Вступ

Системний аналіз — науковий метод пізнання, що являє собою послідовність дій з установлення структурних зв’язків між змінними або елементами досліджуваної системи. Спирається на комплекс загальнонаукових, експериментальних, природничих, статистичних, математичних методів.

Єдиної методики системного аналізу у наукових дослідженнях поки що немає. У практиці досліджень він застосовується з використанням таких методик:

• процедур теорії дослідження операцій, яка дає змогу дати кількісну оцінку об’єктам дослідження;
• аналізу систем дослідження об’єктів в умовах невизначеності;
• системотехніки, яка включає проектування і синтез складних систем у процесі дослідження їх функціонування (проектування і оцінка економічної ефективності АСК технологічних процесів та ін.).

Важливе значення системний аналіз має в управлінні персоналом.

Інформація розвивається слідом за розвитком системи. Нові форми, принципи, підсистеми, взаємозв’язки й відносини викликають зміни в інформації, її змісті, формах одержання, переробки, передачі та використання.

Завдяки потокам інформації (від системи до навколишнього середовища і навпаки) система здійснює доцільну взаємодію з навколишнім середовищем, тобто керує або керована. Інформація стала засобом не тільки виробництва, але й керування. Своєчасна й оперативна інформація може дозволити стабілізувати систему, пристосовуватись          й/або адаптуватись, відновлюватись при порушеннях структури й/або підсистем.

Від ступеня інформованости системи, від багатства досвіду взаємодії системи і навколишнього середовища залежить розвиток і стійкість системи. Інформація має також певну надмірність: чим більше повідомлень про систему, тим повніше і точніше управляється система.

Керування будь-якою системою (у будь-якій системі) повинне підкріплюватись необхідними для цього ресурсами — матеріальними, енергетичними,    інформаційними, людськими та організаційними (адміністративного, економічного, правового, гуманітарного, соціально — психологічного типу). При цьому характер і ступінь активізації цих ресурсів може вплинути (іноді — лише побічно) і на систему, в якій інформація використовується. Більше того, сама інформація може бути залежна від системи.

1. Інформаційні аспекти проведення системних досліджень

Головною ознакою системного аналізу є всебічний розгляд системи. Виконуючи системний аналіз системи, не можна обмежитись тільки описом її матеріальної та функціональної сторін, а треба виконати дослідження інформаційної сторони.

У будь-якій системі інформаційні процеси відіграють дуже важливу роль. Розуміння, що таке інформація і яку роль у системах вона відіграє, прийшло не одразу. Тепер ми тільки входимо в новий інформаційний світ, усвідомлюємо, що інформація у світі є чи не найголовнішою.

Розвиток людства можна умовно розділити на три етапи, а саме:

—         набуття навиків володіння матерією, матеріальними об’єктами;

—         володіння енергією, здобуття енергетичної могутності;

—         розвиток інформатики, вміння керувати інформаційними процесами.

1. Період володіння матерією — це довгий період становлення людства від дикої природи до розумної людини, коли людина взяла в руки перші знаряддя праці і у своєму розвитку стала людиною розумною (gomo sapіens). За цей період сформувався людський розум, сформувалась людина як біологічний вид.
2. Розвиток людства значно прискорився після оволодіння енергією, енергетичними ресурсами. Від використання тільки своєї фізичної сили, сили приручених тварин людство поступово перейшло до використання енергії вітру, води, теплової енергії, енергії атомного ядра. Могутність людини зросла, почався період технічного прогресу, особливо бурхливим після створення першого парового двигуна. Сьогодні він визначається володінням енергетичними ресурсами, умінням передавати енергію, перетворювати її з одного виду в іншій: теплову в електричну, електричну в механічну, ядерну в теплову й електричну.
3. Розвиток людства на сучасному етапі обумовлено не стільки володінням енергією, потужними силами природи, а вмінням ними керувати, розвитком інформаційної сторони.

Інформація стає чи не найважливішим показником розвитку людства. Недаремно існує вислів «Хто володіє інформацією, той володіє світом».

Всі сучасні технології засновані на використанні інформації. Інформація є основою життя на Землі. Всі живі організми створені завдяки інформації, що зберігається в молекулах дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК). Ці молекули несуть інформацію про будову всіх живих організмів від мікробів та вірусів до людини, від простої водяної амеби до величезних вікових дерев. На основі цієї інформації природа створює всі організми за допомогою певних молекулярних механізмів. Використовуючи інформацію молекул ДНК клонують овець, намагаються відродити мамонтів та інших тварин, які вимерли тисячоліття назад.

