Вариант контрольной №1 Общая теория систем

Вариант контрольной №1

1. Общая теория систем. Основные понятия, структура курса.

2. Сущность и принципы системного подхода.

3. Метод сценариев на примере системы управления.

Содержание

1. ???????. ???????, ????????? ???????, ???????? ??????………………3

2. Понятие структуры системы……………………………………………...8

3. Структура курса…………………………………………………………..11

4. Сущность и принципы системного подхода……………………………12

5. Методы типа сценариев…………………………………………………..14

6. Системы управления……………………………………………………...15

7. Список литературы……………………………………………………….17

1. Системы. Понятие, структура системы, свойства систем.

Существует множество понятий системы. Рассмотрим понятия, которые наиболее полно раскрывают ее существенные свойства (рис. 1).

Элемент характеризуется конкретными свойствами, определяющими его в данной системе однозначно. Элемент – неделимая часть системы

ЭЛЕМЕНТ

Множество составляющих единство элементов, связей и взаимосвязей между ними и внешней средой, образующее присущую данной системе целостность, качественную определенность и целенаправленность

СИСТЕМА

СВЯЗЬ

Совокупность зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы

Связи.

Односторонние зависимости.

Двухсторонние зависимости – взаимосвязи.

Отношения – зависимости состояний элементов системы друг от друга, определяющие необходи­мость и характер взаимодействия между ними.

Процесс взаимного влияния (воздействия) элементов, системы и окружающей среды друг на друга

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ

ВНЕШНЯЯ СРЕДА

ВСЕ ТО, ЧТО НЕ ВХОДИТ В САМУ СИСТЕМУ

Рис. 1. Понятие системы

«Система – это комплекс взаимодействующих компонентов».

«Система – это множество связанных действующих элементов».

«Система – это не просто совокупность единиц... а совокупность отношений между этими единицами».

И хотя понятие системы определяется по-разному, обычно все-таки имеется в виду, что система представляет собой определенное множество взаимосвязанных элементов, образующих устойчивое единство и целостность, обладающее интегральными свойствами и закономерностями.

Мы можем определить систему как нечто целое, абстрактное или реальное, состоящее из взаимозависимых частей.

Системой может являться любой объект живой и неживой природы, общества, процесс или совокупность процессов, научная теория и т. д., если в них определены элементы, образующие единство (целостность) со своими связями и взаимосвязями между ними, что создает в итоге совокупность свойств, присущих только данной системе и отличающих ее от других систем (свойство эмерджентности).

Система (от греч. SYSTEMA, означающего «целое, составленное из частей») представляет собой множество элементов, связей и взаимодействий между ними и внешней средой, образующих определенную целостность, единство и целенаправленность. Практически каждый объект может рассматриваться как система.

Система – это совокупность материальных и нематериальных объектов (элементов, подсистем), объединенных какими-либо связями (информационными, механическими и др.), предназначенных для достижения определенной цели и достигающих ее наилучшим образом. Система определяется как категория, т.е. ее раскрытие производится через выявление основных, присущих системе свойств. Для изучения системы необходимо ее упростить с удержанием основных свойств, т.е. построить модель системы.

Система может проявляться как целостный материальный объект, представляющий собой закономерно обусловленную совокупность функционально взаимодействующих элементов.

Важным средством характеристики системы являются ее свойства. Основные свойства системы проявляются через целостность, взаимодействие и взаимозависимость процессов преобразования вещества, энергии и информации, через ее функциональность, структуру, связи, внешнюю среду.

Свойство – это качество параметров объекта, т.е. внешние проявления того способа, с помощью которого получают знания об объекте. Свойства дают возможность описывать объекты системы. При этом они могут изменяться в результате функционирования системы. Свойства – это внешние проявления того процесса, с помощью которого получается знание об объекте, ведется за ним наблюдение. Свойства обеспечивают возможность описывать объекты системы количественно, выражая их в единицах, имеющих определенную размерность. Свойства объектов системы могут изменяться в результате ее действия.

Выделяют следующие основные свойства системы:

• Система есть совокупность элементов. При определенных условиях элементы могут рассматриваться как системы.

• Наличие существенных связей между элементами. Под существенными связями понимаются такие, которые закономерно, с необходимостью определяют интегративные свойства системы.

• Наличие определенной организации, что проявляется в снижении степени неопределенности системы по сравнению с энтропией системоформирующих факторов, определяющих возможность создания системы. К этим факторам относят число элементов системы, число существенных связей, которыми может обладать элемент.

