Тема 1 «история, предмет, цели системного анализа»

Этапы системного анализа

Использование приведенных понятий и определений системной деятельности позволяет выявить наличие либо отсутствие проблемной ситуации, выявить основные направления (цели) ее ликвидации, определить, какие функции системы при этом надо реализовать и какой структурой, выяснить имеются ли для этой реализации соответствующие ресурсы.

Легко заметить, что цепочка “проблемная ситуация – цели – функция – структура - внешние ресурсы” образует логически обоснованную (на содержательном уровне) последовательность системной деятельности (рис.2) [2,3].

 

 

                  

 

На рисунке сплошной линией показана последовательность функционирования системы, а пунктирной – последовательность анализа и ли проектирования системы.

При системном анализе объектов, процессов, явлений необходимо пройти (в указанном порядке) следующие этапы системного анализа:

1.Обнаружение проблемы (задачи).

2.Оценка актуальности проблемы.

3.Формулировка целей, их приоритетов и проблем исследования.

4.Определение и уточнение ресурсов исследования.

5.Выделение системы (из окружающей среды) с помощью ресурсов.

6.Описание подсистем (вскрытие их структуры), их целостности (связей), элементов (вскрытие структуры системы), анализ взаимосвязей подсистем.

7.Построение (описание, формализация) структуры системы.

8.Установление (описание, формализация) функций системы и ее подсистем.

9.Согласование целей системы с целями подсистем.

10. Анализ (испытание) целостности системы.

11. Анализ и оценка эмерджентности системы.

12. Испытание, верификация системы (системной модели), ее функционирования.

13. Анализ обратных связей в результате испытаний системы.

14. Уточнение, корректировка результатов предыдущих пунктов.

 

 

Вопросы для самоконтроля

1. Каковы основные системные ресурсы общества? Что характеризует каждый тип ресурсов по отношению к материи?

2. Что такое системный анализ? Что входит в предметную область системного анализа?

3. Каковы основные системные методы и процедуры?

Задачи и упражнения

1. Написать эссе на тему: "История системного анализа".

2. Написать эссе на тему: "Личность, внесшая большой вклад в развитие системного анализа".

3. Рассмотрим систему действительных чисел, каждое из которых представляет собой очередное (до следующей цифры после запятой) приближение числа "пи": 3; 3,1; 3,14;:. Укажите материальный, энергетический, информационный, человеческий, организационный, пространственный и временной аспекты рассмотрения этой системы. Укажите противоречия между познанием этой системы и ее ресурсами.

Тема2. Описания, базовые структуры анализа систем

 

1. Общие понятия теории систем и среды.

2. Понятие проблемной ситуации

3. Понятие цели системы  

Понятие функций, структуры системы

Внешние условия и признаки системы

Цель лекции: введение основного понятийного аппарата системного анализа, теории систем.

Понятие проблемной ситуации

Как было показано в предыдущих лекциях, взаимодействие между системой и средой построено по следующей схеме: среда поставляет системе ресурсы, устанавливает цели, ограничения, а получает из системы и потребляет ее конечные продукты (КП). Характерно, что КП системы принципиально не могут быть созданы в среде (в противном случае нет необходимости выделять систему из среды).

Возникшая либо назревающая степень неудовлетворения элементов внешней среды конечными продуктами системы, либо низкая эффективность взаимодействия элементов внешней среды с системой порождают новое понятие системного подхода - «проблемная ситуация». В этом случае очевидно, что перечень проблемных ситуаций можно определить исходя из анализа взаимосвязи элементов множеств:

X = {x _j }, Y = {y _i), Z = {z _k}

При проведении данного этапа системных исследований рекомендуется, прежде всего, четко сформулировать сущность проблемы и описать ситуацию, в которой она имеет место [5]. При этом содержание деятельности включает следующие этапы [2, 5]:

- установление содержания проблемы, т.е. уяснение, существует ли в действительности проблема либо является надуманной;

- определение новизны проблемной ситуации;

- установление причин возникновения проблемной ситуации;

- определение степени взаимосвязи проблемных ситуаций;

- определение полноты и достоверности информации о проблемной ситуации;

- определение возможности разрешения проблемы.

