Файл: Курс лекций по дисциплине Теория систем и системный анализ, читаемый автором в соответствии с учебными планами специальностей 351400 Прикладная информатика.doc

Это направление возникло в связи с задачами военного характера. Несмотря на довольно широкое распространение в других прикладных областях, благодаря развитому математическому аппарату, базирующемуся на методах оптимизации, математического программирования и математическое статистики, исходная терминология направления часто трудно интерпретируется в практических условиях проектирования сложных технических комплексов, в экономических задачах, при решении проблем организации производства и управления предприятиями, научно-исследовательскими организациями, объединениями, объектами непромышленной сферы.

Одновременно с развитием методов исследования системных объектов стали разрабатываться и методы управления системными объектами.

Применительно к задачам управления в определенный период более широкое распространение получил термин кибернетика, введенный М.А. Ампером, принятый для названия новой «науки об управлении в живых организмах и машинах» Н. Винером. В кибернетике исследуются общие свойства управления. В нашей стране вначале кибернетика не признавалась наукой, а затем этот термин использовался в период становления работ по автоматизации управления как обобщающий для названия всех системных направлений. Однако в связи с неоднозначной трактовкой термина этот термин в настоящее время используется в более узком смысле как одно из направлений теории систем, занимающееся процессами управления техническими объектами.

Проблемы управления техническими системами без участия человека также изучаются в теории автоматического управления. Особенности управления в социальных и экономических системах изучаются в рамках менеджмента, управление в современных организационно-технических системах – предмет системного анализа в управлении.

Во всех этих областях требуется знание общих законов функционирования систем, которые изучаются в рамках общей теории систем, включающей научные направления: системный подход, системные исследования, системный анализ.

Для обобщения дисциплин, связанных с исследованием и проектированием сложных систем, используется термин системные исследования, иногда используется термин системный подход.

Наиболее конструктивным из направлений системных исследований в настоящее время считается

---

системный анализ, который появился в связи с задачами военного управления в 1948 г.

Этот термин используется в публикациях неоднозначно. В одних работах системный анализ определяется как «приложение системных концепций к функциям управления, связанным с планированием». В других - термин «системный анализ» употребляется как синоним термина «анализ систем» или «системное управление организацией».

Системный анализ – наиболее конструктивное направление, используемое для практических приложений теории систем к задачам управления.

Конструктивность системного анализа связана с тем, что он предлагает методику проведения работ, позволяющую не упустить из рассмотрения существенные факторы, определяющие построение эффективных систем управления в конкретных условиях.

Оценка качества и эффективности функционирования систем проводится в соответствии с положениями, выработанными в теории эффективности,

При таком представлении цели, стоящие перед теоретическими основами управления системами, имеют три аспекта:

1) преодоление второго информационного барьера в управлении;

2) оптимальный синтез систем управления;

3) управление информационным процессом.

В 70-80-х гг. общество находилось перед вторым информационным барьером в области управления (по определению академика В.М. Глушкова). В настоящее время началось преодоление этого барьера, причем очень высокими темпами.

Исторически управление и выполнение работы долгое время осуществлялось одними и теми же людьми. Иначе говоря, система управления (СУ) совмещалась с объектом управления (ОУ).

С течением времени органы управления столкнулись со вторым информационным барьером, когда суммарная сложность задач по управлению ОУ, состоящего из i человек и j средств, стала выше способности СУ по переработке информации.

К настоящему времени возникла еще одна потребность в использовании системного анализа. По мере развития научно-технического прогресса усложняются выпускаемые изделия и технологии производства продукции, расширяется ассортимент, возрастает наукоемкость продукции, повышается жизненный уровень населения, его потребности. Это приводит к усложнению взаимоотношений человека и природы, истощению ресурсов Земли, к экологическим проблемам.

В результате усложняются процессы управления экономикой, возникает необходимость управления самим научно-техническим прогрессом.

---

Развитие общества характеризуется также возрастанием роли информации в процессе управления. В частности академик В.М. Глушков ввел понятие «информационных барьеров». Первый информационный барьер был достигнут в тот период, когда экономические связи полностью замыкались в рамках ограниченных коллективов (род, семья, племя), и сложность управления этим коллективом стала превосходить способности одного человека, определяемые пропускной способностью человека как системы управления (2-4 бит/с). Он был преодолен путем отделения функций СУ от функций ОУ и перехода к иерархическому принципу управления. В соответствии с этим принципом СУ включает лицо, принимающее решение(ЛПР), и группу подчиненных управленцев - должностных лиц, отвечающих за отдельные функции ОУ. Это произошло многие тысячелетия тому назад, и вызвало соответствующие изменения в технологии управления, которые состояла в изобретении двух механизмов управления экономикой: первый механизм - создание иерархических систем управления (при котором руководитель заводит себе помощников, а те, в свою очередь, распределяют функции между своими подчиненными); второй механизм - введение правил взаимоотношения между людьми и социальными коллективами: предприятиями, регионами, государствами и т.д. (эти функции первоначально выполняла религия, а в последующем - законодательная система). Одним из наиболее действенных способов реализации этого механизма являются экономические регуляторы, основанные на введении рыночных товарно-денежных отношений.