Інформація (лат. Іпіїогтайоп — пояснення, переказ) — це передача людьми певних відомостей за допомогою слів, знаків, жестів.

Інформація — будь-яка сутність, що викликає зміни в деякій інформаційно-логічній (інфологічній, — що складається з повідомлень, даних, знань, абстракцій і т.д.) моделі, яка представляє систему (математика, системний аналіз).

Інформація — повідомлення, які отримані системою від зовнішнього миру в процесі адаптивного керування, пристосування (теорія керування, кібернетика).

Інформація — це деяка послідовність відомостей, знань, які актуалізуємі (одержувані, передані, преутворені, стиснені й/або реєструємі) за допомогою деяких знаків (символьного, образного, жестового, звукового, сенсомоторного типу).

Інформація зі світоглядної точки зору — відбиття реального світу.

Інформація — збільшення знання, розвиток знань, актуалізація знань, що виникає в процесі цілепокладаючій інтелектуальної діяльності людини.

Ніяка інформація, ніяке знання не з’являється одразу: появі їх передує етап нагромадження, систематизації досвідчених даних, думок, поглядів, їх осмислення й переосмислення.

Інформаційні процеси в системах не менш важливі, чим матеріальні. Практично жодна система не може існувати, якщо в ній не відбуваються процеси передачі й обміну інформацією. Це видно при розгляді будь-якого живого організму, будь-якої системи (наприклад, виробничий колектив, державна установа).

Коло питань, які необхідно розглянути для аналізу інформаційних процесів у системі, дуже широкий. До них відносяться:

—         формування інформаційних сигналів;

—         передача й прийом інформації;

—         кодування інформації;

—         інформаційні потоки в системі;

—         роль сигналів при керуванні системою;

—         збереження інформації;

—         її впорядкування й структурування;

—         використання інформації для прийняття рішень.

Інформація по відношенню до навколишнього середовища (або до її середовища, що використається) буває трьох типів:

• вхідна;
• вихідна;
• внутрішня.

Вхідна інформація — це інформація, що поступає у систему, обробляється нею, служить для забезпечення функцій системи.

Вихідна інформація — це інформація, що є результатом діяльності системи, та інформація, що показує, у якому стані знаходиться система.

Внутрішня інформація — це інформація, що передається між елементами системи, якою обмінюються складові частини при функціонуванні системи.

Розрізняють також внутрішню системну інформацію. Це така інформація, що визначає систему як одне ціле, інформація, властива даній системі, без якої система не існує.

2. Застосування сучасних інформаційних технологій до вирішення задач системного аналізу

Системний аналіз не ототожнюється із прийняттям рішень, основний наголос в ньому ставиться на вивченні складних об’єктів, в результаті чого досягається вибір різних варіантів можливих вирішень за допомогою системного аналізу.

Системний аналіз виник в епоху розробки комп’ютерної техніки. Успіх його застосування при вирішенні складних завдань багато в чому визначається сучасними можливостями інформаційних технологій. М. М. Моісеєв призводить, за його висловом, досить вузьке визначення системного аналізу : «Системний аналіз — це сукупність методів, заснованих на використанні ЕОМ і орієнтованих на дослідження складних систем — технічних, економічних, екологічних і т. д. Результатом системних досліджень є, як правило, вибір цілком певної альтернативи плану розвитку регіону, параметрів конструкції тощо Тому витоки системного аналізу, його методичні концепції лежать в тих дисциплінах, які займаються проблемами прийняття рішень: теорії операцій і загальної теорії управління».

Цінність системного підходу полягає в тому, що розгляд категорій системного аналізу створює основу для логічного і послідовного підходу до проблеми прийняття рішень. Ефективність вирішення проблем за допомогою системного аналізу визначається структурою розв’язуваних проблем.

Методи одержання та використання інформації можна розділити на три групи:

1. Емпіричні методи або методи одержання емпіричної інформації (емпіричних даних).
2. Теоретичні методи або методи одержання теоретичної інформації (побудови теорій).
3. Емпірико — теоретичні методи (змішані, напівемпіричні) або методи одержання емпірико-теоретичної інформації.

І. Емпіричні методи

1. Спостереження — збір первинної інформації або емпіричних тверджень про систему (у системі).
2. Порівняння — установлення загального й різного в досліджуваній системі або системах.
3. Вимір — знаходження, формулювання емпіричних законів, фактів.
4. Експеримент — цілеспрямоване перетворення досліджуваної системи (систем) для виявлення її (їх) властивостей.