Определение существования проблемы предполагает проверку истинности или ложности формулировки проблемы и ее принадлежности. Проверка истинности существования проблемы должна определяться, прежде всего, по наличию в системе совокупности экономических и социальных потерь, а ее значимость - по критерию экономического либо социального эффекта, получаемого в системе после ликвидации проблемной ситуации. Оценка же степени проблемности должна производиться путем сопоставления фактических (в данный момент либо в будущем) значений целей с их плановыми либо нормативными значениями.

Определение новизны проблемной ситуации необходимо для выявления и установления возможных прецедентов или аналогий. Наличие прошлого опыта или нормативных рекомендаций позволяют существенно облегчить работу экспертов по выработке и принятию решений по ликвидации проблемы.

Установление причин (как в системе, так и во внешней среде) возникновения проблемы позволяет глубже понять закономерности функционирования объекта управления, вскрыть наиболее существенные факторы, приведшие к проблемной ситуации.

При анализе проблемной ситуации необходимо установить возможные взаимосвязи рассматриваемой проблемы с другими проблемами. При этом необходимо провести классификацию этих проблем на главные и второстепенные, общие и частные, срочные и несрочные. Анализ взаимосвязей проблем создает возможности четкого и глубокого выявления причинно-следственных зависимостей и способствует выработке комплексного решения, что, в свою очередь, позволяет выдавать рекомендации по изменению не только исследуемой системы, но и внешней среды.

Большое значение в анализе имеет определение степени полноты и достоверности информации о проблемной ситуации. В случае полной информации нетрудно сформулировать сущность проблемы и комплекс характеризующих ее условий. Если же имеет место неопределенность информации, то необходимо рассмотреть две альтернативы: провести работу по получению недостающей информации; отказаться от получения дополнительной информации и принимать решение в условиях имеющейся неопределенности. Выбор той или иной альтернативы в каждом конкретном случае надо производить исходя из схемы “затраты - эффект”.

Важной составной частью анализа проблемной ситуации является определение степени разрешимости проблемы. В данном случае уже на предварительном этапе необходимо хотя бы приблизительно оценить возможность разрешения проблемы, поскольку не имеет смысла заниматься поиском решений для неразрешимых в данный момент времени проблем.

Сложность и многообразие систем и проблемных ситуаций требуют разработки формальных процедур организации такого рода деятельности. В [2, 6] предлагается следующий перечень методов, позволяющих систематизировать анализ и оценку проблемных ситуаций:

- анкетное обследование;

- прогнозирование на базе временных рядов;

- производное прогнозирование (использование уже полученных прогнозов для оценки каких-либо ситуаций. Например, компания, производящая запчасти к автомобилям, может воспользоваться прогнозами об объемах продаж автомобилей); 

- моделирование на базе факторного и регрессионного анализа (установление причинно-следственных связей между некоторыми факторами и переменной величиной, которую необходимо определить);

- метод мозгового штурма;

- метод Дельфи;

- метод разработки сценариев.

- Более подробная информация по некоторым методам будет представлена в следующих разделах учебного пособия.

- Продолжая рассматривать пример анализа взаимодействия учебного заведения с элементами внешней среды, выделим следующий перечень проблемных ситуаций [2]:

- на взаимосвязи y₄- низкое качество подготовки специалистов, несоответствующее требованиям современного производства;

- на взаимосвязи x₁ - низкий уровень финансирования учебного процесса со стороны государства;

- на взаимосвязи x₃ - низкие объемы и темпы привлечения внебюджетных средств при организации целевой и коммерческой подготовки студентов;

- на взаимосвязи x₈ - низкий конкурс при поступлении в вуз по ряду специальностей и т.д.

Понятие цели системы

 

Понятие цели и связанные с ним понятия целенаправленности, целеустремленности, целесообразности трудно сформулировать ввиду их неоднозначного толкования. Так, в БСЭ цель определяется как «заранее мыслимый результат созидательной деятельности человека». Кроме того, в литературе имеется еще ряд альтернативных вариантов определения цели системы [2,3]:

- «желаемое состояние выходов системы»;

- «определенное извне или установленное самой системой состояние ее выходов»;

- «идеальный образ того, чего человек либо группа людей хочет достичь»;

- «предвосхищение в сознании результата, на достижение которого направлены действия»;

- «требуемые внешней средой результаты деятельности системы, заданные на множестве выходных конечных продуктов».

