Історія появи й розвитку системного аналізу

Вступ

1. Історія виникнення та розвитку системного аналізу

2. Системний аналіз і характеристика властивостей системи

3. Розвиток системного аналізу та використання в різних науках

Висновки

Список використаної літератури

Вступ

Попри те, що коріння системного аналізу сягають глибоко в історію, як самостійна наука він сформувався відносно нещодавно — приблизно в той самий період, що й кібернетика. Незважаючи на активний розвиток, його ключові поняття та термінологія досі не мають чіткої формалізації (якщо така взагалі можлива). Ця дисципліна знаходить застосування в будь-якій сфері знань, поєднуючи як окремі, так і універсальні методи та підходи до дослідження.

Як і будь-яка наука, вона прагне до вивчення нових взаємозв'язків і залежностей між об'єктами та явищами. Однак головне завдання системного аналізу полягає в такому дослідженні цих зв'язків, яке б дозволило зробити об'єкти більш керованими та вивченими, а виявлений механізм їхньої взаємодії — придатним для застосування до інших об'єктів і явищ. Природа об'єктів не впливає на завдання та принципи системного підходу.

У викладі основ аналізу, синтезу та моделювання систем можна застосовувати два основні підходи: формальний і поняттєво-змістовний. Формальний підхід спирається на математичний апарат різного рівня строгості та узагальнення (від простих співвідношень до операторів, функторів, категорій, алгебр). Поняттєво-змістовний підхід зосереджується на ключових ідеях, концепціях, методологічних засадах і можливостях, пропонуючи "напівформальне" введення в суть розглянутих понять. Багато ідей і принципів системного аналізу, хоча й стають точнішими та строгішими при формальному викладі, не втрачають своєї значущості, актуальності та ефективності й при змістовному поданні. Варто зазначити, що один вдалий і зрозумілий приклад часто дає більше для розуміння цих принципів, ніж суворі математичні дефініції. Крім того, наявність фактора невизначеності в системному аналізі обмежує використання строгих математичних формулювань. У цьому матеріалі ми переважно дотримуватимемося змістовно-понятійного підходу, залучаючи формальні визначення там, де це необхідно, хоча й усвідомлюємо, що для викладу науки, яка претендує на методологічну роль, потрібен високий рівень формалізації, аж до аксіоматизації. Такий підхід покликаний розширити коло читачів, для яких цей курс буде корисним. Попри змістовні формулювання та алгоритмічні процедури, наведені положення мають під собою формальний фундамент.

1. Історія виникнення та розвитку системного аналізу

Іноді витоки системного аналізу пов'язують із розвитком уявлень про природу як єдине ціле, про універсум або єдність усіх форм живого. Частково це справедливо, але якщо розглядати системний аналіз як методологію, то насамперед варто звернути увагу на його власні категорії та особливості.

Власними категоріями системного аналізу є поняття цілого, частини, структури, елементів, цілісності та зв'язку. До основних проблем цієї методології належать закономірності відносин між елементами та структурою, співвідношення частини й цілого, а також взаємодія структур у межах одного об'єкта. Системний аналіз також займається дослідженням ізоморфізмів понять, законів і моделей у різних наукових галузях для їх перенесення з однієї дисципліни в іншу, а також проблемою створення адекватних теоретичних моделей для тих сфер, де вони відсутні. На основі загальних методологічних засад розвивається системотехніка, вивчаються можливості застосування кібернетики, теорії інформації, теорії ігор, теорії рішень, факторного аналізу, топології, включаючи теорію мереж і графів. Цей перелік не є вичерпним і буде розширюватися за рахунок дисциплін, що вивчають системні та структурно-елементні відносини. Системний аналіз — це особлива теоретична концепція з варіантами прикладного застосування, яка оформилася у двадцятому столітті. Він не є випадковим винаходом цього століття, а радше синтезом досвіду, накопиченого філософією та іншими науками у побудові та використанні наукового знання. Дві класичні проблеми — істинності та повноти знання — привели до виникнення концепції, яку ми називаємо системним аналізом.

