Características de las principales etapas del análisis de sistemas. “Fundamentos de la teoría de sistemas y análisis de sistemas. El orden de realización de las etapas del análisis de sistemas.
1. Características de los métodos de análisis de sistemas. Etapas del análisis del sistema.
2. Principios básicos del análisis de sistemas. Enfoque de sistemas.
3. Métodos de análisis de sistemas.
1. Características del análisis de sistemas. Etapas del análisis del sistema.
La diferencia entre el análisis de sistemas y otros métodos de investigación:
Las principales diferencias entre el análisis de sistemas y otros enfoques más o menos formalizados a la hora de justificar las decisiones tomadas sobre el problema en estudio se reducen a las siguientes:
Se consideran todos los métodos y medios alternativos teóricos posibles para lograr los objetivos planteados (investigación, diseño, tecnológico, operativo, etc.), la combinación y combinación correcta de estos. varios métodos y fondos;
Las alternativas a una solución deben evaluarse desde una perspectiva de largo plazo (especialmente para sistemas que tienen un propósito estratégico);
No existen soluciones estándar;
Se expresan claramente diferentes puntos de vista sobre la solución del mismo problema;
Se aplica a problemas para los cuales los requisitos de costo o tiempo no están completamente definidos;
Se reconoce la importancia fundamental de los factores organizativos y subjetivos en el proceso de toma de decisiones y, de acuerdo con ello, se desarrollan procedimientos para la generalización del uso de juicios cualitativos en el análisis y coordinación de diferentes puntos de vista;
Se presta especial atención a los factores de riesgo y la incertidumbre, su consideración y evaluación a la hora de elegir las soluciones más óptimas entre las opciones posibles.
El análisis de sistemas proporciona la base para combinar el conocimiento y la experiencia de especialistas de muchos campos para encontrar soluciones cuyas dificultades no pueden superarse basándose en el juicio de un solo experto.
Al comprender la insuficiencia y la necesidad de desarrollar medios para preservar la integridad, últimamente a menudo se vuelve a la definición del análisis de sistemas como una forma formalizada. sentido común, a una comprensión del análisis de sistemas como un arte que requiere apoyo matemático, a un estudio más profundo del patrón de integridad y el papel del hombre en su formación y preservación.
Por tanto, la característica principal de los métodos de análisis de sistemas es su combinación de métodos formales y conocimiento informal (experto).
Teniendo en cuenta lo anterior, al dar una definición de análisis de sistemas, es necesario reflejar en ella que análisis de sistemas:
Se utiliza para resolver problemas que no pueden plantearse ni resolverse mediante métodos matemáticos individuales;
Utiliza no sólo métodos formales, sino también métodos de análisis cualitativo (“sentido común formalizado”), es decir métodos destinados a mejorar el uso de la intuición y la experiencia de los especialistas (tomadores de decisiones);
une diferentes metodos utilizando una metodología unificada;
Brinda la oportunidad de combinar el conocimiento, el juicio y la intuición de los especialistas. Varias áreas conocimiento y los obliga a una cierta disciplina de pensamiento.
La característica principal del análisis de sistemas es que orienta al investigador y al diseñador a no intentar proponer inmediatamente modelo final objeto o proceso de toma de decisiones (como es el caso de la modelización matemática o de la actividad inventiva), sino del desarrollo de una metodología que contenga herramientas que permitan formar gradualmente un modelo, justificando su adecuación en cada paso de la formación con la participación del tomador de decisiones: primero, al elegir la base del elemento, luego - al formular objetivos y seleccionar criterios, luego - al elegir métodos de modelado, al obtener opciones de solución, entre las cuales el tomador de decisiones selecciona la mejor.
El análisis del sistema se puede realizar a nivel de lógica o sentido común. Método científico El análisis sistémico ocurre sólo cuando se utiliza un enfoque científico basado en el análisis cuantitativo en todas sus etapas.
En forma ampliada, el análisis del sistema consta de las siguientes etapas:
Formulación del problema;
Estructuración del sistema;
Construcción e investigación de modelos.
La primera etapa es la etapa de formulación del problema, que es muy importante para el trabajo posterior. En general, se acepta que la formulación competente del problema garantiza entre un 60 y un 70% de éxito en la obtención de resultados.
La segunda etapa del análisis del sistema es la estructuración. En primer lugar, es necesario localizar los límites del sistema y determinar su entorno externo. Para ello, es necesario determinar el conjunto de todos los elementos y dividirlos en dos clases: el sistema en estudio y su entorno externo. Estructurar el sistema consiste en dividirlo en subsistemas de acuerdo con la tarea. La etapa de estructuración finaliza con la identificación de todas las conexiones esenciales entre ella y los sistemas identificados en ambiente externo. Así, para cada uno de los sistemas (subsistemas) seleccionados, se determinan sus entradas y salidas.
La siguiente, la tercera etapa del análisis del sistema, es la construcción y estudio de un modelo matemático. Un modelo es un reflejo de un sistema real (original), lo que permite predecir sus sistemas funcionales con el entorno externo. La tarea de construir una definición de un modelo matemático de un sistema se denomina problema de identificación. El problema de identificación se puede formular de la siguiente manera: a partir de los resultados de las observaciones de las variables de entrada y salida del sistema, se debe construir un modelo matemático óptimo, en cierto sentido.
2. Principios básicos del análisis de sistemas. Enfoque de sistemas
El análisis de sistemas se basa en una serie de principios generales.
1. El principio de generalización de los datos experimentales es la ley de los fenómenos descubiertos a partir de observaciones. Por lo tanto, su verdad está asociada únicamente con hechos y no con especulaciones.
