1.1. Що таке загальна теорія систем і системний аналіз

1.1. Що таке загальна теорія систем і системний аналіз

Метою курсу «Системний аналіз» є:

· вивчення суті і призначення системного аналізу як методологічної основи аналізу, синтезу і практики проектування складних соціально-економічних систем;

· вивчення передумов і можливостей математичного моделювання, види економіко-математичних моделей і приклади їх практичного застосування, знайомство з прикладами типових моделей аналізу і синтезу і математичним інструментарієм моделювання.

Терміни теорія систем і системний аналіз або, більш стисло – системний підхід, не дивлячись на період більше 25 років їх використання, все ще не знайшли загальноприйнятого, стандартного тлумачення.

Розглядаючи історичні етапи розвитку системних уявлень, важливо простежувати єдність і боротьбу двох протилежних підходів до пізнання аналітичного і синтетичного. На ранніх етапах розвитку людства переважав синтетичний підхід. Ф. Енгельс відзначав, що в стародавній Греції переважало нерозчленоване знання: природа розглядається загалом, як одне ціле. Загальний зв'язок явищ природи не доводиться в подробицях: вона є результатом безпосереднього споглядання.

Для подальшого етапу метафізичного способу мислення характерне переважання аналізу: розкладання природи на її окремі частини, розділення різних процесів і предметів природи на певні класи, дослідження внутрішньої будови органічних тіл по їх анатомічних формах все це було основною умовою тих велетенських успіхів, які були досягнуті в області пізнання природи за останні чотириста років. Але той же спосіб залишив нам і звичку розглядати речі і процеси поза їх великим зв'язком, а в нерухомому стані, не як істотно мінливі, а як вічно незмінні, не живими, а мертвими.

Самі метафізики відчували незавершеність аналітичного знання, бачили можливість і необхідність синтезу, але вважали синтез діяльністю розуму, що не має відношення до природи. Р. Декарт стверджував, що Розум повинен припускати порядок навіть там, де об'єкти мислення зовсім не дані в їх природному зв'язку.

Новий, вищим рівнем системності пізнання є діалектичний спосіб мислення. У розвиток діалектики внесли значний внесок представники німецької класичної філософії: І. Кант, І. Фіхте, Ф. Шеллінг. Кант найточніше виражав думки про системність: «Єдність, що досягається розумом, є єдність системи». Але Кант вважав так само систему ідеальною, побудованою розумом людини, а не що існує незалежно від нього. Своєї вершини ідеалістичне розуміння системи знайшло у Гегеля. І лише звільнення від ідеалізму привело до сучасного розуміння системності. Багато що у філософському розумінні системи розвинули Маркс і Ленін. Але говорити про завершення процесу розуміння системності миру не можна навіть на початку другого тисячоліття.

В рамках нашого курсу більший інтерес представляє розвиток системних уявлень в області управління. Першим в явній формі питання про науковий підхід до управління складними системами, якими є суспільство, поставив М.А. Ампер. При побудові класифікації всіляких наук («Досвід філософії наук, або аналітичний виклад класифікації всіх людських знань» ч. 1, 1834 р., ч. 2, 1843 р.), він виділив спеціальну науку про управління державою і назвав її кібернетикою. При цьому він підкреслив її системні особливості: "Безупинно уряду доводиться вибирати з різних мерів ту, яка понад усе придатна до досягнення мети (...) і лише завдяки поглибленому і порівняльному вивченню різних елементів, що доставляються йому для цього вибору (...) воно може скласти собі загальні правила поведінки. Цю науку я називаю кібернетикою від грецького слова kibernhtikh, що позначав спершу мистецтво управління кораблем, а потім що поступово набуло у греків ширшого значення мистецтва управління взагалі".

М.А. Ампер тільки прийшов до висновку про необхідність кібернетики, а Б. Трентовський, польський філософ-гегельянець, читав у Фрейбургськом університеті курс лекцій, який він опублікував в 1843 р. Його книга називалася «Відношення філософії до кібернетики як мистецтва управління народом». Б. Трентовський ставив за мету побудову наукових основ практичної діяльності керівника (кибернета): «Застосування мистецтва управління без серйозного вивчення відповідної теорії подібно до лікування без глибокого розуміння медичної науки» . Але суспільство у той час виявилося не готовим до сприйняття ідей кібернетики.

