ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П.

П27 Основы системного анализа: Учеб. 2-е изд., доп.–Томск:

Изд-во НТЛ, 1997.–396 с.: ил.

ISBN 5-89503-004-1

Перед специалистами любого профиля часто возникают следующие вопросы: как решить реальную проблему и не создать при этом новых проблем? как уменьшить сложность возникшей ситуации? как правильно организовать исследование существующей системы или проектирование новой? На эти вопросы отвечает современный прикладной системный анализ. Знакомство с методами системного анализа необходимо практически всем специалистам, и его элементы вошли в учебные планы многих вузов. В данной книге излагаются основные понятия и методы системного анализа.

Во второе издание (1-е – 1989 г.) внесены некоторые дополнения.

Подписано к печати 25.10.96. Формат бумаги 60´84/16. Бумага книжно-журнальная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 23,02. Уч.-изд. л. 20,63. Тираж 1000 экз.

Отпечатано с оригинал-макета, подготовленного АО “Издательство НТЛ”.

Лицензия ЛР № 064401 от 22.01.96.

634050, Томск, пл.Революции 1, т. (382-2) 23-33-35

Типография издательства “Красное Знамя”. 634050, г.Томск, пр.Фрунзе, 103/1

Оглавление

Предисловие

В последние годы резко усилились тенденции к фундаментализации обучения в высшей школе, уходу от чрезмерно суженной специализации, расширению кругозора специалистов, развитию междисциплинарных связей, воспитанию системного мышления. Наряду с реализацией этих тенденций в преподавании традиционных предметов, в учебных планах многих вузов появились и специфические “системные” курсы, излагающие методологию исследования и проектирования сложных систем. Настоящая книга отвечает потребности в учебной литературе по таким курсам.

Особенность данного учебника состоит в том, что его можно использовать при обучении студентов разных специальностей, опуская или, наоборот, развивая определенные темы, изложенные в нем. Излагаемый в книге подход скорее всего ближе специалистам, имеющим дело с разработкой математических моделей реальных явлений. Однако авторы на практике убедились, что данный учебник может быть полезен не только для инженеров-системотехников и математиков-прикладников, но и для студентов-гуманитариев. Например, в Томском университете многие разделы книги используются в курсе правовой кибернетики для юристов, в спецкурсах по методам исследования социальных систем на философском и историческом факультетах.

На наш взгляд, в ближайшее время прикладной системный анализ станет объектом профессиональной деятельности. Ряд университетов США уже развернул подготовку специалистов в этой области. Необходимость в этом ощущается и в нашей стране. Это подтверждает опыт изложения идей системного анализа слушателям курсов повышения квалификации, т.е. людям, сталкивавшимся с необходимостью решать проблемы реальной жизни и на собственном опыте прочувствовавшим, насколько это не просто.

В девяти главах книги излагаются основные понятия и методы прикладного системного анализа. Сюда относятся и общие фундаментальные понятия (система, модель, информация и др.), и важные конкретные понятия (сигналы, измерительные шкалы, “большие” и “сложные” системы, эмерджентность и пр.), понятия, специфичные для системного анализа (декомпозиция, агрегирование, конфигуратор, проблематика, “заинтересованные стороны” и др.) К арсеналу используемых в системном анализе методов относятся и строго формализованные (оптимизация, принятие решений, кодирование информации), и направленные на формализацию (экспериментальные исследования, построение моделей), и слабо формализованные (экспертные оценки, коллективный выбор), и в принципе неформализуемые операции (формулирование проблем, выявление целей, определение критериев, генерация альтернатив). Все это объединяется общей методологией, вытекающей из диалектического метода, что и позволяет определить системный анализ и как прикладную диалектику.

Книга содержит обширный и разнообразный вспомогательный материал. На полях приведены некоторые важные выводы, а также наиболее употребительные термины и их английские эквиваленты. Каждый параграф завершается кратким итогом (на русском и английском языках). В конце каждой главы приводятся: заключение (в котором отражены основные результаты данной главы), литература, упражнения и вопросы для самопроверки. В конце книги помещен краткий словарь специальных терминов. Все это, по мнению авторов, должно способствовать лучшему пониманию и усвоению изучаемого материала.

К несчастью, Феликс Иванович Перегудов умер, не увидев второго издания нашей книги. Многие из ее достоинств – его заслуга.

Выражаю искреннюю признательность рецензентам первого издания профессорам Т.Вашко (Лаксенбург, Австрия), А.И.Половинкину (Волгоград), Л.А.Растригину (Рига) и рецензенту второго издания проф. А.А.Золотареву (Москва) за полезные замечания и советы, способствовавшие улучшению книги.

Особую благодарность хотелось бы выразить главному редактору издательства “Высшая школа” А.Д.Суходскому, который во многом улучшил форму представления материала первого издания и существенно помог в подготовке второго издания книги.

Ф.П.Тарасенко

ВВЕДЕНИЕ

Научно-техническая революция привела к возникновению таких понятий, как большие и сложные системы, обладающие специфическими для них проблемами. Необходимость решения этих проблем вызвала к жизни множество приемов, методов, подходов, которые постепенно накапливались, развивались, обобщались, образуя в конце концов определенную технологию преодоления количественных и качественных сложностей. В разных сферах практической деятельности возникали такие ситуации, а соответствующие технологии вместе с их теоретическими основами получали разные названия: в инженерной деятельности – “методы проектирования”, “методы инженерного творчества”, “системотехника”; в военных и экономических вопросах – “исследование операций”; в административном и политическом управлении – “системный подход”, “политология”, “футурология”; в прикладных научных исследованиях – “имитационное моделирование”, “методология эксперимента” и т.д.