Останнім часом використаються й такі форми як опитування, інтерв’ю, тестування.

1. Теоретичні методи

Сходження від абстрактного до конкретного — одержання знань про систему на основі знань про його абстрактні прояви у свідомості, мисленні.

1. Ідеалізація — одержання знань про систему або про її підсистеми шляхом уявного конструювання, подання в мисленні систем й/або підсистем, що не існують у дійсності.
2. Формалізація — одержання знань про систему за допомогою знаків або ж формул, тобто знаків штучного походження, наприклад, мови математики (або математичний, формальний опис, подання).
3. Аксиоматизація — одержання знань про систему або процес за допомогою деяких, спеціально для цього сформульованих аксіом і правил виводу із цієї системи аксіом, тобто правил одержання виводів, знань із аксіом.
4. Віртуалізація — одержання знань про систему створенням особливого середовища, обстановки, ситуації (в яку міститься досліджувана система й/або її суб’єкт, що досліджується), яку реально, без цього середовища неможливо реалізувати й одержати відповідні знання.

III.     Емпірико-теоретичні методи

1. Абстрагування — установлення загальних властивостей і сторін об’єкта (або об’єктів), заміщення об’єкта або системи її моделлю. Абстракція в інформатиці й математиці відіграє найважливішу роль, розуміється у двох змістах:

— абстракція, абстрагування — метод дослідження (вивчення) деяких явищ, об’єктів, у результаті якого можна виділити основні, найбільш важливі для дослідження властивості, сторони досліджуваного об’єкта або явища та ігнорувати несуттєві й другорядні;

— абстракція — як опис або подання об’єкта (явища), отриманого за допомогою методу абстрагування.

2. Аналіз — роз’єднання системи на підсистеми з метою виявлення їх взаємозв’язків.
3. Синтез — з’єднання підсистем у систему з метою виявлення їх взаємозв’язків.
4. Індукція — одержання знання про систему по знаннях про підсистеми. Індуктивне мислення — це розпізнавання ефективних рішень, ситуацій і потім проблем, які воно може розв’язувати.
5. Дедукція — одержання знання про підсистеми по знаннях про систему. Дедуктивне мислення — визначення проблеми й пошук потім ситуації, що її розв’язує.
6. Евристики, використання евристичних процедур — одержання знання про систему по знаннях про підсистеми та спостереженням, досвіду.
7. Моделювання й/або використання приладів — одержання знання про об’єкт за допомогою моделі й/або приладів. Моделювання засноване на можливості виділяти, описувати й вивчати найбільш важливі фактори та ігнорувати при формальному розгляді другорядні.
8. Історичний метод — знаходження знань про систему шляхом використання його передісторії — реально існуючої або ж мислимої, можливої (віртуальної).
9. Логічний метод — метод знаходження знань про систему шляхом відтворення його деяких підсистем, зв’язків або елементів у мисленні, у свідомості.
10. Макетування — одержання інформації з макета об’єкта або системи, тобто за допомогою подання структурних, функціональних, організаційних і технологічних підсистем у спрощеному вигляді, що зберігає інформацію, необхідну для розуміння взаємодії й зв’язків цих підсистем.
11. Актуалізація — одержання інформації за допомогою активізації, ініціалізації, тобто перекладом зі статичного (неактуального) стану в динамічний (актуальний) стан. При цьому всі необхідні зв’язки й відносини (відкритої) системи із зовнішнім середовищем повинні бути враховані (саме вони актуалізують систему).
12. Візуалізація — одержання інформації за допомогою наочного або візуального подання станів актуалізованої системи. Візуалізація припускає можливість виконання в системі операції типу «пересунути», «повернути», «укрупнити», «зменшити», «видалити», «додати» і т.п. (як стосовно окремих елементів, так і до підсистем системи), тобто — це метод візуального сприйняття інформації.

Крім зазначених класичних форм реалізації теоретико — емпіричних методів останнім часом часто використовуються й такі форми як моніторинг (система спостережень й аналізу станів системи), ділові ігри та ситуації, експертні оцінки (експертне оцінювання), імітація (наслідування) і інші форми. Всі ці методи одержання інформації застосовуються системно.

