системного аналізу серед інших наук 6

Основні складові теорії систем і системного аналізу 9

Лекція 2. Основні поняття теорії систем 11

Визначення системи 11

Поняття, що характеризують будову систем 17

Поняття функціонування систем 20

Лекція 3. Основні поняття класифікації та закономірності систем 22

Класифікація систем 22

Закономірності систем 32

Лекція 4. Основні поняття структури систем 34

Поняття елементів та зв’язків систем 34

Поняття структури та ієрархії систем 36

Поняття модульної будови систем 39

Лекція 5. Поняття системного підходу до вирішення проблем 41

Методологія підходу 41

Аналіз та синтез моделей систем 43

Лекція 6. Основні фактори та операції системного аналізу 46

Формулювання цілі 46

Локальні цілі 47

Поняття зв’язків між локальними цілями 49

Лекція 7. Багатокритеріальні завдання оптимального керування 52

Загальна постановка задачі в багатокритеріальних системах 52

Багатокритеріальні завдання оптимального керування 55

Лекція 8. Принципи та структура системного аналізу 58

Принципи системного аналізу 58

Структура системного аналізу 60

Лекція 9. Основні етапи системного аналізу 64

Постановка завдання 64

Побудова та структуризація систем 65

Прийняття й реалізація рішення щодо розв’язання проблеми 66

Перелік рекомендованої літератури 67

Втсуп

Дисципліна «Системний аналіз» народилася в силу виникнення необхідності вести дослідження міждисциплінарного характеру. Створення складних технічних систем, проектування складних народногосподарських комплексів і керування ними, аналіз екологічних ситуацій і багато інших напрямків інженерної, наукової та господарської діяльності вимагали організації досліджень, які носили б нетрадиційний характер. Вони вимагали об'єднання зусиль фахівців різних наукових профілів, уніфікації та узгодження інформації, одержуваної в результаті досліджень конкретного характеру. Успішний розвиток подібних системних досліджень багато в чому зобов'язаний можливостям обробки інформації, використанню математичних методів, які з'явилися разом з електронною обчислювальною технікою і дали одночасно не тільки інструмент, але й мову високого ступеня універсальності. Сам термін «системний аналіз» має на увазі сукупність методів, заснованих на використанні ЗОТ (засобів обчислювальної техніки) і орієнтованих на дослідження складних систем – технічних, економічних, екологічних і т.д. У результаті цих досліджень повинне виникати не просто нове знання. Результатом системних досліджень є, як правило, вибір цілком певної альтернативи: плану розвитку регіону, параметрів конструкції і т.д. Іноді говорять, що системний аналіз – це методика поліпшуючого втручання в проблемну ситуацію. Таким чином, системний аналіз - це дисципліна, що займається проблемами прийняття рішень в умовах, коли вибір альтернативи вимагає аналізу складної інформації різної фізичної природи. Тому, джерела системного аналізу, його методичних концепцій лежать у тих дисциплінах, які займаються проблемами прийняття рішень, теорії дослідження операцій і загальної теорії керування.

Становлення нової дисципліни слід датувати кінцем XIX і початком XX століття, коли з'явилися перші роботи з теорії регулювання, коли в економіці почали вперше говорити про оптимальні рішення, тобто, коли з'явилися перші уявлення про функцію мети (корисності). Розвиток теорії визначався, з одного боку, розвитком математичного апарата, появою прийомів формалізації, а з іншого – новими завданнями, що виникали в промисловості, військовій справі, економіці. Особливо бурхливий розвиток теорія системного аналізу одержала після п'ятдесятих років, коли на основі теорії ефективності, теорії ігор, теорії масового обслуговування з'явилася синтетична дисципліна - «дослідження операцій». Вона потім поступово переросла в системний аналіз, який з'явився синтезом дослідження операцій і теорії керування.

Сучасний системний аналіз має великий інструментарій, що включає в себе розвитий математичний апарат і сучасні обчислювальні системи.

У загальному виді під системним аналізом розуміють всебічне, систематизоване, тобто, побудоване на основі певного набору правил, дослідження складного об'єкта в цілому, разом з усією сукупністю його складних зовнішніх і внутрішніх зв'язків, проведене для з'ясування можливостей підвищення ефективності функціонування цього об'єкта шляхом вибору певної альтернативи.

На сучасному рівні розвитку системний аналіз не є науковим методом у точному значенні, оскільки для ряду його етапів формальний апарат поки не існує і ці етапи виконуються на змістовному рівні на основі логіки, здорового глузду, досвіду та інтуїції. Однак, наукова думка інтенсивно працює в даному напрямку.

