Шепталин Г.А., Шепталина Л.И. Общая теория систем и системный анализ

Подождите немного. Документ загружается.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра «Международный менеджмент»

Ш487

Г.А. Шепталин, Л.И. Шепталина

ОБЩАЯ ТЕОРИЯ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ

Учебное пособие

Челябинск

Издательство ЮУрГУ

2007

Технологические

Социальные

Экономические

Политические

Экологические

Зона опасных

влияний

УДК: 651. 01(075.8)

Ш487

Одобрено

учебно-методической комиссией

международного факультета

Рецензенты:

Н.В. Ксенофонтов, А.Е. Резанович

Шепталин Г.А.

Ш487 Общая теория систем и системный анализ: учебное пособие/Г.А.

Шепталин, Л.И. Шепталина. – Челябинск, Изд-во ЮУрГУ, 2007.– 101с.

В пособии приведены основные принципы и методы теории систем и

системного анализа, которые могут быть использованы в процессе принятия

управленческих решений, при проектировании реальных социально-

экономических систем.

Учебное пособие предназначено для формирования у студентов

управленческих и экономических специальностей представлений о

системном подходе к решению своих профессиональных задач.

УДК: 651. 01(075.8)

Технологические

Социальные

Экономические

Политические

Экологические

Зона опасных

влияний

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение................................................................................................... 5

1. Основы теории систем и системного анализа

1.1. Основные понятия......................................................................... 7

1.2. Принципы системного анализа.................................................... 10

1.3. Структура системного анализа..................................................... 12

1.3.1. Этап декомпозиции................................................................. 12

1.3.2. Этап анализа............................................................................. 13

1.3.3. Этап синтеза............................................................................. 15

1.4. Классификация систем.................................................................. 16

1.5. Вопросы для самоконтроля.......................................................... 18

2. Социально-экономические системы.................................................. 19

2.1. Особенности социально-экономических систем........................ 19

2.2. Первичный элемент СЭС.............................................................. 19

2.2.1. Человек, как составная часть первичного элемента

cистемы..................................................................................................... 20

2.2.2. Ресурсы..................................................................................... 20

2.3. Сущность управления в СЭС....................................................... 22

2.3.1. Структура и функции системы управления.......................... 23

2.3.2. Аксиомы теории управления.................................................. 24

2.3.3. Совершенствование систем с управлением.......................... 26

2.4. Структура СЭС.............................................................................. 26

2.4.1. Функциональная структура.................................................... 27

2.4.2. Организационная структура................................................... 28

2.5. Организация .................................................................................. 29

2.5.1. Механистическая организационная система........................ 30

2.5.2. Органическая организационная система............................... 31

2.6. Вопросы для самоконтроля.......................................................... 32

3. Системный подход в управлении...................................................... 33

3.1. Гомеокинетическое плато............................................................. 33

3.2. Логика проведения системного анализа СЭС

и его основные логические элементы.................................................... 35

3.3. Системное моделирование........................................................... 40

3.3.1. Модель...................................................................................... 41

3.3.2. Основы оценки сложных систем........................................... 46

3.3.3. Функционально-стоимостной анализ − метод

исследования СЭС................................................................................... 63

3.3.4. Модель «вход−выход»............................................................ 70

3.4. Вопросы для самоконтроля.......................................................... 76

4. Системный анализ как методологическая основа

принятия управленческих решений....................................................... 77

Технологические

Социальные

Экономические

Политические

Экологические

Зона опасных

влияний

4.1. Основные понятия........................................................................ 77

4.2. Теоретические основы подготовки и принятия решения.......... 82

4.3. Пример схемы принятия решения............................................... 84

4.4. Вопросы для самоконтроля.......................................................... 85

5. Процесс проектирования СЭС........................................................... 86

5.1. Основные этапы проектирования систем................................... 86

5.2. Этические аспекты проектирования систем............................... 89

5.3. Вопросы для самоконтроля.......................................................... 93

6. Планирование в СЭС........................................................................... 94

6.1. Эволюционная теория планирования.......................................... 95

6.2. Бихевиористская теория планирования...................................... 95

6.3. Кибернетическая теория планирования...................................... 96

6.4. Технологическая оценка как процесс планирования................. 97

6.5. Планирование и свобода............................................................... 98

6.6. Вопросы для самоконтроля..........................................................100

Заключение...............................................................................................100

Библиографический список....................................................................101

Технологические

Социальные

Экономические

Политические

Экологические

Зона опасных

влияний

ВВЕДЕНИЕ

Во второй половине ХХ века в мировой экономике под воздействием научно-

технического прогресса произошли существенные изменения. Эти изменения

связаны с тем, что экономики развитых стран вступили в новую фазу развития,

которая характеризуется огромными масштабами производства, возросшим

разнообразием производственных сфер, расширением межотраслевых связей,

сокращением сроков внедрения достижений науки и техники, качественными

сдвигами в области технологических процессов, усилением конкуренции. Наука

стала одной из основных производительных сил общества.

