Системный анализ: теория и практика

С. В. КрюКоВ

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ:

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА 

Ростов-на-Дону

Издательство Южного федерального университета

2011

МИнИстеРство обРазованИя И наукИ РоссИйской ФеДеРацИИ

Федеральное государственное автономное образовательное 
учреждение высшего профессионального образования
«Южный федеральный университет»

Экономический факультет

© крюков с. в., 2011                                                            
© Южный федеральный университет, 2011
©  оформление. Макет. Издательство 
    Южного федерального университета, 2011

УДК 330.34
ББК 65.05
ISBN  978-5-9275-0851-8

к 85

уДк 330.34
ббк 65.05
        к 85

Печатается по решению редакционно-издательского совета  
Южного федерального университета

Рецензенты:
доктор экономических наук, профессор Матвеева Л. Г.;
доктор экономических наук, профессор Германова О. Е.;
кандидат экономических наук, доцент Березовская Е. А.;
доктор экономических наук, профессор Тищенко Е. Н.

Учебное пособие подготовлено и издано в рамках национального проекта
«Образование» по «Программе развития федерального государственного 
образовательного учреждения высшего профессионального образования
“Южный федеральный университет” на 2007–2010 гг.»

Крюков С. В.
системный анализ: теория и практика: учеб. пособие. / с. в. крюков. – 
Ростов н/Д: Изд-во ЮФу, 2011. – 228 с.

ISBN  978-5-9275-0851-8

учебное пособие содержит изложение основ теории и практики применения системного анализа в экономике и управлении. теоретический и практический материал иллюстрируется многочисленными рисунками, таблицами, примерами, что способствует развитию навыков самостоятельной исследовательской работы. 
Разработано на основе нормативных документов Министерства образования и науки Российской Федерации, относящихся к вхождению России в болонский процесс, теории образовательной квалиметрии и современных технологий 
дидактического обеспечения учебного процесса. 
адресовано студентам, магистрантам, аспирантам, работникам высшей 
школы, специализирующимся в области экономики и менеджмента.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение …………………………………………………......................……….. 5

Раздел 1. Основные положения теории систем 
              и системного анализа …………………………....…..........…… 6
          1.1. История зарождения и развития системного подхода .… 6
          1.2. Системы, их строение и функционирование ….......…… 14
          1.3. Закономерности функционирования и развития систем … 21
                  Тест рубежного контроля № 1 …….....................…… 34

Раздел 2. Структура и методики системного анализа …........... 36
2.1. Структура системного анализа ………....................…… 36
2.2. Методики системного анализа ……….......................… 45
2.3. Моделирование систем …....................................…… 54
Тест рубежного контроля № 2 …………..................… 71

Раздел 3. Оценивание сложных систем ……….......................… 72
3.1. Типология шкал измерения ………….......................... 72
3.2. Показатели и критерии оценки систем …................… 89
3.3. Методы активизации опыта и интуиции специалистов … 102
3.4. Методы формализованного представления систем .... 139
     Тест рубежного контроля № 3 …………...........……… 148

Содержание

Раздел 4. Практикум по системному анализу ....................... 149
4.1. Метод простого многокритериального отбора .......... 149
4.2. Метод анализа иерархий ……................................. 161
4.3. Метод TOPSIS: обычный и модифицированный ....... 172
4.4. Оценка сложных систем в условиях 
        неопределенности …............................................. 182
4.5. Метод планирования сценариев ............................ 188
4.6. Анализ и оценка организационных структур 
        управления ........................................................ 198
4.7. Анализ дерева решений ........................................ 201
4.8. Имитационное моделирование 
        по методу Монте-Карло …..................................... 208
      Тест рубежного контроля № 4 ………..................... 221

Глоссарий …….................................................................... 222

Литература …..................................................................... 226

ВВЕДЕНИЕ

Системный, комплексный подход исследуется и подвергается 
осмыслению философами, кибернетиками, биологами, психологами, экономистами, инженерами в тех случаях, когда невозможно 
что-то продемонстрировать, представить математическими выражениями, и нужно подчеркнуть, что анализируется нечто большое, 
сложное, не полностью сразу понимаемое (с неопределенностью), но 
единое, целое. 
По мере развития науки, усложнения производственных и социальных процессов появились задачи, которые не решались с помощью традиционных математических методов, и в которых всё большее место стал занимать собственно процесс постановки задачи, 
возросла роль эвристических методов, усложнился эксперимент, доказывающий адекватность модели реальному объекту. 
В условиях внедрения в экономику рыночных принципов, предоставления большей самостоятельности фирмам и их руководителям роль методов и моделей системного анализа возрастает, жизнь 
ставит все более сложные задачи, которые традиционными методами решить достаточно сложно. Необходим системный подход, системное видение проблем. 
Дисциплина «Системный анализ» дает студенту современную 
мировоззренческую подготовку и инструментарий решения сложных проблем. 
Учебное пособие рассчитано на студентов экономических и 
управленческих специальностей, а также широкий круг специалистов, заинтересованных в применении системного анализа в экономике и управлении. 
Владение методами системного анализа обеспечивает выпускнику экономического вуза высокий уровень востребованности на 
рынке труда в качестве специалиста в области современных аналитических технологий. 