Більшість авторів пропонують своє бачення методології системного аналізу, як правило, що несе на собі помітний відбиток тієї предметної сфери, у якій вони працюють. В основному до складу цієї загальної теорії включають принципи системного аналізу і загальну послідовність етапів системного аналізу; методологія та методи розглядаються окремо. Так, наприклад, Н.Д. Дроздов починає, що методологія системного аналізу включає визначення використовуваних понять, загальну характеристику проблеми системних досліджень, системний підхід, етапи системного аналізу. Представляється, що в якості основного процедурного елемента можна розглядати етапи (процедури) системного аналізу, що базуються на цілях і принципах системного аналізу.

Лекція 1 Основні характеристики системного аналізу

1.1. Місце системного аналізу серед інших наук

Визначаючи місце системного аналізу серед інших наук, варто звернути увагу на два його аспекти – теоретичний і практичний. Перший з них пов'язаний з такими кроками:

• виявлення і систематизація загальних закономірностей поведінки складних систем;

• встановлення галузей застосування відомих методів дослідження систем;

• розробкою нових методів і формування “доручень” іншим наукам у цьому напрямі.

Прикладний аспект стосується таких проблем, як:

• формулювання цілей дослідження конкретних систем та їх ранжирування за ступенем важливості;

• декомпозиція досліджуваних проблем на складові частини за умови збереження їх цілісності;

• об'єднання (агрегування) окремих частин за умов збереження їх властивостей;

• визначення взаємозв'язків усередині досліджуваної системи, а також між її елементами та зовнішнім середовищем.

У прикладному аспекті методологія системного аналізу відіграє вирішальну роль у реалізації системного підходу насамперед на етапі постановки завдань. Особливе прикладне значення системного аналізу – і знову-таки на першому етапі дослідження проблеми – має формування системи для вирішення проблеми. Як уже згадувалося, системою тут буде те, що вирішує проблему. Між тим, коректна побудова такої системи часто буває досить складною, оскільки сама постановка задач з позицій системного аналізу, як правило, не є строго обґрунтованою. Унаслідок цього нерідко використовують практично довільний розподіл цілого на частини, що здійснюється з метою підгонки об'єкта дослідження під теоретичний апарат, яким володіє й користується автор, чи під деяку заздалегідь задану схему.

Далі виникає питання про те, куди віднести системний аналіз: до нових наукових напрямів чи до прикладних дисциплін? Якщо вважати його наукою, він повинен, як і будь-яка наука, мати свій предмет і метод дослідження. Предмет системного аналізу в теоретичному плані – це процедури вироблення рішень, які є предметом вивчення й для багатьох інших наукових дисциплін. Те саме можна сказати і про його методи.

Оскільки ціллю системного аналізу не є відкриття нових закономірностей і він спрямований переважно на розробку конкретних практичних рекомендацій, його більш логічно віднести до прикладних дисциплін, ніж до точних (чистих) наук.

Звернемо увагу ще на одну відмінність системного аналізу від точних дисциплін. Останні широко користуються формалізованим (математичним) апаратом дослідження, у той час як системний аналіз базується головним чином на евристичних (тих, що використовують узагальнення минулого досвіду) та імітаційних моделях.

Отже, системний аналіз має ніби подвійну природу, тому що певною мірою він пов’язаний з теоретичним і прикладним напрямами досліджень. З іншого боку, він претендує на таку ж роль як і мистецтво, оскільки кваліфіковане здійснення системного аналізу, подібно до мистецтва, крім знань, потребує певного таланту й досвіду, які треба тренувати.

Поняття системного аналізу та системного підходу надзвичайно важко відокремити, настільки тісно вони є взаємозалежними та близькими. Системний підхід становить концептуальну основу системного аналізу, тому нерідко останнє поняття вживають у розширеному значенні як синонім системного підходу. На практиці, проводячи системний аналіз, реалізують ідеї системного підходу. З іншого боку, можна вважати системний аналіз робочою технологією втілення системного підходу в життя. При цьому варто враховувати, що при здійсненні системного аналізу об'єкта дослідник запозичує в системного підходу тільки найбільш загальні вихідні уявлення та передумови.

Оцінюючи співвідношення між системним аналізом і системним підходом у загальному процесі розв’язання проблеми, можна сказати, що системний підхід – це його ідеологія, а системний аналіз – набір обґрунтованих методів, методик, рекомендацій, спрямованих на досягнення конкретного кінцевого результату.

