1 Системный анализ и принятие решений Лекция 3 Понятие «Система». Классификация систем. Коробов Александр Сергеевич

2 История понятия «Система» Понятие система появилось в древней Элладе лет назад Первоначально оно означало: сочетание, организм, устройство, организация, строй, союз Оно также выражало определенные акты деятельности и их результаты (нечто представленное вместе, нечто приведенное в порядок) В античной философии термин система характеризовал упорядоченность и целостность естественных объектов В античной философии существовал термин синтагма, характеризующий упорядоченность и целостность искусственных объектов, прежде всего продуктов познавательной деятельности

3 Определение системы Термин «система» используется в столь многочисленных смыслах и значениях, что опасность упустить существенное содержание этого понятия очень велика. «комплекс элементов, находящихся во взаимодействии» (Л. Берталанфи) «нечто такое, что может изменяться с течением времени», «любая совокупность переменных..., свойственных реальной машине» (Росс Эшби) «множество элементов с отношениями между ними и между их атрибутами» (Холл А., Фейджин Р) «совокупность элементов, организованных таким образом, что изменение, исключение или введение нового элемента закономерно отражаются на остальных элементах» (Топоров В.Н.) «взаимосвязь самых различных элементов», «все, состоящее из связанных друг с другом частей» (Бир Ст.) «отображение входов и состояний объекта в выходах объекта» (Месарович М.)

4 Определение системы Система (греч. «составленное из частей», «соединение», от «соединяю, составляю») объективное единство закономерно связанных друг с другом предметов, явлений, а также знаний о природе и обществе (БСЭ. Т. 39. С. 158). Четыре свойства системы: 1.Система есть прежде всего совокупность элементов. При определенных условиях элементы могут рассматриваться как системы. 2.Наличие существенных связей между элементами и (или) их свойствами, превосходящих по мощности (силе) связи этих элементов с элементами, не входящими в данную систему. 3.Наличие определенной организации, что проявляется в снижении термодинамической энтропии (степени неопределенности) системы по сравнению с энтропией системоформирующих факторов, определяющих возможность создания системы. 4.Существование 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. Вывод: система не сводится к простой совокупности элементов, и, расчленяя систему на отдельные части, нельзя познать все свойства системы в целом.

5 Состав системы Надсистема Система Подсистема Элемент Комплекс Система Компонент Система 1 Система 2 Система 3

6 Описание состава системы Комплекс (надсистема) - результат интеграции систем, система частью которой является рассматриваемая система. Компонент - результат декомпозиции систем, подсистема или элемент. Подсистема – часть системы, состоящая более чем из одного компонента. Элемент – часть системы, рассматриваемая в данной задаче как неделимая. Интеграция - целесообразное объединение автономных систем в единое функционально-целостное образование. Не путать «масштабирование» с «интеграцией» - обязательно должно быть наращивании функциональности. Декомпозиция - разбиение (детализация, дискретизация, расчленение и др.) на подсистемы по определенному признаку (функциональному, конструктивному, технологическому или т.п.), с выявлением взаимодействий между ними.

7 Классификация систем Любая классификация – модель реальности Разные цели исследований порождают различные классификации Классификация может быть одноуровневой или многоуровневой, иерархической с включенными подклассами Классификация первого уровня обычно полная. На последующих уровнях возможна неполная классификация

8 Классификация систем по происхождению Системы Искусственные Материальные Абстрактные Абстрактно- материальные Смешанные Организационно- технические Биотехнические Социально-экономические Другие Естественные Неорганические Биологические Экологические Социальные Другие

9 Описание классификации по происхождению Естественные системы возникли в природе без участия человека Искусственные – созданы человеком Смешанные объединяют и те и другие, а также созданные человеком людские коллективы.

10 Подклассы искусственных систем Материальные - образованы физическими телами, например технические изделия, как орудия, механизмы, машины, автоматы, роботы и т.д. Абстрактные (или идеальные, или символические) – отражают реальную действительность и являются продуктом как познавательной, так и практической деятельности человека, например научные знания, литературные произведения, языки, математические модели, алгоритмы и т.д.

11 Определения некоторых подклассов систем Техническая система (ТС) - средство целесообразного преобразования информации, энергии, вещества или их функционально-целостных образований. Информационная система (ИС) - разновидность ТС для преобразования информации. Информационно-телекоммуникационная система (ИТС) - разновидность ТС, более сложная, чем ИС. Служит целям получения, преобразования и передачи информации. Активная система (АС) - система с элементами, способными генерировать собственные цели, в т.ч. отличные от целей всей системы. Основной признак – наличие внутри системы активных элементов, способных генерировать собственные цели.

