Теория систем и системный анализ

Транспортування потерпілого.

Наслідки своєчасної і правильно наданої допомоги на місці події можуть бути зведені нанівець, якщо при підготовці до транспортування і доставці потерпілого до медичної установи небудуть дотримані відповідні правила. Головне не тільки в тому, як доставити потерпілого і яким видлм транспорту, а наскільки швидко були вжиті заходи, які забезпечили максимальний спокій і зручне положення потерпілого.

Найкраще транспортування потерпілого ношами. При цьому можна використовувати підручні засоби: дошки, одяг тощо. Можна переносити потерпілого на руках. Передусім потерпілого слід покласти на нощі, які застеляють ковдрою, одягом тощо, ставлять ноші з того боку потерпілого, де є ушкодження.Якщо тих, хто надає допомогу, двоє, вони повинні стати з іншого боку ношів. Один підводить руки під голову і грудину, другій – під крижі і коліна потерпілого. Одночасно без поштовхів його обережно піднімають, підтримуючи ушкоджену частину тіла, і опускають на ноші. Слід накрити потерпілого тим, що є під руками – одягом, ковдрою. Якщо є підозра на перелом хребта, потерпілого кладуть обличчям на тверді ноші (щит, двері). За відсутністю такого можна використати ковдру, пальто. В такому випадку потерпілого кладуть на живіт. Якщо є підозра на перелом кісток тазу, потерпілого кладуть на спину із зігнутими ногами у колінах і у тазостегнових суглобах для того, щоб його стегна були розведені, під коліна обов'язково треба підкласти валик із вати, рушника, сорочки. По рівній поверхні потерпілого несуть ногами вперед, при підйомі на гору або на сходах – головою вперед. Ноші весь час повинні бути у горизонтальному положенні. Щоб ноші не розгойдувались, необхідно йти не в ногу, злегка зігнувши коліна.

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:

1) Закономерности взаимодействия целого и части

Можно подразделить на 4 подкласса:

1.1 Целостность (эмерджентность). Это закономерность, проявляющаяся в виде возникновения у системы новых свойств, отсутствующих у её элементов. Объединённые в систему элементы, как правило, утрачивают часть своих свойств, которыми они владеют вне системы.

1.2 Прогрессирующая систематизация. Процесс, направленный на увеличение целостности. Он может состоять в усилении ранее существовавших отношений между частями системы, появлением и развитием отношений между элементами. Связана с централизацией, при которой одна подсистема играет главную доминирующую роль.

1.3 Прогрессирующая изоляция. Стремление системы к состоянию со всё более независимыми элементами. Она является противоположностью прогрессивной систематизации. (Стремление системы к уменьшению самостоятельности элементов, т.е. к большей целостности)

1.4 Аддитивность. Независимость, обособленность. Реальная развивающаяся систем находится между двумя крайними состояниями – абсолютной целостности и аддитивности.

2) Закономерности иерархической упорядоченности

Было доказано на биологических примерах, что более высокий уровень иерархии оказывает направленное воздействие на нижележащий уровень. Можно выделить основные особенности иерархической упорядоченности:

А) каждый уровень иерархии имеет сложные взаимоотношения с выше и ниже стоящим уровнями, т.е. обладает свойством двуликого Януса. Лик, направленный в сторону нижележащего уровня имеет характер целого, т.к. характер системы, а лик, направленный к вершине вышестоящего уровня, проявляет свойства зависимой части.

Б) закономерность коммуникативности. Любая система образует единство со средой. Система не изолирована от других систем, она связана множеством коммуникаций, со средой.

3) Закономерности осуществимости систем

1.1 Закономерность эквифинальности. Характеризует предельные возможности системы

1.2 Закон необходимого разнообразия Эжби. Разнообразие методов должно быть больше разнообразия систем.