В данном случае при определении понятия цели будем исходить из следующих предпосылок. Поскольку проблемная ситуация идентифицируется с анализом взаимоотношений системы с элементами внешней среды, то цели системы должны выражаться через идеальный информационный образ этих взаимоотношений. Таким образом, главная трудность формирования целей связана с тем, что цели являются как бы антиподом проблем. Формулируя проблемы, мы говорим в явном виде, что нам не нравится. Говоря о целях, мы пытаемся сформулировать, что мы хотим. При формулировке цели не следует подменять ее средствами. Предположим, вы хотите «улучшить информационное обслуживание своей фирмы» - приобретение необходимого количества ПЭВМ является лишь одним из возможных действий в этом направлении. В дальнейшем будем исходить из следующей классификации целей [2, 3] (рис. 5).

Конечные цели характеризуют вполне определенный результат, который может быть получен в заданном времени и пространстве. В этом случае цель можно задать в виде желаемых значений (или области желаемых значений) параметров состояния системы. Таким образом, конечная цель может быть представлена как некоторая точка (или область) в пространстве состояний.

Бесконечные цели определяют, как правило, общее направление деятельности. Бесконечная цель может задаваться как вектор в пространстве состояний системы, например, в виде функций максимизации или минимизации параметров состояния.

Выбор того или иного класса целей зависит от характера решаемой проблемы. Очевидно, что при определении целей необходимо исходить из общественных интересов системы. При этом формулировка целей может выражаться как в качественной, так и в количественной форме, должна быть четкой и компактной, носить повелительный характер.

По отношению к состоянию целей система может находиться в двух режимах: функционирования и развития. В первом случае считается, что система полностью удовлетворяет потребности внешней среды и процесс перехода ее и ее отдельных элементов из состояния в состояние происходит при постоянстве заданных целей. Во втором случае считается, что система в некоторый момент времени перестает удовлетворять потребностям внешней среды, и требуется корректировка прежних целевых установок.

Учитывая, что практически все системы относятся к классу многопродуктовых (многоцелевых) систем, следует рассматривать простые (частные) цели системы и сложные (комплексные) цели. Так, например, для достижения успеха в бизнесе можно ограничиться заданием целей в основных областях деятельности (производство, финансы, коллектив, экология) [2]:

- максимизация объема выпуска продукции;

- минимизация затрат ресурсов;

- максимизация прибыли;

- максимизация эффективности инноваций;

- минимизация финансовых затрат;

- минимизация социальной напряженности;

- минимизация загрязнения окружающей среды.

 

Современная концепция управления по целям является одним из эффективных средств организации корпоративного управления. Она основана на том, что каждый член организации представляет себе цели организации и стремится к их достижению. При этом для такого управления характерны следующие особенности [2]:

1) деятельность сотрудников должна оцениваться по ее результатам (достижениям), а не по количеству отработанного времени;

2) сотрудники должны знать цели организации и стремиться к их достижению;

3) сотрудники должны иметь право отстаивать свои собственные цели.

Установление личных целей придает человеку осмысленное поведение и высокую мотивацию. Римский философ Сенека однажды высказался: «Когда не знаешь, какая гавань тебе нужна, любой ветер будет попутным». Многочисленные социологические исследования в этом направлении показывают, что человек всегда стремится достичь разумного компромисса между личными и профессиональными интересами. Личные интересы, как правило, определяются человеком в виде определенного стандарта удовлетворения своих потребностей. Одним из возможных вариантов задания таких стандартов для определения личных целей являются следующие семь направлений целеполагания: 

- карьера;

- душевное состояние;

- вера (религия), идеалы;

- финансы;

- физическое состояние;

- друзья;

- семья.

Содержательная формулировка целей является необходимым, но не достаточным условием осуществления целеполагания. Для конкретизации целей необходимо задать критерии достижения целей и ограничения, при которых осуществляется поиск возможных вариантов решения [2,3].

Критерий – мера близости к цели. В этом смысле критерий – это модель цели. Критерий достижения целей отождествляется с показателем эффективности системы и может выражаться как в качественной, так и в количественной форме. От критериев требуется как можно большее сходство с целями для того, чтобы оптимизация решения в системе выбранных критериев соответствовала максимальному приближению к цели.

