Основные принципы системного анализа

Системный анализ - это анализ системы любой степени сложности, как:

- состоящей из отдельных связанных между собой определенными отношениями частей;

- находящейся во взаимодействии с окружающей средой;

- находящейся в непрерывном развитии.

Непосредственно из основных положений вытекают три основных принципа.

- Принцип единства - совместное рассмотрение системы как единогоцелого и каксовокупности частей (элементов);

- Принцип связности - рассмотрение любой части системы совместно с её связями с другими частями и с окружающей средой;

- Принцип развития - учёт изменяемости системы, её способности к развитию, замене частей, накапливанию информации, при этом учитывается и динамика внешней среды, изменение взаимодействия системы с внешней средой.

Следующие принципы определяют рациональный, целенаправленный подход к рассмотрению структуры и функционирования системы:

- Принцип конечной (глобальной) цели - особая ответственность завыборглобальнойцели. В системе, состоящей из связанных между собой взаимодействующих подсистем, оптимум для всей системы не является функцией (например, суммой) оптимумов подсистем, входящих в систему. Это положение иногда называют теоремой оптимумов системного подхода;

- Принцип функциональности - совместное рассмотрение структуры системы и функций с приоритетом функций над структурой - изменение функций влечет изменение структуры;

- Принцип децентрализации - сочетание децентрализации и централизации;

- Принцип модульного построения - выделение модулей и рассмотрение системы как совокупности модулей;

- Принцип иерархии - полезно введение иерархии частей и (или) их ранжирование;

- Принцип свертки - информация и управляющие воздействия свертываются, укрупняются при движении по иерархии снизу вверх;

- Принцип неопределенности - учёт неопределенности и случайности методом гарантийного результата, с помощью статистических оценок, а также уточнением структур, вводом дублирования и проч.

В зависимости от цели исследования рассматриваются также другие принципы, имеющие более узкую область применения, в том числе:

- Принцип полномочности - исследователь должен иметь способность, возможность и право исследовать проблему.

- Принцип организованности - решения, выводы, действия должны соответствовать степени детализации системы, ее определенности, организованности. Бессмысленно управлять системой, в которой команды не исполняются.

Принцип неопределённости является одним из основных принципов системного подхода. Достаточно типичны случаи, когда задачу необходимо решать при неполноте или нечёткости знаний относительно исследуемой системы, а зачастую просто оказывается невозможным получить сколь-нибудь достоверную информацию о будущем, предвидеть все возможные варианты изменения окружающей обстановки.

Как следствие необходимости принятия решений в условиях неопределенности является использование в системном анализе так называемых рациональных рассуждений. Рассуждения,не строгие ине приемлемые с точки зрения чистой математики, но обеспечивающие при разумном их применении правильные результаты, называются рациональными. Типичные примеры рациональных рассуждений: "Сегодня погода хорошая", "Автомобиль едет с высокой скоростью".

Возможны два варианта рациональной организации исследования.

Первый вариант: В одном лице объединяются руководитель (заказчик) и исследователь операции, т.е. лицо, отвечающее за операцию, руководит и исследованиями, в том числе созданием и использованием необходимых математических моделей. Естественно, руководитель не может быть одинаково компетентным во всех необходимых для исследования областях знания и будет привлекать различных специалистов. При этом он должен быть достаточно подготовлен, чтобы держать в руках все нити исследования, квалифицированно оценивать полученные рекомендации, и, при необходимости, уточнить постановку задачи, состав релевантных факторов, структуру допущений.

Второй вариант: Поиск решения заказчик поручает группе исследователей с предоставлением всей имеющейся информации. Тогда эта группа отвечает полностью за все этапы работы, начиная с постановки задачи и кончая выработкой рекомендаций, а также, если заказчик следует полученным рекомендации, за результаты внедрения этих рекомендаций. При работе по этому варианту исследователю для чёткого представления действительной сущности задачи потребуются неоднократные обсуждения с заказчиком существа задачи и условий реализации рекомендаций.

Пренебрежение принципами системного анализа приводит к принятию безграмотных решений порой с непоправимыми последствиями, всё более губительными по мере того, как у лиц, принимающих решение, появляются большие возможности.

4. Как развивалось понятие «система»?