1.3 Закономерность потенциальной эффективности. Потенциальная осуществимость Флейшмана позволяет объяснить возможность осуществимости системы. Флейшман связал сложность структуры системы со сложностью её поведения и предложил количественные характеристики предельных законов надёжности и помехоустойчивости, на базе которых можно получить количественные характеристики осуществимости системы. (Когда исчерпываются ресурсы системы)

4) Закономерности развития систем

1.1 Закономерность историчности. Говорит о том, что любая система не только возникает, функционирует, развивается, но и погибает.

1.2 Закономерность самоорганизации. Характеризует способность сложных систем адаптироваться к изменяющимся условиям изменять при необходимости свою структуру и сохранять при этом свою устойчивость. Самоорганизование – образование пространственной, временной организации за счёт внутренних ресурсов системы в результате целеполагающих взаимодействий системы. (Предприятие-банкротство-изменение структуры за счёт собственных ресурсо устойчивое функционирование). Может наблюдаться как в живых, так и в неживых системах. (История развития ЭВМ – пример развития самоорганиации. От первого поколения nЭВМ в 50-ые годы, электронные лампы быстродействие 10⁴ операций в секунду до современных ЭВМ с быстродействием 10¹² операций в секунду.)(Человеческое общество развивается спиралевидно, циклически. Циклически повторяются засухи, катастрофы, эпидемии и т.д.)

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЦЕЛЕОБРАЗОВАНИЯ

Обобщение результатов исследований процессов целеобразования позволили сформулировать общие закономерности использования цели. Зависимость способа представления цели от стадии познания объекта. Цели могут быть представлены в форме различных структур. Т.е. глобальная цель должна быть расчленена на подцели с последующим анализом этих подцелей. Вывод: любая глобальная цель должна быть декомпозирована, и дальнейший анализ должен производиться отдельных подцелей. Цели зависят от внешних и внутренних факторов. Также надо учитывать и закономерность формирования иерархических структур цели, которые представляют в виде дерева целей, в корне которого находится глобальная цель, а ниже располагаются локальные, т.е. зависимые подцели.

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ МЕТОДИКИ ПАТТЕРН

Паттерн с англ. ш аблон, прицел.

Это первая методика системного анализа, построенная на базе дерева целей. Инициатор – вице президент фирмы rent, занимающихся разработкой военных доктрин, рекомендаций по новым видам систем вооружения, исследованием военного и научного потенциала противника. Назначением паттерна была подготовка и реализация военного превосходства США над всем миром. Перед разработчиками была поставлена задача: связать воедино военные и научные планы США. Было создано бюро помощи президенту США в подготовке решений научно информационными методами.

Принципиальная структура паттерн:

Дерево целей

Коэффициенты относительной важности

Коэффициенты взаимной полезности

Коэффициенты состояния и сроков разработки

Прогноз развития науки и техники

Сценарий

ЭВМ

Для формирования и оценки дерева целей разрабатывались сценарии нормативный прогрноз) и прогноз развития науки и техники (изыскательный прогноз. В группу разработчиков входило 15 специалистов, обладающих правом консультироваться с любым сотрудником фирмы и имеющих доступ к любым документам.

Первая модель паттерн потребовала обработки более 160 промежуточных решений. В качестве национальных целей было выделено три. 4 направления деятельности, подготовлено 42 задания и 65 военных программ.

Практика использования системы показала, что она позволяет распределить по важности огромное количество данных на которых основываются принимаемые решения. Система паттерн явилась средством анализа трудно решаемых проблем с большой начальной неопределённостью.

СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД

Синергетику называют теорией самоорганизации. Синергетический подход включает следующие принципы:

1) Наука имеет дело с системами разных уровней организации. Связь между ними осуществляется через хаос.

2) Когда системы объединяются – целое не равно сумме частей.

3) При переходе от одного состояния системы к другому, системы ведут себя одинаково.

4) Системы всегда открыты и обмениваются энергией с внешней средой.

5) В неравновесных условиях независимость элементов уступает место корпоративному поведению

6) В дали о равновесия согласованность поведения элементов возрастает (В равновесии молекула видит только своих соседей, вне равновесии всю систему целиком-работа головного мозга)

7) В условиях, далёких от равновесия, в системах действуют бифуркационные механизмы. Это наличие точек раздвоения и продолжения развития. Варианты развития системы практически непредсказуемы.

