Системный анализ в исследовании и управлении

Тема 3 Системный анализ в исследовании управления стр. из 7

Тема 3 Системный анализ в исследовании управления

1. Системный подход

Системный подход — это направление методологии научного познания и практической деятельности, в основе которого лежит исследование любого объекта как сложной целостной кибернетической социально-экономической системы.

Термин система применим тогда, когда объект характеризуется как  нечто сложное, целое, о котором невозможно сразу дать представление, описав его математически (формулой, уравнением и т. п.) или графически.

Системный анализ – методология  исследования наблюдаемых свойств  объектов с помощью представления  этих объектов в виде систем и изучение свойств этих объектов.

Отличие системного анализа от других методологий – мы изучаем трудно понимаемые системы.

Системный анализ – научная дисциплина, целью которой является изучение методологических средств, используемых для подготовки и обоснования сложных проблем.

Берталанфи определил систему  как "комплекс взаимодействующих  компонентов" [4] или как "совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и со средой"

На первых этапах системного анализа  важно уметь отделить систему  от среды, с которой взаимодействует  система.

Сложное взаимодействие системы  с ее окружением отражено в определении  В.Н.Садовского и Э.Г.Юдина [8], в котором:

• система образует особое единство со средой;
• любая исследуемая система представляет собой элемент системы более высокого порядка;
• элементы любой исследуемой системы, в свою очередь, выступают как системы более низкого порядка.

2. Признаки системы

1. Объект – множество  подобъектов.

Объекты бывают материальные (механизмы, природные), понятийные (поле, импульс), знаковые.

В качестве объекта можно рассмотреть совокупность свойств некоторых вещей.

2. Субъект – наблюдатель,  пользователь, исследователь, тот,  кто выделяет систему из среды.

При этом возможно три  варианта положения субъекта, который:

1) может отнести себя к среде  и, представив систему как полностью изолированную от среды, строить замкнутые модели (в этом случае среда не будет играть роли при исследовании модели, хотя может влиять на ее формирование);

2) включить себя в систему  и моделировать ее с учетом  своего влияния и влияния системы на свои представления о ней (ситуация, характерная для экономических систем);

3) выделить себя и из системы,  и из среды, и рассматривать  систему как открытую, постоянно  взаимодействующую со средой, учитывая  этот факт при моделировании  (такие модели необходимы для развивающихся систем).

В последнем случае практически  невозможно учесть все объекты, не включенные в систему и отнесенные к среде; их множество необходимо сузить с  учетом цепи исследования, точки зрения наблюдателя (ЛПР) путем анализа  взаимодействия системы со средой, включив этот "механизм" анализа в методику моделирования.

4. Язык, с помощью которого наблюдатель  может отразить все свойства  объекта. Формы:

1) словесное описание – простой  и неформальный способ выражения  данных. Легко доступен для понимания, но может быть неоднозначным, поэтому имеет ограниченное применение, в основном на самых ранних стадиях исследования;

2) графическое представление –  кривые, номограммы, чертежи. Часто  используется как вспомогательный;

3) блок-схемы, матрицы решений – применяется для отражения структур, логических взаимосвязей;

4) математическое описание –  описание в виде формул и  математических операций над  переменными. Сюда же относится  алгоритмическое описание.

5. Среда – то, что окружает  систему.

5. Элемент – простейшая, неделимая часть системы.

В системе управления предприятием элементами можно считать подразделения  аппарата управления, а можно - каждого  сотрудника, или каждую операцию, которую  он выполняет. Элемент - это предел членения системы с точки зрения аспекта рассмотрения, решения конкретной задачи, поставленной цели.

Здесь даже не язык описания важен (его смена), а именно решаемая задача.

Пример. С непониманием этой проблемы была связана типичная ошибка при обследовании существующей системы управления как первой стадии разработки АСУ. Инженеры в соответствии со своим подходом обеспечения полноты подвергали анализу все документы, вплоть до реквизитов, что существенно затягивало работу.

Сложные системы вначале  делят на подсистемы или на компоненты.

Подсистема - это относительно независимая часть системы, обладающая ее свойствами, имеющая подцель, на достижение которой ориентирована  подсистема.

Если части системы  не обладают всеми ее свойствами, а  представляют собой совокупности однородных элементов, то такие части принято называть компонентами.

Расчленяя систему на подсистемы, следует иметь в виду, что так  же, как и при расчленении на элементы, выделение подсистем зависит  от цели и может меняться по мере ее уточнения и развития представлений исследователя об анализируемом объекте или проблемной ситуации.

6. Вход – элемент,  посредством которого наблюдатель  или среда оказывает воздействие  на объект.

7. Выход – элемент,  посредством которого система  оказывает воздействие на среду или наблюдателя.

8. Связь характеризует и строение (статику) и функционирование (динамику) системы. Связи характеризуются направлением, силой, характером (или видом).

Связи бывают направленные и ненаправленные, сильные и слабые. По характеру различают связи подчинения, связи порождения (или генетические), равноправные (или безразличные), связи управления.

Связи в конкретных системах могут  быть одновременно охарактеризованы несколькими  из названных признаков.

Важную роль играет обратная связь. Она может быть положительной, т.е. сохраняющей тенденции происходящих в системе изменений того или иного выходного параметра, и отрицательной - противодействующей изменениям выходного параметра, стабилизирующей его требуемое значение.

Обратная связь является основой саморегулирования, развития систем, приспособления их к изменяющимся условиям существования.

9. Структура отражает определенные взаимосвязи, взаиморасположение составных частей системы, ее устройство (строение). Структура характеризует организованность системы, устойчивую упорядоченность элементов и связей.

