Основные принципы системного анализа

1. Требование рассматривать совокупность элементов системы как одного целого и запрет рассмотрения системы как простого объединения элементов.

2. признание того, что свойство системы не просто сумма свойств её элементов. Система обладает особыми свойствами, которых может и не быть в отдельных элементах.

3. Максимум функций системы. Доказано, что всегда существует функция ценности системы в виде зависимости её эффективности от условий построения и функционирования, причём почти всегда это экономический показатель. Кроме того эта функция ограничена, а значит нужно искать её максимум.

4. Запрет рассмотрения системы в отрыве от окружающей среды. Это означает обязательность учёта внешних связей и требования рассматривать анализируемую систему, как часть более общей системы.

5. Деление системы на подсистемы при анализе.

6. Системы должны рассматриваться ка всех этапах жизненного цикла. Существует закон разнообразия, который гласит: Чтобы создать систему, способную справиться с решением проблемы, обладающей определённым разнообразием, нужно чтобы сама система имела ещё большее разнообразие, чем разнообразие решаемой системы или была способна создать в себе это разнообразие.

Система. Основные признаки системы

Система – совокупность элементов, взаимодействующих друг с другом и служащих общему назначению или цели.

Основные признаки систем:

1. Целостность. Означает, что изменение любого объекта системы оказывает воздействие на другие её объекты и приводит к изменению системы в целом и наоборот.

2. Наличие подсистемы связи между системами или наличие структуры.

3. Иерархичность систем состоит в том,что она может быть рассмотрена как элемент более высокого порядка, а каждый её элемент в свою очередь является системой.

4. Возможность обособления от тех факторов среды, которые в достаточной мере не влияют на достижение цели.

5. Связи с окружающей средой по обмену ресурсами.

6. Подчинённость всей организации системы некоторой цели.

7. Несводимость свойств системы к свойствам элементов.

Для описания системы необходимо знать, какую она имеет структуру, функции.

Структура системы – совокупность элементов системы и связей между ними. Структура системы является статичной моделью и характеризует только стпоение системы, не учитывая множество свойств и состояний её элементов.

Элемент –это неделимая часть системы, обладающая самостоятельностью по отношению к данной системе. Неделимость элемента рассматривается как нецелесообразность.

Связь –это совокупность зависимостей и свойств одного элемента от свойств других элементов системы. Установить связь между двумя элементами –значит выявить наличие зависимости их свойств.

Взаимодействие – это совокупность взаимосвязей и взаимоотношений между свойствами элементов,когда они приобретают характер взаимного влияния друг на друга.

Подсистема – это часть системы, выделенная по определённому признаку, обладающая некоторой самостоятельностью и предполагающая разложение на элементы в рамках конкретного рассмотрения. Подсистема отличается от группы элементов тем, что для последней не выполняются условия целостности.

Классификация систем

По отношению системы к окружающей среде:

1. Открытые (есть обмен с окружающей средой ресурсами). Все живые системы являются открытыми.

2. Изолированные (не обмениваются с окружающей средой ни материально-информационными ресурсами ни энергетическими). Процесс самоорганизации в таких системах невозможен.

3. Закрытые (нет обмена ресурсами с окружающей средой).

Изолированных и закрытых систем в природе и деловом мире практически не существует. Эти системы заведомо упрощённые схемы открытых систем, полезные при приближённом решении частных задач.

По происхождению системы (элементов, связей, подсистем)

1. Искусственные системы (орудия, механизмы).

2. Естественные системы (живые, неживые экологии).

3. Виртуальные системы (в действительности реально не существует, но функционирует так же как и в случае, если бы они реально существовали).

4. Смешанные.

По типу описания запасов функций системы

1. Системы типа «Чёрный ящик». Неизвестно полностью закон функционирования системы. Известны только входные и выходные параметры.

2. Параметризованные. Закон функционирования известен с точностью до параметров и его можно отнести к некоторому классу зависимости.

3. Система типа «Белый ящик». Закон функционирования полностью известен.

