Основы теории систем и системного анализа

Министерство образования и науки Российской Федерации 

 

Томский государственный университет систем управления  

и радиоэлектроники  

 
 
 
 
 
 
 
 

М.П. Силич, В.А. Силич  

 
 

ОСНОВЫ ТЕОРИИ СИСТЕМ  
И СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА 

 

Учебное пособие 

 

Допущено Учебно-методическим объединением вузов  
по университетскому политехническому образованию 

в качестве учебного пособия 

 для студентов высших учебных заведений, обучающихся  

по направлению подготовки бакалавриата  

231000  «Программная инженерия»   

 
 
 

 
 
 

Томск 

Издательство ТУСУРа 

2013 

УДК 681.51.012(075.8) 
ББК  32.817я73 
     С 36 

Рецензенты:  

О.И. Пятковский, д-р техн. наук, профессор,  

заведующий кафедрой информационных систем в экономике  

Алтайского государственного технического университета, г. Барнаул 

С.П. Сущенко, д-р техн. наук, профессор, 

заведующий кафедрой прикладной информатики  

Томского государственного университета 

                                                     

 
        Силич, Мария Петровна.  

С 36         Основы теории систем и системного анализа: учеб. пособие /  
          М.П. Силич, В.А. Силич. – Томск: Изд-во Томск. гос. ун-та систем  
          управления и радиоэлектроники, 2013. – 340 с. 

                 ISBN 978-5-86889-663-7 

 

Посвящено рассмотрению основ теории систем и системного ана
лиза. Даны основные понятия системного подхода, закономерности 
строения и функционирования систем, классификация систем. Описаны базовые модели систем, методы измерения и оценивания систем, методы декомпозиции и композиции, модели иерархических 
многоуровневых систем. Рассмотрена базовая методология системного анализа, а также прикладные методологии структурного и логического анализа. Описаны технологии проведения системного анализа. 
Приведены примеры применения аппарата теории систем и системного анализа для решения сложных задач в таких областях, как экономический анализ, проектирование и развитие систем организационного управления, анализ информационных ресурсов.  

 Предназначено для студентов дневной и заочной форм обучения 

по направлению «Программная инженерия», а также аспирантов и 
специалистов, занимающихся проектированием сложных информационных систем и программно-технических комплексов, принятием 
решений при управлении организационно-технологическими, социально-экономическими, человеко-машинными системами. 

УДК 681.51.012(075.8) 
ББК  32.817я73 

ISBN  978-5-86889-663-7                      © Силич М.П., Силич В.А., 2013 

                                                 © Томск. гос.. ун-т систем управления  
                                                           и радиоэлектроники, 2013 
 

Введение 
 
Организуя свое бытиё, человек упорядочивает простран
ство вокруг себя, систематизирует окружение путем порождения новых систем. Не будет преувеличением сказать, что 
человека окружает мир систем, бесконечное множество разнообразных систем со сложными связями и отношениями.  

Мы часто употребляем в обыденной речи слово «систе
ма» в сочетании со словами «производственная», «нервная», 
«отопительная», «общественно-политическая», «уравнений», 
«взглядов» и т. д. При этом мы имеем в виду нечто сложное, 
состоящее из отдельных частей, и одновременно воспринимаемое как нечто целое, организующее взаимодействие частей для достижения единой цели.  

Потребность в использовании понятия «система» возни
кала для объектов различной физической природы с древних 
времён: ещё Аристотель обратил внимание на то, что целое 
несводимо к сумме частей, его образующих. Термин «система» и связанные с ним понятия комплексного, системного 
подхода исследовались и подвергались осмыслению философами, биологами, психологами, кибернетиками, физиками, 
инженерами различных специальностей. Интерес к системным представлениям проявлялся не только как к удобному 
обобщающему понятию, но и как к средству постановки задач с большой неопределённостью [1]. 

История развития системных представлений первона
чально шла по нескольким отдельным направлениям. Большой вклад в осознание системности материи и человеческого 
познания внесла философия — «наука наук», выполняющая 
роль интеграции, организации взаимосвязей и взаимодействия между различными научными направлениями. Результаты философии относятся к множеству всех существующих и 
мыслимых систем, носят всеобщий характер. 