• Наличие интегративных свойств, т.е. присущих системе в целом, но не свойственных ни одному из ее элементов в отдельности. Их наличие показывает, что свойства системы, хотя и зависят от свойств элементов, но не определяются ими полностью. Система не сводится к простой совокупности элементов; декомпозируя систему на отдельные части, нельзя познать все свойства системы в целом.

• Эмерджентностъ – несводимость свойств отдельных элементов и свойств системы в целом.

• Целостность – это общесистемное свойство, заключающееся в том, что изменение любого компонента системы оказывает воздействие на все другие ее компоненты и приводит к изменению системы в целом; и наоборот, любое изменение системы отзывается на всех компонентах системы.

• Делимость – возможна декомпозиция системы на подсистемы с целью упрощения анализа системы.

• Коммуникативность. Любая система функционирует в окружении среды, она испытывает на себе воздействия среды и, в свою очередь, оказывает влияние на среду. Взаимосвязь среды и системы можно считать одной из основных особенностей функционирования системы, внешней характеристикой системы, в значительной степени определяющей ее свойства.

• Системе присуще свойство развиваться, адаптироваться к новым условиям путем создания новых связей, элементов со своими локальными целями и средствами их достижения. Развитие – объясняет сложные термодинамические и информационные процессы в природе и обществе.

• Иерархичность. Под иерархией понимается последовательная декомпозиция исходной системы на ряд уровней с установлением отношения подчиненности нижележащих уровней вышележащим. Иерархичность системы состоит в том, что она может быть рассмотрена как элемент системы более высокого порядка, а каждый ее элемент, в свою очередь, является системой.

• Важным системным свойством является системная инерция, определяющая время, необходимое для перевода системы из одного состояния в другое при заданных параметрах управления.

• Многофункциональность – способность сложной системы к реализации некоторого множества функций на заданной структуре, которая проявляется в свойствах гибкости, адаптации и живучести.

• Гибкость – это свойство системы изменять цель функционирования в зависимости от условий функционирования или состояния подсистем.

• Адаптивность – способность системы изменять свою структуру и выбирать варианты поведения сообразно с новыми целями системы и под воздействием факторов внешней среды. Адаптивная система – такая, в которой происходит непрерывный процесс обучения или самоорганизации.

• Надежность – это свойство системы реализовывать заданные функции в течение определенного периода времени с заданными параметрами качества.

• Безопасность – способность системы не наносить недопустимые воздействия техническим объектам, персоналу, окружающей среде при своем функционировании.

• Уязвимость – способность получать повреждения при воздействии внешних и (или) внутренних факторов.

• Структурированность – поведение системы обусловлено поведением ее элементов и свойствами ее структуры.

• Динамичность – это способность функционировать во времени.

• Наличие обратной связи.

Любая система имеет цель и ограничения. Цель системы может быть описана целевой функцией U1 = F (х, у, t, ...), где U1 – экстремальное значение одного из показателей качества функционирования системы.

Поведение системы можно описать законом Y = F(x), отражающим изменения на входе и выходе системы. Это и определяет состояние системы.

Состояние системы – это мгновенная фотография, или срез системы, остановка ее развития. Его определяют либо через входные взаимодействия или выходные сигналы (результаты), либо через макропараметры, макросвойства системы. Это совокупность состояний ее n элементов и связей между ними. Задание конкретной системы сводится к заданию ее состояний, начиная с зарождения и кончая гибелью или переходом в другую систему. Реальная система не может находиться в любом состоянии. На ее состояние накладывают ограничения – некоторые внутренние и внешние факторы (например, человек не может жить 1000 лет). Возможные состояния реальной системы образуют в пространстве состояний системы некоторую подобласть Z_СД (подпространство) – множество допустимых состояний системы.

Равновесие – способность системы в отсутствие внешних возмущающих воздействий или при постоянных воздействиях сохранять свое состояние сколь угодно долго.

Устойчивость – это способность системы возвращаться в состояние равновесия после того, как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних или внутренних возмущающих воздействий. Эта способность присуща системам, когда отклонение не превышает некоторого установленного предела.

2. Понятие структуры системы.

Структура системы – совокупность элементов системы и связей между ними в виде множества. Структура системы означает строение, расположение, порядок и отражает определенные взаимосвязи, взаимоположение составных частей системы, т.е. ее устройства и не учитывает множества свойств (состояний) ее элементов.

