Дмитриев М.Г.
«Cистемный анализ и проектирование»
Курс лекций(избранные главы)
Направление подготовки «Бизнес-информатика»,
магистратура 1 курс, 1 модуль, ВШЭ, Москва, сентябрь-октябрь 2011 г.
email: mdmitriev@mail.ru
skype: mgdmitriev
Лекция 1. Основные понятия системного анализа.
Дисциплина «Cистемный анализ и проектирование» - базируется на методах и технологиях целого комплекса научных дисциплин, среди которых:
Математическое программирование(Линейное программирование; Динамическое программирование; Целочисленное программирование; Нелинейное программирование; Булево программирование и др.);
Векторная оптимизация;
Теория игр;
Теория оптимального управления;
Имитационное моделирование систем и процессов;
Теория автоматов;
Системы искусственного интеллекта;
Теория информации и др.
Учитывая специфику специальности, где процесс обучения одной из целей имеет следующую - дать навыки моделирования сложных динамических бизнес-систем и поиска рациональных экономических решений на основе информационных технологий, в рамках курса, делаем упор на ключевые понятия и технологии.
С учетом предшествующих дисциплин основной упор делается на идеи и методы теории управления, что и предопределяет выбор материала.
Введение
История. Богданов А.А., врач, философ, экономист
автор большой работы «Всеобщая организационная наука (тектология)» (3-е изд. М.; Л., 1925—1929. Ч. 1—3), предвосхитил в этой работе, на другом языке, создание кибернетики (Н.Винер, У.Эшби) и современной общей теории систем. Директор института переливания крови в СССР. Испытывал все вакцины института на себе. Умер при испытании вакцины в 1928 г. Полемизировал с В.И.Лениным. Член партии большевиков. Тектология (греч. — «строитель») — весьма оригинальная общенаучная концепция, исторически первый развернутый вариант ОТС. Основная идея тектологии — необходимость подхода к любому явлению со стороны его организованности (в современном смысле — системности). Под организованностью понимается свойство целого быть больше суммы своих частей. Чем больше целое разнится от суммы своих частей, тем больше оно организовано.
Л.фон Берталанфи – создатель современной ОТС. Сложные системы – открытые, управляемые системы.
Н.Н.Моисеев, академик АН СССР, одним из первых в СССР создал школу системного анализа и принятия решения. Вернул из небытия имя Богданова А.А. Под его руководством были выполнены масштабные системные исследования, руководитель проекта «Ядерная зима».
Определение. Система – совокупность элементов, находящихся во взаимосвязи (Л.Берталанфи).
Таким образом, система S представляет собой упорядоченную пару S=(A, R), где A - множество элементов; R- множество отношений между A.
Система — это полный, целостный набор элементов (компонентов), взаимосвязанных и взаимодействующих между собой так, чтобы могла реализоваться функция системы.
Под структурой системы понимается устойчивое множество отношений, которое сохраняется длительное время неизменным, по крайней мере в течение интервала наблюдения.
Целостность – внутреннее единство системы, принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств составляющих ее элементов.
Для поддержки целостности системы требуется особая организация системы, внутренний механизм, отвечающий за гомеостазис системы, т.е. необходимо поддерживать некоторое динамическое равновесие, или необходимо постоянно варьировать некий набор параметров и воздействий, который обеспечивает существование системы в допустимых пределах.
Виды систем. Физические, абстрактные, простые, сложные,
динамические, стационарные, нестационарные, линейные, нелинейные, адаптивные, большие. В системном анализе изучаются сложные системы.
Сложная система имеет семиотическую, т.е языковую, природу информационных связей, а обмен информацией происходит на семантическом (смысловом) уровне.
Принципы системного анализа.
Отбор существенных частей предметной области проводится, опираясь на ее законы или закономерности (сохранение энергии, вещества, взаимозаменяемость факторов производства и др.)
Любая «живая» система стремится сохранить свой гомеостазис (стабильность, «равновесие», т.е.она должна вести себя так, чтобы при различных внешних условиях не выйти из той области, которая обеспечивает ее существования, а это возможно если в системе имеются механизмы обратной связи.
Сложным системам свойственна иерархическая структура.
Поведение в сложных системах объясняется стремлением системы достигать рационально своих целей в условиях ограничений, на основе учета нескольких критериев оценки поведения.
Три основных признака сложной системы.
Робастность – функционирование системы при отказе частей системы (в простой системе – два состояния или полная работоспособность системы либо полный отказ).
Неоднородные связи между элементами, структурные связи, функциональные связи, каузальные (причинно-следственные) связи, информационные связи и пространственно-временные связи.
Эмерджентность – у сложной системы есть свойства, отсутствующие у ее подсистем, элементов. Эмерджентность – степень несводимости свойств системы к свойствам элементов, из которых она состоит.
Свойства систем.
Фундаментальным свойством систем является устойчивость, т.е. способность системы противостоять внешним возмущающим воздействиям. От неё зависит продолжительность жизни системы.
Простые системы имеют пассивные формы устойчивости: прочность, сбалансированность, регулируемость, гомеостаз. А для сложных определяющими являются активные формы: надёжность, живучесть и адаптируемость.
Надёжность – свойство сохранения структуры систем, несмотря на гибель отдельных её элементов с помощью их замены или дублирования, а живучесть – как активное подавление вредных качеств. Таким образом, надёжность является более пассивной формой, чем живучесть.
Адаптируемость – свойство изменять поведение или структуру с целью сохранения, улучшения или приобретение новых качеств в условиях изменения внешней среды. Обязательным условием возможности адаптации является наличие обратных связей.