2. El principio de optimización. Se sabe que característica distintiva El desarrollo moderno es la elección de los más opción adecuada desarrollo. En la naturaleza viva, esto sucede en la forma. seleccion natural, aunque también se produce selección artificial, por ejemplo en las actividades de los criadores. En el desarrollo de cualquier objeto también debemos ocuparnos de la selección. En el curso del desarrollo práctico de los logros científicos, es importante elegir soluciones creativas que sean las mejores en términos de un conjunto de indicadores para condiciones dadas.
3. El principio de coherencia. Para conocer realmente un tema, es necesario abarcar y estudiar todos sus aspectos, todas sus conexiones y mediaciones. Nunca lo logramos del todo, pero la exigencia de exhaustividad nos impide cometer errores. El principio de sistematicidad presupone un acercamiento a un nuevo objeto como un objeto complejo representado por un conjunto de elementos privados interconectados. Implica el estudio de un objeto, por un lado, como un todo único y, por otro lado, como parte de un sistema más amplio en el que el objeto analizado se encuentra en determinadas relaciones con otros sistemas. Por lo tanto, ¡el principio de sistematicidad cubre todos los aspectos de un objeto y sujeto en el espacio y el tiempo!
4. El principio de jerarquía. Las relaciones jerárquicas ocurren en muchos sistemas, que se caracterizan por una diferenciación tanto estructural como funcional, es decir. capacidad para implementar una determinada gama de funciones. En los sistemas reales, una estructura jerárquica nunca es absolutamente rígida debido a que la jerarquía se combina con una mayor o menor autonomía de los niveles inferiores en relación con los superiores, y la gestión utiliza las capacidades de autoorganización inherentes a cada nivel.
5. Principio de integración. Las propiedades integradoras de un objeto aparecen como resultado de la combinación de elementos en un todo, así como durante la combinación de funciones en el tiempo y el espacio.
6. El principio de formalización se basa en el uso de un método formal para describir el sistema (por ejemplo, métodos matemáticos) y obtener características cuantitativas y complejas.
Por lo tanto, de acuerdo con los principios del análisis de sistemas, tal o cual problema complejo que enfrenta la sociedad debe considerarse en un contexto holístico, como un sistema en la interacción de todos sus componentes, con mayor frecuencia como una organización de componentes que tiene un objetivo común.
El enfoque de sistemas es la base teórica y metodológica del análisis de sistemas. Se trata de una aproximación al estudio de un objeto (problema, fenómeno, proceso) como un sistema en el que se identifican los elementos, conexiones internas y externas que influyen de manera más significativa en los resultados estudiados de su funcionamiento, y los objetivos de cada uno de los elementos. , en función del propósito general del objeto. Se centra en revelar la integridad del objeto y los mecanismos que la proporcionan, en identificar los múltiples aspectos diferentes tipos conexiones de un objeto complejo y reunirlas en una sola imagen teórica.
El enfoque sistémico se basa en teoria general sistemas (Ludwig von Bertalanffy) y cibernética - teoría del control (Norbert Wiener, W. Ross Ashby, Stafford Beer). Se formó en los años 40-60 del siglo XX. La presentación más completa y emocionante del enfoque sistémico, su historia, principios y direcciones existentes se presenta en el maravilloso libro del físico estadounidense F. Capra "The Web of Life".
El objetivo del enfoque sistémico, basado en el estudio de patrones objetivos de desarrollo de sistemas, es dar reglas para organizar el pensamiento de acuerdo con un esquema multipantalla.
La esencia de un enfoque sistemático de la investigación. problema científico- presentación de este problema como un sistema. Además, el enfoque de sistemas representa cualquier sistema como un subsistema, porque por encima de cualquier sistema hay un supersistema, que se encuentra en un nivel superior en la jerarquía de sistemas.
Definamos las características del enfoque de sistemas. El enfoque de sistemas es una forma de conocimiento metodológico asociado con el estudio y la creación de objetos como sistemas, y se refiere únicamente a sistemas.
Un enfoque sistemático requiere considerar el problema no de forma aislada, sino en la unidad de las conexiones con el medio ambiente, comprendiendo la esencia de cada conexión y elemento individual, y haciendo asociaciones entre objetivos generales y específicos.
Parece razonable considerar la investigación de sistemas realizada de cierta manera como un análisis de sistemas y llamar a su metodología un enfoque de sistemas.
3. Métodos de análisis del sistema.
Consideremos los principales métodos destinados a utilizar la intuición y la experiencia de los especialistas, así como los métodos de representación formalizada de sistemas que se utilizan en el análisis de sistemas.
Método de lluvia de ideas
Los métodos de este tipo tienen como objetivo principal la búsqueda de nuevas ideas, su amplia discusión y crítica constructiva. La principal hipótesis es que entre gran número hay al menos algunas buenas ideas. Al realizar discusiones sobre el tema en estudio, se aplican las siguientes reglas:
1) formular el problema en términos básicos, destacando un único punto central;
2) no declarar falsa una idea y no dejar de explorar ninguna idea;
3) apoyar una idea de cualquier tipo, incluso si su relevancia le parece dudosa en ese momento;
4) brindar apoyo y aliento para liberar de inhibiciones a los participantes en la discusión.
A pesar de toda la aparente simplicidad, estas discusiones dan buenos resultados.
Métodos de evaluación de expertos.