Наступний ступінь розвитку пов'язаний з ім'ям А.А. Богданова (справжнє прізвище Маліновський). Перший том його книги «Загальна організаційна наука (тектологія)» вийшов в 1911 р., а в 1925 р. третій том. Ідея а.А. Богданова полягала в тому, що всі об'єкти і процеси мають певний рівень організованості. Тектологія повинна вивчати загальні закономірності організацій для всіх рівнів. Він відзначає, що рівень організації тим вище, чим більше властивості цілого відрізняються від простій суми властивостей його частин. Основна увага приділяється закономірностям розвитку організації, розгляду співвідношень стійкого і мінливого, значенню зворотних зв'язків, ролі відкритих систем. Особливий інтерес представляють динамічні аспекти тектології, де аналізуються кризи як перехід структури організації в новий якісний стан. Він підкреслював роль моделювання і математики при вирішенні завдань тектології.

А.А. Богданов був за освітою медиком, захоплено займався філософією, створив свою теорію эмпириомонизма . Після революції Богданов увійшов до складу Комуністичної Академії, викладав політичну економію. Потім він очолив Інститут переливання крові і почав перевіряти ідеї тектології на прикладі кровоносної системи, але один з дослідів, який він проводив на собі закінчився його загибеллю.

По справжньому вивчення теорії систем почалося під впливом необхідності побудова складних технічних систем переважно військового призначення. Були виділені достатні кошти і отримані істотні результати. Науковій громадськості була представлена книга Н. Вінера «Кібернетика» в 1948 році, що миттєво стала бестселером. Спочатку він визначив кібернетику як науку про управління і зв'язок в тваринах і машинах, але в подальших виданнях він розширює свої виводи до процесів в суспільстві. У 1956 р. в Парижі відбувся Перший міжнародний конгрес з кібернетики і почалося широке вивчення систем ученими різних областей.

У СРСР кібернетика була зустрінута вороже і була оголошена лженаукою. Тільки зусиллями таких учених як А. Берг, А.Н. Колмогоров, А.А. Любищев і ряду інших стало ясно, що кібернетика має і свій предмет вивчення, і специфічні методи дослідження. Сучасна назва її системний аналіз, який ми вивчаємо в економічних застосуваннях.

Важливу роль зіграли визначення дані в той період: кібернетика це наука про управління складними динамічними системами (А.І. Берг) і кібернетика наука про системи, що сприймають, зберігають і використовують інформацію (А.Н. Колмогоров). Причому для кібернетики не є істотною природа системи, а важливі лише її системні властивості. Але кібернетиці того періоду був властивий деякий механіцизм, при моделюванні інтелекту враховувалася тільки його логічна компоненту, принцип оптимізації реалізується тільки для повністю формалізованих систем і так далі

Наступний етап в розвитку системних уявлень пов'язаний з ім'ям австрійського біолога Л. Берталанфі. Він намагався створити загальну теорію систем будь-якої природи на основі структурної схожості законів різних дисциплін. Його основна праця «Загальна теорія систем» виданий в 1950 р. Найпомітнішим досягненням Л. Берталанфі є введення поняття відкритої системи. Якщо Н. Вінер розглядав тільки внутрісистемні зв'язки, то Л. Берталанфі вивчав обмін системи з середовищем речовиною, енергією і інформацією (негентропією).

Але принадний задум побудувати загальну теорію систем, як логіко-математичну дисципліну не реалізований до цих пір. Сучасний стан теорії систем пов'язаний з дослідженнями відомого бельгійського вченого Іллі Романовіча Прігожіна лауреата Нобелівської премії 1977 року. Він народився в Москві в 1917 році, емігрував з батьками до Бельгії. З 1942 він викладав в Брюссельському університеті, з 1962 року - директор міжнародного інституту фізики. Досліджуючи термодинаміку нерівноважних фізичних систем, він зрозумів, що виявлені ним закономірності відносяться до систем будь-якої природи. Його основні результати пов'язані з самоорганізацією систем. У переломні моменти або в точках біфуркації принципово неможливо передбачити стан більш менш організованої. системи

Паралельно з розвитком теорії систем йшов розвиток математичного апарату моделювання. Моделювання в економіці почали застосовувати ще задовго до того, як економіка остаточно оформилася як самостійна наукова дисципліна. Математичні моделі використовувалися ще Ф. Кене (1758 р. «економічна таблиця»), А. Смітом (класична макроекономічна модель), Д. Рікардо (модель міжнародної торгівлі). У XIX столітті великий внесок до моделювання внесла математична школа (Л. Вальрас, О. Курний, В Парето, Ф. Еджворт і ін.). У XX столітті методи математичного моделювання економіки застосовувалися дуже широко і з їх використанням пов'язані видатні роботи лауреатів нобелівської премії по економіці (Д. Хикс, Р. Солоу, В. Леонтьев, П. Самуельсон).