Понятие системы имеет длительную историю. Еще в античности был сформулирован тезис о том, что целое больше суммы его частей. Стоики истолковывали систему как мировой порядок. Платон и Аристотель большое внимание уделяли особенностям системы знания и системе элементов мироздания. Понятие системы органически связано с понятием целостности, элемента, подсистемы, связи, отношения, структуры, иерархии, многоуровневости и др. Термин используется, когда хотят охарактеризовать сложный объект как единое целое. Обычно система определяется как совокупность элементов, объединенных некоторой формой регулярного взаимодействия или взаимозависимости для выполнения заданной функции. В понятие «система» на разных этапах ее рассмотрения можно вкладывать разное содержание, говорить о системе как бы в разных ее формах, в зависимости от задачи, которую ставит перед собой исследователь.

Термин «система» используют в тех случаях, когда хотят охарактеризовать исследуемый или проектируемый объект как нечто целое (единое), сложное, о котором невозможно сразу дать представление, показав его, изобразив графически описав математическим выражением.

Сопоставляя эволюцию определения системы (элементы связи, затем – цель, затем – наблюдатель) и эволюцию использования категорий теории познания в исследовательской деятельности, можно обнаружить сходство: вначале модели (особенно формальные) базировались на учёте только элементов и связей, взаимодействий между ними, затем – стало уделяться внимание цели, поиску методов её формализационного представления (целевая функция, критерий функционирования и т.п.), а, начиная с 60-х г.г. все большее внимание обращают на наблюдателя, лицо, осуществляющее моделирование или проводящее эксперимент, т.е. лицо, принимающее решение.

Рассматривая различные определения системы и их эволюцию, и не выделяя ни одного из них в качестве основного, подчеркивается тот факт, что на разных этапах представления объекта в виде системы, в конкретных различных ситуациях можно пользоваться разными определениями. Причём по мере уточнения представлений о системе или при переходе на другую страту её исследования определение системы не только может, но и должно уточняться. Белее полное определение, включающее и элементы, и связи, и цели, и наблюдателя, а иногда и его «язык» отображения системы, помогает поставить задачу, наметить основные этапы методики системного анализа. Например, в организационных системах, если не определить лицо, компетентное принимать решения, то можно и не достичь цели, ради которой создаётся система. Таким образом, при проведении системного анализа нужно прежде всего отобразить ситуацию с помощью как можно более полного определения системы, а затем, выделив наиболее существенные компоненты, влияющие на принятие решения, сформулировать «рабочее» определение, которое может уточняться, расширяться сближаться в зависимости от хода анализа. При этом следует учитывать, что уточнения или конкретизация определения системы в процессе исследования влечёт соответствующую корректировку её взаимодействия со средой и определения среды. Отсюда важно прогнозировать не только состояние системы, но и состояние среды с учётом естественной искусственной её неоднородностей.

Существует много определений системы.

1. Система есть комплекс элементов, находящийся во взаимодействии.

2. Система — это множество объектов вместе с отношениями этих объектов.

3. Система — множество элементов находящихся в отношениях или связях друг с другом, образующая целостность или органическое единство

Понятие «система» характеризуется:

· наличием множества элементов;

· наличием связей между ними;

· целостным характером данного устройства или процесса.

Признаки системы:

· целостность – определённая независимость системы от внешней среды и от других систем;

· связанность, т.е. наличие связей, которые позволяют посредством переходов по ним от элемента к элементу соединить два любых элемента системы. Простейшими связями являются последовательное и параллельное соединения элементов, положительная и отрицательная обратные связи;

· функции - наличие целей (функций, возможностей), не являющихся простой суммой подцелей (подфункции, возможностей) элементов, входящих в систему; несводимость (степень несводимости) свойств системы к сумме свойств ее элементов называется эмерджентностью.

5. Что такое элемент системы, компонент системы, подсистема?

Элемент системы - простейшая, неделимая часть системы. Однако ответ на вопрос, что является такой частью, может быть неоднозначным. Например, в качестве элементов стола можно назвать «ножки, ящики, крышку и т.д.», а можно – «атомы, молекулы», в зависимости от того, какая задача стоит перед исследователем. Поэтому принимается следующее определение: элемент – это предел членения системы с точки зрения аспекта рассмотрения, решения конкретной задачи, поставленной цели. При необходимости можно изменять принцип расчленения, выделять другие элементы.