La base de estos métodos es varias formas encuesta de expertos seguida de evaluación y selección de la opción más preferible. La posibilidad de utilizar valoraciones de expertos y la justificación de su objetividad se basa en que la característica desconocida del fenómeno en estudio se interpreta como valor aleatorio, cuyo reflejo de la ley de distribución es la evaluación individual que hace el experto de la confiabilidad y la importancia de un evento en particular. Se supone que el valor real de la característica en estudio está dentro del rango de estimaciones obtenidas de un grupo de expertos y que la opinión colectiva generalizada es confiable. El punto más controvertido de estos métodos es el establecimiento de coeficientes de ponderación basados en las estimaciones expresadas por los expertos y la reducción de estimaciones contradictorias a un determinado valor medio.
Los métodos más habituales de valoración pericial para la clasificación basada en la valoración de preferencias son actualmente los siguientes:
método de clasificación;
Método de evaluación directa;
Método de comparación.
El último método (el método de comparación) incluye dos variedades: comparación pareada y comparación secuencial.
En principio, cada uno de ellos tiene mucho en común, y la única diferencia es que la evaluación (medición) de los objetos en estudio se realiza diferentes caminos. Además, cada método tiene ciertas ventajas y desventajas.
Lo común de cada método radica en la secuencia de procedimientos para su uso. Éstas incluyen:
Organización de evaluaciones de expertos;
Realizar una recopilación de opiniones de expertos;
Procesamiento de los resultados de los peritajes.
La práctica muestra que reducir la subjetividad y, en consecuencia, aumentar la objetividad de los resultados del uso de métodos expertos depende significativamente del cumplimiento de las reglas de organización, preparación y realización del trabajo experto. Esto depende especialmente, en primer lugar, de la organización de la evaluación de expertos, del nombramiento de una persona responsable de organizar y realizar el trabajo de evaluación de expertos, así como de la formación de comisiones de expertos.
Para la gestión general del trabajo pericial, deberá nombrarse un jefe de la comisión de expertos. La comisión consta de dos grupos: de trabajo y de expertos.
El grupo de trabajo está encabezado por su líder (organizador). Su subordinación incluye trabajadores técnicos que realizan trabajos de ingeniería sobre la preparación de materiales para el trabajo de los expertos, la elaboración de los resultados del trabajo de los expertos, etc.
El grupo de expertos incluye expertos, especialistas en los problemas que se resuelven.
La formación del grupo de expertos la lleva a cabo el jefe (organizador) del grupo de trabajo. En este caso, se realizan una serie de actividades secuenciales:
Planteamiento del problema y definición del área de actividad del grupo;
Elaborar una lista preliminar de expertos, especialistas en el campo de actividad considerado;
Análisis composición de calidad lista preliminar de expertos y aclaración de la lista;
Obtener el consentimiento de expertos para participar en el trabajo;
Elaboración de la lista final del grupo de expertos.
método Delphi
Inicialmente, el método Delphi se propuso como uno de los procedimientos para realizar una lluvia de ideas y se suponía que ayudaría a reducir la influencia de los factores psicológicos y aumentar la objetividad de las evaluaciones de los expertos. Luego, el método comenzó a utilizarse de forma independiente. Su base es la retroalimentación, familiarizar a los expertos con los resultados de la ronda anterior y tener en cuenta estos resultados a la hora de evaluar la importancia de los expertos.
Por tanto, el método Delphi es un procedimiento de encuesta por cuestionario iterativo. Al mismo tiempo, se observa la exigencia de que no haya contactos personales entre los expertos y de que se les proporcione información completa sobre todos los resultados de las evaluaciones de cada ronda de la encuesta, manteniendo el anonimato de las evaluaciones de argumentación y crítica.
La esencia del método Delphi es una herramienta que permite tener en cuenta la opinión independiente de todos los miembros de un grupo de expertos sobre el tema en discusión, combinando consistentemente ideas, conclusiones y propuestas y llegando a acuerdos. El método se basa en repetidas entrevistas grupales anónimas.
El procedimiento del método incluye varias etapas sucesivas de entrevista. En la primera etapa se realiza una encuesta individual a expertos, normalmente en forma de cuestionarios. Los expertos dan respuestas sin dar razones. Luego se procesan los resultados de la encuesta, se forma una opinión colectiva de un grupo de expertos y se identifican y resumen los argumentos a favor de varios juicios. En la segunda etapa, se comunica toda la información a los peritos y se les pide que reconsideren sus valoraciones y expliquen los motivos de su desacuerdo con el juicio colectivo. Las nuevas estimaciones se procesan nuevamente y se realiza la transición a la siguiente etapa. Como muestra la práctica, después de tres o cuatro etapas las respuestas de los expertos se estabilizan y se puede detener el procedimiento.
Arroz. 2.1. Algoritmo para organizar y realizar una evaluación experta del método Delphi.
El algoritmo para organizar y realizar una evaluación experta del método Delphi consta de las siguientes etapas (Fig. 2.1):
1. Formar un grupo de trabajo para recopilar y resumir opiniones de expertos.
2. Formar un grupo experto de especialistas que tengan conocimiento de las cuestiones relativas al tema en discusión.
3. Elaborar un cuestionario, indicando el problema planteado y aclarando cuestiones. La redacción debe interpretarse de forma clara e inequívoca, sugiriendo respuestas inequívocas.
4. Realizar una encuesta a expertos de acuerdo con la metodología, lo que implica repetir el procedimiento si es necesario. Las respuestas recibidas sirven de base para formular preguntas para la siguiente etapa.
5. Resumir opiniones de expertos y emitir recomendaciones sobre el problema planteado.
La ventaja del método Delphi es el uso de retroalimentación durante la encuesta, lo que aumenta significativamente la objetividad de las evaluaciones de los expertos. Sin embargo, este método requiere mucho tiempo para implementar todo el procedimiento de varias etapas. Para reducir el tiempo, se propone crear y utilizar un sistema informático.
Así, el método Delphi es un método para encontrar rápidamente soluciones, a partir de su generación en el proceso de lluvia de ideas realizado por un grupo de especialistas, y seleccionando la mejor solución en base a valoraciones de expertos.
Método del árbol de objetivos
El término "árbol" sugiere el uso de una estructura jerárquica que se obtiene dividiendo el objetivo general en subobjetivos. Para los casos en los que el orden de los árboles no se mantiene estrictamente en toda la estructura, V.I. Glushkov introdujo el concepto de "gráfico de previsión". El método del "árbol de objetivos" tiene como objetivo obtener una estructura relativamente estable de objetivos, problemas y direcciones. Para lograr esto, al construir la versión inicial de la estructura, se deben tener en cuenta los patrones de establecimiento de objetivos y utilizar los principios de formación de estructuras jerárquicas.
Métodos morfológicos
La idea principal del enfoque morfológico es encontrar todo sistemáticamente. opciones posibles Resolver un problema combinando elementos seleccionados o sus características. De forma sistemática, el método de análisis morfológico fue propuesto por primera vez por F. Zwicky y a menudo se le denomina "método de Zwicky". Hay tres esquemas principales del método:
Un método para cubrir sistemáticamente el campo, basado en la identificación de las llamadas fortalezas de conocimiento en el área en estudio y el uso de algunos principios de pensamiento formulados para llenar el campo;
El método de negación y construcción, que consiste en formular algunos supuestos y reemplazarlos por otros opuestos, seguido de un análisis de las inconsistencias que surgen;
El método de la caja morfológica, que consiste en determinar todos los parámetros posibles de los que puede depender la solución al problema. Los parámetros identificados forman matrices que contienen todas las combinaciones posibles de parámetros, uno de cada fila, seguido de la selección de la mejor combinación.
Una de las clasificaciones más completas, basada en una representación formalizada de sistemas, es decir. sobre una base matemática, incluye los siguientes métodos:
Analítico (métodos tanto de matemáticas clásicas como de programación matemática);
Estadística (estadística matemática, teoría de la probabilidad, teoría de colas);
Teórica de conjuntos, lógica, lingüística, semiótica (consideradas como secciones Matemáticas discretas);
Gráfico (teoría de grafos, etc.).
La clase de sistemas mal organizados corresponde en esta clasificación a representaciones estadísticas. Para la clase de sistemas autoorganizados, los modelos más adecuados son los modelos matemáticos y gráficos discretos, así como sus combinaciones.
Las clasificaciones aplicadas se centran en métodos y modelos económicos y matemáticos y están determinadas principalmente por el conjunto funcional de problemas resueltos por el sistema.
Conclusión. Se consideran las diferencias entre el análisis de sistemas y otros métodos de investigación y las características de los métodos de análisis de sistemas. Se describen las etapas del análisis de sistemas y los principios básicos del análisis de sistemas. Se consideran el enfoque sistemático y los métodos de análisis de sistemas: el método de “lluvia de ideas”; métodos de evaluación de expertos; método Delphi; Método del “árbol objetivo” y métodos morfológicos
Preguntas de control
1. ¿En qué se diferencia el análisis de sistemas de otros métodos de investigación?
2. Características de los métodos de análisis de sistemas.
3. Etapas del análisis del sistema.
4. Principios básicos del análisis de sistemas.
5. Enfoque sistemático.
6. Métodos de análisis de sistemas.
7. Método de lluvia de ideas.
8. Métodos de peritaje.
9. Método Delphi.
10. El método del “árbol de metas”.
11. Métodos morfológicos.
Llamamos su atención sobre las revistas publicadas por la editorial "Academia de Ciencias Naturales".
ELEMENTOS DE LA TEORÍA DE SISTEMAS. PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN EN ECONOMÍA ECONÓMICA
| SISTEMAS................................................ .. ................................................. ........................................................ ................ .. | |
| 4.1. Sistemas estáticos y dinámicos................................................ .................... ................................ .................... | |
| 4.2. Clasificación de modelos económicos................................................ ................................. ................................. .............. | |
| 4.3. Revisión de modelos económicos................................................ ......................................... ................ .......... | |
| 4.4. Modelos de planificación de proyectos................................................ .................... ................................ ........................ ........ | |
| 4.4.1. Representación del proyecto en forma de red................................................ ........................................................... ................. . | |
| 4.4.2. Camino critico................................................ .................................................... ......... ........................... | |
| 4.4.3. Tareas de distribución y adición de recursos................................................. ................................. ................................. ... | |
| 4.4.4. Proyectos complejos................................................ ........................................................ ................ ................ | |
| 4.4.5. Enfoques estocásticos................................................ .................................................... ......... .......... | |
| 4.4.6. Diagramas de red con trabajo sobre arcos................................................. ........................................................ . | |
| 4.5. Sistemas dinámicos deterministas................................................ .................... ................................ ...... | |
| 4.5.1. Los principales objetivos del estudio de los sistemas dinámicos................................................. ................................. ............ | |
| 4.5.2. Enlaces dinámicos elementales de sistemas lineales suaves.................................. ......... | |
| 4.5.3. Tipos de conexiones de enlace................................................ ..... ................................................. ........... .......... | |
| 4.5.4. Transformada de Laplace y sus propiedades................................................ ....... .................................... | |
| 4.5.5. Función de transferencia y estudio de sistemas lineales................................................. ......... ....... | |
| 4.5.6. Ejemplo de estudio de un sistema de producción................................... ........ ................ | |
| 4.5.7. Sistemas dinámicos discretos................................................ .................... ................................ ........... | |
| 4.5.8. Los ciclos macroeconómicos y el modelo de Samuelson-Hicks.................................... ............ ............ | |