Слово "система" (що означає організм, лад, союз, ціле, складене з частин) з'явилося в Стародавній Греції близько 2000 років тому. Давні мислителі (Аристотель, Демокрит, Платон та інші) розглядали складні тіла, процеси та космогонічні міфи як утворені з різних систем (наприклад, атомів або метафор). Розвиток науки (Коперник, Галілей, Ньютон та інші) дозволив перейти до геліоцентричної системи світу та до категорій на кшталт "річ і властивості", "ціле й частина", "субстанція й атрибути", "подібність і розходження". Подальший розвиток системного аналізу відбувався під впливом різних філософських теорій про структуру пізнання та можливості передбачення (Бекон, Гегель, Ламберт, Кант, Фіхте та інші). У результаті системний аналіз утвердився як методологічна наука. Натуралісти XIX-XX століть (Богданов, Берталанфі, Вінер, Ешбі, Цвіккі та інші) не лише актуалізували роль модельного мислення в природознавстві, але й сформували основні системоутворюючі принципи, принципи системності наукового знання, поєднавши теорію відкритих систем із філософськими засадами та досягненнями природничих наук. Сучасний розвиток теорії систем і системного аналізу відбувається під впливом як класичних наук (математика, фізика, хімія, біологія, історія), так і некласичних напрямів (синергетика, інформатика, когнітологія, теорії нелінійної динаміки та динамічного хаосу, катастроф, нейроматематика, нейроінформатика). Особливо варто підкреслити вплив техніки (з давніх часів) і технології (сучасності) на розвиток системного аналізу, зокрема на його прикладну галузь — системотехніку та методологію проектування складних технічних систем. Цей вплив є взаємним: розвиток техніки збагачує системний аналіз новими методами, моделями та середовищами [2, c. 24-26].

Епоха зародження основ системного аналізу характеризувалася розглядом переважно систем фізичного або філософського (гносеологічного) походження. При цьому постулат Аристотеля про те, що "важливість цілого вища за важливість його частин", пізніше змінився постулатом Галілея: "Ціле пояснюється властивостями його частин".

Найбільший внесок у зародження та розвиток системного аналізу та системного мислення зробили такі вчені, як Р. Декарт, Ф. Бекон, І. Кант, І. Ньютон, Ф. Енгельс, А.І. Берг, А.А. Богданов, Н. Вінер, Л. Берталанфі, Ч. Дарвін, І. Пригожин, Е. Ешбі, А.А. Ляпунов, Н.Н. Моїсеєв та інші. Ідеї системного аналізу також розвивали А. Аверьянов, Р. Акофф, В. Афанасьєв, Р. Абдеєв, І. Блауберг, Н. Бєлов, Л. Бріллюен, Н. Бусленко, В. Волкова, Д. Гвішиані, В. Геодакян, К. Гейн, Дж. ван Гіг, А. Денисов, Е. Дубровський, В. Завадський, Ю. Климонтович, Д. Колісников, Е. Квейд, В. Кузьмін, О. Ланге, Е. Луценко, В. Лекторський, В. Лефевр, Ю. Либих, А. Маліновський, М. Месарович, В. Могилевський, К. Негойце, Н. Овчинников, С. Оптнер, Дж. Патерсон, Ф. Перегудов, Д. Поспєлов, А. Рапопорт, Л. Растригін, С. Родін, Л. Розенблют, В. Садовський, В. Сегал, В. Симанков, Б. Рад, В. Солодовников, Ф. Тарасенко, К. Тімірязєв, А. Уємов, Ю. Черняк, Г. Хакен, Дж. Холдейн, Г. Шустер, А. Шилейко, Г. Щедровицький, Е. Юдін, С. Яковлєв, С. Янг та багато інших.

Отже, системний аналіз як наукова дисципліна виник у відповідь на потребу вивчення складних систем і фактично є логічним продовженням дослідження операцій [5, c. 53-55].

