Системный анализ: теория и практика эффективного вмешательства в проблемную ситуацию. (Лекция 2)

Вопрос 1. Прикладной системный анализ и его
назначение
Назначение системного анализа:
упорядочение и понижение сложности информации о сложном объекте, процессе, системе;
преобразование неструктурированных проблем в структурированные;
проектирование и управление объектами, сложными по отношению к возможностям человеческого интеллекта.

Основные понятия системного анализа
Проблемная ситуация.
Проблема.
Система.
Среда.
Цель.
Модель.

1. Рост энерговооруженность труда.
2. Рост объемов и объектов хозяйствования.
3. Рост сложности изделий.
4. Сокращение жизненного цикла изделий, технологий.
5. Увеличение масштабов человеческой деятельности.
6. Рост информативности объектов, технологий.
Проблемопорождающие факторы развития техносферы

Проблема - неудовлетворенное состояние субъекта, системы, разрыв между желаемым и реальным состоянием.
Типы проблем:
Стандартные (standard problems);
Хорошо структуризованные (hard problems);
Слабо структуризованные (soft problems);
Неструктуризованные (ill-defined problems).
Вопрос 2. Основные типы проблем

Система -
Средство достижения цели.
Совокупность элементов, связей и отношений между ними, выделенных из среды и взаимодействующих с нею как единое целое.
Классификация систем
Естественные (nature systems);
Искусственные (man-made systems);
Смешанные системы
Вопрос 3. Классификация систем. Описание сложных систем

Классификация систем

Классификация систем -
Абстрактная система (abstract system) - все элементы которой понятия;
Конкретная система (concrete system) в которой два и более элемента – реальные объекты.

Классификация систем
Большая система - это система для моделирования которой недостает ресурсов.
Простая система – это система, поведение которой адекватно описывается некоторой моделью.
Сложная система - это система поведение которой не может быть адекватно описано некоторой моделью.

Стратифицированное представление СУП.

Языки описания сложных систем

Среда – окружение системы. Среда - совокупность всех других систем и объектов, кроме исследуемой.
Актуальная среда - системы и объекты среды, изменения в которых оказывают существенное влияние на исследуемую систему.
Вопрос 4. Понятие среды и цели в системном анализе. Модель системы

Цель – желаемый результат и/или конечный продукт (результат) деятельности системы
Цель - модель желаемого будущего.
Существуют объективные и субъективные цели. Объективные цели реализует природа, субъективные цели ставит, формирует человек.
Градации результатов по степени весомости и отдаленности (Р.Аккоф):
итог;
задача;
цель;
идеал.

Итог есть ближайший желаемый результат, достижимый за сравнительно короткий период времени.
Задача есть промежуточный желанный результат, достижимый за относительно короткий период времени в определенных условиях.
Цель есть долговременный желаемый результат, недостижимый за рассматриваемый промежуток времени, но достижимый в будущем.
Идеал - оконченный желаемый результат, который невозможно получить, но к которому можно неограниченно стремиться.

Модель –объект заменитель (абстрактный или конкретный), который в определенных условиях может заменять объект – оригинал.
Модель – важнейший инструмент научного познания, инструмент целенаправленной деятельности.
Модель – целевой отображение целенаправленной деятельности.
Модель - субъективный образ объекта.
Модель – упрощенный образ объекта

Модель более доступна для исследования, экспериментов и анализа.
Не надо строить модели, которые сложнее объекта.
Модели, предназначенные для объяснения состояния или поведения системы называются дискретивными (описательными).
Модели, предназначенные для определения желаемого состояния объекта именуются нормативными (конструктивными).
Первые отвечают на вопрос: «Как оно есть?».
Вторые – «Как оно должно быть?».
Вопрос 5. Модели и

Организационные системы.
ОС – организованное, сложное, целое, состоящее из большого числа подсистем, целенаправленно взаимодействующих в направлении самоусовершенствования при наличии ограничений, конфликтных ситуаций, активного влияния внешней среды.
Организованность фиксируется посредством структуры – относительно устойчивой схемы связей и отношений между элементами системы.
Вопрос 5. Структура организационных систем. Типы и свойства структур

Типы структур
линейная
кольцевая
сотовая
многосвязная (полный граф)
колесо, звездная (частный случай многосвязной)
Типы структур

Иерархическая многоуровневая (ИМС)
Смешанные

Свойства и показатели структур
Оперативность структуры – способность быстро реагировать на изменения среды и целевые установки.
Показатели – время реакции Δt=min.
- вероятность реакции за Δt.
Оперативность структуры должна соответствовать целевому назначению системы.

