Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА Системный анализ: (Systems analysis) Теория и практика эффективного вмешательства в проблемную ситуацию

2 Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА 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.

3 Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА История развития СА 1843г. М.А. Ампер ввел понятие кибернетика Б. Трендовский «Отношение философии к кибернетики как науке управления народами». «Люди не математические символы и не логические категории и процесс управления ими не шахматная игра» 1981г. ак. Е.С. Федоров, автор идеи типизации структур. Его открытие – из 230 типов кристаллических решеток сформировано все вещественное разнообразие реального мира (языкознание, музыка, системы счисления).

4 Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА А.А. Богданов-Малиновский «Всеобщая организационная наука (тектологоия)» Н. Винер (50-е годы XX столетия): типизация моделей формализация процессов управления моделирование и вычислительные эксперименты оптимизация процессов и систем Л. Бертоланфи (австрийский биолог) – общая теория систем Месарович, Такахара, Мако «Теория иерархических многоуровневых систем»

5 Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА Томская школа системного анализа ( годы): Ф.И.Перегудов, Б.А.Гладких, В.Н.Сагатовский, Ф.П.Тарасенко, В.П.Тарасенко, В.З.Ямпольский Системы организационного управления как объект системных исследований и разработок: АСУ Томской области ( гг.) Отраслевая АСУ Минвуза РСФСР ( гг.) Территориально-отраслевая программа «Нефть и газ» Томской области ( гг.) «Основы системного анализа» Ф.И.Перегудов, Ф.П.Тарасенко, 1997г., НТЛ Томск

6 Основные понятия системного анализа Проблемная ситуация. Проблема. Система. Среда. Цель. Модель. Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

7 Проблемная ситуация Реальное состояние системы Проблема Желаемое («идеальное») состояние системы …рассогласование между реальным и желаемым состоянием системы

8 Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА Диаграмма НТП человечества

9 Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА Проблемопорождающие факторы развития техносферы 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.

10 Проблема - неудовлетворенное состояние субъекта, системы, разрыв между желаемым и реальным состоянием. 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). Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

11 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). Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

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

13 Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА Классификация систем

14 Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА Классификация систем

15 Большая система - Большая система - это система для моделирования которой недостает ресурсов. Простая система – Простая система – это система, поведение которой адекватно описывается некоторой моделью. Сложная система - Сложная система - это система поведение которой не может быть адекватно описано некоторой моделью. Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

16 Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА Стратифицированное представление ЭВМ

17 Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА Стратифицированное представление СУП.

18 Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА Языки описания сложных систем

19 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. Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

20 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. Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

21 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. Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

22 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 Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

23 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?». Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

24 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. Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

25 Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА Структура системы управления ТПУ

ENTREPRENEURIAL UNIVERSITY ORGANIZATION PROGRAM-TARGET COMPLEX HEAD Intellectual and industrial property department Innovation and technology centre Quality management centre … Profile market service Corporate culture department Profile industrial enterprises Banks Scientific production structures … Multi-functional cluster of small enterprises Foundations … Leasing companies PERIPHERAL UNIVERSITY ENVIRONMENT VICE RECTORS AND DEPARTMENTS UNIVERSITY SUBDIVISIONS PRESIDENT ADMINISTRATION Strategic planning and development department Career tracking service Controlling service University- environment cooperation department ACADEMIC ACTIVITY ECONOMIC SERVICES INTERNATIONAL COOPERATIONCOMPUTERIZATION NON-ACADEMIC AND SOCIAL ACTIVITY FINANCIAL AND ECONOMIC ACTIVITY REAEARCH ACTIVITY PRESIDENT PUBLIC PRESIDENT COUNCIL University work collectives conference U N I V E R S I T Y A S S E M B L Y University Trustee Board members University Alumni Association representatives University Academic Board members RECTOR UNIVERSITY ACADEMIC BOARD Strategic development foundation Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

27 Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА - линейная - кольцевая - сотовая - многосвязная (полный граф) - колесо, звездная (частный случай многосвязной) Типы структур

28 Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА - Иерархическая многоуровневая (ИМС) - Смешанные

29 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. Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

30 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. Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

31 Свойства и показатели структур 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). Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

32 Свойства и показатели структур 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. Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

33 Свойства и показатели структур Объем структуры – характеризует количественный состав элементов. Показатели – число элементов структуры, - плотность распределения элементов по подсистемам. Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

34 Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА ИМС – иерархические многоуровневые структуры ИМС соответствует частный случай графа типа дерево. Системе (ИМС) в целом ставится в соответствие множество элементов М n (центр системы). Далее М n разбивается на подмножества (подсистемы), где I n, множество подсистем на n-ом уровне декомпозиции, причем при

35 Свойства идеальных иерархий 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. Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

36 Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА - Иерархическая многоуровневая (ИМС) - Смешанные

37 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). Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

38 «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. Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

39 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. Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

40 Ограничения Налагаются средой и существуют в любой системе. Типы ограничений: по свободе целеполагания (открытые и закрытые системы); по ресурсам (людским, техническим, финансовым, природным); по параметрам элементов (производительность, чувствительность, надежность и т.д.); по компетенции системы в принятии решений. Ограничениями среда очерчивает конечную область допустимых стратегий из бесконечной области. Расширение области допустимых стратегий одна из целей систем (монополии, свобода выбора opt). Теория Систем и СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА