Системный анализ: теоретические основы. Часть 1

Учебное пособие

Москва
2018

Д.А. Ловцов

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ 
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  
УНИВЕРСИТЕТ ПРАВОСУДИЯ

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ

ЧАСТЬ 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ 
ОСНОВЫ

Б
А
К
А
Л
А
В
Р
И
А
Т

УДК 67.5 
ББК 51.77
  С 34

С 34

ISBN 978-5-93916-701-7

© Ловцов Д.А., 2018 
© Российский государственный 
университет правосудия, 2018

Учебное пособие соответствует программе учебной дисциплины «Системный 
анализ», читаемой в Российском государственном университете правосудия на 
экономическом факультете для подготовки бакалавров по направлениям 38.03.01 – 
«Экономика», 38.03.02 – «Менеджмент», 38.03.04 – «Государственное и муниципальное 
управление» и на юридическом факультете для подготовки специалистов по 
специальности 40.05.03 – «Судебная экспертиза». 
Рассматриваются теоретические основы (понятия, принципы, методы) системного 
анализа и его проблемно-ориентированных вариантов, а также особенности 
их 
применения 
к 
функциям 
автоматизированного 
управления 
сложными 
динамическими объектами.
Предназначено для студентов экономического бакалавриата и юридического 
специалитета, а также может быть полезным для студентов и магистрантов 
экономического и юридических факультетов.   

Ловцов Д. А.
Системный анализ. Часть 1: Теоретические основы: Учебное пособие. – 
М.: РГУП, 2018. – 224 с.
ISBN 978-5-93916-701-7

А в т о р .

Д.А. Ловцов, зав. кафедрой информационного права, информатики и математики (РГУП), профессор, д-р техн. наук, заслуженный деятель науки РФ

Р е ц е н з е н т ы :

В.А. Дементьев, профессор, д-р техн. наук, академик РАЕН (Институт точной механики и вычислительной техники им. С. А. Лебедева РАН);

В.А. Чевычелов, профессор, д-р экон. наук, почетный работник 
высшего профессионального образования РФ.

Содержание

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Список принятых сокращений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Глава 1. Теоретическая база и основные понятия системного анализа. . . . 8
1.1. Архитектура системологии и исходные методологические понятия . 8
1.2. Концепция системного подхода к исследованию 
сложноорганизованных объектов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.3. Информологические основы системного анализа . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Глава 2. Моделирование социально-экономических и правовых 
эргасистем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
2.1. Принципы моделирования сложных динамических объектов  
и систем. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
2.2. Моделирование систем управления. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
2.3. Инвариантный контур рационального управления . . . . . . . . . . . . . . . 85

Глава 3. Проблемно-ориентированные варианты и методы системного 
анализа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
3.1. Концептуальный вариант комплексного «ИКС»-подхода . . . . . . . . . . 92
3.2. Системологические методы научно-прикладных исследований . . . . 95
3.3. Системный анализ структурно-функциональных отношений 
в эргасистеме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

Глава 4. Теоретические основы автоматизированного управления. . . . . 114
4.1. Принципы организационно-правового и информационнотехнического обеспечения автоматизированных систем управления 
сложными динамическими объектами. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
4.2. Математические методы принятия рационального решения в 
автоматизированной системе управления. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
4.3. Математические методы организации информационных  
процессов в автоматизированной системе управления. . . . . . . . . . . . . . . 151
Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
Приложение 1. Информационная база автоматизированной системы 
управления. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
Приложение 2. Примеры задач системного анализа . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
Приложение 3. Двоичные логарифмы целых чисел от 1 до 100 . . . . . . . 216
Приложение 4. Вопросы и задания для самоконтроля . . . . . . . . . . . . . . . 218