Свойства и показатели структур
Уровень централизации структуры – способность одного из элементов выполнять координирующие (руководящие) функции.
Показатели – среднее число ребер до центрального элемента,
- число элементов, замкнутых на центральный и т.п.
Чем выше централизм структуры тем выше управляемость элементов и тем ниже их самостоятельность.

Живучесть структуры – способность сохранять дееспособность при выходе из строя части элементов.
Показатели - доля элементов при выходе из строя которых система сохраняет свою дееспособность и основную функциональность (ПЛА).

Энтропия структуры – мера неупорядоченности.
Показатели – статистические и стохастические критерии.
Энтропия детерминированной (строго предопределенной) структуры равна нулю. Такая структура максимально исполнительна и живуча, но минимально изобретательна и наоборот.

Объем структуры – характеризует количественный состав элементов.
Показатели – число элементов структуры, - плотность распределения
элементов по подсистемам.

Вопрос 6. Иерархические многоуровневые структуры. Свойства иерархий
ИМС – иерархические многоуровневые структуры ИМС соответствует частный случай графа типа дерево.
Системе (ИМС) в целом ставится в соответствие множество элементов Мn (центр системы).
Далее Мn разбивается на подмножества (подсистемы)
, где In, множество подсистем на n-ом уровне декомпозиции, причем
при

Пирамидальность – на самом верхнем (n- ом) уровне находится только один элемент.
Ветвистость – элемент k-го уровня связан только с одним элементом k+1 уровня, но с несколькими k-1 уровня.
Многоуровневость – число уровней более двух.
Субординация внутренних связей – элементы k-го уровня связана только с элементами k+1 и k-1 уровней.
Субординация внешних связей – связи элементов k уровня контролируются элементами k+1 уровня.
Свойства идеальных иерархий

Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА
Иерархическая многоуровневая (ИМС)

Типичные отступления в реальных ИМС
Элемент k-го уровня связан только с одним элементом k-1 уровня (нарушена ветвистость, ИМС с синекурой).
Элемент k-го уровня связан более чем с одним элементом k+1 уровня (нарушена субординация внутренних связей, ИМС с расщеплением).
Элемент k-го уровня непосредственно связан с элементами k+2, k+3 и т.д. уровней, минуя k+1 (нарушена субординация внутренних связей, дислокация в ИМС).
Элементы k-го уровня связаны между собой (внутриуровневая зависимость).
На самом верхнем n - ом уровне имеется несколько элементов (нарушена пирамидальность ИМС, полицентризм).

«Среди всех творений человека ИМС одно из самых великих и ранних»
Эрроу
«ИМС – бюрократические системы»
Стенли Янг
Бюрократия, аппарат - отнюдь не порочные слова и понятия.
Бюро – канцелярия, “Kratos” – сила, власть.
Безвластие пагубно для социально-экономических систем, для ИМС.
Если бюрократия и аппарат преследуют благие социально-экономические цели они и необходимы и полезны.

Целостность систем – следствие их целеустремленности и наличия эмерджентных свойств – свойств целого, не присущего частям.
Всякий эффект взаимосвязи и взаимодействия частей системы не аддитивный по отношению к локальным эффектам, можно рассматривать как проявление эмерджентности:
Эффект крупного производства;
Работоспособность коллектива не равна сумме индивидуальных работоспособностей его членов.
Эмерджентные эффекты локализуются в центре системы. Имманентные – в подсистемах.