С другой стороны, теоретическая мысль на разных уровнях абстракции отражала системность мира вообще и системность человеческого познания и практики: на философском уровне – диалектический материализм; на общенаучном – системология, общая теория систем, теория организации; на естественно-научном – кибернетика; с развитием вычислительной техники возникли информатика и искусственный интеллект.

В начале 80-х годов уже стало очевидным, что все эти теоретические и прикладные дисциплины образуют как бы единый поток, “системное движение”. Системность стала не только теоретической категорией, но и осознанным аспектом практической деятельности. Поскольку большие и сложные системы по необходимости стали предметом изучения, управления и проектирования, потребовалось обобщение методов исследования систем и методов воздействия на них. Должна была возникнуть некая прикладная наука, являющаяся “мостом” между абстрактными теориями системности и живой системной практикой. Она и возникла – сначала, как мы видели, в разных областях и под разными названиями, но в последние годы оформилась в науку, которая получила название “системный анализ”. Хотя системный анализ находится в развитии, сегодня он выступает уже как самостоятельная дисциплина, имеющая свой объект деятельности, накопившая достаточно мощный арсенал средств и обладающая значительным практическим опытом.

Особенности современного системного анализа вытекают из самой природы сложных систем. Имея в качестве цели ликвидацию проблемы или, как минимум, выяснение ее причин, системный анализ привлекает для этого широкий спектр средств, использует возможности различных наук и практических сфер деятельности. Являясь по существу прикладной диалектикой, системный анализ придает большое значение методологическим аспектам любого системного исследования. С другой стороны, прикладная направленность системного анализа приводит к использованию всех современных средств научных исследований – математики, вычислительной техники, моделирования, натурных наблюдений и экспериментов.

В ходе исследования реальной системы обычно приходится сталкиваться с самыми разнообразными проблемами; быть профессионалом в каждой из них невозможно одному человеку. Выход видится в том, чтобы тот, кто берется осуществлять системный анализ, имел образование и опыт, необходимые для опознания и классификации конкретных проблем, для определения того, к каким специалистам следует обратиться для продолжения анализа. Это предъявляет особые требования к специалистам-системщикам: они должны обладать широкой эрудицией, раскованностью мышления, умением привлекать людей к работе, организовывать коллективную деятельность.

Прочтя данную книгу и даже дополнительно изучив нужные разделы глубже, чем это дано в ней, нельзя стать специалистом по системному анализу. Как выразился У. Шекспир: “Если бы делать было бы столь же легко, как знать, что надо делать, – часовни были бы соборами, хижины – дворцами”. Профессионализм приобретается в практике.

Полезно было бы дополнить данную книгу сборником реальных примеров системного анализа. Но и это будут все-таки уже проработанные кем-то ранее ситуации. Самая же сложная и интересная часть системного анализа – это “вытаскивание” проблем из реальной жизни, отделение важного от несущественного, поиск правильной формулировки для каждой из возникающих задач. Авторы надеются, что данная книга будет полезной как введение в системный анализ.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

В современном обществе системные представления уже достигли такого уровня, что мысль о полезности и важности системного подхода к решению возникающих в практике проблем вышла за рамки специальных научных истин и стала привычной, общепринятой. Уже не только ученые, но и инженеры, педагоги, организаторы производства, деятели культуры обнаружили системность собственной деятельности и стараются осуществлять свою работу осознанно системно. Широко распространилось понимание того, что наши успехи связаны с тем, насколько системно мы подходим к решению проблем, а наши неудачи вызваны отступлениями от системности.

Было бы неверным считать, что “мышление стало системным” только во второй половине ХХ века. Мышление системно всегда и другим быть не может. Системность – это не такое качество, которым можно обладать или не обладать. Однако системность имеет разные уровни. Сигналом о недостаточной системности существующей деятельности является появление проблемы; разрешение возникшей проблемы осуществляется путем перехода на новый, более высокий уровень системности в нашей деятельности. Поэтому системность не столько состояние, сколько процесс.

Иллюстрацией этого может служить состояние знаний тех, кому только что сказанное представляется расплывчатым, не очень ясным: что означает само слово “система”, что означает “действовать системно”, почему “не системного” знания не бывает? Налицо проблема понимания сказанного (кстати, совсем не уникальная, а типичная для обучения). Эту проблему мы будем решать, постепенно повышая уровень системности знаний, в чем и состоит цель данной книги. Пока же нам достаточно тех ассоциаций, которые возникают, когда мы употребляем в обыденной речи слово “система” в сочетании со словами “общественно-политическая”, “Солнечная”, “нервная”, “отопительная” или “уравнений”, “показателей”, “взглядов и убеждений”, – ведь эти словосочетания обозначают (наряду с различным) и нечто общее: системность.

В данной главе мы покажем, что хотя осознание системности мира пришло с трудом и не сразу, оно не могло не прийти: системные представления возникли по объективным причинам и развиваются под действием объективных факторов.