| 4.6. Sistemas estocásticos................................................ .................................................... ......... ................. | |
| 4.6.1. Tipos de sistemas de colas................................................ ................................. ................................. ....... | |
| 4.6.2. Procesos aleatorios................................................ ........................................................ ................ ............. | |
| 4.6.3. Ergodicidad de las cadenas de Markov................................................ ............................................................ ............ .. | |
| 4.6.4. Procesos homogéneos de nacimiento y muerte................................................. ......................................................... | |
| 4.6.5. Análisis de características medias del QS................................................. ................. ................................ ........ | |
| 4.6.6. Distribución exponencial y QS de Markov................................................. .................... .......... | |
| 4.6.7. Análisis de características de Markov QS................................................ ................................. ................................. ...... | |
| 5. ELEMENTOS DE LA TEORÍA DE LA TOMA DE DECISIONES................................... ......... ................................... |
| 5.1. Tareas de toma de decisiones................................................ ................................. ................................. ........................... ............. | |
| 5.2. Modelos de toma de decisiones en condiciones de riesgo e incertidumbre.................................... ............. . | |
| 5.3. Toma de decisiones con posibilidad de experimentación................................................. .......................... .......... | |
| 5.4. Objetivistas y subjetivistas................................................ ................. ................................ ........................ ...... | |
| 5.5. Función π- indiferencia................................................. ....................................................... ............. ............. | |
| 5.6. Utilidad esperada................................................ .................................................... ......... ........................ | |
| 5.7. El problema general de la distribución del riesgo ................................. ........................ .......................... ................................. | |
| 5.8. Optimismo de Pareto................................................ ................... ................................. ......................... ................ | |
| 5.9. Distribución óptima de lotería con funciones de utilidad exponenciales.... | |
| 5.10. La tarea de negociar................................................ ..... ................................................. ........................................................... ............ | |
| 5.11. La tarea de formar un sindicato................................................ ....................................................... ............. ....... | |
| 5.12. Selección de loterías durante su reparto................................................. ........................................................ .............. | |
| 5.13. Toma de decisiones y tarea de selección de cartera.................................... ......................... ......................... ....... | |
| 5.14. Método experto de toma de decisiones (ADM) ................................. .......... ................................... | |
| PREGUNTAS PARA EL EXAMEN................................................ ................ .................................... ................................................. | |
| LITERATURA................................................. ................................................. ...... ........................................... |
PRINCIPIOS DEL ENFOQUE DEL SISTEMA Y ETAPAS DE LA INVESTIGACIÓN DEL SISTEMA
Tema de estudio de la ciencia.
1) Conceptos básicos de la teoría de sistemas complejos.
En el marco de la dirección "Investigación de Sistemas de Gestión", las organizaciones y sus sistemas de gestión se consideran como sistemas complejos. El tema de investigación aquí es el comportamiento de dichos sistemas, así como los métodos para diseñar sistemas de gestión organizacional.
En cuanto a los métodos de investigación utilizados, se puede decir lo siguiente. Las cuestiones de investigación y toma de decisiones (elección formalizada o informal) en sistemas complejos se abordan en el marco de la dirección "colectiva" "Investigación de sistemas" ("Análisis de sistemas"). Además de los métodos de teoría general de sistemas y de investigación operativa en los que se basa esta dirección, también se presta atención a la transición no formalizada de un sistema real a su modelo. Para ello se utiliza un enfoque sistemático. Representa la dirección de la metodología, es decir. un sistema de principios (conocido como principios del enfoque de sistemas) y formas de organizar y construir actividades teóricas y prácticas, así como la doctrina de este sistema.
El modelo desarrollado sobre la base de un enfoque de sistemas puede estudiarse formalmente en el marco de las ramas científicas existentes y también utilizarse en la toma de decisiones.
Definiciones basicas
elemento Se llama un determinado objeto (material, energético, informativo, algorítmico) que es indivisible en el marco de esta consideración.
Comunicación se refiere a la relación entre elementos que es importante a los efectos de la consideración (en particular, el intercambio de materia, energía, información, la relación de precedencia, subordinación, etc.).
Función es el propósito de un elemento que le asigna la naturaleza o el hombre, que es capaz de cumplir bajo condiciones de ciertas influencias externas (prescritas).
Objetivo es el propósito de un elemento que le asigna la naturaleza o el hombre, que es capaz de cumplir adaptándose a diversas influencias externas (imprevistas).
Sistema es un conjunto de elementos y conexiones entre ellos que tiene función (propósito), distintas de funciones (metas) elementos individuales. Efecto sistémico o aparición es la manifestación de propiedades cualitativamente nuevas en el conjunto (sistema), que están ausentes en sus elementos. Efecto sinergico Se llama un aumento en la eficiencia de la actividad como resultado de la integración, la fusión de partes individuales en un solo sistema debido al llamado. efecto del sistema (emergencia). Si un sistema tiene un objetivo, también se le llama sistema con propósito
El sistema tiene un objetivo ( objetivo global) asume la existencia goles locales o funciones locales, ante sus elementos. En otras palabras, el objetivo/función global se asegura a través de su implementación. Los objetivos/funciones, subobjetivos/subfunciones y este tipo de conexiones entre ellos a menudo forman una estructura jerárquica ( árbol de objetivos).
Gran sistema Es un sistema que incluye un número importante de elementos y conexiones similares. Grande y complejo o simplemente sistema complejo Es un gran sistema que consta de elementos de diferentes tipos y que tiene conexiones heterogéneas entre ellos.
