- •Лекция №1 Введение в системный анализ
- •Основные понятия теории систем
- •Лекция №2 Модели систем
- •Структурный анализ систем
- •Элементы теории графов
- •Алгебраическое представление графа
- •Лекция №3 Ранжирование элементов систем
- •Лекция №4 Элементы теории сетей
- •Сетевое планирование
- •Лекция №5 Функциональные модели
- •Организации
- •Лекция №6 Тезаурус
- •Управление
- •Программное управление
- •Адаптивное управление
- •Лекция №7 Рефлексивное управление
- •Развитие
- •1. Линейные связи
- •2. Ограничивающие связи
- •3. Запаздывающие связи
- •4. Селектирующие связи
- •Лекция №8 Информационное описание
- •Лекция №9 Исследование операций
- •Элементы теории игр
- •Игры двух лиц с нулевой суммой
- •Лекция №10 Смешанные стратегии
- •Методы определения оптимальных стратегий
- •Итерационный метод решения игр
- •Лекция №11 Игры двух лиц с ненулевой суммой
- •Игры nлиц
- •Игровое моделирование
- •Лекция №12 Теория полезности История вопроса
- •Предпочтение и полезность
- •Лекция №13 Теория ожидаемой полезности
- •Аксиомы для линейной функции полезности
- •Субъективная вероятность
- •Лекция №14 Теория принятия решений
- •Аксиомы теории принятия решений
- •Прогнозирование
- •Лекция №15 Автоматизированные системы управления процессами
- •Лекция №16 Системы искусственного интеллекта
- •Экспертные системы
- •Приложение 1 Элементы булевой алгебры
- •Приложение 2 Общие сведения об операторах
- •Содержание
Министерство общего и профессионального образования
Российской Федерации
Московский государственный университет печати
В.С. Болдасов
«Исследование систем управления»
( конспект лекций )
Учебное пособие для студентов IY курса
по направлению 521500 - «Менеджмент»
Москва
Издательство МГУП
1998
УДК 519.47
ББК 22.18
Б.79
Рецензенты:
Зав. кафедрой ПМиВТ МГУП
проф., д-р физ.-мат. наук М.В. Кузелев
Зав. кафедрой алгоритмических языков
факультета ВМиК МГУ им. М.В.Ломоносова
проф., д-р физ.-мат. наук М.Г. Мальковский
Б.79 Болдасов В.С.
Исследование систем управления (конспект лекций). : Учебное пособие. -
М.: Изд-во МГУП , 1998.-85с.
ISBN
В учебном пособии излагаются основы современной теории и практики исследования систем управления. Кратко приведены сведения из математики, необходимые для их практического применения.
Предназначено для студентов-экономистов старших курсов.
ISBN ББК 22.18
В.С. Болдасов, 1998
Московский государственный университет печати, 1998
Лекция №1 Введение в системный анализ
Я считаю, что познать части без
знания целого так же невозможно,
как познать целое без знания его
частей.
Блез Паскаль (1623-1662)
Данный курс посвящен изложению ряда математических методов и типичных задач, возникающих при анализе систем. Особое внимание уделено анализу основных понятий и представлений теории систем, выработке практических навыков и осмыслению необходимости системного подхода к решению проблем, возникающих на практике при проектировании и управлении сложных систем и организаций.
Последнее время часто можно слышать слова "система", "системный подход", "системный анализ". В какой-то мере это дань моде, но не только.
Жизнь можно рассматривать как функционирование сложных систем, в которые человек пытается внести некоторый порядок. Одни системы создаются человеком, другие возникли стихийно. В какой бы сфере жизни мы не были заняты, к чему бы ни стремились, нам всегда приходится иметь дело с организациями и системами.
Что же такое система? Можно определить ее так: система - это совокупность (или множество) связанных между собой элементов.
Элементы системымогут представлять собойпонятия, в этом случае мы имеем дело спонятийной системой. Примером такой системы может служить язык как средство общения.
Элементами системы могут являться объекты. Например, в пишущей машинке элементами являются ее отдельные части.
Элементами системы могут быть субъекты, например, игроки в футбольной команде.
Наконец, система может состоять из понятий, объектов и субъектов, как в системе человек - ЭВМ, включающей все три вида элементов.
Система в качестве элементов может включать другие системы. Последние в этом случае называют подсистемами.
При работе с системами различают два основных направления: улучшение системипроектирование систем.
Под улучшением понимают преобразование или изменение, которое приближает систему к стандартным, или нормальным, условиям работы.Говоря об улучшении, предполагается, что система уже существует, порядок ее работы установлен, и необходимо обеспечить ее работу согласно ожиданиям. Улучшение системы предусматривает выявление причин отклонения от заданных норм работы и поиск возможностей по улучшению работы системы, т.е. получение результатов, которые наиболее бы соответствовали целям проекта; сам проект под сомнение не ставится.