Коренные изменения в области науки и техники сопровождались ростом

сложности и стоимости принимаемых решений. В то же время, растущая

потребность в исследованиях и разработках потребовали особого внимания к

науке и технике и привели к тому, что прошлый опыт в значительной степени

потерял свое значение как руководство при управлении, которое отличается от

управления «в прошлом» не только в логическом, но и в практическом смысле.

Центральным положением новой концепции управления явилось использование

систематизированных аналитических проработок, которые осуществлялись

инженерами и учеными в области естественных и социальных наук, работающих

в составе или в сотрудничестве с органами управления и принятия решений.

Глубокая проработка вопроса обычно требует создания междисциплинарной

группы, в состав которой входят специалисты различных областей. Это связано

не только со сложностью проблемы, которая, как правило, не укладывается в

рамки одной дисциплины. Более важным является то, что вопросы, возникающие

при решении проблем, по-разному рассматриваются экономистом, математиком,

юристом, политиком, инженером или военным специалистом. Учет различных

точек зрения на один и тот же вопрос важен при решении проблем в целом.

По своему содержанию аналитические проработки охватывают широкий круг

вопросов, начиная с повышения эффективности хозяйственной деятельности и

кончая разработкой рекомендаций по крупнейшим проблемам национальной

политики. Повышенный интерес к использованию аналитических проработок

объясняется также тем, что количество выдвигаемых идей, проектов, программ

значительно превышает возможности их реализации с точки зрения

обеспеченности ресурсами. Такое положение дел не было характерным для более

ранних этапов развития человечества (проблема, наоборот, заключалась в

выдвижении новых прогрессивных идей). В целях научно обоснованного отбора

изделий, продукции, проектов, программ, рекомендуемых для практической

реализации, потребовался их всесторонний анализ с учетом совокупности всех

факторов и явлений.

Таким образом, научно-технический прогресс заставил управленцев и

специалистов-аналитиков по-новому взглянуть на окружающие их привычные

факторы и явления: отказаться от многих сложившихся представлений,

Технологические

Социальные

Экономические

Политические

Экологические

Зона опасных

влияний

использовать новые точки зрения и способы рассмотрения возникающих проблем.

При этом следует отметить, что научно-технический прогресс, как показала

практика, опережает прогресс в организации эффективного использования его

достижений.

Сложившееся несоответствие технологических возможностей и методов

управления становилось препятствием развитию общества и экономики,

замедляло рост производства. Проблема несоответствия современного уровня

производительных сил и методов управления для различных уровней управления

и для различных видов деятельности имеет одну общую объективную причину –

возрастание сложности управления в связи с усложнением экономических

отношений, производственных связей, производимой продукции и способов ее

использования.

Проблема роста сложности процесса управления экономическими процессами,

характерная для всех развитых стран, породила целый комплекс новых научных

дисциплин, целью которых стало создание концепций, позволяющих объяснить

сложные экономические явления, выработать конкретные методы и формы

управления экономическими процессами. Для этого комплекса дисциплин

характерно широкое использование метода моделирования, применение

математического аппарата, заимствование понятий и методов точных и

технических наук. Одна из таких научно-прикладных дисциплин – общая теория

систем и системный анализ (ОТС и СА), основана на системном подходе к

рассмотрению изучаемых экономических объектов и процессов.

ОТС и СА анализ предполагает научный, комплексный подход к процессу

управления: вся проблема изучается в целом, определяются цели развития

объекта управления, необходимость согласования работы его различных частей,

отдельных исполнителей, с тем, чтобы направить их на достижение общей цели.

Исторические корни ОТС и СА уходят в глубь нашей цивилизации. Еще

первобытный человек, принимая решение о выборе стоянки, подсознательно

мыслил системно: необходимо было, чтобы жилище было расположено недалеко

от воды, чтобы поблизости имелись дрова, естественные преграды для защиты от

врагов и диких животных и т. д. Как научная дисциплина ОТС и СА оформилась

во время Второй мировой войны, вначале применительно к военным задачам, а

после ее окончания – к задачам различных сфер гражданской деятельности.

