Лекция №1. “Введение” (стр. 4 )

Прежде всего, он относится к методам выработки, обоснования и принятия решений при проектировании, создании и управлении социальными, экономическими, человеко-машинными и техническими системами.

Системный анализ частью системного подхода и предназначен главным образом для исследования сложных систем созданных и функционирующих с участием человека.

Задачи системного подхода:

1. Разработка средств и методов представления сложных объектов в виде систем разных классов и типов.

2. Построение общих моделей систем.

3. Исследование структуры теории систем и различных системных разработок и концепций.

Большинство транспортных систем относится к кибернетическим системам, для которых характерны процессы переработки информации.

Кибернетика - наука об общих чертах процессов и систем управления различных объектов.

Свойства кибернетических систем обязательно должны учитываться в процессе исследования или управления транспортными объектами.

Для этого приводится список общих свойств кибернетических систем, среди которых выделены ключевые для транспортных систем свойства, требующие учета при исследовании и реализации управляющих воздействий. Различия в отношении к тем или иным свойствам кибернетических систем вызваны тем, что их можно найти у достаточно широкого списка систем, в том числе у естественных или технических.

Свойства кибернетических систем:

1.  Целостность (четкие границы систем).

2.  Структурность (состоят из большого количества подсистем).

3.  Сложная структура связей между элементами.

4.  Наличие обратных связей.

 

Возможность структурных изменений определяет принадлежность элемента пассажиры” к самоорганизующимся системам.

Самоорганизующиеся системы – это системы, которые способны в ходе своего функционирования изменять собственную структуру.

Свойство самоорганизации присуще всем живым и социальным системам.

Уместно заметить, что в системном исследовании основной упор делается на изучении структуры связей между элементами, а структура самих элементов считается неизменной. Тогда можно сделать вывод, что кибернетический характер систем вызван недостаточной структуризацией отдельных элементов системы или окружающей ее среды, поскольку углубление структуризации может увеличить корректность утверждения о постоянстве структуры элементов системы.

Отсюда следующий инструмент работы с кибернетическими системами – глубокая структуризация элементов.

5.  Наличие собственной информационной базы и информационных потоков между элементами.

Это свойство так же, как и предыдущее, является ключевым для кибернетических систем. Так как управляющие воздействия, направленные на объект, могут вызывать различную реакцию, то для выработки очередных управляющих воздействий за этой реакцией необходимо следить. Под собственной информационной базой в данном случае понимается набор параметров, позволяющий оценить реакцию объекта на управление им.

Для предыдущего примера таким показателем было количество жалоб на работу маршрута.

Этих параметров может быть значительно больше, при рассмотрении каких-то других объектов и ситуаций. Массив данных для оценки состояния объекта, может использоваться не один раз, а накапливаться. Накопленные данные также являются информационной базой, анализ которой позволяет повысить точность прогноза о поведении управляемого объекта.

Наличие информационных потоков является необходимым условием для передачи данных. Средства их передачи могут быть самыми разными: от отдельных исполнителей и отделов до сложных технических устройств.

Ярким примером кибернетических систем являются автоматизированные системы управления транспортом или дорожным движением.

6.  Наличие энергетических ресурсов.

Наличие энергетических ресурсов может быть присуще не только кибернетическим системам и их основной особенностью является переработка информации, а не энергии. Однако, для реализации всех факторов и функций, описанных выше, наличие энергетических ресурсов необходимо.

Поэтому это свойство будет считаться ключевым для кибернетических систем и в исследованиях, посвященных транспортным объектам, необходимо предусматривать энергетические ресурсы для реализации целей управления.

7.  Четкая цель развития.

Системный анализ предназначен главным образом для исследования сложных систем созданных и функционирующих с участием человека.

Системный анализ выделился из системного подхода из-за особенностей социально-экономических систем. Этому выделению предшествовала качественная переоценка возможностей исследования объектов.

Одной из отличительных особенностей системного анализа является применение исключительно математического моделирования при решении исследовательских задач.