Математичні методи пошуку оптимального рішення отримали в СРСР назву математичне програмування. (Не потрібно плутати з програмуванням для ЕОМ і програмованим навчанням). За кордоном популярніша назва дослідження операцій або оптимальне планування. Зародження цієї науки пов'язане з ім'ям Л.В. Канторовича (народився в 1912г. у Петербурзі, закінчив в 1930 р. Ленінградський ун-т). Нобелівський лауреат за розробку методів математичного програмування.

З 1932 року Канторович викладав в БРЕШУ і досліджував завдання оптимізації використання фанери на меблевій фабриці. Він не тільки зрозумів, що дане завдання є новим типом завдань, але зміг знайти загальне рішення і дати економічний сенс отриманих результатів. Перші результати опубліковані в його роботі «Математичні методи організації і планування виробництва» в 1939 році. Заслугою Канторовича було використання подвійних оцінок для аналізу оптимального плану і їх економічний сенс.

Великий внесок в розвиток математичних методів моделювання вніс ЦЕМІ (Центральний економіко-математичний інститут), організований акад. Немчиновим. Видається журнал економіко-математичні методи. Дослідження учених ЦЕМІ дали великий економічний ефект (приклад І.Я. Бірман оптимізація перевезень вугілля в СРСР з економічним ефектом більше 60 млн. крб.). Але в той же час породили ілюзію можливості централізованого управління економікою при обліку всіх найдрібніших деталей при використанні достатньо могутньої технічної бази. Життя показала нежиттєвість такого підходу в державному масштабі.

1.2. Галузі застосування системного аналізу

1.2. Галузі застосування системного аналізу

1.2.1. Логістика

Аналізуючи літературу можна визначити, що системний підхід загальної теорії систем (ЗТС) може бути розглянутий як методологія проектування, загальна концептуальна основа, метод аналізу організацій, системне управління, метод, пов'язаний з дослідженням операцій, економічною оцінкою тощо

Системи, узяті з самих різних галузей, мають багато загальних властивостей. Одним із завдань системного підходу є знаходження подібних структур, властивостей і явищ, що відносяться до систем з різних галузей. Це дозволяє «підвищити рівень спільності законів», сфера дії яких обмежена. Подібність («ізоморфізм») в даному випадку не співпадає з повною аналогією. Рівень спільності може бути підвищено, якщо використовувати загальні позначення і загальну термінологію аналогічно тому, як системне мислення застосовується до зовні не зв'язаних одна з одною галузей.

На принципах системного підходу побудовано і новий науковий напрям «логістика». «Logistics” в перекладі з англійської мови означає тил і постачання, матеріально-технічне забезпечення. Об'єктом вивчення логістики є матеріальні і пов'язані з ними інформаційні потоки. Актуальність логістики і зростаючий інтерес до її вивчення обумовлені потенційними можливостями підвищення ефективності функціонування систем, які відкриває використання логістичного підходу. Логістика дозволяє істотно скоротити часовий інтервал між придбанням сировини і напівфабрикатів і постачанням готового продукту споживачеві, сприяє різкому скороченню матеріальний запасів, прискорює процес отримання інформації, підвищує рівень сервісу.

Управління матеріальними потоками завжди було істотною стороною господарської діяльності. Проте лише порівняно недавно воно придбало положення однієї з найбільш важливих функцій економічного життя. Основна причина – перехід від ринку продавця до ринку покупця, що викликав необхідність гнучкого реагування виробничих і торгових систем на пріоритети споживача, що швидко змінюються.

Отже, в теорії систем є своє «ядро», свій особливий метод – системний підхід до виникаючих завдань. Суть цього методу достатньо проста: всі елементи системи і всі операції в ній повинні розглядатися тільки як одне ціле, тільки у взаємозв'язку один з одним.

1.3. Принципи теорії систем і системного аналізу:

Принципи теорії систем і системного аналізу:

1. Розгляд сукупності елементів системи як одне ціле.

