Исследование систем управления

ИССЛЕДОВАНИЕ  СИСТЕМ  

УПРАВЛЕНИЯ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Второе издание

Москва
РИОР

ИНФРА-М

В.В. МЫЛЬНИК 
Б.П. ТИТАРЕНКО

Допущено Советом 

Учебно-методического объединения вузов России 

по образованию в области менеджмента 

в качестве учебного пособия по специальности 

«Менеджмент организации»

ISBN 978-5-369-01330-4 (РИОР)
ISBN 978-5-16-009551-6 (ИНФРА-М, print) 
 
     © Мыльник В.В.,

ISBN 978-5-16-100780-7 (ИНФРА-М, online) 
 
 
Титаренко Б.П.

УДК 65.0(075.8)
ББК 65.290
          М94

Р е ц е н з е н т ы :
Коршунова Е.Д., д-р экон. наук, профессор, декан факультета «Экономика и 
менеджмент инновационных технологий» МГТУ «Станкин»;
Васильев В.А., д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Управление качеством и сертификация» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования 
«МАТИ – Российский государственный технологический университет имени 
К.Э. Циолковского»

 
Мыльник В.В., Титаренко Б.П.

М94 
 
Исследование систем управления : учеб. пособие / В.В. Мыльник, 

Б.П. Титаренко. — 2-е изд. — М. : РИОР : ИНФРА-М, 2019. — 238 с. — 
(Высшее образование: Бакалавриат). — DOI: https://doi.org/10.12737/1819

ISBN 978-5-369-01330-4 (РИОР)
ISBN 978-5-16-009551-6 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-100780-7 (ИНФРА-М, online)
Рассмотрены вопросы построения и финансирования систем управления, вклю
чая их классификацию, закономерности, автоматизацию управления, источники и 
методы финансирования. Описаны методы исследования систем управления, основанные на применении исследования операций, системного анализа, имитационно го 
моделирования, планирования экспериментов, распознавания образов, экспертных 
оценок и др. На основе зарубежного и отечественного опыта изложена методология 
оценки эффективности создаваемых систем управления.

Предназначено для студентов вузов, в основном — по направлению подго- 

товки «Менеджмент», в том числе для заочной (дистанционной) формы обучения,  
и специалистов, занимающихся вопросами создания систем управления в промышленности и в финансовой сфере.

УДК 65.0(075.8)
ББК 65.290

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11

Подписано в печать 10.08.2016.

Формат 60×90/16. Гарнитура Newton. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Усл. печ. л. 15,0. Уч.-изд. л. 14,15. Тираж 500 экз. 

Цена свободная.

ТК 263800-1009038-041213

ООО «Издательский Центр РИОР»

127282, Москва, ул. Полярная, д. 31В.

Тел.: (495) 280-38-67. Факс: (495) 280-36-29.
E-mail: info@rior.ru    http://www.riorpub.com

ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»

127282, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1.
Тел.: (495) 280-15-96. Факс: (495) 280-36-29.

E-mail: books@infra-m.ru     

http://www.infra-m.ru

ПРЕДИСЛОВИЕ

Эффективность деятельности организаций, компаний, холдингов, народного хозяйства в целом в значительной степени зависит 
от исследования создаваемых систем управления, их рационального построения и необходимых при этом инвестиций. Потребность 
в инвестициях при создании современных систем управления неизменно велика, а имеющиеся в наличии инвестиционные ресурсы 
всегда ограничены. В связи с этим на практике перед руководством 
организаций постоянно стоит задача выбора наиболее эффективного варианта реализаций инвестиций в системы управления.
Объективно существующие процессы создания систем управления обусловили последовательность изложения материала, начиная 
с определения таких категорий как «система», «управление», «система управления», «автоматизированные информационные системы 
управления», и заканчивая оценкой эффективности инвестиционных 
проектов, связанных с автоматизацией производства и управления.
Учебное пособие состоит из двух частей.
В первой части рассматриваются вопросы построения и финансирования систем управления. В современных условиях основой построения систем управления является развитие таких наук как кибернетика, 
математика, экономика, исследование операций, с одновременным 
применением бурно развивающихся средств вычислительной техники. 
Постоянно усложняющиеся социально-экономические процессы, особенно в условиях рыночной экономики, требуют в целях повышения 
эффективности деятельности хозяйствующих объектов новых подходов 
и методов к созданию систем управления. Особое значение при этом 
должно придаваться принятию решений рационального вложения инвестиций в создаваемые системы управления.
Во второй части отражены методы исследования и оценки эффективности систем управления. Основными методами, используемыми при исследовании, являются системный анализ, исследование операций, имитационное моделирование, планирование экспериментов, метод «черного» и «белого» ящиков, экспертные 
оценки. Рассмотрены также методы оценки эффективности систем 
управления, создающие предпосылки для принятия решений рационального вложения инвестиций.
Исследование операций является одним из основных источников 
системного анализа. Концепции и принципы анализа систем управ