Наряду с выбранными критериями большое влияние на выбор того или иного варианта решения оказывает система выделенных в задаче ограничений. Ограничения - это условия, отражающие влияние внешних и внутренних факторов, которые нужно учитывать в задаче принятия решений. Требования системности при рассмотрении вопроса требуют учета всех возможных ограничений: организационных, экономических, правовых, технических, психологических и т.д. При этом качественные ограничения формулируются, как правило, в терминах “не разрешается”, “не допускается”, а количественные - “не более”, “не менее”, “в интервале от-до”. Ограничения, как правило, дополняют (конкретизируют) сформулированные ранее цели и в ряде случаев могут сделать цели нереализуемыми. В этом случае необходимо через проведение ряда итерационных процедур снять часть ограничений.

При формировании целей и ограничений используется, так называемое, пространство целеполагания. Пространство целеполагания – совокупность систем, предъявляющих требования к исследуемой системе. Для организационных систем это пространство включает такие системы окружающей среды:

- вышестоящие организации, местные органы управления;

- подведомственные организации;

- потребители и поставщики.

В пространство целеполагания также включается сама система, предъявляющая собственные требования.

Нужно отметить, что установить правильную систему целей намного важнее, чем найти наилучший вариант решения. Не самый лучший вариант приведет все-таки к целевому результату. Выбор же неправильной цели приводит не столько к решению самой проблемы, сколько к появлению новых проблем.

Примеры целей для ликвидации проблемных ситуаций по y ₄ и x ₃ [2]:

1) повышение качества подготовки специалистов, проходящих обучение на контрактной основе;

2) обеспечение среднего балла по диплому для специалистов, обучаемых на контрактной основе, не ниже 4,5;

3) увеличение объема привлекаемых внебюджетных средств от контрактного обучения до N рублей;

4) обеспечение 100%-го выполнения договорных обязательств с предприятиями - потребителями молодых специалистов.

Вопросы для самоконтроля

· Что такое цель, структура, система, подсистема, задача, решение задачи, проблема?

· Каковы основные признаки и топологии систем? Каковы их основные типы описаний?

· Каковы этапы системного анализа? Каковы основные задачи этих этапов?

Задачи и упражнения

1. Каковы подсистемы системы "ВУЗ"? Какие связи между ними существуют? Описать их внешнюю и внутреннюю среду, структуру. Классифицировать (с пояснениями) подсистемы. Описать вход, выход, цель, связи указанной системы и ее подсистем. Нарисовать топологию системы.

2. Привести пример некоторой системы, указать ее связи с окружающей средой, входные и выходные параметры, возможные состояния системы, подсистемы. Пояснить на этом примере (т.е. на примере одной из задач), возникающих в данной системе конкретный смысл понятий "решить задачу" и "решение задачи". Поставить одну проблему для этой системы.

3. Привести морфологическое, информационное и функциональное описания одной-двух систем. Являются ли эти системы плохо структурируемыми, плохо формализуемыми системами? Как можно улучшить их структурированность и формализуемость?

 

Рассмотрим фрагмент модели взаимодействия учебного заведения с элементами внешней среды [2].

В качестве конечных продуктов учебного заведения можно рассматривать следующие множества:

- инженерные и научные кадры:

y₁ - инженерные кадры, подготовленные по типовым учебным планам;

y₂ - инженерные кадры, подготовленные по заказам органов власти и управления;

y₃ - инженерные кадры, подготовленные по заказам финансовых институтов;

y₄ - инженерные кадры, подготовленные по заказам конкретного предприятия и т.д.;

y₅ - кадры высшей квалификации;

- информационная продукция вуза:

y₆ - учебно-методическая литература;

y₇ - научно-техническая литература;

y₈ - отчетная информация о деятельности вуза;

y₉ - научно-технические разработки вуза.

В качестве входных ресурсов учебного заведения выделим:

- финансовые ресурсы:

x₁ - средства федерального бюджета для организации учебного процесса;

x₂ - средства местного бюджета для организации учебного процесса;

x₃ - средства внебюджетных фондов для организации учебного процесса;

x₄ - средства благотворительных фондов для организации учебного процесса;

x₅ - кредиты банков для организации учебного процесса;

x₆ - финансовые ресурсы для организации научно-исследовательской деятельности;

x₇ - финансовые ресурсы для организации административно-хозяй-ственной деятельности;

- абитуриенты, поступающие в вуз:

x₈ - на основе госбюджетного финансирования;

x₉ - по заказам органов власти и управления;

x₁₀ - по заказам финансовых институтов;

x₁₁ - по заказам конкретных промышленных предприятий;

x₁₂ - на личные сбережения родителей.