Раздел 1

Основные положения теории систем 
и системного анализа

Комплексная цель
Изложить основные положения теории систем и системного анализа. Рассмотреть классификацию систем, их свойства. Выявить 
закономерности функционирования и развития систем.

1.1. История зарождения и развития системного подхода

В таблице 1.1 представлены основные периоды развития человечества и соответствующие им типы мышления. 
Таблица 1.1 
Этапы развития человечества

Период
Тип мышления

Homo Sapiens –  
начало нашей эры
Эмпирическое

1000 г. до н. э. –  
XVIII в. 
Религиозное

XVIII в. – настоящее 
время

Научное

Механистическое
(основа – механика 
Ньютона)
(XVIII в. – середина ХХ в.)

Системное
(основа – системный 
анализ)
(середина ХХ в. – 
настоящее время)

Ме ханика Ньютона
Механические и математические закономер ности, открытые 
Ньютоном, позволяли описывать подавляю щее большинство физических явлений, которые были в то время в центре внимания уче

1.1. История зарождения и развития системного подхода

ных. Механика Ньютона стала основой инженерных расчетов, но 
этим не исчерпывается ее зна чение. 
Ньютоновская механика стала базой для так называемого «физикалистского» взгляда на мир. Согласно этому взгляду, все, даже 
самые сложные явления можно (если не в данный момент, то с развитием наших знаний) описать в виде некой суммы простых процессов. И результат этих процессов мож но однозначно спрогнозировать. Ньютон сделал мир ясным, простым. 
Однако степень этой ясности была явно преувеличена, но именно 
эта предсказуемость всех явлений, их детерминированность, управляемость, лежала в основе мировоззрения тех, кто начал вершить 
промышленную революцию Нового времени. Вне «ньютоновского» 
взгляда на мир невозможно представить ни промышленную революцию, ни капиталисти ческий способ производства, тесно связанный 
именно с про мышленностью, ни современную цивилизацию. 
Научно-техническая и промышленная революция XVIII– 
XIX вв. решила массу ранее стоявших перед человечеством задач 
и обусловила реальное улучшение жизненного уровня населения 
развитых стран. Во второй половине XIX в. даже возникла некая 
«эйфория» от возможностей науки и техники. Однако уже к концу  
XIX в. стали проявляться некоторые новые проблемы в развитии 
хозяйства – кризисы перепроизводства, недостаток ресурсов. Эти 
проблемы сопровождались ростом социального напряжения. Кроме того, выяснилось, что не все можно решить с помощью науки,  
и в самой науке намети лись определенные кризисные явления. 
На рубеже веков наметился известный в истории науки кризис 
физики. Для стороннего наблюдателя упомянутый кризис физики 
интересен в двух своих проявлениях. 
Во-первых, физики вынуждены были сами признать несостоятельность своих попыток построить общую картину мира на 
основе ньютоновских принципов. Стремление в ряде случаев свести описание сложных си стем к сумме взаимодействия все более 
мелких их элементов получило название редукционизма. Согласно редукционист ской доктрине живой организм, например, можно 
описать как сумму взаимосвязей отдельных молекул. Последовательное ньютонианство было крайним выражением редукционизма. Однако сами физики отказались от попытки свести электри