Однако системность являлась объектом исследования и 

других наук, прежде всего кибернетики — науки об общих 
законах управления. Первым в явной форме вопрос о научном подходе к управлению сложными системами поставил 

М.-А. Ампер. На основе анализа опыта философских наук и 
классификации человеческих знаний в 1834 г. он выделил 
специальную науку об управлении государством и назвал ее 
кибернетикой. Далее к кибернетическому подходу обратился 
польский философ Б. Трентовский. В своей книге «Отношение философии к кибернетике как к искусству управления 
народами» он сделал попытку  построения научных основ 
практической деятельности руководителя. С позиций диалектики Трентовский понимал, что общество, коллектив — это 
система, единство противоречий, разрешение которых и есть 
развитие. И все же общество середины XIX века оказалось не 
готовым воспринять идеи кибернетики, и она была забыта 
практически на столетие [2].  

Важный вклад в познание закономерностей строения, 

организации и развития систем внес академик Е.С. Федоров. 
В 1891 г. им было сделано одно из величайших открытий в 
области минералогии и кристаллографии — существует 
только 230 типов структур кристаллических решеток и из 
них сформировано все разнообразие реального мира. Важным 
было осознать, что все невообразимое разнообразие природных тел реализуется из ограниченного и небольшого числа 
исходных форм [2]. Эта идея типизации базовых структур 
обнаружилась и в языкознании и в музыке.  

Следующая ступень системных исследований связана с 

именем А.А. Богданова. В своем трехтомном труде «Всеобщая организационная наука (тектология)» (1911–1925 гг.) [3] 
он исследовал общие закономерности развития организации. 
Основная идея тектологии Богданова состоит в том, что все 
существующие объекты и процессы (физические, биологические, общественные) имеют определенную степень, уровень 
организованности. Все явления рассматриваются как непрерывные процессы организации и дезорганизации. К сожалению, в силу исторических причин тектология в то время не 
нашла распространения и практического применения.  

В 30-е годы XX века австрийский биолог Л. фон Берта
ланфи выдвинул идею построения теории, приложимой к 
системам любой природы, названной им общей теорией систем [4]. Самым важным достижением Берталанфи является 

введение понятия «открытой» системы. В отличие от замкнутых систем, которые достигают состояния равновесия, характеризуемого максимальной энтропией (хаосом) и минимальным 
использованием свободной энергии, открытые системы достигают устойчивого состояния, которое может быть направлено в сторону усложнения организации благодаря непрерывному потоку вещества, энергии и информации между системой и 
окружающей средой. Берталанфи и его последователи стремились разработать формальный логико-математический аппарат 
теории систем. Однако задача до сих пор  полностью не решена.  

Массовое усвоение системных понятий началось в 1948 г., 

когда американский математик Норберт Винер опубликовал 
книгу «Кибернетика» [5]. Н. Винер крупно продвинулся в формализации процессов управления в больших технических системах, созданных на принципах поведения живых организмов. 
Впоследствии многие подходы и методы кибернетики были 
перенесены на управление организационными системами. Благодаря кибернетике в системном анализе сформировались следующие подходы: типизация моделей систем; формализация 
процессов управления; информационное моделирование и вычислительные эксперименты; оптимизация процессов и систем.  

Как одно из направлений общей теории систем и кибер
нетики можно рассматривать синергетику, наибольший вклад 
в создание которой внесли И. Пригожин и Г. Хакен. Это новая междисциплинарная теория, в центре внимания которой 
находятся явления самоорганизации в живой и неживой природе, механизмы самопроизвольного усложнения формы материи или появления из хаоса упорядоченных структур [6, 7].  

Идеи теории систем и кибернетики, связанные с общена
учными основами системных исследований, не всегда легко 
приложимы к практической деятельности. Поэтому потребности практики привели к возникновению направлений, носящих прикладной характер, таких как исследование операций, системотехника, системология и системный анализ. На 
рис. 1 основные направления «науки о системах» представлены в виде центрической системы, ядро которой составляют 
научные дисциплины теоретической направленности, а на 
орбите расположены прикладные дисциплины. 