Разработка методов системного анализа во многом способствовала тому, что

управление во всех сферах человеческой деятельности поднялось от стадии

ремесла и чистого искусства, которое зависело от способностей отдельных людей

и накопленного ими опыта, до стадии науки.

Технологические

Социальные

Экономические

Политические

Экологические

Зона опасных

влияний

1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ СИСТЕМ И СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

1.1. Основные понятия

В системном анализе исследования строятся на основе категории системы,

под которой понимается единство взаимосвязанных и взаимовлияющих

элементов, расположенных в определенной закономерности в пространстве и во

времени, совместно действующих для достижения общих целей. Система должна

удовлетворять двум основным требованиям:

1) поведение каждого элемента системы влияет на поведение системы в

целом; существенные свойства системы теряются, когда происходит ее

разделение;

2) поведение элементов системы и их воздействие на целое взаимозависимы;

существенные свойства элементов системы при их отделении от системы также

теряются.

Таким образом, в общем случае свойства, поведение, состояние системы

отличаются от свойств, поведений и состояний образующих ее элементов

(подсистем). Для системы характерно наличие собственной, специфической

закономерности действий, которая не может быть определена непосредственно

только из способов действий составляющих ее элементов. Всякая система

является развивающейся системой. Она имеет свое начало в прошлом и

продолжение в будущем.

Понятие системы – это способ найти простое в сложном с целью упрощения

анализа этого сложного. В научной литературе приведены различные

определения понятия системы. Вот некоторые из них [1].

 «Все, состоящее из связанных друг с другом частей» (С. Бир).

 «Система – это комплекс взаимодействующих компонентов» (Р. Беллман,

О. Гросс).

 «Система – это множество связанных действующих элементов» (М.

Мессарович).

 «Система – это множество взаимосвязанных элементов … не существует ни

одного подмножества элементов, не связанного с другим подмножеством» (Р.

Акофф).

 «Система – это не просто совокупность единиц, …а совокупность

отношений между этими единицами» (У. Партер).

 «Система представляет определенное множество взаимосвязанных

элементов, образующих устойчивое единство и целостность, обладающее

интегральными свойствами и закономерностями» (Дж. Клир).

 «Мы можем определить систему как нечто целое, абстрактное или реальное,

состоящее из взаимозависимых частей» (А. Холл).

 «Системой можно назвать только такой комплекс избирательно-

вовлеченных компонентов, у которых взаимодействие и взаимоотношение

Технологические

Социальные

Экономические

Политические

Экологические

Зона опасных

влияний

приобретает характер взаимосодействия компонентов на получение

фокусированного полезного результата» (П. Анохин).

Таким образом, обобщая приведенную информацию, можно сделать вывод,

что система – множество элементов, их связей и взаимодействий, как между

собой, так и с окружающей средой, образующих единое целое с определенным

качеством и целенаправленностью (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Схема понятия «система»

Наряду с этим основополагающим понятием существуют сопутствующие

понятия, характеризующие систему.

Элемент – неделимая часть системы, обладающая самостоятельностью по

отношению к данной системе. 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.

Множество

элементов можно записать в виде

 

niaÀ

,...,2,1, 

где

– i-й элемент системы,

– число элементов.

Каждый элемент характеризуется m конкретными свойствами z

, z

, …, z

которые определяют его в данной системе однозначно. Совокупность всех m

свойств элемента называют состоянием элемента:

 

imii

zzz ,...,



Состояние элемента, в зависимости от различных факторов (время,

пространство и др.), может изменяться.

Связь – совокупность зависимостей свойств одного элемента от свойств

других элементов системы. Установить связь между двумя элементами – значит

Элементы (подсистемы)

СИСТЕМА

Связи

Взаимодействие

Внешняя среда

Технологические

Социальные

Экономические

Политические

Экологические

Зона опасных

влияний

выявить наличие зависимостей их свойств. Множество

связей между

элементами можно представить в виде

 

njiqQ

,...,2,1,, 

Зависимость свойств элементов может иметь односторонний и двусторонний

(взаимосвязь) характер.

Взаимодействие – совокупность взаимосвязей и взаимоотношений между

свойствами элементов, когда они приобретают характер взаимосодействия друг

другу.