2. Визнання того, що властивості системи не просто сума властивостей її елементів. Тим самим постулирується можливість того, що система володіє особливими властивостями, яких може і не бути у окремих елементів.

3. Максимум ефективності системи. Теоретично доведено, що завжди існує функція цінності системи у вигляді залежності її ефективності (майже завжди це економічний показник) від умов побудови і функціонування. Крім того, ця функція обмежена, а значить можна і потрібно шукати її максимум.

4. Принцип, що забороняє розглядати дану систему у відриві від навколишнього її середовища, – як автономну, відособлену. Це означає обов'язковість обліку зовнішніх зв'язків або, в узагальненому вигляді: вимога розглядати аналізовану систему, як частину (підсистему) деякої більш загальної системи.

5. Можливість ( а іноді і необхідність) ділення даної системи на частини, підсистеми. Ділення відбувається до тих пір, поки підсистеми стануть достатньо прості для їх аналізу.

1.4. Терміни і вирази

Терміни і вирази

1. Системний підхід (СП.) – напрям методології спеціально-наукового пізнання і соціальної практики, в основі якого лежить дослідження об'єктів як систем. СП. сприяє адекватній постановці проблем в конкретних науках і виробленні ефективної стратегії їх вивчення. Методологія, специфіка СП визначається тим, що він орієнтує дослідження на розкриття цілістністі об'єкту і механізмів, що забезпечують її, на виявлення багатообразних типів зв'язків складного об'єкту і зведення їх в єдину теоретичну картину.

Системний підхід використовується при дослідженні організацій, тобто систем, які володіють певною метою і створені людиною для задоволення його потреб. Системний підхід дає можливість з'єднати аналіз системи з позицій біхевіоризма і механіки і розглядати організацію як єдине ціле з метою досягнення найбільшої ефективності всієї системи, не дивлячись на наявність у її компонентів суперечливих прагнень.

2. Системний аналіз (СА.):

1) у вузькому сенсі — сукупність методологічних засобів, використовуваних для підготовки і обґрунтування рішень по складних проблемах політичного, військового, соціального, економічного, наукового, технічного характеру;

2) у широкому сенсі термін «СА.» іноді (особливо в англомовній літературі) вживають як синонім системного підходу.

Залучення методів СА. для вирішення вказаних проблем необхідно перш за все тому, що в процесі ухвалення рішень доводиться здійснювати вибір в умовах невизначеності, яка обумовлена наявністю чинників, непіддатливих строгій кількісній оцінці. Процедури і методи СА. направлені саме на висунення альтернативних варіантів вирішення проблеми, виявлення масштабів невизначеності по кожному з варіантів і зіставлення варіантів по тих або інших критеріях ефективності. Фахівці з СА. тільки готують або рекомендують варіанти рішення, ухвалення ж рішення залишається в компетенції відповідної посадової особи (або органу) – особи, що приймає рішення (ОПР).

3. Економічний об'єкт (від латів. objectum) – підприємства, організації, засоби і чинники виробництва, елементи соціальної сфери, що характеризуються як об'єкт, в якому зосереджена або на який направлена економічна діяльність, представляють певну сторону економічних інтересів і відносин. Наприклад, виробничий, будівельний, соціальний об'єкти, об'єкт власності, фінансування об'єкту, створення об'єкту, ліквідація об'єкту, об'єкт кредитування, об'єкт страхування.

4. Моделювання – метод дослідження систем на основі перенесення властивостей системи, що вивчаються, на об'єкти іншої природи.

Виділяють чотири типи моделей: фізичні, електричні, математичні і ситуаційні.

Фізичні моделі засновані на використанні ефекту масштабу у разі можливості пропорційної зміни всього комплексу властивостей, що вивчаються. Приклади: манекени в ательє, модель гідроелектростанції, глобус.

Електричні моделі засновані на можливості побудувати з ємкостей, індуктивностей і опорів електричний ланцюг еквівалентну будь-якому диференціальному рівнянню. Приклад: аналогові машини.

Математичні моделі є системою математичних рівнянь або нерівностей що адекватно описує явище, що вивчається, або процес.

Ситуаційною моделлю називають опис ситуації, в якій належить діяти об'єкту, що вивчається, що часто не містить повної інформації і припускає включення людини або тварини як об'єкта, що вивчається. Приклад: ділові ігри, тренажери, ролеві ігри, спектаклі тощо.