Содержание

Введение

Системный анализ – один из трех базовых методов системного 
подхода [16], представляющий собой логически упорядоченную совокупность научных методов и практических приёмов многоаспектного 
и многоуровневого исследования сложноорганизованных объектов 
как систем путём их декомпозиции и последующего интегрирования 
(или агрегирования, если используется единый формально-математический аппарат) с целью построения обобщённой формализованной 
модели рассматриваемого объекта, включающая две группы методов, 
разделённых по признаку формализуемости:
– методы формализованного представления и анализа сложноорганизованных объектов (аналитические, теоретико-множественные, логические [36], лингвистические и семиотические, графические, статистические);
– методы эвристического (качественного) анализа объектов – методы, направленные на активизацию использования интуиции и опыта 
экспертов-специалистов (методы типа «дерева целей, задач и средств»; 
методы типа «сценариев»; методы «мозговой атаки» или «коллективной генерации идей»; методы типа «Дельфи»; методы экспертных оценок; морфологические методы: морфологического «ящика», «букета 
проблем»; метод решающих матриц). 
Основные понятия системного анализа: система, модель, структура, вход, выход (оператор выхода), переход (оператор переходов), состояние, цель, информация, внешняя среда, эффективность, качество. 
Техническая основа системного анализа – современные информационно-вычислительные системы.
Системный анализ применяется в составе системного подхода для 
решения научных и прикладных проблем, т.е. сложных задач, пока не 
имеющих рационального решения.
Главная цель системного анализа – уменьшение исходной информационной энтропии (от лат. entropy – превращение, поворот) как меры 
неопределенности знаний об объекте анализа (исследования).
В пособии рассматриваются теоретические основы (понятия, принципы, методы) системного анализа и его проблемно-ориентированных 
вариантов, а также особенности их применения к функциям автоматизированного управления сложными динамическими объектами.

Введение

Особенность изложения учебных и учебно-методических материалов заключается в использовании структурно-формализованного 
подхода. Этот подход способствует формированию у студента более 
полного научного представления о характере и направлении развития 
системного анализа как основного общенаучного метода исследования 
сложноорганизованных динамических объектов социально-экономической природы, а также позволяет ему оценить современное состояние актуальной проблемы обеспечения эффективного экономического 
и социально-правового регулирования развивающихся общественнопроизводственных отношений в условиях построения глобального информационного общества. Последовательность изложения учебных 
тем и вопросов, а также типы и варианты расчётно-логических задач 
(см. Приложение 2) ориентированы на творческое усвоение предлагаемого материала. 
Пособие предназначено для студентов экономического факультета 
для подготовки бакалавров по направлениям 38.03.01 – «Экономика», 
38.03.02 – «Менеджмент», 38.03.04 – «Государственное и муниципальное управление», студентов юридического факультета для подготовки специалистов по специальности 40.05.03 – «Судебная экспертиза»  
(гл. 1 – 3), также может быть полезным для студентов и магистрантов 
экономических и юридических факультетов, аспирантов и преподавателей Российского государственного университета правосудия в части, 
касающейся их профессиональной деятельности, поскольку содержит 
примеры применения системного анализа в экономической и юридической практике.  
Автор выражает искреннюю благодарность рецензентам: доктору технических наук, профессору Дементьеву Валерию Александровичу (Институт точной механики и вычислительной техники имени 
С. А. Лебедева Российской академии наук), доктору экономических 
наук, профессору Чевычелову Валерию Александровичу (Российский 
государственный университет правосудия) и литературному редактору кандидату юридических наук Алферовой Елене Васильевне (Институт научной информации по общественным наукам Российской 
академии наук) за доброжелательное рецензирование, учебно-научное 
редактирование и конструктивные рекомендации при подготовке рукописи пособия к изданию.

Список принятых сокращений

АС –
автоматизированная система
АИС –
автоматизированная информационная система
АИС –
автоматизированное рабочее место
АСБР –
автоматизированная система безналичных расчётов
АСОУ –
автоматизированная система организационного управления
АСУ –
автоматизированная система управления
БДЗ –
база данных и знаний
ВРМ –
временный рабочий массив (информационный)
ГАС –
Государственная автоматизированная система
ГМ –
главный массив (информационный)
ГОСТ – 
Государственный стандарт
ГСЗ –
групповые статические заявки
ГЦФ – 
главная цель функционирования
ДЦЗС –
дерево целей, задач и средств
ЗПИ –
задача переработки информации
ЗПР –
задача принятия решения
ЕАСС –
единая автоматизированная сеть связи
ЕИС –
единая информационная среда
ИАСУ –
интегрированная автоматизированная система управления
ИКТ –
информационно-компьютерная технология
ИВК –
информационно-вычислительный комплекс
«ИКС» –
«информационно-кибернетически-синергетический» (подход)
ИМДА –
исходное множество допустимых альтернатив
ИРС – 
информационно-распределительной сети 
ИМ –
информационный массив
КГИ – 
коллективная генерация идей
КПНТП –
комплексные программы научно-технического прогресса
КРП –
классификатор ручного применения
КСА –
комплекс средств автоматизации
КТ – 
компьютерная технология
КТС – 
комплекс технических средств
КЦП – 
комплексная целевая программа
ЛЛМ – 
логико-лингвистическая модель
ЛПР –
лицо, принимающее решения
ЛСС –
линейная стохастическая сеть

