Основы системного анализа. Часть 1

Введение

1

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное 

образовательное учреждение высшего образования
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерно-технологическая академия

В. М. ГЛУШАНЬ

ОСНОВЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

Учебное пособие

в двух частях

Часть 1

Ростов-на-Дону – Таганрог

Издательство Южного федерального университета

2022

УДК 004:681.5(075.8) + 681.51(075.8)  
ББК 32.97я73 + 32.81я73

Г555
Печатается по решению кафедры систем автоматизированного 

проектирования Института компьютерных технологий 

и информационной безопасности (протокол № 10 от 25 мая 2022 г.)

Рецензенты:

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой 

информатики Таганрогского института им. А. П. Чехова Я. Е. Ромм

кандидат технических наук, доцент кафедры 

системного анализа и телекоммуникаций

Южного федерального университета О. Р. Норкин

Глушань, В. М.

Г555 
Основы системного анализа : учебное пособие : в 2 ч. / В. М. Глу
шань ; Южный федеральный университет. – Ростов-на-Дону ; Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2022.

ISBN 978-5-9275-4111-9
Часть 1. – 89 с.
ISBN – 978-5-9275-4112-6 (Ч. 1)
Пособие представляет первую часть дисциплины «Системный анализ, 

управление и обработка информации», ориентированной в первую очередь на 
аспирантов направления «Информатика и вычислительная техника» (09.06.01).
Поскольку указанная дисциплина носит междисциплинарный характер, то пособие может быть полезным как аспирантам, так и магистрантам других 
направлений – философских, социальных, экономических, юридических, организационных и т.д. Оно будет также полезно всем тем, кто интересуется системным подходом и его применениями в самых разных областях целенаправленной деятельности людей.

УДК 004:681.5(075.8) + 681.51(075.8)

ББК 32.97я73 + 32.81я73

ISBN 978-5-9275-4112-6 (Ч. 1) 
ISBN 978-5-9275-4111-9

© Южный федеральный университет, 2022
© Глушань В. М., 2022
© Оформление. Макет. Издательство

Южного федерального университета, 2022

Введение

3

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………
4

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМНОМ АНАЛИЗЕ …………..
6

1.1. О многозначности понятия «системы» ………………………..
6

1.2. Возникновение системного анализа …………………………...
8

1.3. Терминология в системном анализе …………………………...
11

1.3.1. Общенаучные термины …………………………………………
11

1.3.2. Специфические понятия и термины ………………………….
13

Контрольные вопросы ………………………………………………
20

2. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СИСТЕМ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ
21

2.1. Основные свойства систем ……………………………………..
21

2.2. Роль обратных связей и отношений в системах ………………
25

2.3. Классификация систем …………………………………………
28

2.4. Различия понятий Система и Совокупность …………………..
39

Контрольные вопросы ………………………………………………
49

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ …………………………………...
51

3.1. Понятие о модели и моделировании …………………………..
51

3.2. Классификация моделей ……………………………………….
54

3.3. Методы моделирования систем ………………………………..
58

3.3.1. Дискретно-событийное моделирование …………………….
59

3.3.2. Системная динамика ……………………………………………
60

3.3.3. Агентное моделирование ……………………………………….
62

3.3.4. Основные этапы процесса моделирования ………………….
70

3.3.5. Практический пример имитационного моделирования …..
72

Контрольные вопросы ………………………………………………
83

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………..
84

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ …………………………………………….
85

ВВЕДЕНИЕ

Учебное пособие ориентировано на аспирантский курс направления 

«Информатика и вычислительная техника» (09.06.01), направленности 
«Системный анализ, управление и обработка информации» (05.13.01). 
В учебном плане на этот курс отводится 28 лекционных часов и 44 часа 
самостоятельной работы. Данное учебное пособие представляет первую 
часть курса, название которого совпадает с названием направленности. 
Этот курс является междисциплинарным, поэтому он входит в учебные 
планы многих направлений и направленностей высших учебных заведений. Это предопределяет различное наполнение курса лекционным материалом: имеются как общие изучаемые материалы для всех направлений, 
так и существенно различающиеся. 