2. Системний аналіз і характеристика властивостей системи

Системний аналіз як методологія наукового дослідження застосовується переважно в прикладних галузях знань. Системний підхід і типізація прийомів у певній сфері дозволяють виявити загальні типові методи та процедури для різних дослідницьких і вдосконалювальних задач. Таким чином, на основі класифікації методів і рішень можна виробити єдину методологію — сукупність найбільш цілеспрямованих прийомів і способів удосконалення процесу.

Поняття "система" в грецькій мові має широкий спектр значень: сполучення, організм, пристрій, організація, союз, лад, керуючий орган. Першість у використанні цього терміна приписують стоїкам, також воно зустрічається в Аристотеля. Деякі ідеї, що лежать в основі загальної теорії систем, можна знайти вже в Гегеля. Вони зводяться до наступного: ціле є чимось більшим, ніж сума частин; ціле визначає природу частин; частини не можуть бути пізнані поза цілим; частини перебувають у постійному взаємозв'язку та взаємозалежності. Питання про науковий підхід до керування складними системами в явній формі першим поставив М.А. Ампер.

Згодом системний аналіз став між- і наддисциплінарним курсом, що узагальнює методологію дослідження складних технічних і соціальних систем. Зі зростанням населення планети, прискоренням науково-технічного прогресу, загрозою голоду, безробіття та екологічних катастроф застосування системного аналізу стає дедалі важливішим.

Системний аналіз надає інструментарій, відомий як системна парадигма, без якого дослідження проблем значно ускладнюється. Він також є найнадійнішою концептуальною основою сучасного менеджменту.

У літературі з цього питання простежується чіткий поділ учених на два табори: прихильників абстрактної теорії систем і прихильників прагматичного використання системної методології. Західні автори (Дж. ван Гіг, Р. Ешбі, Р. Акофф, Ф. Емері, С. Бір) здебільшого схиляються до прикладного системного аналізу, застосування його для аналізу та проектування організацій. Класики радянського системного аналізу (А.І. Уємов, М.В. Блауберг, Е.Г. Юдін, Ю.А. Урманцев та інші) більше уваги приділяють теорії системного аналізу як каркасу наукового знання, визначенню філософських категорій "система", "елемент", "частина", "ціле" тощо [8, c. 29-30].

Процес системного аналізу розвитку галузі можна поділити на чотири стадії.

Перша стадія — визначення системи, її загальної мети (яка випливає з ролі системи в надсистемі) та критеріїв, що забезпечують подальший вибір оптимального шляху досягнення цієї мети.

Кількісне вираження галузевого критерію дозволяє точно визначити цілі підсистем, критерії оцінювання їх функціонування, а також сформувати, з одного боку, критерії оптимальності для всього взаємозв'язаного комплексу моделей планування та регулювання галузі, а з іншого — систему показників і важелів економічного регулювання. Іноді критерії вдається сформулювати лише на якісному рівні.

Друга стадія системного аналізу полягає в побудові та аналізі дерева цілей. Це найбільш трудомісткий і результативний етап. Побудова дерева цілей має доводитися до рівня задач, розв'язання яких уже не викликає принципових труднощів.

Третя стадія системного аналізу розвитку галузі починається зі складання вичерпного плану заходів, спрямованих на досягнення цілей галузі. Ці заходи розміщуються на нижньому рівні дерева цілей і добираються за допомогою системи моделей розвитку галузі.

Четверта стадія — діагностування, тобто виявлення всього комплексу актуальних нерозв'язаних проблем, диспропорцій та їх причин. Мета діагнозу — специфікація розроблюваної системи, уточнення вимог до неї, створення організаційного плану послідовної побудови системи, добір засобів та методів управління нею.

Діагноз системи полягає в безпосередньому обстеженні об'єкта та включає, з одного боку, вивчення документації, а з іншого — масове виявлення та аналіз думок співробітників.