И процесс проектирования, или системный подход, включает преобразование и изменение, но настолько отличается от процесса улучшения, что возникает необходимость подчеркнуть различия между ними в целях, масштабе, методологии и результатах. Проектирование - творческий процесс, который ставит под сомнение предпосылки, лежащие в основе старых форм. Он требует совершенно новых взглядов и подхода, чтобы получить новые решения.
Первый вопрос, который возникает при системном подходе, - это цель существования системы. Необходимо установить отношения между данной системой и всеми другими системами, в которые она входит или с которыми связана. Проектирование системы в целом означает создание оптимальной конфигурации (структуры) системы.
Системный подход - это принцип исследования, при котором рассматривается система в целом, а не ее отдельные элементы. Его задачей является оптимизация системы в целом, а не улучшение эффективности входящих в нее элементов.
Методы, используемые для улучшения систем, базируются на научном методе, и их называют научной парадигмой. Методы, применяемые для проектирования систем, имеют основой общую теорию систем и известны каксистемная парадигма.
Системный подход является экстроспективным, так как анализ направлен от системы к ее окружению (наружу) в отличие от метода улучшения, который являетсяинтроспективным- рассмотрение направлено внутрь системы.Улучшение основано на аналитическом подходе, когда идут от общего к частному, а условия работы данной системы и ее элементов изучаются методамидедукции, анализа и редукции, чтобы определить причину отклонений от нормы.При системном подходеидут от частного к общему, а проект наилучшей системы определяется методамииндукции и синтеза.
Истоки общей теории систем (ОТС) могут быть отнесены к началам естественных наук и философии. Один из основоположников ОТС американский ученый Берталанфи писал, что понятие системы не есть "нечто преходящее или некий итог последних технических достижений ... понятие системы так же старо, как стара европейская философия ... и может быть прослежено еще у Аристотеля".
Сам термин "система" был введен в обиход во времена Ньютона для обозначения системы взаимодействующих материальных тел.
В работах Гегеля (1770-1831) достаточно четко сформулирован ряд основных идей, лежащих в основе ОТС.
1. Целое есть нечто большее, чем сумма частей.
2. Целое определяет природу частей.
3. Части не могут быть познаны при рассмотрении их вне целого.
4. Части находятся в постоянной взаимосвязи и взаимозависимости.
Однако как наука теория систем оформилась и получила развитие в первой половине XX века и обусловлено это тем, что в практической деятельности люди столкнулись с задачами, которые не удавалось решить традиционными методами (разложением на части и упрощением, т.е. путем сведения целого к его составляющим).
Ньютоновская наука считала Вселенную гигантским механизмом, который подчиняется совершенным детерминистским законам движения. Такая точка зрения предполагала изучение сложных явлений путем разложения их на элементарные компоненты. В начале XX века человечество стало свидетелем неудач такого механистического подхода при попытках исследования все более и более сложных объектов. Метод "расчленение-анализ" обнаружил свою несостоятельность при попытках его использования для изучения человека, социальных и экономических систем, окружающей среды, проблемы жизни и т.п.
Теория систем появилась не в результате раздумий нескольких мыслителей. Ее возникновению и становлению как науки способствовал ряд научных направлений и концепций, важнейшие из которых следующие.
1. Нейман разработал к 1948 г. общую теорию автоматов и заложил основы теории искусственного интеллекта.
2. Работы Шеннона по теории информации (1948), в которых с позиций теории связи дано понятие количества информации.
3. Кибернетика Винера (1948), с помощью которой была найдена связь понятий энтропии, неупорядоченности, количества информации и неопределенности.
4. Работы Эшби, который к 1956 г. разработал концепции саморегулирования и самоуправления.
В настоящее время теория систем или общая теория систем - бурно развивающаяся наука, сфера применения которой постоянно расширяется. Но не нужно ждать от нее чудес. Она еще очень молода и находится в стадии становления. Особое значение для ее развития имеет появление и развитие ЭВМ. Именно современные ЭВМ позволили на практике использовать системный подход к изучению сложных систем.
Что же представляет собой теория систем в настоящее время? Это не одна цельная научная дисциплина, а скорее система научных дисциплин. Она включает теорию оптимального управления, исследование операций, теорию игр, дискретную математику, линейное и нелинейное программирование, теорию массового обслуживания, теорию автоматов и многие другие научные дисциплины.
Определим ряд основных понятий, характеризующих системы.