По способу управления системой

1. Управляемые извне системы. Система без обратной связи.

2. Управляемые изнутри системы. Саморегулируемые, самоорганизующиеся.

3. С комбинированным управлением. Автоматические.

Под регулированием понимают коррекцию управляющих параметров по наблюдениям за траекторией поведения системы с целью возвращения системы в нужное состояние.

По характеру поведения

1. Детерминированные системы. Системы, состояние которых в будущем однозначно определяется их состоянием в системе момента времени и законами, описывающими переходы элементов системы и всей системы из одних состояний в другие. Составные части в такой системе взаимодействуют точно определённым образом.

2. Вероятностные. Стохастические. Это системы, поведение которых описывается законами теории вероятности.

3. Игровые. Это системы, осуществляющие разумный выбор своего поведения в будущем. В основе выбора лежат оценки ситуаций и предполагаемых способов действий, выбираемых на основе заранее сформированных критериев, а так же с учётом соображений неформального характера.

Классификация систем по данному признаку условна и допускает разные толкования принадлежности системы к сформированным классам. В частности в детерминированных системах часто можно найти элементы стохастичности, при этом детерминированные системы можно считать частными случаями стохастической системы, если предположить вероятность переходов из состояния в состояние равными нулю, если перехода нет и единице, если переход есть. Стохастические системы можно рассматривать как игровую, если идёт игра с природой.

По степени сложности:

1. Простые системы. Такие системы характеризуются небольшим количеством возможных состояний и их поведение легко описывается в рамках той или иной математической модели. Такие системы обычно содержат до 1000 элементов или состояний. Например: оконная задвижка, система слежения за объектом, механические передачи и тому подобные.

2. Сложные системы. Такие системы отличаются разнообразием внутренних связей, но допускают их описание, содержат от тысячи до миллиона состояний либо элементов. Для построения математической модели сложной системы применяются различные подходы и разные разделы математики. Примеры: ЭВМ, система управления ядерным реактором, система управления промышленным объектом и т.п.

3. Очень сложные системы. Отличаются огромным многообразием связей и отношений между элементами таким, что нет никакой возможности все их выявить и проанализировать. Пример: социотехнические системы, автоматизированные системы управления крупным предприятием, экспертные системы с функциями поддержки принятия управленческих решений.

По степени организованности:

1. Хорошо организованные системы. Это системы, у которых определены все элементы, связи между всеми компонентами и целями системы, ради достижения которых создаётся или функционирует система. Проблемная ситуация для такой системы описывается в виде математических выражений и критериев эффективности. Решение задачи осуществляется аналитическими методами с использованием моделей формализованного представления системы. Пример: сложное электронное устройство. Описание его работы выполняют с помощью системы уравнений, учитывающих условия функционирования, в том числе наличие шумов, нестабильность электропитания и так далее.

2. Плохо организованные системы. Для такой системы не ставится задача определить все учитываемые компоненты, их свойства, и связи между собой, а так же целями системы. Формируется набор параметров и функциональных закономерностей, характеризующих систему и определяемых на основе некоторой выборочной информации. Полученные оценки характеристик распространяют на поведение системы в целом с некоторыми оговорками. Пример: расчёт характеристик надёжности системы с множество компонентов. В этом случае, характеристики надёжности группы однотипных элементов определяются на основании выборочной информации, полученной в результате наблюдений за их работой на ограниченном отрезке времени при определённых уровнях воздействующих факторов. Затем, полученные оценки распространяются на весь период эксплуатации объекта с некоторой доверительной вероятностью.

3. Самоорганизующиеся системы. Это системы, обладающие свойством адаптации к изменению условий внешней среды, способные формировать возможные варианты поведения и выбирать из них наилучшие. Примеры: биологические системы, городские структуры управления и т.д.

По реакции на возмущающее воздействие:

1. Активные системы. Эти системы выдают ответную реакцию на возмущающее воздействие среды.

2. Пассивные. Не оказывают ответного воздействия на среду.