Більшість інформації, отриманої при обстеженні, відноситься не до "хвороб" управління, а радше до симптомів, у яких виявляється розлад інформаційної системи управління. Як правило, причини цих розладів усвідомлюються рідко, тому головна мета діагнозу — встановити ці причини. На основі аналізу матеріалів опитування визначається комплекс симптомів розладу управління в термінах "недоліків управління"; на підставі такого аналізу виявляються розлади інформаційної системи та їх причини; добираються інформаційні механізми управління; формулюються їх взаємозв'язані комплекси.

Системний аналіз дозволяє розробити більш гнучку та ефективну теоретичну структуру, ніж той рівень теоретичного аналізу, що досяжний у рамках добре розвиненого рівноважного підходу. Однак спочатку необхідно вказати та описати основні системні поняття. Систему можна визначити як деяку множину змінних незалежно від ступеня їхнього взаємозв'язку [1, c. 21-23].

3. Розвиток системного аналізу та використання в різних науках

Системний аналіз — це сукупність понять, методів, процедур і технологій для вивчення, опису та реалізації явищ і процесів різної природи, а також міждисциплінарних проблем; це сукупність загальних законів, методів і прийомів дослідження таких систем.

Системний аналіз — це методологія дослідження складних, часто не цілком визначених проблем теорії та практики.

Строго кажучи, розрізняють три галузі науки, що вивчають системи:

• системологію (теорію систем), яка вивчає теоретичні аспекти та використовує теоретичні методи (теорія інформації, теорія ймовірностей, теорія ігор та інші);
• системний аналіз (методологію, теорію та практику дослідження систем), що досліджує методологічні, а часто й практичні аспекти та використовує практичні методи (математична статистика, дослідження операцій, програмування та інші);
• системотехніку, системотехнологіку (практику та технологію проектування й дослідження систем).

За термін "системотехнологіка" відповідальність несе автор. Такий розподіл є досить умовним.

Спільним для всіх цих галузей є системний підхід, системний принцип дослідження — розгляд досліджуваної сукупності не як простої суми частин (лінійно взаємодіючих об'єктів), а як сукупності нелінійних і багаторівневих взаємодіючих об'єктів.

Будь-яку предметну область також можна визначити як системну.

Приклад. Інформатика — наука, що вивчає інформаційно-логічні та алгоритмічні аспекти системних процесів, системні аспекти інформаційних процесів. Це визначення можна вважати системним визначенням інформатики [4, c. 49-50].

Системний аналіз тісно пов'язаний із синергетикою. Синергетика — це міждисциплінарна наука, що досліджує загальні ідеї, методи та закономірності організації (зміни структури, її просторово-часового ускладнення) різних об'єктів і процесів, а також інваріанти (незмінні сутності) цих процесів. "Синергічний" у перекладі означає "спільний, узгоджено діючий". Це теорія виникнення нових якісних властивостей і структур на макроскопічному рівні.

Системний аналіз тісно пов'язаний і з філософією. Філософія дає загальні методи змістовного аналізу, а системний аналіз — загальні методи формального, міжпредметного аналізу предметних областей, виявлення, опису та вивчення їхніх системних інваріантів. Можна дати й філософське визначення системного аналізу: системний аналіз — це прикладна діалектика.

Системний аналіз надає для використання в різних науках і системах такі системні методи та процедури:

• абстрагування та конкретизація;
• аналіз і синтез, індукція та дедукція;
• формалізація та конкретизація;
• композиція та декомпозиція;
• лінеаризація та виділення нелінійних складових;
• структурування та реструктурування;
• макетування;
• реінжиніринг;
• алгоритмізація;
• моделювання та експеримент;
• програмне керування та регулювання;
• розпізнавання та ідентифікація;
• кластеризація та класифікація;
• експертне оцінювання та тестування;
• верифікація
• та інші методи й процедури [9, c. 24-26].

Існують такі основні типи ресурсів у природі та суспільстві.

Речовина — найбільш вивчений ресурс, який в основному представлений таблицею Д.І. Менделєєва досить повно та поповнюється не так часто. Речовина виступає як відображення сталості матерії в природі, як міра однорідності матерії.