В качестве ограничений, определяющих деятельность вуза, можно рассматривать следующие:

- ограничения по учебной деятельности:

z₁ - требования ГОС на подготовку специалистов по конкретной специальности;

z₂ - требования органов власти и управления к качеству подготовки специалистов;

z₃ - требования финансовых структур к качеству подготовки специалистов;

- ограничения по научно-исследовательской деятельности:

z₄ - требования федеральных органов к качеству выполнения госбюджетных тем;

z₅ - требования заказчиков к качеству выполнения хоздоговорных тем.

 

 

Вопросы для самоконтроля

1.Каковы основные сходства и отличия функционирования и развития, развития и саморазвития системы?

2.В чем состоит гибкость, открытость, закрытость системы?

3.Какие системы называются эквивалентными? Что такое инвариант систем? Что такое изоморфизм систем?

Задачи и упражнения

1.Составить спецификации систем (описать системы), находящихся в режиме развития и в режиме функционирования. Указать все атрибуты системы.

2.Привести примеры систем, находящихся в отношении:

3.а) рефлексивном, симметричном, транзитивном; б) несимметричном, рефлексивном, транзитивном; в) нетранзитивном, рефлексивном, симметричном; г) нерефлексивном, симметричном, транзитивном; д) эквивалентности.

4. Найти и описать две системы, у которых есть инвариант. Изоморфны ли эти системы? ИНВАРИАНТот франц. invariant — неизменяющийся) — нечто (число, выражение, структура и т. п.), связанное с какой-либо системой и остающееся неизменным при всех преобразованиях этой системы. Само же свойство неизменности, независимости от каких-либо условий называется инвариантностью. Например, установлено, что объем кратковременной памяти более близок к И., если его измерять числом запоминаемых объектов (символов), а объем долговременной памяти инвариантен количеству запоминаемой информации. Это означает, что независимо от вида и характера запоминаемого материала, способа предъявления материала объем кратковременной памяти относительно постоянен при измерении его количеством запоминаемых символов (7+/-2 символа), а объем долговременной памяти при различных условиях относительно постоянен при измерении его в единицах количества информации от 5 до 20 дв. ед. на одно повторение (по данным П. Б. Невельского).

5. Изоморфи́зм (от др.-греч. ἴσος — «равный, одинаковый, подобный» и μορφή — «форма») — это очень общее понятие, которое употребляется в различных разделах математики. В общих чертах его можно описать так: пусть даны две алгебраические структуры (группы, кольца, линейные пространства и т. п.). Обратимое отображение (биекция) между ними называется изоморфизмом, если оно сохраняет эту структуру. Если между такими структурами существует изоморфизм, то они называются изоморфными. Изоморфизм всегда задаёт отношение эквивалентности на классе таких структур.

6. Объекты, между которыми существует изоморфизм, являются в определённом смысле «одинаково устроенными» и называются изоморфными. Классическим примером изоморфных систем могут служить множество всех вещественных чисел с определённой на нём операцией сложения и множество положительных вещественных чисел с заданной на нём операцией умножения. Отображение в этом случае является изоморфизмом.

 

Пример. Система "Корпоративная сеть", S =, A = {Терминал, Файловый Сервер, Почтовый Сервер, Концентратор, Маршрутизатор, Сетевой Принтер}, B = {Рабочая станция, Серверная станция, Устройства передачи пакетов из одной подсети в другую}, R = {Клиент, Сервер}.

 

С точки зрения морфологического описания, система может быть:

гетерогенной системой - содержащей элементы разного типа, происхождения (подсистемы, не детализируемые на элементы с точки зрения выбранного подхода морфологического описания);

гомогенной системой - т.е. содержать элементы только одного типа, происхождения;

смешанной системой - с гетерогенными и гомогенными подсистемами.

Морфологическое описание системы зависит от учитываемых связей, их глубины (связи между главными подсистемами, между второстепенными подсистемами, между элементами), структуры (линейная, иерархическая, сетевая, матричная, смешанная), типа (прямая связь, обратная связь), характера (позитивная, негативная).

 

 

 

 

Определения сложности - различны.

Система называется сложной, если в ней не хватает ресурсов (главным образом, информационных) для эффективного описания (состояний, законов функционирования) и управления системой - определения, описания управляющих параметров или для принятия решений в таких системах (в таких системах всегда должна быть подсистема принятия решения).

