Системний аналіз та його основні поняття

Перейшовши у нове тисячоліття, досягнувши небаченого прогресу в технічному розвитку, людство, на жаль не позбулося проблем, які відбуваються протягом всієї його історії: пожеж, стихійних лих, катастроф природного та техногенного характеру. Так, за рік на Землі відбувається близько 100 тисяч гроз, 10 тис. повеней, тисячі землетрусів, оповзнів, ураганів та тайфунів, сотні вивержень вулканів, 6 млн пожеж, мільйони транспортних пригод, сотні катастроф кораблів, десятки авіакатастроф тисячі великих аварій та вибухів Ряд лих носять антропогенний характер. Величезна кількість жертв виникає при цих катастрофах (Табл. 1.1).

Найменування стихійних лих та катастроф	Кількість жертв, ч.
Дорожньо-транспортні пригоди
Пожежі
Циклони, тайфуни
Землетруси
Повені
Морські катастрофи
Авіакатастрофи
Грози
Лавини, оповзні
Цунамі
Раптові спека та холод
Виверження вулканів
Дощі

Табл. 1.1. Середня кількість жертв стихійних лих і катастроф за рік (середні дані за останнє десятиліття)

Не минають катастрофи жодну з держав. В Україні ще довго пам’ятатимуть такі катастрофи, як Чорнобильська, повінь у Закарпатті, трагедія на Скнилівському аеродромі та багато інших. Тому перед відповідними службами різних країн стоїть завдання попереджувати виникнення катастроф, а у випадку їх виникнення – успішно ліквідовувати.

Сьогодні вже не можна обмежитися наявністю лише пожежної служби, яка відома ще з часів Стародавнього Китаю та Стародавнього Риму. Людство все більше стикається з катастрофами, не знаними раніше: хімічними, ядерними, біологічними, транспортними та ін. Велику загрозу становить тероризм. Щоб завжди вчасно прийти на допомогу потрібно створити єдину систему оперативного реагування на надзвичайні ситуації як у місцевому, так і в регіональному та національному масштабах. В Україні створено таку службу – оперативно-рятувальну службу цивільного захисту. Проте після її виникнення з’явилася необхідність ефективно керувати цією службою, організовувати її на місцевому рівні. І без наукового підходу, який базується на методах системного аналізу та математичного моделювання, процес ефективного функціонування служби цивільного захисту неможливий. Досвід останніх років довів, що неефективне використання сучасного обладнання або повна відмова від використання досягнень науки в області підготовки, зв’язку, автоматизації, керування та інших областях ведуть до численних втрат особового складу і техніки, неможливості виконання бойових задач у короткі терміни.

Одним із найбільш гострих у даний час протиріч є протиріччя між необхідністю підвищення динамічності керування і ведення дій по ліквідації надзвичайних ситуацій з однієї сторони і зростаючого обсягу інформації в системах керування – з іншої. Неврахування важливості розв’язання даного протиріччя веде до зниження ефективності керування і бойових можливостей служби цивільного захисту. Усунути це протиріччя можна шляхом застосування найновіших технічних досягнень фахівцями високої кваліфікації на основі наукового підходу.

В останні десятиріччя в науці виникла нова тенденція до вивчення складних предметів, явищ та процесів на основі розгляду їх в цілому, у взаємозв’язку та взаємовпливі. Ця тенденція одержала назву системного підходу. В деяких науках систематизація існує вже давно. Так, у хімії відома періодична система елементів, яка дає змогу пояснити практично всі хімічні процеси та явища з точки зору цієї системи. Системний підхід також розглядається як методологія досліджень, що базується на загальній теорії систем.

Системою будемо називати цілісну множину об’єктів, пов’язаних між собою певними відносинами, спільна діяльність яких спрямована на виконання всією системою деякої функції (досягнення мети).

Структурою системи називають її незмінну частину при різноманітних змінах станів, поведінки системи, удосконалення операцій.

Зовнішнім середовищем називають множину об’єктів, які не входять в систему, проте впливають на неї. Зовнішнім середовищем можна вважати частину системи вищого рівня.

Системи можуть бути відкриті та замкнені в залежності від впливу на них зовнішнього середовища. На відкриту систему вплив останнього значний, на замкнуту впливають лише внутрішні взаємодії.

Системи можна охарактеризувати за зміною станів як статичні та динамічні. Статична система має лише один стан. Динамічна система може перебувати у багатьох станах, переходячи з часом від одного до іншого. В реальному житті ми стикаємося переважно з динамічними системами.

Системи також бувають прості та складні. Простою називають систему, яку можна розглядати без розбиття на складові частини. Це переважно невелика система. А велику систему важко дослідити без розбиття на менші частини, після якого дослідження кожної з частин можна проводити незалежно.

Проте, існують системи, які не можна розділити на складові для дослідження, оскільки у них досить значний взаємовплив складових частин. Такі системи називають складними.

Складна система має такі ознаки:

· велика кількість взаємопов’язаних елементів та підсистем;

· складність функцій, що виконуються системою і спрямовані на досягнення мети її функціонування;

· багатомірність системи, що зумовлена наявністю великої кількості зв’язків між підсистемами;

· взаємодія з зовнішнім середовищем і функціонування в умовах впливу випадкових факторів;

· наявність великої кількості критеріїв оцінки якості функціонування складної системи та її підсистем;

· різноманітність структури складної системи, що зумовлена як різноманітністю структур її підсистем, так і різноманітністю структур об¢єднання підсистем в єдину систему;

· наявність управління з ієрархічною структурою, а також інформаційної мережі та інтенсивних інформаційних потоків;

· різноманітність фізичної природи підсистем;

· велика розмірність та складність моделі системи, що зумовлена необхідністю використання для її дослідження сучасних математичних методів декомпозиції, макромоделювання, імітаційного моделювання.

Деякі складні системи мають здатність самоорганізовуватися (керувати собою). Такі системи називають кібернетичними. Причому, ці системи можуть бути різноманітними за будовою. Прикладами таких систем є технічні (автоматична установка пожежогасіння), організаційні (людино-машинні системи).

На основі системних підходів і виник системний аналіз.

Системним аналізом називається сукупність певних методів та прийомів, що використовуються для дослідження складних систем та їх вдосконалення.