Ejemplo 1. Una pluma de grúa prefabricada con elementos en forma de varillas es un sistema grande, pero no complejo. Un avión y una computadora son sistemas grandes y complejos.
Estructura es una representación de un sistema en forma de subconjuntos de elementos (posiblemente un solo elemento) y conexiones entre ellos. Dividir un conjunto de elementos en subconjuntos o estructurando puede tener una base material, funcional (para ello es recomendable construir primero un árbol de objetivos), algorítmica y de otro tipo. Es conveniente representar la estructura del sistema en forma de un diagrama gráfico que consta de celdas (subconjuntos) y conexiones. Estos esquemas se denominan diagramas estructurales.
Ejemplo2. Un ejemplo de estructura material es la estructura material de un puente prefabricado. Representación de un motor de combustión interna en forma de un conjunto interconectado de sistemas de suministro de energía, lubricación, refrigeración, etc.: una estructura funcional. La división de una empresa en departamentos es una estructura organizativa. Representación de un algoritmo en forma de diagrama de algoritmo - estructura algorítmica.
Descomposición se llama dividir un sistema en partes ( subsistemas), conveniente para fines de revisión. A menudo es apropiada una descomposición vertical o de niveles, donde cada nivel inferior está subordinado al superior. La descomposición es el proceso inverso de la estructuración. Se puede lograr una misma representación de un sistema tanto mediante estructuración como mediante descomposición.
Ejemplo3. Como ejemplo de descomposición de niveles, podemos considerar la representación sector público cualquier industria economía nacional como la siguiente jerarquía.
| Ministerio | |||||||||||||||||||||||||
| Glauco | . . . | Glauco | |||||||||||||||||||||||
| UPR | . . . | UPR | UPR | . . . | UPR | ||||||||||||||||||||
| utseh | . . . | utseh | utseh | . . . | utseh | utseh | . . . | utseh | utseh | . . . | utseh | ||||||||||||||
Upr – gestión empresarial, UTseh – gestión de talleres
Sistemas y entorno externo.
Los sistemas se pueden clasificar en abierto Y cerrado. Básico características distintivas sistemas abiertos: la capacidad de intercambiar masa, energía, información, etc. con el entorno externo. Por el contrario, se supone que los sistemas cerrados carecen por completo de esta capacidad. Estos sistemas se utilizan como cierto tipo de abstracción y no se encuentran en la naturaleza.
El sistema (abierto) está influenciado por ambiente externo. Ella ejerce esta influencia a través de influencias de entrada(entradas) o incentivos. El sistema, a su vez, influye en el medio ambiente. Este impacto se logra a través de influencias de salida(salidas) o reacciones.
Considere una organización como un sistema. Una organización es un sistema que utiliza factores de producción para obtener los máximos resultados cualitativos y cuantitativos en un tiempo mínimo y con costos mínimos factores de producción. Desde el punto de vista del entorno externo, dicho sistema existe como una fuente para satisfacer sus necesidades. El diagrama más simple de interacción entre el sistema y el medio ambiente es el siguiente (Fig. 2).
Figura 2. Esquema de interacción entre el sistema y el medio ambiente. Las influencias de entrada al sistema desde el entorno externo son:
Muchos objetivos y restricciones - Z = ( z k)
Un conjunto de recursos (factores de producción, materias primas procesadas, etc.) - X = ( X j) Los resultados del sistema son una variedad de productos, bienes y servicios finales destinados a satisfacer las necesidades del entorno externo, así como los residuos, es decir. productos finales que proporcionan Influencia negativa al entorno externo - Y = (Y i ). Al mismo tiempo, muchos productos y recursos finales se pueden clasificar en los siguientes grupos: material, información, financiero, laboral, energético.
Consideremos un diagrama más detallado de la interacción de la empresa "como sistema" con el externo.
Población
Proveedores/consumidores
Contrapartes
| autoridades federales | ||||||||||||
| Regionales y locales | superiores | |||||||||||
| autoridades, control y | poder, control y | organizaciones | ||||||||||
| gestión | gestión | |||||||||||
| Financiero | ||||||||||||
| mercado | ||||||||||||
| Mercado | Empresa como | |||||||||||
| Bienes y | sistema | |||||||||||
| servicios | ||||||||||||
| Mercado | ||||||||||||
| factores | ||||||||||||
| Subordinados | ||||||||||||
| organizaciones | ||||||||||||
Fig. 3. Esquema de interacción de una empresa con el entorno externo. Por ejemplo, considere un fragmento de un modelo de interacción de una institución educativa con elementos.
ambiente externo. Los siguientes vectores, cuyos componentes son conjuntos, pueden considerarse productos finales de una institución educativa (outputs):
Y 1 - personal de ingeniería capacitado;
Y 11 - personal de ingeniería capacitado según programas estándar;
Y 12 - personal de ingeniería capacitado por orden de órganos gubernamentales y de gestión; Y 13 - personal de ingeniería capacitado por encargo de instituciones financieras;
Y 14 - personal de ingeniería capacitado según órdenes de una empresa específica, etc.; Y 2 - productos de información de la universidad;
Y 21 - literatura educativa y metodológica;
Y 22 - literatura científica y técnica;
Y 23 - presentar información sobre las actividades de la universidad; Y 3 - desarrollos científicos y técnicos de la universidad;
Y 4 personal altamente calificado.
Como recursos de insumo de la institución educativa destacamos: X 1 - recursos financieros para organizar el proceso educativo;
X 11 - presupuesto federal; X Presupuesto de 12 plazas;
X 13 - fondos extrapresupuestarios;
X 14 - fundaciones benéficas; X 15 - préstamos bancarios;
X 2 - recursos financieros para la realización de actividades de investigación;
X 3 - recursos financieros para organizar actividades administrativas y económicas; X 4 - solicitantes que ingresan a la universidad;
X 41 -basado financiación del presupuesto estatal;
X 42 - por orden de órganos de gobierno y gestión; X 43 - por pedidos de instituciones financieras;
X 44 - por encargo de empresas industriales específicas; X 45 - con carácter comercial.