Приклад. Для побудови моделі планування й керування виробництвом у рамках країни, регіону, галузі необхідно вирішити наступні проблеми:

—         визначити структурні зв’язки системи (як вертикальні, так і горизонтальні), рівні керування й прийняття рішень, ресурси. При цьому частіше використовуються методи спостереження, порівняння, виміру, експерименту, аналізу та синтезу, дедукції й індукції, евристичний, історичний й логічний, макетування та ін.;

—         визначити гіпотези, цілі, можливі проблеми планування. Найбільш використовувані при цьому методи: спостереження, порівняння, експеримент, абстрагування, аналіз, синтез, дедукція, індукція, евристичний, історичний, логічний та ін.;

—         конструювання емпіричних моделей системи. Найбільше при цьому використовувані методи: абстрагування, аналіз, синтез, індукція, дедукція, формалізація, ідеалізація та ін.;

— пошук рішення проблеми планування та прорахунок різних варіантів, директив планування, пошук оптимального рішення. Використовувані частіше методи: вимір, порівняння, експеримент, аналіз, синтез, індукція, дедукція, актуалізація, макетування, візуалізація, віртуализація та ін.

3. Загальна характеристика засобів комп’ютерного моделювання систем

Під комп’ютерною моделлю (computermodel) найчастіше розуміють:

– умовний  образ  об’єкта  чи  деякої  системи  об’єктів  (або  процесів), описаних  за  допомогою  взаємозалежних  комп’ютерних  таблиць,  схем, діаграм, графіків,  рисунків,  анімаційних  фрагментів,  гіпертекстів  і  т.ін., що  відбивають  структуру  та  взаємозв’язки  між  елементами  об’єкта  чи системи.  Комп’ютерні  моделі  такого  типу  називають  структурно-функціональними;

– окрему програму, сукупність програм чи програмний комплекс, що дає  змогу  виконанням  послідовності  обчислень  з  подальшим  графічним відображенням   їх   результатів   відтворювати   (імітувати)   процеси функціонування  об’єкта  (системи  об’єктів),  що  функціонує  під  впливом різних, як правило, випадкових, факторів.

Інколи     застосовується     комбіноване     (аналітико-імітаційне) моделювання,  яке  полягає  в  тому,  що  об’єкт  декомпозується  на  окремі підсистеми. Для тих підсистем, для яких це можливо, використовуються аналітичні моделі, а для інших розробляються імітаційні моделі.

Розробка моделей поєднує  в  собі  науку  і  мистецтво.  На  жаль, немає чіткого формального алгоритму, який би дозволив побудувати модель для будь-якого  об’єкта.  Тому  далі  розглядаються  лише  певні  методичні рекомендації щодо розробки моделей.

Сучасна обчислювальна техніка перебуває на етапі бурхливого розвитку. Наукові розробки підготували теоретичну базу цього розвитку, а технічний прогрес забезпечив можливість її реалізації. Розвиток сучасних комп’ютерних технологій приводить до зміни всіх галузей практичної діяльності і має всеохоплюючий, загальнолюдський характер. Результати цього розвитку передбачити неможливо. Важко сказати, який буде світ після завершення етапу бурхливого розвитку комп’ютерних технологій. У комп’ютерній мережі сьогодні зосереджуються всі знання, одержані людством за тисячі років його розвитку, комп’ютерні технології стають новим потужним інструментом подальшого наукового прогресу. Вже тепер комп’ютерні технології, мережа Інтернет об’єднують весь світ. Світ швидко змінюється, об’єднується, зникають кордони між державами й континентами. Створюється єдина ноосфера (сфера розуму), про яку писав на початку ХІХ ст. академік В.І.Вернадський.

Багато явиш і процесів різної природи описуються аналогічними співвідношеннями, наприклад, електроакустична аналогія, електро-, магніто- і гідродинаміка. Тому для аналізу (розв’язання, розрахунку) математичних моделей необхідно володіти розвиненим математичним апаратом, що охоплює всі види типових завдань прикладної математики.

Стосовно використання комп’ютерів основним етапом розрахунку математичних моделей є їх алгоритмізація, тобто розробка структури алгоритму, поданого у вигляді блок-схеми, граф-схеми або програмно-реалізованого з використанням принципів структурного програмування.

Комп’ютерне моделювання — метод розв’язування задачі аналізу або синтезу складної системи, шо грунтується на використанні її комп’ютерної моделі. Сутність комп’ютерного моделювання полягає у відшукуванні кількісних і якісних результатів із залученням наявної моделі.

