1. Основы системного анализа

1.1. Основные понятия системного анализа

Система – это множество элементов или объектов, находящихся в отношениях или связях друг с другом, которые образуют единую целостность и единство. Объекты, которые не входят в данное единство, но изменение свойства которых влияет на систему, образуют окружающую среду системы.

X(x1,…,xn) – воздействие окружающей среды, входы системы, экзогенные (т. е. внешние причины). Входы преобразуются системой в выходные параметры Y(y₁,…,y_n) – экзогенные (т. е. возникающие внутри системы под воздействием внешних причин). Состояние системы описывается набором показателей Q(q₁,…,q_n).

X(x₁,…,x_n) Y(y₁,…,y_n)

В системном анализе исследуются сложные системы. Сложная система – это составной объект, части которого можно рассматривать как системы, связанные между собой заданными отношениями и объединённые в единое целое. Признаками сложной системы являются следующие:

1) их можно разбить на подсистемы;

2) функционируют в условиях существенной неопределённости;

3. осуществляют целенаправленный выбор своего поведения;

4. имеют «большую» размерность;

5. осуществляют многоцелевое функционирование;

6. в них циркулирует большое количество информационных и энергетических потоков;

7. в контуре управления присутствует человек;

8. имеют сложную иерархическую структуру.

Под структурой понимается то, что остаётся неизменным в системе при изменении ёе состояния и при реализации различных форм поведения. Структурой называется множество всех возможных отношений или связей между подсистемами или элементами внутри системы.

В задачах исследования систем важное место занимает класс иерархических (многоуровневых) структур. Используется три понятия уровня иерархии:

1) уровень описания или абстрагирования;

2) уровень сложности принимаемого решения;

3) организационный уровень.

Иерархия уровней описания обусловлена тем, что с одной стороны необходимо иметь детальное описание, с другой стороны – это описание должно быть простым и обозримым. Для этой концепции иерархии вводится стратифицированное описание – уровни абстрагирования при этом описании называются стратами.

(i+2)-я страта По мере движения, внизу – более детальное описание.

(i+1)-я страта

i-я страта По мере движения вверх –

лучшее понимание в связи

с выделением главных черт системы.

Любой объект, рассматриваемый на некоторой страте, более подробно описывается на нижележащей страте. Причём если на нижних стратах рассматривается функционирование отдельных подсистем, то на верхних – их взаимодействие между собой.

Таким образом, обращаясь к нижним стратам, получают детальное описание системы, а по мере движения вверх добиваются большего обобщения и более глубокого понимания системы.

Понятие иерархии применительно к сложности принимаемых решений состоит в следующем: в сложных ситуациях принятие решения разбивается на множество последовательно решаемых более простых проблем так, что решение всех подпроблем позволяет решить и исходную проблему. Такую иерархию также называют иерархией слоёв принимаемых решений, а всю систему принятия решений – многослойной системой.

Иерархия решений:

Выбор концепции

Выбор облика системы

Выбор устройств

Организация иерархии подразумевает, что

1. система состоит из множества чётко выделенных, взаимодействующих подсистем;

2. подсистемы, находящиеся на верхних уровнях иерархии, являются управляющими, т. е. принимающими решения;

3. п одсистемы, находящиеся на нижних уровнях иерархии, называются управляемыми.

Эшелон (i+2)

Эшелон (i+1)

Эшелон i

Уровни в таких системах называются эшелонами. Если структурные отношения в эшелонах заданы, то систему можно построить с помощью композиции ёе отдельных частей в единое целое.

Системный подход используют, если необходимо подчеркнуть значения комплексности, широты охвата изучаемой проблемы или явления. Системный подход требует учета как можно большего числа связей с тем, чтобы не упустить самого главного. Для системного подхода важно понимание целостности системы, т. е. относительно окружающей среды она выступает как единое целое. При системном подходе исследуются такие свойства системы, как

1) прогрессивная факторизация, т. е. исследуется процесс изменения системы во времени и характеризуется постепенным переходом от целостности к независимости. При этом усиливается роль отдельных факторов;

2) прогрессивная систематизация – это процесс, обратный фактори-зации и идущий в направлении целостности.

При системном подходе учитываются такие свойства, как

1) интерэктность – способность элементов, образующих систему, взаимодействовать в процессе функционирования системы;

2) эмерджентность – способность системы приобретать новые свойства, которые отличаются от свойств отдельных элементов, образующих эту систему и которые нельзя предсказать на основании свойств отдельных элементов.

При системном анализе можно выделить некоторые аспекты изучения систем, связанные с их строением и функционированием.

1. Системно-элементный аспект предусматривает в качестве начального этапа исследования объекта как системы рассмотрение его элементного состава (Э).

2. Системно-структурный аспект предусматривает изучение разнотипных связей, объединяющих элементы в систему (С).

3. Системно-функциональный аспект связан с изучением поведения отдельных частей системы и рассмотрением функционирования системы в целом (Ф).

4. Системно-исторический аспект, или аспект развития, предусматривает изучение систем с учетом ретроспективы и перспективы их развития (Р).

Изучение объектов как систем позволяет рекомендовать общую схему исследований и функционирования в последовательности: Э  С  Ф  Р.