Данная особенность объясняется спецификой рассматриваемых объектов. Для выделения их из общего списка возможных объектов исследования необходимо рассмотреть различия между традиционными задачами и задачами, решаемыми методами системного анализа:

К традиционным задачам относятся проблемы исследования и конструирования технических объектов.

Характеристика традиционных (классических) задач.

1.  Ограниченное количество достоверных исходных данных и аксиом.

Для этих задач характерно существование набора элементов системы, взаимосвязь между которыми носит функциональный характер. Поведение и свойства такого набора для заданных условий функционирования полностью определяются состоянием его элементов. Если ввести условный показатель степени взаимосвязи между различными элементами I (нечто похожее на коэффициент детерминации), при этом значение I = 1 будет означать функциональную зависимость, а I = 0 – отсутствие всякой зависимости, то можно проиллюстрировать характерную особенность задач в сфере техники, рисунок 1.7.

Точка на графике показывает степень взаимосвязи очередного элемента с совокупностью предыдущих или, иначе говоря, степень влияния очередного элемента на свойства накопленной совокупности элементов, включая последний. Для автомобиля четвертым элементом является водитель, элементами с большим порядковым номером могут быть транспортное предприятие, дорожные условия, транспортный поток и т. д.

Для технических систем часто используется понятие “замкнутой” системы.

Замкнутая система – это объект, который имеет фиксированные границы и характеризуется высокой степенью независимости от внешней среды.

У замкнутой системы не происходит обмена энергией, веществом, информацией и так далее с окружающей средой. Считается, что характеристики замкнутой системой не зависят от окружающей среды. В общем случае это конечно же не так, но в некоторых случаях корректность такого представления не вызывает сомнения.

2.  Основное внимание уделяется точности математического аппарата.

Математическое моделирование при решении традиционных задач не носит абсолютного характера. Оно является инструментом, который позволяет эффективно определить направление разработок, то есть сократить количество возможных альтернатив и получить общие закономерности для изучаемых процессов и элементов.

3.  Возможность проведения эксперимента в реальных условиях.

Эксперимент не позволяет получить общих закономерностей и объективного прогноза поведения объекта при изменении условий функционирования. Но эксперимент позволяет проверить правильность выводов, полученных с помощью математической модели на конкретном объекте и в реальных условиях, определить краевые условия и тем самым выделить конкретное решение, которое соответствует данному процессу. Сочетание математической модели и эксперимента дает достаточно высокие гарантии получения точного и надежного решения.

Эксперимент необходим еще и потому, что математические модели не позволяют гарантировать абсолютную надежность результатов, так как в них могут быть пропущены некоторые связи между элементами, условия функционирования или другие факторы.

Характеристика социально-экономических задач.

1.  Большое количество исходных данных с неполной достоверностью.

В отличие от традиционных задач, при рассмотрении социально-экономических проблем исследователь сталкивается с несколько иным набором элементов. Те наборы элементов, которые в предыдущем случае являлись системами (система ВАД, для приведенного выше примера), теперь в самом детальном варианте рассматриваются как единые элементы уже социально - экономических систем.

Эти элементы привносят самую высокую долю определенности в решение социально-экономических задач, поскольку характеристики таких элементов наиболее стабильны. Можно продолжить пример с автомобилем. Если раньше он был объектом исследования, представлялся в виде набора элементов для получения оптимальных характеристик, то теперь он является элементом транспортной системы. Его взаимодействие с другими элементами определяет характеристики системы в целом. Но эти характеристики уже не будут функционально зависеть от относительно узкого набора элементов. Обширные связи элементов социально-экономических систем приводят к плавному снижению степени взаимосвязи между ними, рисунок 1.8.

Так каждый элемент оказывает на совокупность предыдущих элементов практически то же влияние, что и предшествующий ему, четко определиться с границей системы здесь весьма сложно. Кроме того, даже самые “влиятельные” не дают функциональной зависимости для начальной совокупности элементов.

Отсутствие четких границ системы приводит к тому, что любой вариант ограничения количества элементов в системе будет вызывать погрешности описания реальности. Поэтому характеристики элементов системы или внешней среды приходится определять как случайные величины, поведение которых обусловлено действием многочисленных факторов, не учитывающиеся в исследовании.