Комп’ютерна модель складної системи має якомога повніше відбивати всі основні фактори й взаємозв’язки, шо характеризують реальні ситуації, критерії та обмеження. До того ж модель має бути настільки універсальною (шоб охоплювати якнайширше коло близьких за призначенням об’єктів) настільки й простою (щоб сприяти виконанню необхідних досліджень із мінімальними витратами).

Комп’ютерний напрям моделювання в науці отримав назву обчислювального експерименту.

Обчислювальний експеримент (computational experiment) – це методологія дослідження, заснована на вивченні математичної  інформаційної) моделі за допомогою логіко-математичних алгоритмів на комп’ютері.

Комп’ютерне моделювання (обчислювальний експеримент) має істотні переваги перед натурним експериментом.

По-перше, не потрібно проводити експеримент на реальних фізичних, економічних чи інших об’єктах, тому затрати на різні комп’ютерні експерименти набагато менші, ніж на натурні експерименти. Масштаби експериментів можна вибрати на свій розсуд, при цьому є можливість проведення багатократних дослідів із поступовими змінами вхідних даних задачі.

По-друге, проведення реальних експериментів у деяких галузях науки небезпечне (екологія, ядерна фізика) або неможливе (астрофізика).

По-третє, у процесі побудови математичних моделей для проведення обчислювального експерименту і під час їхнього дослідження можна проаналізувати і зрозуміти характеристики досліджуваного об’єкта.

Висновки

Отже, системний аналіз являє собою досить складний процес вивчення та аналізу системи. Він вимагає крім теоретичних знань, великого обсягу роботи з пошуку інформації, її структуризації, побудови моделей, вивчення системи за допомогою створених моделей. Виконання такої складної і об’ємної роботи потребує великих зусиль і затрат часу. Суттєво полегшити роботу та покращити якість її виконання може сучасна обчислювальна техніка. Роль її при виконанні системного аналізу постійно зростає. У даний час неможливо уявити виконання системного аналізу складних систем без використання персональних комп’ютерів.

Переваги персонального комп’ютера полягають у тому, що він дозволяє працювати з великим обсягом інформації, зберігати її, структурувати, здійснювати пошук, видавати користувачеві потрібну інформацію практично миттєво. Обчислювальна техніка може здійснювати обробку інформації за бажаною програмою і видавати готові результати обробки, звільняючи користувача від клопіткої, трудоємкої, рутинної роботи. Обчислювальна техніка дозволяє видавати інформацію у найбільш зручній формі: у вигляді зображень, звуків, графіків, таблиць тощо. Вона доступна кожному , хто потребує її використання у практичній діяльності. Ці переваги сучасної обчислювальної техніки, під якою ми в основному будемо розуміти персональний комп’ютер з відповідним програмним забезпеченням, зумовили її широке використання у системному аналізі.

Список використаної літератури

1. Аршинова О. Системний аналіз: навч. посіб. / Національний авіаційний ун-т. — К. : НАУ, 2007. — 128c.
2. Грецька Г.М. Теорія систем і системний аналіз Конспект лекцій. – Х.: ХНАМГ, 2011. – 148 с.
3. Згуровський М. Основи системного аналізу: Підруч. для студ. вищ. навч. закл., які навч. за напрямами «Системний аналіз», «Прикладна математика», «Інформатика», «Комп’ютерні науки», «Комп’ютерна інженерія», «Системна інженерія» / Михайло Захарович Згуровський (заг.ред.). — К. : Видавнича група ВНУ, 2007. — 543с.
4. Системний аналіз  та  інформаційні  технології:  матеріали  16-ї Міжнародної  науково-технічної  конференції SAIT2014,  Київ,26–30 травня2014 р. /ННК «ІПСА» НТУУ «КПІ». –Київ : ННК «ІПСА» НТУУ «КПІ», 2014. –464 с.
5. Стопакевич О. Теорія систем і системний аналіз: Підручник для студ. спец. «Комп’ютеризовані системи обробки інформації та управління» / Одеський держ. політехнічний ун-т. — К. : ІСДО, 1996. — 200с.
6. Чорней Н. Теорія систем і системний аналіз: Навч. посіб. для студ. вищ. навч. закл. / Міжрегіональна академія управління персоналом. — К. : МАУП, 2005. — 256с.
7. Шарапов О. Системний аналіз: Навчально-метод. посібник для самост. вивчення дисципліни / Київський національний економічний ун-т — К. : КНЕУ, 2003. — 154с.
8. Юн Г. Основи теорії систем і системний аналіз: Конспект лекцій / Національний авіаційний ун-т. — К. : НАУ, 2004. — 68с.