Второй информационный барьер связан с ограниченной способностью к переработке информации у всего населения страны - сложность задач управления экономикой растет быстрее числа занятых в ней людей.

Теоретические исследования о тенденциях роста численности управленческого персонала подтверждались и статистикой. Например, в США в начале нынешнего столетия на одного конторского работника приходилось 40 рабочих: в 1940 г. - 10; в 1958 г. - 6; а в 1965 - всего лишь 1 рабочий. Отечественная статистика аналогично констатировала рост численности управленческого персонала до 40 и более процентов от общей численности работников предприятия.

Иными словами, возникла ситуация, когда как бы каждым рабочим командует управленческий работник. На самом деле ситуация гораздо сложнее: система организационного управления занимается не только непосредственно организацией производства, но и его технической подготовкой, материальным, финансовым, кадровым и т. п. обеспечением, развитием предприятия и т. д. По мере укрупнения предприятий, более частого обновления номенклатуры выпускаемой ими продукции и технологий растет потребность в обслуживающих видах деятельности, а, следовательно, и численность управленческого персонала, что и приводит к парадоксальному результату.

---

Аналогичная ситуация наблюдалась и с ростом численности управленческого персонала регионов, страны. При этом возник особый класс управленческих работников - номенклатура, а эффективность управления повысить не удавалось.

Для преодоления второго информационного барьера имеется принципиально другой путь: автоматизация всех информационных процессов, телекоммуникации и сетевые технологии, Интернет. Объектом автоматизации являются функции, задачи и процессы, происходящие в системах управления. Без знания основ управления говорить об автоматизации нет смысла.

Для решения этой проблемы в 60-е годы началась разработка автоматизированных систем управления - АСУ, но в дальнейшем стало ясно, что для оптимального управления различными процессами необходимы более радикальные изменения в управлении, учет закономерностей функционирования и развития сложных систем с активными элементами.

Задача совершенствования управления системами ставится как задача оптимального синтеза систем с управлением: при заданных системе и множестве внешних воздействий построить систему управления, обеспечивающую требуемое поведение системы, удовлетворяющей критериям качества управления.

Для сложных систем, с которыми приходится иметь дело на практике, применение классического экспериментального метода исследования ограничено его высокой стоимостью, а в ряде случаев (экология, макроэкономика и др.) натурные эксперименты становятся либо вовсе невозможными, либо, по крайней мере, чересчур рискованными. Поэтому в качестве основного метода исследования сложных систем используют метод компьютерного эксперимента - универсальный метод познания, основанный на использовании системных имитационных моделей. Проблемы разработки системных моделей являются предметом изучения системного анализа, в котором выделяется теория эффективности - основа для количественной оценки альтернативных систем.

Информационные системы, являясь основным инструментом повышения обоснованности управленческих решений, представляют собой сложные программно-аппаратные и телекоммуникационные комплексы, выступают в качестве самостоятельного объекта исследований. Вопросы архитектуры таких систем и организации управления информационным процессом представляют одно из главных направлений рассматриваемой области знаний. На это обстоятельство следует обратить особое внимание, ибо оно отличает понимание предмета «Системный анализ в управлении», где главный упор делается на управление и применение методов прикладной информатики в прикладной области (Management Information Systems, Business Information Systems), от компьютерных дисциплин (Computer Science), предметом которых является архитектура и управление вычислительными системами.

---

Информационные системы призваны помочь в решении информационных, логических и расчетных задач. Теоретические основы информационного, лингвистического, математического, программного и других видов обеспечения распределенной обработки информации, построения баз данных, баз знаний, аналитических и других систем определяют потенциальные возможности и ограничения информационных систем в целом. Методы информатики - это «мост» между теорией и практикой построения прикладных корпоративных систем, функционирующих в органах управления.

Оценка качества и эффективности функционирования систем проводится в соответствии с положениями, выработанными в теории эффективности.

При создании простых систем большинство подобных задач может быть решено средствами классической математики, дополненными экспериментами и тривиальным перебором вариантов.

Под информационной системой (ИС) понимается система, предназначенная для сбора, обработки и распространения информации в целях управления. В соответствии с общей теорией систем информационную систему можно определить как совокупность информационных элементов ввода, обработки, переработки, хранения, поиска, вывода и распространения информации, находящихся в отношениях и связях между собой и составляющих определенную целостность, единство. Ранее используемые термины, такие, как АСУ, АСОИУ, АИС, появились в связи с различными направлениями применения информационных систем.

К числу задач, решаемых теорией систем, относятся: определение общей структуры системы; организация взаимодействия между подсистемами и элементами; учет влияния внешней среды; выбор оптимальной структуры системы; выбор оптимальных алгоритмов функционирования системы.

Теория систем как наука развивается в двух направлениях. Первое направление - феноменологический подход (иногда называемый причинно-следственным или терминальным). Это направление связано с описанием любой системы как некоторого преобразования входных воздействий (стимулов) в выходные величины (реакции). Второе - разработка теории сложных целенаправленных систем. В этом направлении описание системы производится с позиций достижения ее некоторой цели или выполнения некоторой функции.

---