Анализ проанализированных в процессе работы над учебным посо
бием раннее изданных учебников, учебных и учебно-методических пособий показал, что они имеют значительный разброс как по объему, так и по 
содержанию. Объем литературных источников колеблется от 50 до почти 
500 страниц, и предназначены они для обучающихся самых разнообразных 
профилей и направлений – экономических, юридических, организационных, философских и реже всего направлению «Информатика и вычислительная техника» (09.06.01). Большинство учебных изданий опубликовано 
в первом десятилетии XXI в., меньшая часть – во втором десятилетии, из 
которых лишь единицы изданы в конце второго десятилетия. Поэтому 
назрела необходимость издания учебного пособия, ориентированного как 
аспирантам, так и магистрантам, обучающихся по направлению «Информатика и вычислительная техника» (09.06.01).

Первая часть предлагаемого учебного пособия состоит из трех 

разделов: 

1. Общие сведения и терминология в системном анализе.
2. Основные свойства систем и их классификация.
3. Моделирование систем. 

В конце каждого раздела приведены контрольные вопросы для за
крепления изученного материала.

Особенность учебного пособия состоит в том, что в 3-м разделе при
веден в качестве обучающего пример имитационного моделирования процесса конструкторского проектирования сверхбольших интегральных 

Введение

5

схем, взятый из авторской практики и подробно изложенный в журнальных 
статьях и свидетельствах для программ ЭВМ. Ценность приведенного примера состоит также в том, что в его разработке самое активное участие принимали студенты. Это прямо и непосредственно совпадает с требованием
повышения творческого потенциала и конкурентоспособности выпускников высшей школы.

Во второй части предполагается рассмотреть следующие вопросы:

качественные и количественные методы описания систем, принятие решений для задач системного анализа, методов оценки многокритериальных 
альтернатив, методов анализа иерархий. 

1. Общие сведения о системном анализе

6

Когда система сталкивается с задачей, которую невозможно решить в рамках существующей системы, она разрушается.

Альберт Эйнштейн

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМНОМ АНАЛИЗЕ

1.1. О многозначности понятия «системы»

Понятие «система» в переводе с греческого означает «целое, состав
ленное из частей». Оно так часто употребляется в самых различных областях деятельности человека, в результате чего мы к нему настолько привыкли, что его смысл и значение кажется нам понятным и ясным без какихлибо определений. Приведем лишь некоторые примеры контекстов использования понятия «система».

Система используется в названиях классификаций (например, еди
ная система классификации растительного и животного мира, предложенная шведским физиологом Карлом Линеем).

Система применяется, когда говорят о методах практической дея
тельности (например, система театрального реформатора К. С. Станиславского).

Система используется для названия систем счисления (двоичная, 

восьмеричная и др. системы счисления).

Система является отражением совокупности норм жизни (законода
тельная, правовая системы).

Система используется при записях математических объектов (си
стема уравнений, система координат).

Система употребляется, когда говорят о закономерностях (иногда 

говорят: в его действиях прослеживается система).

Система применяется, когда говорят об оружиях новой системы.
Система используется как метод действий, устанавливающий опре
деленный порядок, например система воспитания.

И даже на бытовом уровне часто можно услышать разговоры с ис
пользованием слова система. Вот такой, например, разговор врача с пациентом: вы должны применять выписанное лекарство в системе, иначе 

1.1. О многозначности понятия «системы»

7

толку никакого не будет. Или другой пример: опаздывать на лекции у него 
уже вошло в систему. Так что же это за такое магическое слово система, 
которое используется во множестве различных его вариациях, не только 
как существительного, но и прилагательного системный, глагола систематизировать и даже наречия систематически?

Лишь даже малая часть приведенных примеров убеждает в том, что с 

пониманием того, что же такое система, не все так просто, как кажется. 
А между тем известно несколько десятков (более 40) различных определений 
понятия система, используемых в зависимости от контекста, области знаний 
и целей исследования. Обилие контекстов употребления понятия система свидетельствует о том, что выделить среди них какую-то общность затруднительно, поэтому в настоящее время нет и единства в его определении.

Если проследить историю этого вопроса, то можно увидеть, что в

первых определениях системы подразумевались элементы и связи между 
ними. Позже исследователи пришли к пониманию того, что любая система
не может существовать бесцельно. Особенно это характерно для социальных, биологических и технических систем. Поэтому в ее определение стали 
включать понятие цели. В последнее время в определение понятия системы, кроме элементов, связей с их свойствами и целями, начинают включать наблюдателя. Но это характерно в основном для социальных и технических систем. Потребность в использовании термина «система» возникает 
в тех случаях, когда нужно подчеркнуть, что что-то является большим, 
сложным, не полностью сразу понятным, при этом целым, единым. В отличие от понятий «множество», «совокупность» понятие системы подчёркивает упорядоченность, целостность, наличие закономерностей построения, 
функционирования и развития. Эволюцию развития понятия система
можно представить в виде рис. 1. 