X 5 – personal y profesores.
Como conjunto de metas y restricciones que determinan las actividades de una universidad, podemos considerar: Z 1 para actividades educativas –
z 11 - Requisitos de las Normas Estatales para la formación de especialistas en una especialidad específica; z 12 - requisitos de las autoridades y la dirección para la formación de especialistas;
z 13 - requisitos de las estructuras financieras para la formación de especialistas Z 14 - empresas industriales.
Z 2 para actividades de investigación –
z 21 - requisitos organismos federales a la calidad de la implementación de las cuestiones presupuestarias estatales; z 22 - Requisitos del cliente para la calidad de la implementación de temas contractuales comerciales.
La representación del sistema considerada anteriormente a través de la relación entre las influencias de entrada y salida se llama Sistema tipo “entrada-salida” o "caja negra" Al analizar tales sistemas, no se considera directamente la estructura del sistema, sino la relación entrada-salida en sí, es decir, un subconjunto de pares ordenados de acciones de entrada y salida. En términos generales, esta relación no es una función. Esta idea aparece en la etapa inicial de la investigación.
Puede examinar la estructura del sistema e intentar encontrar características internas sistemas cuya fijación transforma la relación en cuestión en una función. Así surge el concepto de Estado. Condición es un conjunto de valores instantáneos de todas las características de un sistema que son importantes para su funcionamiento. Así, pase a representación del sistema en el espacio de estados En este caso, se cree que bajo la influencia de las influencias de entrada y de acuerdo con el estado, el sistema genera influencias de salida y, además, cambia su estado. Aquí aparece el concepto de trayectoria de desarrollo del sistema, es decir secuencia de cambios en su estado a lo largo del tiempo.
Volviendo a institución educativa, cabe decir que el número y estado de las aulas, el equipamiento, el personal docente, el número de estudiantes existentes en las distintas carreras, etc., tendrán un impacto significativo en los resultados de la institución, tanto en el corto como en el largo plazo. En otras palabras, la totalidad de estos indicadores es el estado del sistema.
Sistemas y gestión
El desarrollo específico de un sistema, en particular de una empresa, es un plan. Por ejemplo, un plan para el volumen de producción, la dinámica de la cuenta corriente, etc. La principal tarea de la gestión es formar dichas acciones de control (cambiar las variables controladas, por ejemplo, los costos de publicidad, la tecnología de producción, los desarrollos científicos y técnicos, los costos, la fuerza de palancas financieras y operativas, etc. ) que, a pesar de las perturbaciones, permitirían cumplir el plan o minimizarían las desviaciones del mismo.
Cuando se consideran sistemas gestionados, por ejemplo, en las empresas, se los representa como si constaran de dos subsistemas: el sujeto de gestión (sistema gestión organizacional- gestión de la empresa) y el objeto de gestión (producción, otros servicios de la empresa). En este caso, la influencia de entrada en el objeto de control generalmente se divide en entrada(materias primas procesadas, materiales),
gerente(entradas de control),Y influencia perturbadora(variables no controladas,
por ejemplo, la tasa de refinanciamiento del Banco Central, la tasa de inflación).
Un sistema en el que el resultado obtenido en su salida no se utiliza para formar acciones de control se llama sistema sin retroalimentación(SO). Estos sistemas prácticamente no se utilizan.
Un sistema en el que la formación de acciones de control está influenciada por el resultado de salida se llama sistema con sistema operativo. Aquí el sujeto de control ingresa al circuito del sistema operativo. En tales sistemas generalmente es
distinguir entre los conceptos de influencia impulsora e influencia perturbadora. El sistema controlado en este caso se puede representar de la siguiente manera.
gestión
positivo, si potencia el efecto de la influencia de entrada; negativo, si debilita el efecto de la influencia de entrada. Por supuesto, tal división es condicional, ya que para cantidades de producción que son de naturaleza vectorial, la influencia del mismo sistema operativo conduce al fortalecimiento de algunos componentes del vector de producción y al debilitamiento de otros. Además, como veremos a continuación, incluso en sistemas lineales la realimentación puede ser positiva para efectos oscilatorios de una frecuencia y negativa para otra.
EN dispositivos tecnicos La retroalimentación positiva se utiliza siempre que se requiere amplificación de la señal de entrada. EN sistemas economicos Ah, la existencia de un sistema operativo positivo es la principal razón del crecimiento. indicadores económicos(desarrollo). Se manifiesta en el hecho de que parte de la ganancia se acumula y se devuelve al insumo del sistema en forma de inversiones de capital, que aumentan la producción y el desarrollo del sistema.
La presencia de retroalimentación negativa ayuda a mantener el equilibrio del sistema y su estabilidad. La estabilidad es buena porque asegura la estabilidad del sistema cuando se expone a perturbaciones. Por ejemplo, con una tecnología que funciona bien, las desviaciones en la calidad de los recursos no afectan la calidad de los productos.
Una empresa es un sistema de información con retroalimentación. A nivel de una empresa individual, los aumentos a largo plazo en las ventas dan lugar a planes para expandir la producción, lo que restablece el equilibrio entre la demanda y la producción. Una reducción de las ventas y un aumento de los inventarios pueden llevar a la intensificación de medidas para expandir el mercado con el fin de aumentar las ventas a niveles de producción, o a la suspensión de algunos equipos para reducir costos. El patrón de interconexiones en el sistema, las ganancias causadas por decisiones y reglas de comportamiento, los retrasos en las acciones, así como la distorsión de la información, todo esto en conjunto determina la estabilidad del sistema y su desarrollo.