Подсистема – это относительно независимая часть системы, обладающая свойствам системы, и в частности, имеющая подцель, на достижение которой ориентирована подсистема, а также свои специфические свойства.

Если же части системы не обладают такими свойствами, а представляют собой просто совокупности однородных элементов, то такие части принято называть компонентами.

Пример. Наука - система, когнитивная система обеспечивающая получение, проверку, фиксацию (хранение), актуализацию знаний общества. Наука имеет подсистемы: математика, информатика, физика, филология и др. Любое знание существует лишь в форме систем (систематизированное знание), а теория - наиболее развитая система их организации в систему позволяющая не только описывать, но и объяснять, прогнозировать события, процессы.

Система может быть разделена на элементы не сразу, а после­довательным расчленением на подсистемы - совокупности эле­ментов. Такое расчленение, как правило, производится на осно­ве определения независимой функции, выполняемой данной со­вокупностью элементов совместно для достижения некой частной цели, обеспечивающей достижение общей цели системы. Подси­стема отличается от простой группы элементов, для которой не выполняется условие целостности.

Последовательное разбиение системы в глубину приводит к иерархии подсистем, нижним уровнем которых является элемент. Типичным примером такого разбиения является структура Пас­каль-программы. Так, например, тело основной программы вклю­чает модули - подсистемы первого уровня, модули включают функции и процедуры - подсистемы второго уровня, функции и процедуры включают операнды и операторы - элементы системы.

6. Понятия, характеризующие функционирование и развитие системы

Деятельность (работа) системы может происходить в двух основных режимах: развитие (эволюция) и функционирование.

Функционированием называется деятельность, работа системы без смены (главной) цели системы. Это проявление функции системы во времени.

Развитием называется деятельность системы со сменой цели системы.

При функционировании системы явно не происходит качественного изменения инфраструктуры системы; при развитии системы ее инфраструктура качественно изменяется.

Развитие - борьба организации и дезорганизации в системе, она связана с накоплением и усложнением информации, ее организации.

Пример. Информатизация страны в ее наивысшей стадии - всемерное использование различных баз знаний, экспертных систем, когнитивных методов и средств, моделирования, коммуникационных средств, сетей связи, обеспечение информационной а, следовательно, любой безопасности и др.; это революционное изменение, развитие общества. Компьютеризация общества, региона, организации без постановки новых актуальных проблем, т.е. "навешивание компьютеров на старые методы и технологии обработки информации" - это функционирование, а не развитие.

Если в системе количественные изменения характеристик элементов и их отношений приводит к качественным изменениям, то такие системы называются развивающимися системами. Развивающиеся системы имеют ряд отличительных сторон, например, могут самопроизвольно изменять свое состояние, в результате взаимодействия с окружающей средой (как детерминированно, так и случайно). В развивающихся системах количественный рост элементов и подсистем, связей системы приводит к качественным изменениям (системы, структуры), а жизнеспособность (устойчивость) системы зависит от изменения связей между элементами (подсистемами) системы.

Основные признаки развивающихся систем:

· самопроизвольное изменение состояния системы;

· противодействие (реакция) влиянию окружающей среды (другим системам), приводящее к изменению первоначального состояния среды;

· постоянный поток ресурсов (постоянная работа по их перетоку "среда-система"), направленный против уравновешивания их потока с окружающей средой.

Если развивающаяся система эволюционирует за счет собственных материальных, энергетических, информационных, человеческих или организационных ресурсов внутри самой системы, то такие системы называются саморазвивающимися (самодостаточно развивающимися). Это форма развития системы - "самая желанная" (для поставленной цели).

Для оценки развития, развиваемости системы часто используют не только качественные, но и количественные оценки, а также оценки смешанного типа.

Гибкость системы будем понимать как способность к структурной адаптации системы в ответ на воздействия окружающей среды.

Под регулированием (системы, поведения системы, траектории системы) понимается коррекция управляющих параметров по наблюдениям за траекторией поведения системы с целью возвращения системы в нужное состояние, на нужную траекторию поведения. Под траекторией системы понимается последовательность принимаемых при функционировании системы состояний, которые рассматриваются как некоторые точки во множестве состояний системы.

Дата добавления: 2015-04-24