Система может быть представлена простым перечислением элементов, однако чаще всего при исследовании объекта такого представления недостаточно, т.к. требуется выяснить, что представляет собой объект и что обеспечивает выполнение поставленных целей.

Внешняя среда

Одна и та же система может быть представлена разными структурами в зависимости от стадии познания объектов, от аспектов рассмотрения, от целей создания. В ходе проектирования структура может изменяться.

Вышестоящие органы 1

Вышестоящие органы N

Ресурсы

Система производства

Продукция

обратная связь

Рис. 2. Структура системы.

Понятие элемента системы. По определению элемент – это составная часть сложного целого. В нашем понятии сложное целое – это система, которая представляет собой целостный комплекс взаимосвязанных элементов.

Элемент – часть системы, обладающая самостоятельностью по отношению ко всей системе и неделимая при данном способе выделения частей. Неделимость элемента рассматривается как нецелесообразность учета в пределах модели данной системы его внутреннего строения.

Сам элемент характеризуется только его внешними прояв­лениями в виде связей и взаимосвязей с остальными элемен­тами и внешней средой.

Понятие связи. Связь – совокупность зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы. Установить связь между двумя элементами – это значит выявить наличие зависимостей их свойств. Зависимость свойств элементов может иметь односторонний и двусторонний характер.

Взаимосвязи – совокупность двухсторонних зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы.

Взаимодействие – совокупность взаимосвязей и взаимоотношений между свойствами элементов, когда они приобретают характер взаимосодействия друг другу.

Понятие внешней среды. Система существует среди других материальных или нематериальных объектов, которые не вошли в систему и объединяются поняти­ем «внешняя среда» – объекты внешней среды. Вход характеризует воздействие внешней среды на систему, выход – воздействие системы на внешнюю среду.

По сути дела, очерчивание или выявление системы есть разделение некоторой области материального мира на две части, одна из которых рассматривается как система – объект анализа (синтеза), а другая – как внешняя среда.

Внешняя среда – набор существующих в пространстве и во времени объектов (систем), которые, как предполагается, оказывают действие на систему.

Внешняя среда – это совокупность естественных и искусственных систем, для которых данная система не является функциональной подсистемой.

Рис. Структура системы.

3. Структура курса.

4. Сущность и принципы системного подхода.

ТССА, как отрасль науки,  может быть  разделена на две, достаточно условные части:  

· теоретическую: использующую такие отрасли как теория вероятностей, теория информации, теория игр, теория графов, теория расписаний, теория решений, топология, факторный анализ и др.;

· прикладную, основанную на прикладной математической статистике, методах исследовании операций, системотехнике и  т. п.  Таким образом, ТССА  широко использует достижения многих отраслей науки и этот “захват” непрерывно расширяется.

Вместе с тем,  в теории систем  имеется свое “ядро”, свой особый метод —  системный  подход к  возникающим задачам.  Сущность этого метода достаточно проста:  все элементы системы  и все операции в ней должны рассматриваться только как одно целое, только в совокупности, только во взаимосвязи друг с другом.

Плачевный опыт попыток решения системных вопросов с игнорированием этого  принципа, попыток использования "местечкового" подхода достаточно хорошо изучен. Локальные решения, учет недостаточного числа факторов, локальная оптимизация —  на уровне отдельных элементов почти всегда приводили к неэффективному в целом, а иногда и опасному по последствиям, результату.

· Итак, первый принцип ТССА — это требование рассматривать совокупность элементов системы как одно целое или, более жестко, —  запрет на  рассмотрение системы как простого объединения элементов.

· Второй принцип заключается в признании того, что свойства системы не просто сумма свойств ее элементов. Тем самым постулируется возможность того, что  система обладает особыми свойствами, которых может и не быть у отдельных элементов.

· Весьма важным атрибутом системы является ее эффективность. Теоретически доказано, что всегда существует функция ценности системы — в виде  зависимости  ее эффективности (почти всегда это экономический показатель) от  условий построения и функционирования.  Кроме того, эта функция ограничена, а значит можно и нужно искать ее максимум. Максимум эффективности  системы может считаться третьим ее основным принципом.

·Четвертый принцип  запрещает рассматривать данную систему в отрыве от окружающей ее среды —  как автономную, обособленную. Это означает обязательность  учета внешних связей или, в более общем виде, требование рассматривать  анализируемую систему  как часть (подсистему) некоторой более общей системы.

