- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •Конспект лекций Введение
- •1. Принципы системного подхода
- •1.1. Обзор развития системной методологии
- •1.2. Причины распространения системного подхода
- •1.3. Системная парадигма
- •Сравнение двух подходов:метод улучшения систем и метод системного проектирования
- •2. Системы и их свойства
- •2.1. Определение системы
- •2.2. Классификация систем
- •2.3. Понятия, характеризующие системы
- •2.4. Свойства систем
- •Основные свойства организационно-технических (больших) систем
- •2.5. Сложность систем
- •Вопросы для самопроверки
- •3. Системное моделирование
- •3.1. Основные проблемы теории систем
- •3.2. Задачи распределения ресурсов в системах
- •Продолжительность работ и затраты на разработку проекта
- •Расчет критического пути для наименьших затрат на работы в сетевом представлении проекта
- •Изменение расходов из-за сокращения времени выполнения проекта
- •3. 3. Моделирование поведения систем
- •3. 4. Модели системной динамики
- •3. 5. Методы ранжирования систем
- •Матрица инциденций для системы без циклов
- •Матрица инциденций для системы с циклами
- •Преобразованная матрица инциденций
- •4. Декомпозиция и агрегирование систем
- •4.1. Декомпозиция систем
- •4.2. Проектирование систем
- •4.3. Нравственные проблемы проектирования
- •4.4. Информационный аспект изучения систем
- •5. Принятие решений в сложных системах
- •5.1. Классификация задач принятия решений
- •5.2. Модели принятия решений
- •5.3. Методы решения многокритериальных задач выбора
- •5.4. Методы поиска решения
- •6. Математические методы анализа систем
- •6.1. Математическое описание систем и их свойств
- •6.2. Методы изучения структуры систем
- •Матрица инциденций
- •Значения эксцентриситета
- •6.3. Определение надежности и качества систем
- •6.4. Применение теории нечетких множеств для решения задачи оптимального выбора
- •Значения критериев для объектов и эталонов
- •Матрица нечеткого отношения
- •Матрица нечеткого отношения
- •Матрица нечеткого отношения
- •Заключение
- •Вопросы и задачи для самостоятельной работы
- •Методические указания и примеры решения задач
- •Библиографический список
- •Содержание
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
В.Н. Романов
ОСНОВЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА
Учебно-методический комплекс
Санкт-Петербург
2012
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
В.Н. Романов
ОСНОВЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА
Учебно-методический комплекс
Санкт-Петербург
2012
УДК 577.4, 58.589.011.46; 517:(53+57/59)
Основы системного анализа: В.Н. Романов / учебно-методический комплекс. – СПб.: Изд-во Национального минерально-сырьевого университета «Горный», 2012. – 298 с.
Учебно-методический комплекс разработан в соответствии с государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования и предназначен для студентов специальностей 190701.65, 190500.62, 200501.65, 200503.65, 080502.65, 200402.65, 220100. Он может быть также рекомендован для студентов других специальностей, изучающих системный анализ и принятие решений. Учебно-методический комплекс включает конспект лекций, сборник задач, методические указания и примеры решения задач.
Рецензент Г.А. Кондрашкова, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой автоматизации технологических процессов СПб гос. университета растительных полимеров.