ления являются развитием основных идей теории исследования операций. Системный анализ имеет достаточно большой аппарат, который включает в себя развитый математический аппарат и современные 
вычислительные системы. Особенности системного анализа исходят 
из самой природы сложных систем. С целью ликвидации проблемы 
или выяснения ее причин системный анализ привлекает для этого 
широкий спектр средств, использует возможности различных наук и 
различных сфер деятельности человека. Несмотря на большие преимущества теории исследования операций и теории системного анализа, в практике исследования систем управления продолжают играть 
решающую роль традиционные экспертные оценки, планирование 
экспериментов, способности человека к ассоциациям и многое другое, 
что пока не присуще искусственному интеллекту.
Эффективность инвестиционных проектов, связанных с созданием систем управления, характеризуется системой показателей, отражающих соотношение полученных результатов и необходимых при 
этом затрат. В зависимости от вида обобщающего показателя, который 
выступает в качестве критерия эффективности проекта, показатели 
делятся на абсолютные, относительные и временные. Выбор того или 
иного обобщающего показателя или методы оценки эффективности 
систем управления зависят от конкретных условий. Такими условиями могут быть организационно-правовая форма хозяйственного объекта управления, требования инвестора, уровень подготовленности 
специалистов, занимающихся оценкой эффективности систем управления, и др. При оценке эффективности систем управления обязательным условием является учет инфляционных процессов и рисков.
По своей структуре и содержанию учебное пособие соответствует учебным программам дисциплин по направлению «Менеджмент» 
подготовки бакалавров и магистров в соответствии с ФГОС 3. Освоение изложенных в учебном пособии знаний позволит получить 
знания по исследованию систем управления и их рациональному 
построению.
Учебное пособие предназначено для студентов вузов указанного 
направления подготовки бакалавров и магистров, специалистов в 
промышленности, НИИ и КБ, занимающихся разработкой и реализацией систем управления.
Главы 1–5, 10, 11, глоссарий и практимум, а также общая редакция выполнены д.э.н., проф. В.В. Мыльником, главы 6–9 подготовлены д.т.н., проф. Б.П. Титаренко.

ЧАСТЬ I. 
ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ 
И ФИНАНСИРОВАНИЯ СИСТЕМ 
УПРАВЛЕНИЯ

ГЛАВА 1. СИСТЕМЫ И ИХ ЗАКОНОМЕРНОСТИ

1.1. Системы

По своему построению вся Вселенная состоит из множества систем, каждая из которых содержится в более масштабной системе. 
Термин «система» — греческого происхождения и означает целое, 
составленное из отдельных частей. В настоящее время существует 
большое число определений «система». Эти определения содержатся в работах Л. фон Берталанфи, А. Холла, У. Гослинга, Р. Акоффа, 
К. Уотта и др. Например, по Л. фон Берталанфи, система есть комплекс элементов, находящихся во взаимодействии [37], по А. Холлу 
система представляет собой множество объектов вместе с отношениями между объектами и между их атрибутами [39]. У. Гослинг 
под системой понимает собрание простых частей [38]. В соответствии 
с понятием Р. Акоффа система представляет собой любую сущность, которая состоит из взаимосвязанных частей [2]. Наиболее 
близким понятием, относящимся к информационным системам, 
следует отнести определение К. Уотта, который считает, что система — это взаимодействующий информационный комплекс, характеризующийся многими причинно-следственными взаимодействиями [40].
Из приведенных определений можно выявить общие моменты, 
которые присущи понятию «система», и при дальнейших исследованиях рассматривать ее как целенаправленный комплекс взаимосвязанных элементов любой природы и отношений между ними. Обязательное 
существование целей определяет общие для всех элементов целенаправленные правила взаимосвязей, обуславливающие целенаправленность системы в целом. С позиций математики определение 
системы можно условно сопоставить с определением множества. 
Так, по Г. Кантору множество является объединением в одно целое 
объектов, хорошо различимых нашей интуицией или мыслью, по 
Н. Бурбаки множество образуется из элементов, которые обладают 
некоторыми свойствами и находятся в некоторых отношениях между собой или с элементами других множеств. Исходя из этого, можно сделать вывод, что для математического описания системы мож

