История развития системного анализа

Начало формирования аппарата системных исследований относят к 1950 гг и связывают с изданием книги Людвига фон Берталанфи «Общая теория систем». Однако системные представления в виде разрозненных и частных элементов человеческих знаний существуют давно:

- учения философов-материалистов Древней Греции;

- гелиоцентрическое учение Коперника;

- космогоническая теория Канта-Лапласа;

- периодическая система химических элементов Д.И Менделеева;

- неклассическая физика Эйнштейна и другие.

Величайшими достижениями системных представлений окружающей действительности явились:

- эволюционное учение Дарвина, которое не только ввело в естествознание идею развития, но и утвердило системные представления в биологии;

- теория общественного развития Маркса и Энгельса, обосновавшая тезис о диалектическом единстве материального мира, о взаимодействии и взаимообусловленности всех процессов общественной жизни.

В ХХ веке на первый план выдвигаются проблемы создания искусственных систем. Первыми и грандиозными примерами практического применения элементов системного подхода являются:

- пятилетние планы ведения народного хозяйства в СССР;

- ленинский план электрификации России.

Всё это содержало существенный аспект системности, но на протяжении долгого времени оставались лишь частными принципами различных общих научных теорий, рассматривающими проблемы системности в пределах отдельных научных дисциплин. Их вычленение в отдельное самостоятельное методическое направление, тем не менее, не происходило.

Однако, это уже требовало выработки новых средств методологии, позволяющих адекватно анализировать системно-функциональные и системно-структурные зависимости в процессах природной и социальной реальности, выработки новых мировоззренческих подходов для решения важных методологических вопросов, в том числе и вопросов развития общества, с позиции универсального принципа системности, целостности.

Все это привело к формированию потребности в новых познавательных методах, в развитии новой методологии исследования объектов, которая позволила бы анализировать сложные проблемы как целое, привело к потребности в выработке рабочего инструментария решения крупных комплексных проблем с учетом дальней перспективы

Такой инструмент, получивший название системного анализа, был разработан рядом научных организаций США в начале 1950-х годов по заданию военных ведомств.

В начале 1950-х гг по заданию Министерства Обороны США была создана группа ученых для разработки системной методологии для решения военных проблем, для отбора и планирования систем вооружения в связи с анализом военно-политических целей США.

Впоследствии методы системного анализа начали использоваться в различных отраслях практической деятельности.

Основные понятия системного анализа

Системный анализ, как отрасль науки, условно может быть разделена на 2 направления:

- теоретическое – создание абстрактной теории систем, общетеоретического знания многоуровневых моделей мироздания;

- прикладное – разработка методов исследований для выработки рекомендаций по принятию научно-обоснованных решений по созданию и управлению сложными системами. Основано это направление на методах прикладной математики, в частности, математической статистики, исследования операций, системотехники, теория игр и др.

Общим для обоих направления теории систем является системный подход к решаемым задачам - все элементы системы, все операции в ней должны рассматриваться как одно целое, только в совокупности и взаимосвязи друг с другом.

Основными понятиями системного анализа являются понятия: система; сложная система; структура; элемент и др.

Система. Существует много определений понятия «система» - структурно-организованный комплекс объектов, находящихся во взаимосвязи и взаимодействии, объединенных единством отношений и связей, обусловливающих выполнение определенной сложной функции, являющейся продуктом этой структуры.

То есть, система – это не просто совокупность множества единиц, в которой каждая единица подчиняется законам причинно-следственных связей, а единство отношений и связей отдельных частей, обусловливающих выполнение определенной сложной функции, которая и возможна лишь благодаря структуре из большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих друг с другом элементов.

Элемент - простейшая неделимая часть системы; это предел членения системы с точки зрения решения конкретной задачи и достижения поставленной цели. Понятие элемент является относительным даже применительно к одному объекту и зависит от задач и целей исследования. Объект, являющийся элементом в одном исследовании, может рассматриваться как система в другом исследовании. (Пример: атом- элементарная частица в молекулярной физике и химии и сложная система в атомной физике).

Подсистема: система может быть разделена на элементы не сразу, а последовательным расчленением на подсистемы, которые являются компонентами более крупными, чем элементы, но более детальными чем сама система; т.е. это совокупность взаимосвязанных элементов, способных выполнять относительно независимые функции, направленные на достижение общей цели системы. (Пример: система городского транспорта состоит из отдельных подсистем (троллейбусные, автобусные сообщения и т.д.), которые выполняют задачи по обслуживанию по своим маршрутам, но выполняют общую задачу транспортной системы города).

Важным качеством систем является их эмерджентность, то есть, наличие в них некоторых новых интегративных свойств, выводимых из известных свойств ее элементов, но которыми не обладают сами элементы. То есть, система начинает обладать свойствами, которыми не обладают ее элементы.

В силу эмерджентности системы нельзя ограничиваться изучением свойств только её элементов и связей между ними, необходим целостный анализ этой системы на предмет возникновение новых свойств.

Структура – строение, расположение, порядок совокупностей элементов и связей между ними, их группами (подсистемы). Она отражает наиболее существенные взаимоотношения между элементами, которые мало меняются при изменениях в системе и обеспечивают существование системы и ее основных свойств.

Структура представляется в виде теоретико-множественных описаний, матриц, графов и других языков моделирования. Структуру часто представляют в виде иерархии, т.е. упорядоченности компонентов по степени важности. Между уровнями иерархической структуры могут существовать взаимоотношения строгого подчинения компонентов нижележащего уровня компонентам вышележащего уровня (сильные иерархии типа «дерева») или одновременного подчинения части элементов нескольким компонентам вышележащего уровня (структуры со слабыми связями).

Связь – это свойство системы, обеспечивающее возникновение и сохранение структуры и целостных свойств системы. Характеризует одновременно строение (статику) и функционирование (динамику) системы. Связь характеризуется направлением, силой и характером. По этим признакам связи делятся на направленные- ненаправленные, сильные и слабые, на связи подчинения, генетические, равноправные, связи управления и т.д.

Сложной или большой системой называется иерархически организованная и целенаправленно функционирующая совокупность большого числа информационно связанных и взаимодействующих элементов, построенная для выполнения многоцелевой задачи.

Понятие «большая система было введено не с целью классификации систем – деления их на «большие и «малые», а с целью выделения способа рассмотрения поведения управляемых систем, основанного на учете всей присущей им сложности. Различие между большими и малыми системами заключается, в основном, в различных подходах, в методологических основах их исследования и проектирования.

Так, если разработка малых систем опиралась, прежде всего, на детальный анализ, на растущую специализацию задач и методов, то разработка больших систем, напротив, предполагает интеграцию, синтез, рассмотрение различных сторон явлений.

Большие технические системы представляют собой комплекс технических средств и людей, органически связанных между собой и функционирующих, выполняя единую конечную цель. Большие технические системы характеризуются большой размерностью, множественностью и сложностью зависимостей, высокой стоимостью, относительной длительностью сроков создания, освоения в производстве и, соответственно, длительным сроком эксплуатации.

Материальность системы. До недавнего времени довольно часто возникали дискуссии о том, материальны или нематериальны системы.