Туликов, А. Н

Методическое пособие

Редактор

Компьютерная верстка

Подписано в печать

Формат 60x84 '/₁₆. Объем 2,0 уч.-изд. л., усл. печ. л.

Бумага офсетная

Изд. №. Заказ №. Тираж 100 экз.

Отпечатано в издательстве

Новосибирского государственного аграрного университета

630039, Новосибирск, ул. Добролюбова, 160, каб. 106

А. Н. Туликов

ТЕОРИЯ СИСТЕМ
И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ

Абакан

УДК 004.451

ББК

Т82

Рецензенты:

А. В. Ивашина, канд. техн. наук, директор ГКУЗ РХ «Медицинский информационно-аналитический центр»

А. Н. Шулбаев, канд. физ.-мат. наук, доц. кафедры информатики и вычислительной техники Хакасского государственного университета им. Н. Ф. Катанова.

Туликов, А. Н.

Т82 Теория систем и системный анализ: учеб. пособие для студентов специальности 080800.62 «Прикладная информатика» дневной и заочной форм обучения / А. Н. Туликов. – Сиб. федер. ун-т, ХТИ – филиал СФУ. – Абакан: Ред.-изд. сектор ХТИ – филиала СФУ, 2012. – 151 с.

В учебном пособии изложены основные теоретические сведения по теории систем и системному анализу в соответствии с вузовской программой по дисциплине «Теория систем и системный анализ».

В пособие включены фундаментальные понятия системного анализа, общей теории систем, а также основные положения ситуационного управления сложными системами. На примерах продемонстрировано практическое применение рассматриваемой области знаний.

Предназначено для студентов специальности 080800.62 «Прикладная информатика» и для всех интересующихся данной областью знаний.

© Туликов А. Н., 2012

© ХТИ – филиал СФУ, 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.. 6

1. КРАТКИЙ ОЧЕРК ИСТОРИИ РАЗВИТИЯ СИСТЕМНЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ. СИСТЕМНОСТЬ КАК ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ. СВОЙСТВА ЛЮБЫХ СИСТЕМ... 8

1.1. Первые шаги кибернетики. 8

1.2. Тектология Богданова. 9

1.3. Кибернетика Винера. 10

1.4. Попытки построения общей теории систем.. 12

1.5. Свойства любых систем.. 13

Вопросы для самопроверки. 16

Тестовые задания. 17

2. ПРИНЦИПЫ КИБЕРНЕТИКИ В СИСТЕМНОМ АНАЛИЗЕ. АДАПТАЦИЯ И ОБУЧЕНИЕ 20

Вопросы для самопроверки. 26

3. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ... 29

Вопросы для самопроверки. 38

Тестовые задания. 38

4. МОДЕЛИ И МОДЕЛИРОВАНИЕ.. 40

4.1. Широкое толкование понятия модели. Моделирование как неотъемлемый этап всякой целенаправленной деятельности 40

4.2. Цель как модель. Познавательные и прагматические модели. 41

4.3. Способы воплощения моделей. Абстрактные модели и роль языков 43

4.4. Материальные модели и виды подобия. Условия реализации свойств моделей 43

4.5. Соответствие между моделью и действительностью.. 44

4.6. Сложности алгоритмизации моделирования. 47

Вопросы для самопроверки. 48

Тестовые задания. 49

5. МОДЕЛИ СИСТЕМ... 52

5.1. Проблемы и системы.. 52

5.2. Модель «черного ящика». Компоненты «черного ящика». Множественность входов и выходов 53

5.3. Модель состава системы. Компоненты модели состава. Сложности построения модели состава системы 55

5.4. Модель структуры системы. Отношения и структуры. Свойство и отношение 56

5.5. Структурная схема как соединение моделей. 58

Тестовые задания. 59

6. Выбор (принятие решений) 63

6.1. Выбор как реализация цели. 63

6.2. Множественность задач выбора. 64

6.3. Критериальный язык описания выбора. 65

6.4. Выбор как максимизация критерия. 65

6.5. Сведение многокритериальной задачи к однокритериальной. 66

6.6. Условная максимизация. 66

6.7. Нахождение паретовского множества. 67

6.8. Описание выбора на языке бинарных отношений. 68

6.9. Способы задания бинарных отношений. 68

6.10. Язык функций выбора. 69

Вопросы для самопроверки. 69

Тестовые задания. 70

7. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ В СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ.. 74

7.1. Общие положения. 74

7.2. Сочетание анализа и синтеза в системном исследовании. 75

7.3. Особенности синтетических методов. 76

7.4. Структура системного анализа. 77

Вопросы для самопроверки. 79

Тестовые задания. 80

8. РОЛЬ ИЗМЕРЕНИЙ В СОЗДАНИИ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМ... 82

8.1. Эксперимент и модель. Классическое представление об эксперименте 82

8.2. Современное понятие эксперимента. 83

8.3. Измерительные шкалы.. 84

Вопросы для самопроверки. 88

Тестовые задания. 88

9. УРОВНИ КАЧЕСТВА СИСТЕМ С УПРАВЛЕНИЕМ. МЕТОДЫ КАЧЕСТВЕННОГО И КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОЦЕНИВАНИЯ СИСТЕМ... 90

9.1. Уровни качества систем с управлением.. 90

9.2. Методы качественного оценивания систем.. 92

9.3. Методы количественного оценивания систем.. 94

9.3.1. Методы векторной оптимизации в условиях определенности. 97

9.3.2. Методы векторной оптимизации в условиях неопределенности 99

9.3.3. Методы ситуационного управления. 100

Вопросы для самопроверки. 101

Тестовые задания. 102

10. УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМАМИ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ (НА ПРИМЕРЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ) 106

10.1. Особенности управления сложными системами. 106

10.2. Автоматизированные системы контроля и диагностики как информационная основа для управления режимами СС 108

10.3. Современные проблемы управления режимами СС.. 109

10.4. Принцип ситуационного управления и методы искусственного интеллекта в задачах управления режимами сложных технических систем.. 112

Вопросы для самопроверки. 114

Тестовые задания. 114

11. СИТУАЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ СОСТОЯНИЯМИ СЛОЖНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ 118

11.1. Принцип ситуационного управления состояниями СС.. 118

11.2. Идентификация состояний. 120

11.3. Оптимизация состояний. 122

11.4. Классификация состояний. 123

11.5. Распознавание состояний. 127

Вопросы для самопроверки. 128

Тестовые задания. 128

12. Технология функционального моделирования IDEF0 132

Вопросы для самопроверки. 137

Тестовые задания. 137

ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ К ЭКЗАМЕНУ.. 141

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 139

литература.. 140