Раздел 1
Основные положения теории систем и системного анализа

ческие явления к механическим, а теорию газов вывести из кинематики каждой газовой молекулы по отдельности, т. е. редукционизм оказался неприемлем для самих физиков, как казалось в начале, по практическим со ображениям. Однако его кризис оказался более глубоким, так как законы микромира и макромира существенно различаются. Закономерности, описывающие квантовые 
яв ления, принцип неопределенности и тому подобные вновь открытые законы не только не вытекали из ньютоновской механики и 
классической физики, но зачастую и прямо про тиворечили им. 
В этой связи особенно показательна модель атома, пред ложенная 
Н. Бором, который просто не стал рассматривать вопрос, почему электроны не «падают» на атомное ядро, как это следовало бы по классическим физическим законам макромира. Таким образом, классическая 
физика предстала не более чем эмпирическим обобщением фактов, 
характери зующих определенный уровень строения материи. Механистическая картина мира лишилась своей универсальности. 
Во-вторых, даже в тех случаях, где принципиально ре дукция 
сложных явлений к простым физическим процессам была теоретически возможна, она не всегда помогала эти явления формально описать. Аппарат диффе ренциальных уравнений, обслуживающий запросы классиче ской физики, оказался бессильным при решении задач, где количество переменных было больше трех–четырех, правые 
части уравнений были нелинейными, а количество управ ляющих 
воздействий (в терминологии классической физики «причин» того 
или иного поведения сложной системы) также было больше трех. 
Аналитического решения подобных систем уравнений не находилось, а появившиеся позже численные методы, поз волившие довести размерность решаемых систем уравнений до нескольких десятков, также оказались бессильными при решении систем, состоящих из сотен уравнений для сотен переменных. Иными словами, 
ньютонианская по своему духу наука на рубеже XIX и XX вв. оказалась не в силах решить целый ряд актуальных проблем. Одновременно базис данной научной картины мира – классическая физика – сама пребывала в глубоком кризисе. 
Перед учеными встала проблема создания новой научной методики и методо логии, адекватной специфике поведения сложных систем. В таблице 1.2 представлены исследователи, внесшие наиболее 
заметный вклад в развитие теории систем и системного анализа. 

1.1. История зарождения и развития системного подхода

Таблица 1.2 
История развития системного подхода

Автор
Труд
Вклад

М. А. Ампер
Опыт 
философии 
наук, 
или аналитическое изложение 
классификации 
всех человеческих знаний 
(ч. 1, 1834; ч. 2, 1843)

Первым в явной форме поставил вопрос о научном подходе 
к управлению сложными системами, какой, например, является общество. Выделил специальную науку об управлении государством и назвал ее кибернетикой. «Эту науку я 
называю кибернетикой от греческого слова k i b e r n h t i k 
h, обозначавшего сперва искусство управления кораблем, а 
затем постепенно получившее у греков более широкое значение искусства управления вообще». 

Б. Трентовский – польский философ

Отношение философии к 
кибернетике как искусству управления народом 
(1843)

Ставил целью построение научных основ практической 
деятельности руководителя (кибернета). «Применение 
искусства управления без серьезного изучения соответствующей теории подобно врачеванию без глубокого понимания медицинской науки»

А. А. Богданов (Малиновский)

Всеобщая 
организационная наука (тектология).  
В 3 т. (1911–1925)

Идея Богданова состояла в том, что все объекты и процессы имеют определенный уровень организованности. 
Тектология должна изучать общие закономерности организаций для всех уровней. Он отмечает, что уровень организации тем выше, чем больше свойства целого отличаются от простой суммы свойств его частей. Основное 
внимание уделяется закономерностям развития организации, рассмотрению соотношений устойчивого и изменчивого, значению обратных связей, роли открытых 
систем. Особый интерес представляют динамические 
аспекты тектологии, где анализируются кризисы как переход структуры организации в новое качественное состояние. Он подчеркивал роль моделирования и математики при решении задач тектологии. 

Раздел 1
Основные положения теории систем и системного анализа

Автор
Труд
Вклад

Н. Винер
Кибернетика (1948)
Первоначально определил кибернетику как науку об 
управлении и связи в животных и машинах, но в последующих изданиях он расширяет свои выводы до процессов в обществе
– наука об управлении сложными динамическими системами (А. И. Берг)
– наука о системах, воспринимающих, хранящих и использующих информацию (А. Н. Колмогоров)

Людвиг 
фон 
Берталанфи 
(австрийский 
биолог)

Общая 
теория 
систем 
(1950)
Пытался создать общую теорию систем любой природы на 
основе структурного сходства законов различных дисциплин. Самым заметным достижением Л. Берталанфи является введение понятия открытой системы. Если Винер 
рассматривал только внутрисистемные связи, то Берталанфи изучал обмен системы со средой веществом, энергией и информацией (негэнтропией). В открытой системе 
устанавливается динамическое равновесие, которое направлено вопреки второму закону термодинамики в сторону усложнения организации за счет ввода негэнтропии 
извне. Развитие происходит путем перехода к новому внутреннему равновесию системы, затем периоду стабильности и накопления ресурсов для новой перестройки и т. д. 
Выделил три вида системных исследований:
Инженерия систем, т. е. научное планирование, проектирование, оценка и конструирование систем «человек–машина». 
Исследование операций, т. е. научное управление существующими системами людей, машин, материалов, веществ, денег и т. п. 
Человеческая инженерия, т. е. научная адаптация систем, и особенно машин, для получения максимальной 
эффек тивности при минимальных затратах. 

Продолжение табл. 1.2