СПИСОК  ПРИНЯТЫХ  СОКРАЩЕНИЙ

Список принятых сокращений

МВК –
многомашинный вычислительный комплекс
НИР –
научно-исследовательская работа
НИТ –
новая (нетрадиционная) информационная технология
НКТ – 
новая компьютерная технология
НСД – 
несанкционированный доступ
НСИ – 
несанкционированное использование информации
ОКИ –
обеспечение конфиденциальности информации
ОДИ – 
обеспечение достоверности информации
ОИП –
общее информационное поле (АСУ)
ОДЗ – 
одиночные динамические заявки
ОКР –
опытно-конструкторская работа
ООН –
Организация объединенных наций
ОC –
операционная система (ЭВМ, КСА)
ОСИ – 
обеспечение сохранности информации
ПО – 
программное обеспечение
ППП –
пакет прикладных программ
ПНПМ –
простейший нестационарный поток Маркова
ПСПП –
простейший стационарный поток Пуассона
ПЭВМ –
персональная электронно-вычислительная машина
РГУП – 
Российский государственный университет правосудия
РФ –
Российская Федерация
СВЦ – 
сеть вычислительных центров
СДО –
сложный динамический объект
СДУ –
система дифференциальных уравнений
СМИ –
средства массовой информации
СМО –
система массового обслуживания
СУБДЗ –
система управления базами данных и знаний
США – 
Соединенные Штаты Америки
ТППИ –
технологический процесс переработки информации
ТЭХ –
технико-экономические характеристики
УКД –
унифицированный комплекс документов
ФПС – 
функциональная подсистема
ФЦП –
федеральная целевая программа
ЭВМ –
электронно-вычислительная машина 
ЭВТ –
электронно-вычислительная техника
ЭП – 
экспертные процедуры

Глава 1

Теоретическая база и основные понятия  
системного анализа

Для изучения теоретических основ системного анализа представляется целесообразным рассмотреть его теоретическую базу, исходные 
методологические понятия, объект, предмет, а также научно-методические особенности применения в составе системного подхода к исследованию сложноорганизованных объектов.

1.1. Архитектура системологии и исходные  
методологические понятия
Теоретической базой системного анализа является системология1, 
или общая теория систем, – сформировавшаяся в 70-е – 90-е г. прошлого века фундаментальная общенаучная (междисциплинарная) «отрасль 
системных, кибернетических и информационных знаний», изучающая 
поведение сложноорганизованных объектов как систем и приложение 
системных концепций к функциям управления сложноорганизованными объектами; играет ведущую роль в интеграции часных знаний.

1.1.1. Концептуальная организация общей теории систем 
Занимая промежуточное положение в трёхуровневой (рис. 1.1) иерархии знаний (между философией и частными прикладными науками о природе – естествознание; об обществе – обществознание; о 
технике – техникознание), системология совместно с науковедением, 
культурологией и некоторыми другими специальными научными дисциплинами опосредует связи между философией и частными общественными, естественными и техническими науками, делая эти связи 
более эффективными.  

1 Объектом системологии являются так называемые сложные системы (в отличие от естественно-научных или «физических» дисциплин, объектом которых 
являются системы простые, что определяется возможностью адекватного формализованного описания последних).