Подсистема – часть системы, выделенная по определенному признаку,

обладающая некоторой самостоятельностью и предполагающая разложение на

элементы в рамках конкретного рассмотрения. Подсистема отличается от группы

элементов тем, что для последней не выполняется условие целостности.

Структура системы – совокупность элементов системы и связей между ними:

 

QAD ,

Структура системы является статической моделью системы и характеризует

только строение системы, не учитывая множества свойств (состояний) ее

элементов.

Связь между функцией входа

)(tX

и функцией выхода

)(tY

системы без

учета предыдущих ее состояний можно представить в виде

   

 

,tXFtY



где

– функция выходов системы. Система с такой функцией выходов

называется статической.

Если же система зависит не только от функций входов

)(tX

, но и от функций

состояний (переходов), то

 

),...1(),(),()(  tztZtXFtY

Системы с такой функцией выходов называются динамическими (или

системами с поведением).

Внешняя среда системы – набор существующих в пространстве и во времени

реальных объектов (систем), которые, как предполагается, оказывают действие на

рассматриваемую систему. По сути дела, очерчивание или выявление границы

системы (сферы компетенции ЛПР) есть разделение некоторой области

материального мира на две части, одна из которых рассматривается как система-

объект анализа (синтеза), а другая – как внешняя среда. Иными словами, внешняя

среда – совокупность естественных и искусственных систем, для которых данная

система не является функциональной подсистемой.

Кроме того, необходимо различать понятия системного анализа,

определяющие функционирование системы. К таковым относятся следующие

понятия.

Состояние системы – совокупность состояний ее элементов и связей между

ними (двусторонних связей не может быть более чем n(n-1) в системе с n

элементами). Реальная система не может находиться в любом состоянии. Всегда

есть известные ограничения (внутренние и внешние факторы, например,

физиологические свойства человека) определяющие состояние системы.

Технологические

Социальные

Экономические

Политические

Экологические

Зона опасных

влияний

Входы X

системы – это реальные точки приложения влияния (воздействия)

внешней среды на систему.

1.2. Принципы системного анализа

Принципы системного анализа – это некоторые положения, обобщающие

опыт работы человека со сложными системами. Наиболее часто к системным

причисляют следующие принципы [2].

1. Принцип конечной цели. Отражает абсолютный приоритет конечной

(глобальной) цели. Принцип имеет несколько правил:

 для проведения системного анализа необходимо в первую очередь

сформулировать цель исследования. Расплывчатые, не полностью определенные

цели влекут за собой неверные выводы;

 анализ следует вести на базе первоочередного уяснения основной цели

(функции, основного назначения) исследуемой системы, что позволит определить

ее основные существенные свойства, показатели качества и критерии оценки;

 при синтезе систем любая попытка изменения или совершенствования

должна оцениваться с точки зрения достижения конечной цели;



цель функционирования искусственной системы задается, как правило,

системой, в которой исследуемая система является составной частью.

2. Принцип измерения. О качестве функционирования системы можно судить

только применительно к системе более высокого порядка. То есть для

определения эффективности функционирования системы надо представить ее как

часть более общей и проводить оценку внешних свойств исследуемой системы

относительно целей и задач суперсистемы.

3. Принцип эквифинальности. Система может достигнуть требуемого

конечного состояния, не зависящего от времени и определяемого исключительно

собственными характеристиками системы при различных начальных условиях и

различными путями. Это форма устойчивости по отношению к начальным и

граничным условиям.

4. Принцип единства. Это совместное рассмотрение системы как целого и как

совокупности частей (элементов). Принцип ориентирован на «взгляд внутрь»

системы, на расчленение ее с сохранением целостных представлений о системе.

5. Принцип связности. Рассмотрение любой части совместно с ее окружением

подразумевает проведение процедуры выявления связей между элементами

системы и выявление связей с внешней средой (учет внешней среды). В

соответствии с этим принципом систему в первую очередь следует рассматривать

как часть (элемент, подсистему) другой системы, называемой суперсистемой

(старшей системой).

6. Принцип модульного построения. Полезно выделение модулей в системе и

рассмотрение ее как совокупности модулей. Принцип указывает на возможность

вместо части системы исследовать совокупность ее входных и выходных

воздействий (абстрагирование от излишней детализации).

Технологические

Социальные

Экономические

Политические

Экологические

Зона опасных

влияний