Исследование операций возникло в связи с задачами во
енного характера, однако в дальнейшем получило широкое 
распространение в экономических задачах, при решении проблем организации производства и управления предприятиями. 
Это направление широко использует математический аппарат, в 
частности, методы оптимизации, математического программирования и математической статистики. Наиболее хорошо разработаны модели и алгоритмы для следующих классов задач 
исследования операций: управление запасами, массовое обслуживание, выбор маршрута, упорядочение и координация, 
принятие решений в условиях противодействия [8].  

Термин системотехника появился как эквивалент анг
лийского System Engineering при переводе книги Г. Гуда и 
Р. Макола [9]. Развитию этого направления в нашей стране 
активно способствовал Темников Ф.Е., организовавший в 
1969 г. кафедру системотехники в Московском энергетическом институте. Объектом системотехники являются сложные технические комплексы, называемые также системами 

Кибернетика

Н. Винер,
У. Эшби

Тектология
А. Богданов

Синергетика
И. Пригожин, 

Г. Хакен

Системная 
философия

Э.Ласло, 

В. Сагатовский

Теория систем
Л. Берталанфи, 
М. Месарович

Системотехника

Ф. Темников, 

Г. Гуд, Р. Макол

Системология

Дж. Клир, 

Б. Флейшман

Исследование операций

Р. Акоф, М. Сасиени

Системный анализ

С Оптнер, 
Ю. Черняк

Рис. 1. Основные направления системных исследований

«человек – машина», интегрированными системами, большими системами, системотехническими комплексами. Целью 
исследований являются методы создания, совершенствования и использования сложных технических комплексов [10].    

Системология (термин предложен в 1965 г. И.Б. Новиком) 

создавалась как одно из направлений теории систем, ориентированное на применение системного подхода в разных сферах 
человеческой деятельности. Некоторые исследователи используют термин «системология» как аналог «системного анализа», однако фактически сложилось так, что большинство работ 
по системологии рассматривают онтологические, семиотические и лингвистические аспекты системного подхода (например, работы Мельникова [11], Дж. Клира [12]). 

Наиболее конструктивным из направлений системных ис
следований в настоящее время считается системный анализ. 
В центре внимания этой научной дисциплины находятся методы ликвидации сложных проблем в условиях неполноты информации, ограниченности ресурсов, дефицита времени [2]. 
Имея в качестве цели ликвидацию проблемы или, как минимум, выяснение причин её возникновения, системный анализ 
привлекает для этого широкий спектр средств различных наук, а также эвристические методы решения слабо структурированных и не полностью формализованных задач. Его теоретической основой является материалистическая диалектика 
(в [2] системный анализ определяется как прикладная диалектика), общая теория систем и кибернетика. С практической точки зрения системный анализ есть система методов исследования или проектирования сложных систем для ликвидации 
проблемных ситуаций. Наиболее известные ученые, развивающие это направление, — С. Оптнер, Ю.И. Черняк, Д. Клиланд, 
В. Кинг, Ф.И. Перегудов, Ф.П. Тарасенко, В.Н. Волкова и др. 

Системный анализ широко применяется для изучения 

социально-экономических систем (предприятий, компаний,  
корпораций и других бизнес-систем), управления их функционированием и развитием. Типичными задачами, решаемыми 
посредством аппарата системного анализа, являются разработка целевых программ, выработка концепции развития 
системы, стратегическое планирование и прогнозирование, 

совершенствование организационной структуры, комплексная 
оценка уровня развития системы. Для успешного решения 
этих и подобных задач необходимо не только знание методики системного анализа, методов и моделей, которые могут 
использоваться на различных его этапах, но и знание основных понятий теории систем, понимание закономерностей, 
присущих всем системам.  Поэтому два научных направления — теория систем и системный анализ — объединены в 
одну учебную дисциплину, призванную дать комплексные 
системные представления как концептуального, так и прикладного характера.  