В сложных системах структура включает не все элементы и связи, между  ними, а лишь наиболее существенные компоненты и связи, которые мало меняются при текущем функционировании системы и обеспечивают существование системы и ее основных свойств.

Одна и та же система может  быть представлена разными структурами  в зависимости от стадии познания.

Свойства системы.

Целостность - это общесистемное  свойство, заключающееся в том, что  изменение любого компонента системы оказывает воздействие на все другие ее компоненты и приводит к изменению системы в целом; и наоборот, любое изменение системы отзывается на всех компонентах системы; она означает также преобразование компонентов, входящих в систему, соответственно ее природе.

Иерархичность системы состоит  в том, что она может быть рассмотрена  как элемент системы более  высокого порядка, а каждый ее элемент, в свою очередь, является системой. [Как матрешки]

И, наконец, интегративность представляет собой обладание системой свойствами, отсутствующими у ее элементов (верно и обратное - элементы обладают свойствами, не присущими системе).

Понятия, характеризующие  функционирование и развитие систем.

Понятие состояние характеризует мгновенную фотографию системы, “остановку” в ее развитии.

Понятие равновесия определяют как способность системы в отсутствии внешних возмущений (или при постоянных воздействиях) сохранять свое состояние сколь угодно долго. Это состояние называется состояние равновесия.

Поясняют это понятие обычно на примерах. Простейший пример - равновесие шарика на плоскости. Для экономических, организационных систем это понятие применимо достаточно условно.

Под устойчивостью понимают способность системы возвращаться в состояние равновесия после того, как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних возмущающих воздействий или внутренних воздействий, если в системе есть активные элементы.

Это понятие также обычно поясняют на примерах: простейший пример - устойчивое состояние шарика в ямке до величины отклонений (под воздействием внешних возмущений), которые не выбрасывают его из ямки.

Равновесие и устойчивость в экономических системах, несмотря на кажущуюся аналогию с техническими, - гораздо более сложные понятия, и ими можно пользоваться в основном как некоторыми аналогиями для предварительного описания поведения системы. Для оценки этих состояний в формализованных моделях приходится вводить некоторые косвенные характеристики.

Понятие развитие объясняет сложные термодинамические и информационные процессы в природе и обществе.

3. Классификации систем

1. Большие – можно  разбить ее на более мелкие  системы.

2. Сложные

При классификация систем по сложности применяют разные подходы. Г.Н.Поваров связывал сложность с размерами системы.

Б.С.Флейшман за основу принимает  сложность поведения.

Одна из наиболее полных и интересных классификаций по уровням  сложности предложена К.Боулдингом.

Тип системы	Уровень сложности	Примеры
Неживые системы	Статические структуры (остовы)	Кристаллы
	Простые динамические структуры с  заданным законом поведения	Часовой механизм
	Кибернетические системы с управляемыми циклами обратной связи	Термостат
Живые системы	Открытые системы с самосохраняемой структурой (первая ступень, на которой возможно разделение на живое и неживое)	Клетки, гомеостат
	Живые организмы с низкой способностью воспринимать информацию	Растения
	Живые организмы с более развитой способностью воспринимать информацию, но не обладающие самосознанием	Животные
	Системы, характеризующиеся самосознанием, мышлением и нетривиальным поведением	Люди
	Социальные системы  Трансцендентные системы или системы, лежащие в настоящий момент вне  нашего познания	Социальные

В классификации К.Боулдинга каждый последующий класс включает в себя предыдущий, характеризуется большим проявлением свойств открытости и стохастичности поведения, более ярко выраженными проявлениями закономерностей иерархичности и историчности (рассматриваемых ниже), хотя это не всегда отмечается, а также более сложными "механизмами" функционирования и развития.

Оценивая классификации  с точки зрения их использования  при выборе методов моделирования  систем, следует отметить, что такие  рекомендации (вплоть до выбора математических методов) имеются в них только для классов относительно низкой сложности (в классификации К.Боулдиига, например, - для уровня неживых систем). Для более сложных систем оговаривается, что дать такие рекомендации трудно.

В классе целенаправленных систем выделяют системы, в которых цели задают извне (как правило, закрытые системы), и системы, в которых цели формируются внутри системы (открытые, самоорганизующиеся системы).

Классификация систем по степени организованности. В.В.Налимов  выделил класс хорошо организованных и класс плохо организованных или диффузных систем. Затем еще был добавлен класс самоорганизующихся систем, который иногда делят на классы саморегулирующихся, самообучающихся, самонастраивающихся и т.п. систем.

Представление объекта или процесса принятия решения в виде хорошо организованной системы возможно в тех случаях, когда исследователю удается определить все элементы системы и их взаимосвязи между собой и с целями системы в виде детерминированных (аналитических, графических) зависимостей.

На представлении этим классом систем основано большинство  моделей физических процессов и  технических систем.

При представлении объекта  в виде плохо организованной или  диффузной системы не ставится задача определить все учитываемые компоненты и их связи с целями системы.

Система характеризуется  некоторым набором макропараметров  и закономерностями, которые выявляются на основе исследования не всего объекта  или класса явлений, а путем изучения определенной с помощью некоторых  правил достаточно представительной выборки компонентов, характеризующих исследуемый объект или процесс. На основе такого, выборочного, исследования получают характеристики или закономерности (статистические, экономические и т. п.), и распространяют эти закономерности на поведение системы в целом.

При этом делаются соответствующие  оговорки. Например, при получении  статистических закономерностей их распространяют на поведение системы  с какой-то вероятностью, которая  оценивается с помощью специальных  приемов, изучаемых математической статистикой.