· Согласившись с необходимостью учета внешней среды, признавая логичность рассмотрения данной системы как части некоторой, большей ее,  мы приходим к пятому принципу ТССА —  возможности (а иногда и необходимости) деления данной системы на части, подсистемы. Если последние оказываются недостаточно просты для анализа, с ними поступают точно также. Но в процессе такого деления нельзя нарушать предыдущие принципы — пока они соблюдены, деление оправдано, разрешено в том смысле, что гарантирует применимость практических методов, приемов, алгоритмов решения задач системного анализа.

Все изложенное выше позволяет формализовать определение термина  система в виде — многоуровневая конструкция из взаимо-действующих элементов, объединяемых в подсистемы нескольких уровней для достижения единой цели функционирования (целевой функции).

5. Методы типа сценариев.
Методы подготовки и согласования представлений о проблеме или анализируемом объекте, изложенные в письменном виде, получили название сценария. Первоначально этот метод предполагал подготовку текста, содержащего логическую последовательность событий или возможные варианты решения проблемы, упорядоченные по времени. Однако требование временных координат позднее было снято, и сценарием стали называть любой документ, содержащий анализ рассматриваемой проблемы или предложения по ее решению независимо от того, в какой форме он представлен.
Сценарий не только предусматривает содержательные рассуждения, которые помогают не упустить детали, обычно не учитываемые при формальном представлении системы (в этом и заключалась первоначально основная роль сценария), но и содержит результаты количественного технико-экономического или статистического анализа с предварительными выводами, которые можно получить на их основе. Группа экспертов, подготавливающих сценарии, пользуется правом получения необходимых справок от организаций, консультаций специалистов. Понятие сценариев расширяется в направлении как областей применения, так и форм представления и методов их разработки: в сценариЙ не только вводятся количественные параметры и устанавливаются их взаимосвязи, но и предлагаются методики составления сценариев с использованием ЭВМ.
На практике по типу сценариев разрабатывались прогнозы в некоторых отраслях промышленности. В настоящее время разновидностью сценариев можно считать предложения к комплексным программам развития отраслей народного хозяйства, подготавливаемые организациями или специальными комиссиями. Существенную помощь в подготовке сценариев оказывают специалисты по системному анализу. Весьма перспективной представляется разработка специализированных информационно-поисковых систем, накапливающих прогнозную информацию по данной отрасли и по смежным отраслям.
Сценарий является предварительной информацией, на основе которой проводится дальнейшая работа по прогнозированию или разработке вариантов проекта. Таким образом, сценарий помогает составить представление о проблеме, а затем приступить к более формализованному представлению системы в виде графиков, таблиц для проведения других методов системного анализа.
6. Системы управления.

Процесс управления состоит из двух систем: управляющей и управляемой.

Рис. 1

Структура системы управления представлена на рис 1. Системы управления можно разделить на три уровня:
1) высший, формирующий цели управления;
2) средний, разрабатывающий тактические планы;
3) уровень оперативного управления, осуществляющий реализацию планов и формирующий отчеты.

На предприятии можно выделить управление трех уровней:
1) функциональное (functional authority), включающее совет директоров, президента, вице-президентов, начальника финансового отдела, главного бухгалтера и оказывающего специализированные услуги в области бюджетирования, контроля, ценообразования и др.;
2) линейное (line authority), включающее управление запасами, отдел главного механика, ОТК, отдел главного технолога, отдел снабжения, планово-диспетчерскую службу, начальников производственных цехов и отвечающего за эффективность производства;
3) консультативное (staff authority), включающее обслуживающие, производственные подразделения, суперинтенданта по производству и только дающее советы, но не имеющее права руководства.

Использованная литература:

1. Абросимов А.Г., Бородинова М.А. Информационные системы в экономике: Уч. пособие. 2-е изд. – Самара: Изд-во СГЭА, 2003. – 100с.

2. Абросимов А.Г. теория систем и системный анализ: Лекции.

3. В.Н. Волкова, А.А. Денисов. Основы теории систем и системного анализа: Учебник. Изд. 2-е переработанное и дополненное. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001.-512с.

4. Игнатьева А.В., Максимцов М.М. Исследование систем управления: Учеб. пособие для вузов. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. – 157 с.

5. Мухин В.И. Исследование систем управления: Учебник для вузов / В.И. Мухин – м,: Издательство «Экзамен», 2003. – 384 с.

6. Системный анализ в экономике и организации производства: Учебник для студентов вузов / Под ред. С.А. Валуева, В.Н. Волковой. - Л.: Политехника, 1991.-398с.