Сложной считают иногда такую систему, для которой по ее трем видам описания нельзя выявить ее траекторию, сущность, и поэтому необходимо еще дополнительное интегральное описание (интегральная модель поведения, или конфигуратор) - морфолого-функционально-инфологическое.

Сложность системы может быть внешней и внутренней.

Внутренняя сложность определяется сложностью множества внутренних состояний, потенциально оцениваемых по проявлениям системы и сложности управления в системе.

Внешняя сложность определяется сложностью взаимоотношений с окружающей средой, сложностью управления системой, потенциально оцениваемых по обратным связям системы и среды.

Сложные системы бывают разных типов сложности:

- структурной или организационной (не хватает ресурсов для построения, описания, управления структурой);

- динамической или временной (не хватает ресурсов для описания динамики поведения системы и управления ее траекторией);

- информационной или информационно-логической, инфологической (не хватает ресурсов для информационного, информационно-логического описания системы);

- вычислительной или реализации, исследования (не хватает ресурсов для эффективного прогноза, расчетов параметров системы, или их проведение затруднено из-за нехватки ресурсов);

- алгоритмической или конструктивной (не хватает ресурсов для описания алгоритма функционирования или управления системой, для функционального описания системы);

- развития или эволюции, самоорганизации (не хватает ресурсов для устойчивого развития, самоорганизации).

Чем сложнее рассматриваемая система, тем более разнообразные и более сложные внутренние информационные процессы приходится актуализировать для того, чтобы была достигнута цель системы, т.е. система функционировала или развивалась.

 

Пример. Упрощение технических средств работы в сетях, например, научные достижения, позволяющие подключать компьютер непосредственно к сети, "к розетке электрической сети", наблюдается наряду с усложнением самих сетей, например, с увеличением количества абонентов и информационных потоков в интернет. Наряду с усложнением самой сети интернет, упрощаются (для пользователя!) средства доступа к ней, увеличиваются ее вычислительные возможности.

Структурная сложность системы оказывает влияние на динамическую, вычислительную сложность. Изменение динамической сложности может привести к изменениям структурной сложности, хотя это не является обязательным условием. Сложной системой может быть и система, не являющаяся большой системой; существенным при этом может стать связность (сила связности) элементов и подсистем системы (см. вышеприведенный пример с матрицей системы линейных алгебраических уравнений).

Сложность системы определяется целями и ресурсами (набором задач, которые она призвана решать).

Пример. Сложность телекоммуникационной сети определяется:

1. необходимой скоростью передачи данных;

2. протоколами, связями и типами связей (например, для селекторного совещания необходима голосовая телеконференция);

3. необходимостью видеосопровождения.

 

Само понятие сложности системы не является чем-то универсальным, неизменным и может меняться динамически, от состояния к состоянию. При этом и слабые связи, взаимоотношения подсистем могут повышать сложность системы.

Вопросы для самоконтроля

1. Как классифицируются системы?

2. Какая система называется большой? сложной?

3. Чем определяется вычислительная (структурная, динамическая) сложность системы? Приведите примеры таких систем.

Задачи и упражнения

1. Привести пример одной-двух сложных систем, пояснить причины и тип сложности, взаимосвязь сложностей различного типа. Указать меры (приемы, процедуры) оценки сложности. Построить 3D-, 2D-, 1D-структуры сложных систем. Сделать рисунки, иллюстрирующие основные связи.

2. Выбрав в качестве меры сложности некоторой экосистемы многообразие видов в ней, оценить сложность (многообразие) системы.

3. Привести пример оценки сложности некоторого фрагмента литературного (музыкального, живописного) произведения.

 

 

Анализ и синтез систем

 

Для изучения систем и использования этих знаний для создания и управления системами необходимо системное мышление, заключающееся в сочетании аналитического и синтетического образов мышления [3]. Суть анализа состоит в разделении целого на части, в представлении сложного в виде совокупности более простых компонент. Но чтобы познать целое, сложное, необходим и обратный процесс – синтез. Необходимость сочетания этих видов познания вытекает из свойства эмерджентности систем: целостность системы нарушается при анализе, при расчленении системы утрачиваются не только существенные свойства самой системы, но и свойства ее частей, оказавшихся отделенными от нее. Результатом анализа является лишь вскрытие состава компонент, знание о том, как система работает, но не понимание того, почему и зачем она это делает. Синтетическое мышление объясняет поведение системы, почему система работает так. При этом система должна рассматриваться, как часть большего целого.