Енергія — не повністю вивчений тип ресурсів; наприклад, ми не володіємо керованою термоядерною реакцією. Енергія виступає як відображення мінливості матерії, переходів з одного виду в інший, як міра необоротності матерії.

Інформація — мало вивчений тип ресурсів. Інформація виступає як відображення порядку, структурованості матерії, як міра порядку, самоорганізації матерії (і соціуму). Нині цим поняттям ми позначаємо деякі повідомлення; нижче цьому поняттю буде присвячено більш детальне обговорення.

Людина — виступає як носій інтелекту вищого рівня та є в економічному, соціальному, гуманітарному змісті найважливішим і унікальним ресурсом суспільства, розглядається як міра розуму, інтелекту та цілеспрямованої дії, міра соціального начала, вищої форми відображення матерії (свідомості).

Організація (або організованість) виступає як форма ресурсів у соціумі, групі, що визначає його структуру, включаючи інститути людського суспільства, його надбудови, застосовується як міра впорядкованості ресурсів. Організація системи пов'язана з наявністю деяких причинно-наслідкових зв'язків у цій системі. Організація системи може мати різні форми, наприклад, біологічну, інформаційну, екологічну, економічну, соціальну, тимчасову, просторову, і вона визначається причинно-наслідковими зв'язками в матерії та соціумі.

Простір — міра довжини матерії (події), розподілу її (його) у навколишньому середовищі.

Час — міра оборотності (необоротності) матерії, подій. Час нерозривно пов'язаний зі змінами дійсності.

Можна говорити про різні поля, у яких "поміщена" людина, — матеріальне, енергетичне, інформаційне, соціальне, про їх просторові, ресурсні (матерія, енергія, інформація) та тимчасові характеристики.

Відповідно до принципу системного підходу, кожна система впливає на іншу систему. Увесь навколишній світ — це взаємодіючі системи. Ціль системного аналізу — з'ясувати ці взаємодії, їхній потенціал і "направити їх на службу людині" [2, c. 35-37].

Під час проведення системного аналізу необхідно дотримуватися основних його принципів:

1. Планомірність. Оцінку діяльності управління об'єктом проводити на основі плану або оперативного завдання. Це необхідно тому, що будь-яка оцінка ґрунтується на аналізі рівня виконання планових і договірних зобов'язань і, по-друге, аналіз має забезпечувати оцінку варіантів планових рішень для досягнення найефективнішого використання регіональних ресурсів.

2. "Провідна ланка". Потрібно знайти найважливішу для даного моменту проблему, розв'язання якої приведе до можливості вирішення всіх інших питань.

3. Конкретність і дійовість. Аналітичні розрахунки мають проводитися цілеспрямовано, не відриваючись від потреб управління. Конкретний аналіз розвитку регіону безпосередньо пов'язаний з його дійовою спрямованістю, тобто має бути орієнтований на поліпшення програмно-прогнозної роботи, оптимальне використання місцевих ресурсів тощо. Якщо цього не відбувається, то такий аналіз не досягає кінцевої мети і не має практичного значення.

4. Об'єктивність. Аналітичні висновки мають бути достовірними, оскільки неточність результатів аналізу може привести до прийняття рішень, здатних стати основою для викривлення інформації про стан об'єкта. Це, у свою чергу, може призвести до економічних втрат [7, c. 46].

Висновки

Системний підхід до дослідження проблем, системний аналіз — це наслідок науково-технічної революції, а також необхідності вирішення її проблем за допомогою однакових підходів, методів і технологій. Такі проблеми виникають і в економіці, і в інформатиці, і в біології, і в політиці тощо.

Системний аналіз — це вивчення об'єкта дослідження як сукупності елементів, що утворюють систему. У наукових дослідженнях він передбачає оцінку поведінки об'єкта як системи з усіма факторами, які впливають на його функціонування. Цей метод широко застосовується в наукових дослідженнях при комплексному вивченні діяльності виробничих об'єднань і галузі в цілому, визначенні пропорцій розвитку галузей економіки тощо.