Эшби обратил внимание на предельную осуществимость и сформулировал закон необходимого многообразия. Лицо, принимающее решение, сталкивается с некоторой проблемой, решение которой для него не очевидно. В этом случае имеет место разнообразие возможных решений. Задача лица принимающего решения заключается в том, чтобы свести к минимуму разность всех возможных решений и все мыслимых решений. Эшби доказал теорему, на основе которой формулируется следующий вывод: если имеется разнообразие возможных решений V_d и имеется множество всех мыслимых значений V_n, то разность V_n-V_dможет быть уменьшена лишь за счёт роста V­_d. Только разнообразие n может быть уменьшено за счёт разнообразия в d, т.е. только разнообразие может уничтожить разнообразие. Это означает, что создавая информационную систему, способную справиться с решением проблемы, и обладающая определённой сложностью, нужно обеспечить, чтобы разрабатываемая нами система имела ещё большее разнообразие (знание методов решения проблемы) чем разнообразие конкретной проблемы. Применительно к АСУ закон необходимого разнообразия формулируется так: разнообразие управляющей системы должно быть больше или равно разнообразия управляемого объекта.

МЕТОДИКА РЕШАЮЩИХ МАТРИЦ

Для оценки способов реализации системы применяют матрицы. (двумерная q_nm), где а1, а2, ан способы реализации от целей Б1, Б2, Бн. Q_ijхарактеризует вероятность достижения подцели b_j с помощью метода a­_i. Значение Q_ij определяется экспертным путём.

1) Подбирается группа экспертов(5-10 человек), которые изолированы друг от друга.

2) Находится медиана от полученных ответов

3) Подсчитываются верхний и нижний квартели(мин+1\2медманы)(макс-1\2медианы)

4) Выявляются ответы экспертов, выпадающие за нижний и верхний квартели.

5) Их обоснование раздаётся другим экспертам.2)3)4)

6) Медиана в последнем туре будет считаться за истинною оценку.

ЦЕЛЕОБРАЗОВАНИЕ

Целеобразование – направление системного анализа, занимающееся исследованием процесса формулирования и анализа цели в разных системах. Этот термин введён во второй половине 20 века. Практической задачей этого направления является разработка принципов создания и внедрения подсистем целеобразования. Эти подсистемы занимаются исследованием взаимосвязей целей различных отраслей с общегосударственными целями, целями региона и разработкой на этой основе принципов показателей планирования. Цель – вкладываются различные оттенки: от идеальных устремлений до конкретных целей в пределах некоторого интервала времени. Для описания целей может быть использована матричная или древовидная структура.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЦЕЛЕОБРАЗОВАНИЯ:

1) Зависимость представления целей объекта и от времени.

2) Зависимость цели от внешних и внутренних факторов. На цель влияют внешние требования, мотыивы и внутренние факторы(потребности)

3) Возможность и необходимость сведения задачи к глобальной цели, к задаче её структуризации. Любая задача формулирования обобщённой ели должна сводится к задаче структуризации или декомпозиции цели.

Цель – заранее мыслимый результат сознательной деятельности человека или группы людей. Дерево цели подразумевает формирование иерархической структуры, получаемой декомпозицией цели на общие подцели для последующего детального анализа. Ветви дерева цели ещё называют направлениями, программами, задачами.

САМООРГАНИЗАЦИЯ СИСТЕМ

Самоорганизация – образование пространственной временной информационной или функциональной организации, точнее стремление к организованности, к образованию новой структуры за счёт внутренних ресурсов системы. Система является самоорганизующейся, если она без целенаправленного воздействия из вне обретает пространственную, временную, информационную или функциональную структуру.

Самоорганизация наблюдается в сложных открытых системах. Например человеческое общество развивается спиралевидно, циклически происходит переход от малого ледникового периода к постепенному потеплению, при этом число экстремальных природных явлений увеличивается.

