2. Острейковский В.А. Теория систем. – М.: Высшая школа, 1997. – 240 с.
3. Спицнадель В.Н. Основы системного анализа. – СПб.: Бизнесс-пресс, 2000. – 326 с.
4. Шарапов О.Д. и др. Системный анализ. – К.: Вища школа, 1993. – 303 с.
5. Системный анализ в экономике и организации производства/ Под ред. С.А. Валуева и др. – Л.: Политехника, 1991. – 398 с.
6. Дабагян А.В. Проектирование технических систем. – М.: Машиностроение, 1986. – 256 с.
6. Ершова Н.М. Теория систем и системный анализ: Конспект лекций. – Днепропетровск: ПГАСА, 2005. – 112 с.
7. Ершова Н.М. Теория систем и системный анализ: Краткий конспект лекций. – Днепропетровск: ПГАСА, 2006. – 70 с.
8. Ершова Н.М. Методы и способы компьютерных информационных технологий: Конспект лекций. – Днепропетровск: ПГАСА, 2005. – 169 с.
9. Ершова Н.М. Основы системного анализа. Методические указания и задания. – Днепропетровск: ПГАСА, 2007. – 62 с.
1.1 Основные понятия теории систем
Теория систем –наука об общих свойствах систем любой природы.
Единого общепринятого определения системы не существует. В самом широком смысле под системой понимают множество, элементы которого закономерно связаны между собой. Элементами множества могут быть: предметы, явления, знания, методы и т.д. Следовательно, можно говорить о системах:
· солнечной и транспортной;
· экономической и экологической;
· счисления и системе Станиславского;
· химических элементов и уравнений и пр.
Основная проблема общей теории систем – определение и исследование внутренних и внешних связей изучаемого объекта.
Задачи теории систем:
· определение общей структуры системы;
· организация взаимодействия между подсистемами и элементами;
· учет влияния внешней среды;
· выбор оптимальной структуры системы;
· выбор оптимальных алгоритмов функционирования системы.
Система – комплекс взаимосвязанных объектов, действующих как единое целое и предназначенных для достижения какой-либо цели или множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определенную целостность, единство.
Целостность системы – принципиальная не сводимость свойств системы к сумме свойств ее элементов.
Цель системы – сохранение ее целостности, т.е. некоторой обособленности от окружающей среды. Различают цели развития (движения), исследования и преобразования окружающей действительности.
Элемент – простейшая неделимая часть системы, выполняющая определенную функцию.
Подсистема – совокупность элементов системы, играющих в ней определенную самостоятельную роль. Подсистема способна выполнять относительно независимые функции и иметь цели, направленные на достижение общей цели системы. Подсистема обладает свойствами системы, в частности, свойством целостности.
В принципе любой сложный комплекс взаимосвязанных объектов можно рассматривать, с одной стороны, как систему, с другой, - как элемент более сложной системы или подсистему. Все зависит от цели исследования.
Структура – совокупность элементов и связей между ними.
Связь - обеспечивает возникновение и сохранение структуры и целостных свойств системы. Связь определяют как ограничение степени свободы элементов.
Виды связей: вещественные, энергетические и информационные. Вещественные (материальные) связи – каналы, по которым элементы системы или системы в целом обмениваются между собой теми или иными веществами. В производственно-экономических системах – это каналы снабжения сырьем, полуфабрикатами, загрузка и отгрузка готовой продукции. В биологических системах – это пути обмена веществ.
Энергетические связи – каналы обмена различными видами энергии (механической, электрической, тепловой и пр.).
Информационные связи – связи, по которым передаются сигналы управления и сведения о состоянии объекта и окружающей среды.
Внешняя среда – другие системы, окружающие исследуемую систему и изменяющие ее поведение.
Состояние системы – множество существенных свойств, которыми обладает система в определенный момент времени, т.е. это характеристика мгновенной остановки системы в ее развитии. Состояние механических систем можно определить по выходным параметрам (перемещение, скорость, ускорение). Состояние производственно-экономических систем могут характеризовать: производительность, себестоимость продукции, прибыль.
Процесс функционирования системы рассматривается как процесс перехода во времени системы из одного состояния в другое под воздействием внешней среды.
Поведение – если система способна переходить из одного состояния в другое, то говорят, что она обладает поведением и требуется выяснить закономерности этого поведения.
Организация системы – внутренняя упорядоченность и согласованность взаимодействия элементов системы.
Классификация систем
В зависимости от целей изучения различных объектов существует несколько классификаций систем по:
· природе объекта – технические, технологические, экономические, биологические, экологические, информационные и др.;
· виду научного направления – математические, физические, химические и пр.;
· сложности структуры и поведения – простые и сложные;
· характеру перехода из одного состояния в другое – статические и динамические;
· степени связи с внешней средой – открытые и закрытые;
· виду математического описания – непрерывные, дискретные, дискретно-непрерывные, детерминированные, стохастические (вероятностные);
· происхождению – естественные и искусственные;
· степени организованности – хорошо организованные, плохо организованные и самоорганизующиеся;
· наличию управления – управляемые и неуправляемые.
Простая система – система, не имеющая развитой структуры. Функционирование простой системы можно исследовать без деления ее на более мелкие системы.
Сложная система – система с развитой структурой, состоящая из взаимосвязанных, взаимодействующих между собой элементов и способная выполнять сложную функцию.
Большая система – сложная система, имеющая ряд дополнительных признаков: большое число элементов в системе; наличие разнообразных (материальных, информационных, энергетических) связей между элементами; открытость системы; наличие в системе самоорганизации; участие в функционировании системы людей, машин и природной среды.
Динамическими называют системы, переход которых в новое состояние происходит не мгновенно, а растянут во времени. Систему «выключатель-лампочка» можно отнести к статическим системам, так как лампочка зажигается практически мгновенно после включения. Все реальные системы являются динамическими.
Естественные системы созданы природой без участия человека. Человек их изучает. Искусственные системы проектируются, создаются и эксплуатируются человеком.
Окружающие нас системы находятся в постоянном движении (развитии), поэтому существует понятие жизненный цикл системы.
Этапы жизненного цикла:
· естественных систем - возникновение, функционирование и гибель;
· искусственных систем – исследование, проектирование, создание, функционирование, обновление (модернизация) и ликвидация.
Процессы в открытых системах определяются влиянием внешней среды и зависят от свойств самой системы, т.е. открытые системы активно взаимодействуют с внешней средой, что позволяет им развиваться и совершенствоваться. Закрытые системы не взаимодействуют с внешней средой и все процессы, кроме энергетических процессов, замыкаются внутри системы.
В управляемых системах имеется механизм улучшения процесса функционирования системы.
Представить исследуемый объект или процесс в виде хорошо организованной системы означает определить элементы системы, их взаимосвязи между собой и целями системы. Большинство моделей физики и технических наук представляют объекты и процессы классом хорошо организованных систем. При этом учитываются наиболее существенные элементы и связи между ними.
При представлении объекта или процесса в виде плохо организованной (диффузной) системы не ставится задача определить все учитываемые элементы, их свойства и связи между ними и целями системы. Изучается достаточно представительная выборка компонентов, характеризующих исследуемый объект или процесс. На основе выборочного исследования получают закономерности (статистические, экономические) или параметры и распространяют их на всю систему в целом с какой-то вероятностью.
Класс самоорганизующихся или развивающихся систем применяют для исследования мало изученных объектов или процессов на начальном этапе постановки задачи. Реальные развивающиеся объекты обладают стохастичностью поведения, нестабильностью отдельных параметров, способностью адаптироваться к изменяющимся условиям среды и др.