Системний аналіз як самостійна прикладна дисципліна остаточно оформився в 50-ті роки. Кілька десятиліть, що передували цій події, відзначені рядом практичних рішень і результатів у різних сферах життя, які більшою чи меншою мірою сприяли якнайшвидшому становленню цієї дисципліни.

Так, наприклад, у 30-ті роки фірма "Radio Corporation of America" (поряд з іншими) визнала необхідність системного підходу до створення служби телевізійного мовлення. Під час Другої світової війни багато груп дослідження операцій зробили свій внесок у філософію та методологію системної роботи.

І, нарешті, заснована в 1946 році військово-повітряними силами США фірма "Rand Corporation" висунула корисну концепцію системного аналізу.

Таким чином, системний аналіз як наукова дисципліна виник у відповідь на потребу вивчення складних систем і фактично є логічним розвитком дослідження операцій.

Термін "system analysis" з'явився на початку 60-х років у США для позначення методології та техніки аналізу складних систем, що розвивалася тоді на основі методів дослідження операцій. Дослідник операцій називався "analyst", а фахівця з аналізу та проектування складних систем стали називати терміном "system analyst".

Таким чином, термін "system analysis" правильніше було б перекласти як "аналіз систем", але його перекладають як "системний аналіз", тому що на англійську мову обидва ці терміни перекладаються однаково — "system analysis". В українській науковій мові термін "системний аналіз" несе набагато більше смислове навантаження. Системний аналіз — дисципліна прикладна, орієнтована на вирішення конкретних практичних завдань. У теоретичному плані системний аналіз базується на таких дисциплінах, як дослідження операцій, загальна теорія систем, теорія керування (кібернетика) та інші.

Список використаної літератури

1. Губанов В. Введение в системный анализ: Учеб. пособие/ В. А. Губанов, В. В. Захаров, А. Н. Коваленко; Науч. ред. Л. А. Петросян; ЛГУ им. А. А. Жданова. - Л.: Изд-во ЛГУ, 1988. - 227 с.

2. Згуровский М. Системный анализ: проблемы, методология, приложения: Проект "Наукова книга"/ Михаил Згуровский, Наталья Панкратова; НАН Украины, Мин-во образования и науки Украины, Ин-т прикладного системного анализа, Нац. технический ун-т Украины "Киевский политехнический институт". - К.: Наук. думка, 2005. - 743 с.

3. Качинський А. Засади системного аналізу безпеки складних систем/ Анатолій Качинський; за заг. ред.: В. П. Горбуліна; Нац. центр з питань євроатлантичної інтеграції України, Рада нац. безпеки і оборони України, Ін-т проблем нац. безпеки. - К.: Євроатлантикінформ, 2006. - 335 с.

4. Колесников Л. Основы теории системного подхода: матеріал технічної інформації/ Л. А. Колесников. - К.: Наук. думка, 1988. - 171 с.

5. Перевозчикова О. Основи системного аналізу об'єктів і процесів комп'ютеризації: навч. посібник/ Ольга Перевозчикова; Нац. ун-т "Києво-Могилянська академія". - К.: Видавничий дім "КМ Академія", 2003. - 431 с.

6. Сорока К. Основи теорії систем і системного аналізу: Навчальний посібник/ Мін-во освіти і науки України, Харківська нац. ак-я міського господарства. - 2-ге вид. - Харьків: Видавець Тимченко А. Н., 2005. - 286 с.

7. Старіш О. Системологія: Підручник/ Олександр Старіш; Мін-во освіти і науки України, Нац. ун-т "Острозька академія". - К.: Центр навчальної літератури, 2005. - 231 с.

8. Чигринська О. С. Теорія економічного аналізу: Навчальний посібник/ О. С. Чигринська, Т. М. Власюк; Мін-во освіти і науки України, Київський нац. ун-т технологій та дизайну. - К.: Центр навчальної літератури, 2006. - 231 с.