Рис. 1. Эволюция понятия система

Наблюдатель
Цель

Связ
Элементы

Наблюдатель

1. Общие сведения о системном анализе

8

Отсутствие общепринятого определения системы затрудняет об
щение и взаимопонимание между специалистами различных научных и 
практических областей деятельности. В таких случаях обычно вводят некоторое рабочее определение. В литературе, основным объектом исследования в которой являются системы, в качестве рабочего часто используется такое определение. 

Система – это множество элементов, находящихся в отношениях

и связях друг с другом, образующих определённую целостность и единство, и обладающая новым свойством, которое не является простой суммой свойств всех элементов и в любых их сочетаниях. Забегая вперед, 
отметим, что это свойство называется эмерджентностью. К этому свойству мы еще вернёмся.

1.2. Возникновение системного анализа

Отечественные исследователи считают, что первый вариант науки –

общей теории систем был предложен в начале ХХ в. (по одним источникам 
указывается 1911 г., по другим – 1912 г.) А. А. Богдановым (экономист, 
биолог, математик, врач, философ и революционер, соратник Ленина,
1873–1928 гг.). Его фундаментальный труд «Тектология. Всеобщая организационная наука» – это общая теория организации и дезорганизации, наука 
об универсальных типах и закономерностях структурного преобразования 
любых систем [1]. Это главная теоретическая работа Богданова, которая по 
содержанию намного обогнала свое время, но была не понята и не принята 
современниками. Этой научной работой Богданов заложил основы новой 
синтетической науки. Развитие научного знания показало, что Богданов 
предвосхитил многие положения кибернетики, общей теории систем и современной методологии. Он опередил работы Н. Винера (американский математик, один из основоположников кибернетики и теории искусственного 
интеллекта, 1894–1964) и Людвига фон Берталанфи (австрийский биолог и 
философ, 1901–1972) более чем на 30 лет и справедливо считается автором 
первого варианта общей теории систем и предшественником кибернетики.

Безусловно, системные представления не являются открытием 

А. А. Богданова. Слово система имеет философские корни. Оно появилось 

1.2. Возникновение системного анализа

9

в Древней Греции и первоначально было связано с формами социально-исторического бытия. В античной философии термин система характеризовал 
упорядоченность и целостность естественных объектов, для искусственных 
объектов с такими же свойствами использовался термин «синтагма» [2].

Заслугой А. А. Богданова считается введение понятия системности. 

В его представлении системы существуют благодаря равновесию противоположностей. Все системы он подразделяет на организованные, неорганизованные и нейтральные. Богданов высказал идею о структурной устойчивости системы, а в самой системе он увидел два вида закономерностей:

а) формирующие (закономерности развития), приводящие к пере
ходу системы в другое качество;

б) регулирующие (закономерности функционирования), обеспечива
ющие стабилизацию нынешнего качества системы.

В Берлине А. А. Богданов опубликовал свои идеи. Существует пред
положение, что с ними мог ознакомиться Берталанфи [3], и это послужило 
ему толчком для создания собственного варианта общей теории систем. 
В 30–40-е гг. Берталанфи заложил основы концепции так называемого организмического подхода к организованным динамическим системам, обладающим свойством эквифинальности. Под этим термином понимается способность системы достигать цели независимо от нарушений на начальных этапах ее развития. Иначе говоря, эквифинальность представляет способность 
системы достигать определенного состояния, независимо ни от времени, ни 
от ее начальных условий, а определяется исключительно ее параметрами.

Главное достижение Берталанфи состоит в том, что ему удалось 

обобщить принципы целостности, организации и изоморфизма (от греч. 
isos – равный, однозначный и morphe – форма, понятие, выражающее тождественность, идентичность форм) в единую концепцию. Будучи биологом, 
сначала он применил идею открытых систем к объяснению ряда проблем 
биологии и генетики. Позже он пришёл к выводу, что методология системного подхода является более широкой и может быть применима в различных областях науки. Так возникла идея общей теории систем.

Исследования Берталанфи привлекли внимание международной науч
ной общественности, а идеи Богданова оказались невостребованным потенциалом науки. Людвиг фон Берталанфи сыграл огромную роль в становлении и популяризации системного подхода. Он первым поставил саму задачу