1.1. Архитектура системологии и исходные методологические понятия

Правовая
информатика
Правовая
кибернетика

Информационное  
право  

Философия

Системология

ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ 

а

раво

кибе

ин
инф
ин

Системология 
права

Отрасли
права
ПРАВОВЕДЕНИЕ

ТЕХНИКОЗНАНИЕ  ОБЩЕСТВОЗНАНИЕ

Рис. 1.1. Классификация наук («клеточная» модель науки)
и место системологии права

При этом «ядром» науки2 является философия как учение о наиболее 
общих законах и закономерностях, содержащее общетеоретический 
понятийно-категорийный аппарат, приемлемый для всех частных, 
смежных, «синтетических», специальных и др. прикладных наук, а также логику (включая математику как дисциплину, использующую лишь 
логические доказательства). 
«Оболочкой» (в которой концентрируется вся «квинтэссенция» науки) можно считать совокупность наук трех условных типов: общественных, естественных и технических3. 
1. Общественные науки (или система наук об обществе и человеке – 
обществознание) включают социальные науки (социология, правоведение, политэкономия, история, журналистика, этнография, демогра
2 Наука – одна из форм общественного сознания, представляющая собой сферу человеческой деятельности, направленную на систематизацию накопленных 
и получаемых новых объективных знаний о природе, обществе и самом человеке.

3 Дифференциация сначала единой науки на естественные и общественные началась в XVI в., а технические науки стали формироваться в XIX в.

Глава 1. Теоретическая база и основные понятия системного анализа

фия, археология и др.) и гуманитарные науки (психология, лингвистика, филология, педагогика и др.).  
2. Естественные науки (система наук о природе – естествознание) –  
физика, механика, астрономия, химия, биология, медицина, геология, 
география, экология, антропология и др., а также многочисленные 
смежные науки (биофизика, биохимия, физическая химия и др.).  
3. Технические науки (система наук, наиболее тесно связанная с 
практической реализацией теоретического знания – техникознание) –  
информатика (правовая и др.), телематика, радиотехника, электротехника, системотехника, ядерная энергетика, сопротивление материалов, 
синтетическая химия, металлургия, инженерная психология, исследование операций, когнитология и др.
Выступающая в качестве «протоплазмы» системология (общая теория систем) играет ведущую роль в интеграции часных знаний. 
Теоретическая область системологии (рис. 1.2) содержит «синтетические» науки: 

Диалектика

СИСТЕМОЛОГИЯ

Теоретическая
область
Прикладная
область

Кибернетика
Системотехника

Информология

Теория принятия 
решений

Теория игр

Тектология

Эргономика

Исследование 
операций

Инженерная 
психология

Управление
проектами

Рис. 1.2. Архитектура системологии

1.1. Архитектура системологии и исходные методологические понятия

– кибернетику (вскрывает механизм целенаправленного и самоконтролируемого поведения в природе, технике и обществе); 
– информологию (исследует природу информации и её связанность с 
самоорганизующейся системой); 
– теорию игр (анализирует рациональную конкуренцию противодействующих сил);
– теорию принятия решений (рассматривает рациональные выборы 
внутри человеческих организаций);
– тектологию или теорию организации (рассматривает структурные отношения целого, его частей и среды); 
– топологию (реляционную математику, включающую неметрические области: теории сетей, графов, и др.); 
– факторный анализ (формальные процедуры исследования многопеременных задач) и др. 
Прикладная область системологии содержит: 
– системотехнику (Systems Engineering, научные методы анализа существующих и разработки новых эргасистем);
– исследование операций (Operations research, научные методы и математические модели управления существующими системами людей, 
машин, финансов и других ресурсов);
– инженерную психологию (Human Engineering, научный анализ и 
учёт человеческих факторов, влияющих на функционирование эргасистем);
– управление проектами (Project Management, научные методы целевой координации разнородных ресурсов);
– программно-целевое планирование (формализованные методы системного рационального планирования, оптимальной концентрации 
ресурсов, многоаспектного и многоуровневого контроля за их расходованием, своевременной корректировки и рационального стимулирования их эффективного использования);
– эргономику (научные методы оптимизации процесса, орудий и 
условий трудовой деятельности), психологию труда (научные методы 
профессиональной ориентации и профотбора) и др.
Исследование философских и системологических основ часных знаний является необходимым условием их правильного осмысления и 
применения. В частности, основополагающую роль здесь играют философские принципы отражения, причинности, развития и системности, с позиций философии обосновывающие, соответственно, ин