Сущность и назначение СА

Студенту необходимо, прежде всего, понять особенности методологии СА в сравнении с другими предметными дисциплинами. Эти особенности подчеркиваются классическими определениями СА.

Определение 1. СА – это совокупность научных методов и практических приемов решения сложных проблем в условиях неопределенности, позволяющих приять оптимальное решение при условии учета основных факторов и явлений, влияющих на проблему.

Определение 2. СА - это междисциплинарная методология исследований при решении различного рода сложных проблем на уровне современных научно–технических требований.

Назначение СА: выполнение комплекса работ по решению организационно-технических проблем в различных областях человеческой деятельности, человеко-машинным системам, по патентным исследованиям, определению научно-технического уровня разрабатываемых объектов техники и технологий, научно-техническому прогнозированию, экспертизе объектов техники, а также по методологическим основам и организации технического творчества.

Отличие СА от других дисциплин:

- междисциплинарность, т.е. решение таких проблем, которые не могут быть проанализированы и решены средствами одной или нескольких конкретных предметных наук;

- решение сложных проблем, отличающихся высокой степенью информационной неопределенности, т.е. таких, когда нельзя с большой достоверностью указать отклик на выходе при воздействии на вход; сложные проблемы - это также такие проблемы, которые содержат влияние человеческого фактора;

- СА рассматривает решение проблем для объектов, которые представляют собой системы, т.е. такие объекты, которые отвечают понятию «Система» со всеми ее необходимыми и достаточными свойствами;

- СА рассматривает решение проблем на основе процедур моделирования, т.е. для таких систем, для которых можно разработать эквивалентную по свойствам структурно-функциональную модель.

3.3.2 Основная терминология СА:

- система есть средство достижения цели (1-е определение); система – это совокупность взаимосвязанных элементов, обособленная от среды и взаимодействующая с ней как целое (2-е определение); обособленность от среды следует понимать как условную совокупность границ, отделяющих данную систему от других систем более высокого или аналогичного уровня; взаимодействие следует понимать как воздействие на входы данной системы со стороны других систем и воздействие выходов данной системы на другие приграничные системы;

- проблема - определяется как ситуация, в которой есть два состояния: одно называется существующим, другое – предлагаемым. Существующее состояние отображается существующей системой, предлагаемое состояние – гипотетической (желательной) или предлагаемой системой. Промежуток между существующей и желательной системой образует то, что называется проблемой;

- цель – проблема становится конкретным достижимым результатом тогда, когда определены цели. Цели отвечают на вопрос «что» нужно сделать, «чего нужно достигнуть?», для снятия проблемы, в отличие от последующих этапов – конкретных задач, определяющих «как» это сделать.

- критерий – это любой способ сравнения альтернатив, т.е. конечных показателей, реализованных при достижении цели. Критерием качества альтернативы может служить любой ее признак, значение которого можно зафиксировать в некоторой шкале. От критериев требуется как можно более полное сходство с целями, чтобы оптимизация по критериям, соответствовала максимальному приближению к целям;

- ограничения - это условия различной природы и содержания, определяющие границы системы, границы поиска наилучшего решения. Система для ее анализа должна быть введена в границы. Систем без границ не существует, для безграничных систем нельзя найти решения проблем. Ограничения могут быть числовыми, функциональными, логическими, физическими и т.п.

- состав системы – это внутреннее устройство системы, отражающее ее составные части, которые могут быть разбиты на более мелкие составляющие. В составе системы могут быть подсистемы, последние в свою очередь состоят из элементов – неделимых далее составляющих

- структура системы – это способ соединения подсистем и элементов, т.е. установление между ними определенных связей – отношений. Иначе говоря, совокупность необходимых и достаточных связей для достижения цели называется структурой системы. Структурная схема является инвариантом модели системы: это все элементы, все связи между элементами внутри системы и связи элементов с окружающей средой. С другой стороны, структура системы – это некоторая модель, отражающая группу свойств системы, позволяющая взглянуть не нее с различных позиций;

- модель и моделирование: модель – это целевое отображение оригинала; модель – это заменитель оригинала, отображающий в основном ее свойства, которые обеспечивают достижение цели; моделирование – это исследование объектов познания на их моделях; другими словами, моделирование – это построение и изучение реально существующих объектов, процессов или явлений на моделях с целью получения объяснений этих явлений, а также для предсказания явлений, интересующих исследователя;

- описание свойств системы может быть морфологическое, функциональное, информационное; они необходимы для полного описания системы; морфологическое – внутреннее устройство системы; функциональное – деятельность системы; информационное – степень неопределенности состояния системы и его изменения;

- процесс - эта функция системы, переводящая вход (входы) в выход (выходы); в любой системе в целом или подсистеме имеется основной процесс, процесс обратной связи и процесс ограничений; эти свойства устанавливаются в рамках понятия «системный модуль»

- вход, выход: вход -это воздействия на систему со стороны окружающей среды, других систем; выход - это действие данной системы на окружающую среду или другие системы;

- связи, прямая связь, обратная связь; связь определяет порядок следования процессов; прямая связь - это взаимодействие входа с выходом, т.е. все то, что поддерживает процесс; обратная связь - это связь выхода со входом, предназначенная для выполнения особых функций - контроля выхода, сравнение его с критерием и выработки вариантов воздействий на вход для обеспечения функционирования системы в соответствии с заданным критерием; в обратной связи вырабатываются и сравниваются альтернативы воздействий на вход, т.е. в обратной связи происходит активная фаза решения проблемы;

- альтернатива – это набор приемлемых решений проблемы, совместимый с целью, критерием и ограничениями.

3.3.3. Понятие «системный модуль»

В соответствии с современными системными воззрениями связи в системе и ее функционирование определяются взаимодействием, так называемых, системных модулей ( рис. 3.1 ), которые являются носителями всей информации о структуре, составе системы и связях как внутри, так и вне системы. Для обобщенного построения структуры системы необходимо исходить из того, что элементами системы являются системные объекты, их свойства и связи.

Рис.3.1 Обобщенное представление системного модуля

Системные объекты – это отдельные модули, содержащие вход, процесс, выход, обратную связь и ограничение. В любой системе в целом или подсистеме имеется основной процесс, процесс обратной связи и процесс ограничений. Обратная связь воздействует на вход процесса для сближения желательного и реального выхода. Желательный выход определяется заказчиком (потребителем) системы. Ограничение системы отражается моделью выхода. Модель выхода - это представление о том, что должно быть на выходе системы или подсистемы в соответствии с целью и критерием.

Ограничение. В отличие от ранее данного определения, по С.Л. Оптнеру [16] ограничение содержит цель функционирования системы и принуждающие связи (ранее именно принуждающие связи назывались ограничением). Каждый из системных объектов имеет свое назначение, содержание, функции.

Логическая схема формирования системы для решения проблемы. С помощью системных модулей можно представить любую сложную систему (рис. 3.2), т.к. выход данного системного модуля может являться входом другого модуля. В этой схеме 3 системных модуля, взаимосвязанных в соответствии со структурной схемой системы.