ISBN
© Романов В.Н., 2012
© Национальный минерально-сырьевой
университет «Горный», 2012
Конспект лекций Введение
Современный мир предстает перед нами сложной системой. С углублением знаний о нем приходит понимание, что все в этом мире взаимосвязано. Опыт учит, что непродуманные решения и произвольные действия даже в малой его части, доступной для нашего восприятия, могут привести к непредсказуемым, необратимым, а нередко катастрофическим результатам в гораздо большем масштабе. Поэтому важно иметь надежный инструмент, позволяющий действовать осмысленно и не наделать глупостей и ошибок, цена которых подчас бывает слишком высока. Таким инструментом является методология системного анализа или, как принято говорить, системного подхода, сфера действия которого в настоящее время весьма разнообразна и постоянно расширяется от разработки современных языков программирования, постановки научных исследований и теоретических обобщений до проектирования технических объектов и управления общественными институтами. Системный анализ традиционно применяется в экономике (планирование, управление), политике (разработка стратегических решений), технических науках (изобретательство), финансовой сфере (брокерская деятельность). Методы системного анализа применяются в таких казалось бы далеких от математики областях, как сценическая деятельность (постановка спектакля, разработка сценария, анализ роли), юриспруденция (разработка и толкование законов, защита в суде, раскрытие преступлений), языкознание (анализ и расшифровка текстов), история (анализ и интерпретация событий). Системный подход - это прежде всего правильная организация мышления, заключающаяся в умении воспринимать окружающий мир и его проблемы не через узко- избирательный фильтр сиюминутных выгод и устремлений, а через многогранную призму всесторонней оценки последствий решений для всех, кого они затрагивают, позволяющую видеть проблему в целом во всей ее сложности и полноте. В связи со сказанным развитие навыков системного мышления у студентов приобретает особую значимость, являясь необходимым условием успешной работы по избранной специальности. Говоря о важности системного анализа для подготовки инженеров, следует иметь в виду три аспекта.
Системный анализ как учебная дисциплина является основой для последующих специальных курсов, посвященных изучению систем различной природы: измерительных, промышленных, транспортных, экономических, социальных и т.п. Системный анализ как научное направление тесно связан с такими научными областями, как теория информации, теория управления, теория принятия решений, проблемы искусственного интеллекта и т.п. Наконец, системный анализ, системный подход - это еще и жизненная философия, владение которой позволяет успешно решать проблемы повседневной жизни, находить нестандартные решения, придерживаясь "золотой середины" и избегая крайностей. Назовем условно человека, владеющего системным подходом, "умным", а не владеющего – "глупым". Умный, столкнувшись со сложной проблемой, изучает факты, оценивает возможности и принимает обоснованные решения. Глупый теряется, начинает метаться и совершать необдуманные действия, поэтому не в состоянии решить проблему.
Настоящий конспект лекций состоит из шести разделов. В разделе 1 рассмотрены методологические вопросы системного анализа, используемые им принципы и идеи, специфические задачи, решаемые в рамках этой дисциплины для систем разного уровня. В разделе 2 приводятся общие сведения о системах и их свойствах, подробно рассматривается схема системного анализа, используемая при поиске решения проблем, связанных с системами. В разделе 3 обсуждаются основные проблемы теории систем: анализ, синтез, оценка окружающей среды, проблема "черного ящика", а также рассмотрены некоторые задачи исследования операций, характерные для оптимизации функционирования систем. Обсуждаются методы моделирования структуры и поведения систем. В разделе 4 рассмотрена задача декомпозиции систем, применяемая при анализе проблемы и построении исходного множества решений. Изложена схема процесса проектирования систем. Особое внимание уделено роли информации при описании систем и решении проблем в системах. В разделе 5 излагаются вопросы теории принятия решений в системах. Подробно рассмотрены методы и модели принятия решений в различной информационной среде: метод свертки, метод главного критерия, метод пороговых критериев, метод расстояния, метод Парето. Обсуждаются стратегии принятия решений при воздействии окружающей среды: метод наихудшей реакции среды и метод равновесия. В разделе 6 рассмотрены математические методы, применяемые для описания систем и анализа их структуры, отраженные лишь в специальной литературе. Здесь же изложен материал, связанный с построением структурной функции систем и оценкой их надежности и качества функционирования. Отдельный параграф посвящен принятию решений в условиях неопределенности с использованием формализма нечетких множеств, а также проблеме нечеткой классификации. Более традиционные математические методы излагаются в разделах 3 и 5. Формулы в конспекте для удобства имеют тройную нумерацию: первая цифра – номер главы, вторая – номер параграфа, третья – порядковый номер формулы.