но использовать аппарат теории множеств. Тогда систему S можно 
представить выражением:

S = δ{X, Y},

где δ — функция перехода;
X = {xi: i = 1,2,…,…n} — множество элементов, входящих в систему;
Y = {yj: j = 1,2,…,..m} — множество элементов, выходящих из 
системы.
Множества X и Y являются конечными, так как определяют некоторую систему, выделенную из реальной жизни и дискретную по 
своей сущности. Поэтому S = δ{X, Y} можно рассматривать как граф, 
что позволяет использовать для описания таких систем теорию графов. Любая система может быть представлена в виде графа, вершинами которого являются элементы системы, а ребрами — отношения 
между ними.
Схемное построение системы, с ее внешней и внутренней средой, 
приведено на рис. 1.1. При исследовании систем одним из важных 
условий является определение следующих понятий:
• информация;
• информационные ресурсы;
• элементы;
• подсистемы;
• связи;
• информационные ресурсы внешней среды;
• информационные ресурсы внутренней среды;
• структура;
• функция;
• целевая функция.
Информация. Информация — это сведения, сообщения, знания, флюиды, данные, которыми обмениваются между собой люди, люди и технические устройства, технические устройства между собой; обмен 
сигналами в животном и растительном мире, с космическим пространством; передача признаков от клетки к клетке, от организма к организму. Понятие «информация» имеет два аспекта: содержательный и 
материальный. Содержательный, или смысловой аспект информации 
состоит в наличии определенных знаний, сведений, сообщений, данных или осведомленности о состоянии внешней и внутренней сред 
системы. Материальный аспект связан с тем, что передача и хранение 
информации требуют материальных носителей, на которых она фик

сируется и затем передается. Как введение понятия «энергия» позволило рассматривать все явления природы с единой точки зрения, так 
и введение понятия «информация» позволяет подойти с единой точки зрения к изучению процессов взаимодействия явлений в природе. 
Информация никогда не создается. Она только принимается и передается, но при этом может утрачиваться и исчезать.
Информационные ресурсы. Это знания, сведения, данные, полученные в результате развития науки и практической деятельности 
людей, используемые в общественном производстве и управлении 
как фактор повышения эффективности производства. Они по содержанию представляют собой отображение естественных и общественных процессов и явлений, зафиксированных в результатах научных исследований, проектно-конструкторских разработок, учетностатистические данные, нормативные, плановые, методические 
материалы и т.п. А также в форме понятий, суждений и сложных 
моделях действительности.
Элементы. Элемент — неделимая часть системы. Дальнейшее 
деление элемента приводит к разрушению его функциональных связей с другими элементами и к появлению свойств выделенной совокупности, неадекватной свойствам элемента как целого.
Подсистемы. Подсистема — выделенное по определенным правилам и признакам целенаправленное подмножество взаимосвязанных элементов любой природы. Каждую подсистему, в свою очередь, 
можно разделить на еще более мелкие подсистемы. Системы отличаются от подсистем только лишь правилом и признаками объединения элементов. Для системы правило является более общим, а для 
подсистемы — более индивидуальным. Исходя из этого, можно сделать вывод, что система представляет собой нечто целое, состоящее 
из подсистем, каждую из которых можно рассматривать как самостоятельную систему. В то же время любая система является подсистемой некоторой большей системы.
Подсистемы, выделенные на одной горизонтальной линии, 
являются подсистемами одного уровня. Деление системы на подсистемы разного уровня называют иерархией (от греч. hieros — священный и arche — власть), что означает порядок подчинения более 
низких звеньев системы более высоким. При иерархическом построении системы в целях наиболее эффективного достижения цели 
должно всегда соблюдаться основное правило: подсистема более 
низкого уровня должна подчиняться подсистеме более высокого 
уровня.

Любая подсистема является, с одной стороны, самостоятельной 
системой, а с другой — подсистемой системы более высокого уровня, что приводит к двум подходам исследования систем. Это макроуровень и микроуровень.
Исследование систем как целого на макроуровне связано с тем, 
что основное внимание уделяется изучению взаимодействия системы с внешней средой. В этом случае элементы системы рассматриваются в отношении организации их в единое целое и влияния на 
функционирование системы в целом. При исследовании системы 
на микроуровне основными являются характеристики внутренней 
среды, определяемые взаимодействием элементов этой среды между собой и выполняющие определенные действия.
В целях более объективного исследования систем необходимо 
сочетание двух упомянутых подходов. Обычно считается более целесообразным начинать изучение систем с макроуровня, а затем исследовать микроуровень. Тем не менее, иногда может оказаться бо
Информационные ресурсы внешней
 