Анализ и синтез дополняют друг друга. Так, при синтезе организационной структуры необходимо сначала провести анализ деятельности создаваемой организации, выделить отдельные процессы (функции), сопоставить им организационные единицы, а затем соединить их в отдельное целое, т.е. осуществить синтез. При выборе способа функционирования организации зачастую имеет место обратное: сначала используется синтетический подход – рассматривается деятельность организации, как целого; выбирается общая цель и способ функционирования, а затем осуществляется дезагрегация выбранного способа на отдельные функции [8].

Познание систем и использование этих знаний для создания систем и управления ими осуществляется через моделирование.

 

Понятие модели

 

Множество окружающих нас предметов и явлений обладают различными свойствами. Процесс познания этих свойств состоит в том, что мы создаем для себя некоторое представление об изучаемом объекте, помогающее лучше понять его внутреннее состояние, законы функционирования, основные характеристики. Такое представление, выраженное в той либо иной форме, называется моделью. Как отмечается в [3], под моделью следует понимать любую другую систему, обладающую той же формальной структурой при условии, что между системными характеристиками модели и оригиналом существует соответствие, и она более проста и доступна для изучения и исследования основных свойств объекта-оригинала.

Любая модель есть объект-заменитель объекта-оригинала, обеспечивающий изучение некоторых свойств оригинала.

Замещение одного объекта другим с целью получения информации о важнейших свойствах объекта-оригинала с помощью объекта-модели можно назвать моделированием, т.е. моделирование - это представление объекта моделью для получения информации об объекте путем проведения эксперимента с его моделью.

С точки зрения философии моделирование следует рассматривать как эффективное средство познания природы. При этом процесс моделирования предполагает наличие объекта исследования, исследователя-экспериментатора и модели.

В автоматизированных системах обработки информации и управления в качестве объекта моделирования могут выступать производственно-технологические процессы получения конечных продуктов; процессы движения документов, информационных потоков при реализации учрежденческой деятельности организации; процессы функционирования комплекса технических средств; процессы организации и функционирования информационного обеспечения АСУ; процессы функционирования программного обеспечения АСУ [2].

Преимущества моделирования состоят в том, что появляется возможность сравнительно простыми средствами изучать свойства системы, изменять ее параметры, вводить целевые и ресурсные характеристики внешней среды.

Как правило, моделирование используется на следующих этапах [2]:

1) исследования системы до того, как она спроектирована, с целью определения ее основных характеристик и правил взаимодействия элементов между собой и с внешней средой;

2) проектирования системы для анализа и синтеза различных видов структур и выбора наилучшего варианта реализации с учетом сформулированных критериев оптимальности и ограничений;

3) эксплуатации системы для получения оптимальных режимов функционирования и прогнозируемых оценок ее развития.

При этом одну и ту же систему можно описать различными типами моделей. Например, транспортную сеть некоторого района можно промоделировать электрической схемой, гидравлической системой, математической моделью с использованием аппарата теории графов.

Для исследования систем широко используются следующие типы моделей: физические (геометрического подобия, электрические, механические и др.) и символические (содержательные и математические).

Под математической моделью понимается совокупность математических выражений, описывающих поведение (структуру) системы и те условия (возмущения, ограничения), в которых она работает. В свою очередь, математические модели в зависимости от используемого математического аппарата подразделяются, например, на:

· статические и динамические;

· детерминированные и вероятностные;

· дискретные и непрерывные;

· аналитические и численные.

Статические модели описывают объект в какой-либо момент времени, а динамические отражают поведение объекта во времени. Детерминированные модели описывают процессы, в которых отсутствуют (не учитываются) случайные факторы, а вероятностные модели отражают случайные процессы - события. Дискретные модели характеризуют процессы, описываемые дискретными переменными, непрерывные - непрерывными. Аналитические модели описывают процесс в виде некоторых функциональных отношений или (и) логических условий. Численные модели отражают элементарные этапы вычислений и последовательность их проведения [2].

Если для описания системы используется естественный язык (язык общения между людьми), то такое описание называется содержательной моделью. Примерами содержательных моделей являются: словесные постановки задач, программы и планы развития систем, деревья целей организации и др. Содержательные модели имеют самостоятельную ценность при решении задач исследования и управления системами, а также используются в качестве предварительного шага при разработке математических моделей. Поэтому качество математической модели зависит от качества соответствующей математической модели [9].