12 Подклассы естественных систем Неорганические (неживые) – объекты неживой природы, например солнце, горы, химические элементы и т.д. Биологические (живые) – объекты живой природы, например живые организмы, растения, клетки и т.д. Экологические (экосистемы) – системы в которых растительные и живые организмы взаимодействуют между собой и средой обитания, например океан, лес и т.д. Социальные – системы совместной деятельности людей, общество в целом и его частные системы, например семья

13 Подклассы смешанных систем Организационно-технические («человек-машина») – системы состоящая из людей, как операторов технических средств и самих технических средств, например транспортное средство, система управления полетами и т.д. Биотехнические – системы, в которые входят живые организмы и технические устройства, например производственная установка использующая принципы брожения, человек с кардиостимулятором, пациент проходящий процедуру гемодиализа и т.д. Социально-экономические – системы возникающие в результате деятельности человека и действия объективных («естественных») законов общественного развития, например государственная и экономическая система страны.

14 Классификация по характеру взаимоотношения со средой Открытые – системы осуществляющие непрерывный информационный и энергетический обмен со средой (надсистемой) Закрытые – системы с ограниченным внешним обменом, применяется в основном в моделировании, в связи со сложностью отрыва системы от среды Системы ОткрытыеЗакрытые

15 Классификация по отношению ко времени Динамические – системы развивающиеся (изменяющиеся) во времени. Статические – системы «зафиксированные» в определенный момент времени (своего рода «моментальная фотография») Системы СтатическиеДинамические

16 Классификация систем по типу описания переменных Системы классифицируются по типу входных, выходных и внутренних переменных Принципиально разных подходов требуют переменные, описываемые количественно и качественно При качественном описании переменные представлены средствами естественного языка (например, много, мало, достаточно и т.д.), при количественном языком дискретной и непрерывной математики Системы С качественными переменными С количествен- ными переменными Со смешанным описанием переменных

17 Классификация систем по способу управления Классификация определяется по вхождению управляющего блока в систему или он является внешним по отношению к ней Системы Управляемые извне Самоуправление С комбинирован- ным управлением

18 Классификация систем по степени сложности Малые – системы, содержащие небольшое число элементов Большие – системы, моделирование которых затруднено вследствие их размерности. Так же такие системы можно назвать громоздкими Сложные – системы, в модели которой не хватает информации для эффективного управления Системы Малые ПростыеСложные Большие ПростыеСложные

19 Семинар Определение и формулирование целей

20 Цели Цели - изложение основных задач, методологических предпосылок и гипотез исследования с указанием правил процедур и логической последовательности операций по проверке гипотез Важная цель – цель, имеющая значение, смысл, ведущая к желаемым последствиям, соответствующая системе ценностей. Критически важная цель – цель, которая все определяет. Неудача в достижении этой цели делает любые другие наши достижения несущественными.

21 Фокусировка на критически важных целях Количес- тво целей Качест- венно реализова нные цели

22 Вероятность достижения цели с высоким качеством

23 Линии целей

24 Правильное формулирование целей с помощью концепции S.M.A.R.T Каждая буква слова S.M.A.R.T представляет собой метод для того, чтобы поддержать формулирование целей. Specific - специфицированный, уточненный в деталях Measurable - измеримый или дающий возможность проведение оценки Achievable - приемлемый (то есть согласованный между участниками) (существует также перевод: достижимые) Realistic - реалистичный или выполнимый Time-bound - расписанный по времени или приспособленный в отношении временной перспективы (с обозначенным сроком)

25 Правильное применение S.M.A.R.T критериев Принципы SMART применим, в основном, для постановки целей в виде задач. Именно по этой причине в нем собраны все основные «параметры четкости» Принципы SMART неприменимы для Великих Целей (Миссий, «надцелей») которые должны быть абстрактными, тяжело измеримыми, достижимыми и реалистичными «на пределе», не имеющими четкого срока исполнения Принципы SMART неприменимы для проблем, т.е. задач с неизвестным целевым (желаемым) состоянием системы. Для решения проблем необходимо определение полного набора альтернатив (веера возможностей) выбора одной и далее выбор цели по данной альтернативе.