El concepto de retroalimentación juega un papel importante en un nuevo campo científico interdisciplinario conocido como sinérgicos(del griego synergetikos - conjunto, coordinado). La sinérgica 1 estudia las conexiones entre elementos (subsistemas) que se forman en sistemas abiertos (biológicos, fisicoquímicos y otros) en condiciones de desequilibrio. Estas conexiones surgen debido al intenso intercambio de materia y energía con el medio ambiente. Cuando la interacción de los elementos conduce a la supresión de las fluctuaciones de los elementos constituyentes, se trata de la influencia de la retroalimentación negativa. Sin embargo, la estabilidad y la sostenibilidad no son inmutables.
Bajo determinadas condiciones externas, la naturaleza de la interacción colectiva de elementos puede cambiar radicalmente. La retroalimentación positiva comienza a desempeñar un papel dominante, que no suprime, sino que, por el contrario, mejora los movimientos individuales de los componentes. En tales sistemas se observa un comportamiento coordinado de los subsistemas. Como resultado, aumenta el grado de orden del sistema, es decir. la entropía disminuye (observado autoorganización). Las fluctuaciones, los pequeños movimientos, los procesos antes insignificantes alcanzan el nivel macro. Esto significa el surgimiento de una nueva estructura, un nuevo orden, una nueva organización en el sistema original. Los momentos en los que el sistema original pierde estabilidad estructural y se degenera cualitativamente se denominan bifurcaciones estatales y se describen en las ramas relevantes de las matemáticas: teoría de la catástrofe, no lineal
1 Uno de los fundadores de la sinergia es el belga de origen ruso Ilya Prigozhin, se destacó su contribución premio Nobel en 1977
ecuaciones diferenciales, etc. De mayor interés para los investigadores son conceptos tales como autoorganización, autodesarrollo Y evolución como resultado de un proceso sinérgico.
Al considerar los sistemas gestionados, a menudo surgen algunas preguntas criterio de calidad de gestión Y condición de optimidad.En este caso hablamos de control óptimo.
3) Sistemas y modelización.
Sistemas y Simulación
Modelo(Latín módulo-medida, muestra) se llama imagen(en la mente humana o creado por el hombre) algunos sistema original, y modelar es la creación y trabajo con un modelo.
Normalmente, el modelado se utiliza para los siguientes propósitos:
1. estudiar el sistema antes de su diseño para determinar sus características básicas y reglas para la interacción de los elementos entre sí y con el entorno externo (modelo Danba);
2. en la etapa de diseño para el análisis y síntesis de varios subsistemas y la selección de la mejor opción, teniendo en cuenta los criterios y limitaciones de optimización formulados;
3. en la etapa de operación del sistema para identificar situaciones problemáticas con el fin de obtener modos óptimos funcionamiento y estimaciones previstas de su desarrollo, para la formación de personal (por ejemplo, centrales nucleares, Vehículo etc. utilizando modelos informáticos de realidad virtual).
En ingeniería, los modelos se utilizan para diseñar nuevos sistemas; en economía, normalmente se utilizan para explicar sistemas existentes.
Se pueden desarrollar muchos modelos para el mismo sistema, y la elección del modelo a utilizar está determinada por el propósito específico de cada persona.
Entre el sistema original y el modelo debe haber relación de similitud. En este sentido distinguen isomorfismo Y homomorfismo. El isomorfismo de los objetos (en nuestro caso, el sistema original y el modelo) significa que pueden consistir en diferentes tipos de elementos, tener diferentes conexiones en la naturaleza, pero se caracterizan por propiedades comparables, y la correspondencia entre los elementos y entre las conexiones es uno a uno 2. Un modelo se llama homomórfico con respecto al sistema original si cada elemento o cada conexión del sistema corresponde a no más de un elemento o una conexión del modelo 3.
Los modelos desarrollados son, por regla general, homomórficos al sistema original. De lo contrario, tendrían la misma complejidad que el original y serían inútiles. Por lo tanto, dado que el modelo es una representación simplificada del sistema original, surge la pregunta sobre su adecuación. Dicen que el modelo adecuado al sistema original, si en el nivel existente de conocimiento sobre el sistema son indistinguibles (teniendo en cuenta el propósito previsto del modelo).
El proceso de desarrollo del modelo coincide esencialmente con proceso cognitivo persona.
Una de sus características es Presencia de formas de pensar analíticas y sintéticas.. La esencia del análisis es dividir el todo en partes, presentar el complejo como una colección de componentes más simples. Pero para comprender el todo, el complejo, también es necesario un proceso inverso: la síntesis. Si reformulamos esto en términos de sistemas complejos y modelado, resulta que un sistema complejo se descompone en subsistemas, se construyen modelos homomórficos de dichos subsistemas y luego estos modelos se coordinan para obtener un modelo adecuado de todo el sistema.
De hecho, utilizamos modelos de empresas y sistemas económicos todo el tiempo. Una descripción verbal es un modelo, nuestra representación mental de cómo funciona una organización también es un modelo. Pero el modelo matemático es más preciso. Recientemente, las computadoras se han utilizado ampliamente. modelos de realidad virtual.
2 Expliquemos este concepto usando el ejemplo de dos estructuras algebraicas. En general, una estructura algebraica es un conjunto de elementos con operaciones definidas sobre ellos (que corresponden a conexiones en sistemas). Sea la primera estructura un conjunto. }