Близькими до системного аналізу дисциплінами насамперед є три його головних джерела – теорія систем, або більш загальна наука про системи, названа системологією; теорія прийняття рішень і, нарешті, структурно-функціональний аналіз, хоча останній, як і інші рідною, а скоріше методологією, що використовується багатьма науками. Далі слід назвати такі наукові напрями, як теорія множин, синергетика, системотехніка, дослідження системних операцій (чи просто дослідження операцій), моделювання систем, ергономіка, теорія катастроф, теорія прийняття рішень. На цьому обмежимося, розуміючи, проте, що системний аналіз спирається й на багато інших природничих, інженерних, математичних і суспільно-економічних дисциплін, а також на сучасну теорію управління.

З огляду на те, що методи та результати частини з перерахованих дисциплін (зокрема, системології, ергономіки, структурно-функціонального аналізу, теорії множин, теорії катастроф, моделювання систем) системний аналіз тільки використовує, а теорію прийняття рішень він розвиває, насамперед, зосереджуючись на розв’язанні слабко структурованих проблем, то залишається з'ясувати лише відмінність системного аналізу від синергетики, системотехніки й дослідження операцій.

Синергетика як і системний аналіз, є новим міждисциплінарним напрямом наукових досліджень. Вона займається загальними закономірностями, що виявляють процеси самоорганізації в системах різноманітної природи, досліджуючи весь комплекс явищ, специфічних для переходів складних систем від неупорядкованого стану до упорядкованого й навпаки, а також переходів між двома різними впорядкованими станами системи. У цьому значенні синергетика як вузькоспеціальний теоретичний напрям відрізняється від системного аналізу. Вона доповнює і поглиблює системно-кібернетичний підхід до проблеми самоорганізації, спираючись на інтеграцію природних, суспільних і технічних наук.

Синергетика, подібно до системного аналізу, є одним із найважливіших проявів та результатів сучасного наукового мислення при розв’язанні складних комплексів різноманітних міждисциплінарних задач. Як і системний аналіз, вона може бути віднесена до категорії досліджень, що розглядають об'єкти пізнання як системи.

Системотехніка має особливий предмет дослідження – складні технічні системи. Вона з'явилася як нова галузь науково-технічних знань та інженерної діяльності в результаті ускладнення процесу проектування значних технічних об'єктів, необхідності його раціональної (наукової) організації. Головним завданням, яке ставить перед собою системотехніка, є підвищення ефективності колективної інженерної праці при створенні складних технічних систем. Це й визначає її специфіку та комплексний системний характер. За своїми ознаками системотехніка і системний аналіз мають багато спільного, але не збігаються. Основною відмінністю системотехніки є її спрямованість, по-перше, на складні технічні системи, а по-друге, на проектування таких систем. Особливостями технічних систем є те, що вони створюються свідомо для виконання заздалегідь визначених функцій, а їх робота ґрунтується на добре відомих і чітко сформульованих законах природничих наук. Невизначеність параметрів та поведінки технічних систем, як правило, зумовлюється, по-перше, їх складністю, що призводить до неможливості точного врахування всіх відомих закономірностей під час проектування, і, по-друге, відсутністю можливості точного дотримання значень параметрів, що використовуються при проектуванні, внаслідок технологічних обмежень і впливу випадкових зовнішніх факторів при виготовленні та експлуатації систем.

Звідси виникає необхідність розробки та використання специфічних методів, які є найбільш ефективними при вирішенні саме тих проблем, що належать до проектування складних технічних систем.

Дослідження операцій є прикладною науковою дисципліною, яка передбачає застосування кількісних та якісних математичних методів для обґрунтування рішень у всіх галузях цілеспрямованої людської діяльності. Але на практиці використання строгих математичних моделей не завжди є доцільним, оскільки воно спирається на спрощене уявлення про реальну досліджувану систему. У системному аналізі головний акцент робиться на розробці методології вирішення складної проблеми, що базується на використанні комплексу методів, серед яких поряд зі строгими математичними використовують також і нестрогі методи та процедури – евристичні, експертні оцінки тощо.

Як правило, дослідник операцій, на відміну від особи, що проводить системний аналіз, не займається визначенням проблеми, цілі аналізованої операції. Усе це йому подають як вихідні дані. Крім того, після знаходження оптимального рішення він завершує свою роботу, не турбуючись про рекомендації та заходи щодо його впровадження в життя.

На основі порівняння дослідження операцій та системного аналізу можна зробити висновок про те, що методологія останнього є більш загальною й універсальною. Дослідження операцій є науковим напрямом, що розвиває теоретичну базу однієї з груп методів, які використовуються в системному аналізі. Дослідження операцій є точною наукою, або, інакше кажучи, сукупністю математичних методів, цілеспрямоване застосування яких дає можливість одержати точний кількісний результат. Системний аналіз у його основній сфері використання, де існує багато невизначеностей, нез’ясованостей, численних чинників і зв'язків, що складно переплітаються один з одним, може дати результати, точність яких є обмеженою, а висновки мають імовірнісний характер.