СИНЕРГЕТИКА

-согласованный, совместный, действующий. Это научное направление, изучающее связи между элементами структуры (подсистемами) которые образуются в открытых. В таких системах наблюдается согласованное поведение подсистем в результате чего возрастает степень их упорядоченности, т.е. повышается степень самоорганизации. Синергизм означает превышение совокупным результатом суммы слагающих его факоров.

ПОНЯТИЯ И ВИДЫ МОДЕЛИ

Модель – абстрактное описание системы, уровень детализации которого определяется исследователем.

- формализованное представление об объекте исследования с точки зрения поставленной цели. Модель это мыслимый или материально представляемый объект, который в процессе изучения замещает объект оригинал, сохраняя некоторые типовые его черты.

Виды моделей:

1) Статические

2) Динамические

3) Дискретные

4) Непрерывные

5) Детерминированные

6) Стахостические

7) На базе дифференциальных уравнений

8) На базе интегральных уравнений

9) Линейные

10) Нелинейные

11) Стационарные (параметры не меняются во времени)

12) Не стационарные

Принципы, которым должна удовлетворять модель:

А) адекватность. Соответствие модели целям исследования

Б) соответствие модели решаемой задачи. Попытки создания универсальной модели для решения большого количества разнообразных задач нецелесообразны.

В) упрощение при сохранении существенных свойств системы

Г) все модели носят приближённый характер, поэтому требуется найти компромис между требуемой точностью модели и сложностью модели

Д) многовариантность реализации модели, т.е. разнообразие реализайий одного и того же способа модели.

Е) для сложных моделей использовать блочное строение

Порядок использования модели.

· Выбрать необходимую сложность модели с учётом адекватности

· Разработка модели (математическая, иммитационная)

· Исследование модели

· Проверка достоверности параметров модели и их влияние на результат

СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД В СИСТЕМНОМ МЕНЕДЖМЕНТЕ

Системный подход – всесторонний подход, фокусирующий внимание не только на самом предприятии но и на его окружении. Сегодня системный подход является научной основой современного менеджера. Любое предприятие характеризует ряд закономерностей:

- усиление взаимовлияния, взаимозависимости, взаимодействия всех составных частей современного общества

Сегодня тесно переплетаются экономические, политические, социальные, духовные сферы. Теснее взаимодействуют государство и общество, производство и наука, культура и бытовая сфера. Т.е. наше общество становится всё более интегрированным, но не лишённым противоречий.

- динамичность, конкурентная борьба заставляет предприятия разрабатывать новые товары и услуги, дповышать их качества, привлекая достижения науки.

- сложные социальные структуры. Обусловленное нарастающей взаимозависимостью процессов, и усиливающийся динамизмом общества. Это порождает трудности в её познании прогнозировании управлении.

- внешняя среда предприятия свои жёсткие условия для построения её внутренней среды.

СТРУКТУРА СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

Физическая система, включающая систему. На следующем этапе производится декомпозиция этой системы, затем производится анализ декомпозированной системы. Далее, синтез Декомпозированной системы и в конце предлагается новая физическая система.

Формирование общего представления системы:

1) Выявление главных функций, свойств, и целей системы

2) Выявление основных функций и частей (модулей в системе)

3) Выявление основных процессов в системе

4) Выявление основных элементов не системы с которыми связана изучаемая система.

5) Выявление неопределённостей и случайностей, влияние на систему.

6) Выявление структуры иерархии

7) Выявление всех элементов и связей

8) Учёт изменений и неопределённостей в системе

9) Нежелательное изменение свойств системы, старение

10) Исследование функций и процессов в системе с целью управления ими

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ АНАЛИЗА СИСТЕМ

Project expert предназначена для моделирования любых бизнес процессов.

Использование методологии IDEF0 позволяет описать любое предприятие, процесс, систему с помощью диаграмм.

ERWin

BPWin

Применение специальных программ типа матлаб для моделирования систем управления, нечётких систем, нейронных сетей и т.д.

Применение для производства и разработки крупных систем CALSстандарта, реглам ентирующих экономические затраты на каждом этапе разработки или производства системы с возможностью оптимизации.

Дата добавления: 2014-01-04