Систему знаний, включаемых в дисциплину «Теория сис
тем и системный анализ», можно представить в виде пирамиды 
(рис. 2), уровни которой расположены таким образом, что чем 
выше уровень, тем более прикладной, узконаправленный характер носят его составляющие. 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Основание пирамиды составляют основополагающие по
нятия теории систем и системного анализа, свойства и закономерности строения, функционирования и развития систем, 
изложению которых посвящен первый раздел данного посо
Основные положения теории систем 

и системного анализа

Методы и модели теории систем 

и системного анализа

Методологии

системного анализа

Технологии 
системного 

анализа

Рис. 2. Уровни знаний, составляющих дисциплину 

«Теория систем и системный анализ»

бия. Также в разделе даются основы информационного подхода к анализу систем, приводится их классификация. 

На втором уровне расположены основные методы и мо
дели теории систем и системного анализа. Их описание приводится во втором разделе. Все приводимые методы и модели сгруппированы в соответствии с тремя базовыми моделями 
систем — моделью черного ящика, моделью состава и моделью структуры — отражающими три подхода к рассмотрению системы. Модель черного ящика рассматривает систему 
как целостный объект, описываемый набором свойств. Основными вопросами, связанными с построением подобных моделей, являются вопросы выбора шкалы измерения/оценки свойств 
системы, способа измерения в условиях определенности и неопределенности, методов обработки результатов измерений. 
Модель состава рассматривает систему как совокупность частей (подсистем, элементов). Для формирования такого рода 
моделей применяются методы декомпозиции — последовательного расчленения системы на все более мелкие части с 
использованием различных оснований декомпозиции, а также 
методы композиции, использующие комбинаторный подход к 
формированию подсистем. В модели структуры системы акцент переносится на отношения между частями системы. Методы формирования таких моделей зависят от типа отношений, 
включаемых в модель. Так, различия между такими видами 
иерархий, как страты, слои, эшелоны и классы, определяются, прежде всего, используемыми отношениями.  

Третий уровень знаний, включаемых в дисциплину, пред
ставлен методологиями системного анализа. Их назначение — 
разрешение сложных многофакторных проблем посредством 
приложения теории систем. Методология фиксирует содержание и последовательность действий по принятию и реализации решений, устраняющих проблему. Базовая методология системного анализа представлена в виде так называемой 
системной последовательности этапов принятия решений. 
Выбор конкретных моделей и методов, используемых на том 
или ином этапе, остается за системным аналитиком. Большинство методов предполагает выявление мнений экспертов 
и требует выполнения сложных экспертиз.  

Базовая методология является отправной точкой для соз
дания различных прикладных методологий системного анализа, 
в основу каждой из которых положена та или иная методология 
моделирования. Выделяют две основные группы прикладных 
методологий: структурный анализ и логический анализ. В центре внимания первой находится структурная модель исследуемой системы, представленная в виде иерархии подсистем, 
связанных отношениями «часть-целое». Вторая группа базируется на моделях, связывающих цели со средствами их достижения. Как правило, такие модели тоже представляют собой 
иерархии, но построены они на основе причинно-следственных связей. Базовая методология системного анализа, методы 
организации экспертиз, а также ряд методологий структурного и логического анализа приведены в третьем разделе. 

Верхний уровень компонентов теории систем и систем
ного анализа составляют технологии проведения системного 
анализа. Их рассмотрению посвящен четвертый раздел. 
Технологии отличаются от методологий более четкой организацией процесса системного анализа, наличием конкретных рекомендаций относительно последовательности этапов 
анализа, состава работ и используемых процедур, методов и 
моделей. Кроме того, как правило, технологии предполагают 
использование компьютерных инструментальных систем 
поддержки. Большинство существующих системных технологий являются специализированными, ориентированными на 
конкретные виды систем, например, CASE-технологии разработки информационных систем, технологии реинжиниринга бизнес-процессов, САПР-технологии разработки технических систем. Универсальной, ориентированной на широкий 
класс систем, можно считать объектно-ориентированную 
технологию системного анализа, разработанную авторами 
данного пособия и описанную в четвертом разделе. 

В пятом разделе рассматриваются примеры применения 

описанных в предыдущих разделах принципов, методов, моделей, методологий и технологий для решения сложных задач в таких областях, как экономический анализ, проектирование и развитие систем организационного управления, анализ информационных ресурсов.