среды
 
                  (внешняя среда) 

 X = {xi : i = 1,2,...,...n}  
  
С 
Т
Элементы
   
 
 
 
Ф 

Р
Подсистемы
  
 
 
 
У 

У
Связи
  
 
 
 
 
Н  

К  
 
 
 
 S  
 
 
 
 К 

Т
Информационные
 
ресурсы
  
 
 
Ц 

У
внутренней среды
И 

Р
 
 
 
           (внутренняя среда)   
 
 
И 

А  

 Y = {yj : j = 1,2,...,...m} 

Множество выходных элементов
 

Рис. 1.1. Схема построения системы и ее взаимосвязь с внешней средой

лее рациональным подход, когда исследование системы начинается 
на микроуровне.
Связи. Они соединяют элементы и свойства системы в единое 
целое. Любая связь между какими-либо двумя элементами в соответствии с ее направленностью от одного элемента к другому является выходом первого из них и в то же время входом второго. Связи 
между подсистемами одного и того же уровня называются горизонтальными, а связи системы со всеми подсистемами соподчиненных 
иерархических уровней — вертикальными.
Для каждой системы связи со всеми подсистемами и между ними 
называются внутренними, а все остальные связи — внешними. Взаимодействие системы с внешней средой осуществляется с помощью 
целенаправленных связей.
Информационные ресурсы внешней среды. Это множество элементов любой природы, существующих вне системы и оказывающих на нее влияние. Для того, чтобы элементы внешней среды 
могли влиять на систему или испытывать ее воздействие, необходимы связи. В любой системе число всех существующих внешних 
взаимосвязей очень велико. Исследовать абсолютно все связи практически невозможно. Поэтому их число приходится ограничивать. 
Задача исследователей состоит в том, чтобы определить с учетом 
возможностей Интернет из множества существующих взаимосвязей 
с внешней средой такие, которые в значительной степени влияют 
на систему.
Информационные ресурсы внутренней среды. Это ситуационные 
факторы между элементами во внутренней среде системы определенной природы. В организациях, создаваемых людьми, элементы 
во внутренней среде являются результатом управленческих решений 
и постоянно меняются под влиянием внешней среды. Основными 
переменными во внутренней среде организаций, требующих внимания руководства, являются цели, структура, функции, связи, технические средства, технологии и люди.
Структура. Она представляет собой — совокупность связей между элементами системы, отражающих их взаимодействие (от лат. 
structura — строение, порядок). У каждой подсистемы определенного уровня существуют соподчиненные подсистемы либо непосредственно, либо через промежуточные подсистемы. Множество подсистем, которые стоят ниже и подчинены данной системе, называют 
ее вертикалью.

Функции. Функция есть целенаправленный набор действий, 
опе раций или процедур (от англ. function — обязанности, действия). 
Функции системы обычно представляются в виде набора некоторых 
преобразований, которые, как правило, делятся на две группы. 
Первая группа функций связана с преобразованием входов в систему. Это значит, что при определенном наборе значений входных 
данных осуществляется такое преобразование, при котором система придет в состояние, характеризуемое набором некоторых внутренних ее параметров. Вторая группа преобразований связывает 
состояние системы с ее выходами. При определенном наборе значений внутренних параметров преобразования обеспечивают некоторый набор значений выходных параметров. С позиций внешней среды функции системы заключаются в том, что при определенном наборе значений входных параметров выходные параметры 
принимают соответствующие этому набору значения. Задача специалистов, занимающихся исследованием систем, состоит в определении содержания множеств элементов на входе в систему, зависимостей между ними и возможных преобразований входных 
данных во внутренней среде системы.
Целевая функция. В экстремальных задачах функция минимум 
или максимум которой необходимо найти, называется целевой. Экстремальному значению целевой функции обычно соответствует оптимальное решение. Различают линейные, нелинейные, выпуклые 
и другие целевые функции. В том случае, когда допустимое множество экстремальной задачи есть пространство функций, тогда используют термин «целевой функционал».

1.2. Классификация систем и их характеристика

Множество систем, существующих в мире, можно классифицировать в зависимости от ряда признаков. Классификация — научный 
метод, заключающийся в дифференциации всего множества объектов и последующем их объединением в определенные группы на 
основе какого-либо признака. При общем подходе к классификации 
систем выделяют следующие признаки (рис. 1.2):
• происхождение;
• объективность существования;
• взаимодействие с окружающей средой;
• действие во времени;