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 ; Таган-
рог : 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 по-
собие может быть полезным как аспирантам, так и магистрантам других 
направлений – философских, социальных, экономических, юридических, ор-
ганизационных и т.д. Оно будет также полезно всем тем, кто интересуется си-
стемным подходом и его применениями в самых разных областях целенаправ-
ленной 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 пособием 
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 закрепления 
изученного материала.

Особенность учебного пособия состоит в том, что в 3-м разделе приведен 
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, составленное 
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 каких-
либо определений. Приведем лишь некоторые примеры контекстов исполь-
зования понятия «система».

Система используется в названиях классификаций (например, еди-

ная система классификации растительного и животного мира, предложен-
ная шведским физиологом Карлом Линеем).

Система применяется, когда говорят о методах практической дея-

тельности (например, система театрального реформатора К. С. Станислав-
ского).

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 паци-
ентом: 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 система-
тизировать 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 сви-
детельствует о том, что выделить среди них какую-то общность затрудни-
тельно, 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 общение 
и взаимопонимание между специалистами различных научных и 
практических областей деятельности. В таких случаях обычно вводят некоторое 
рабочее определение. В литературе, основным объектом иссле-
дования в которой являются системы, в качестве рабочего часто исполь-
зуется такое определение. 

Система – это множество элементов, находящихся в отношениях

и связях друг с другом, образующих определённую целостность и един-
ство, и обладающая новым свойством, которое не является простой сум-
мой свойств всех элементов и в любых их сочетаниях. Забегая вперед, 
отметим, что это свойство называется эмерджентностью. К этому свой-
ству 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 органи-
зационная 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 со-
временной методологии. Он опередил работы Н. Винера (американский ма-
тематик, 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-ис-
торического 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 противо-
положностей. Все системы он подразделяет на организованные, неоргани-
зованные и нейтральные. Богданов высказал идею о структурной устойчи-
вости 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 орга-
низмического подхода к организованным динамическим системам, облада-
ющим свойством эквифинальности. Под этим термином понимается способ-
ность системы достигать цели независимо от нарушений на начальных эта-
пах 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 тож-
дественность, 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 систем-
ного подхода является более широкой и может быть применима в различ-
ных областях науки. Так возникла идея общей теории систем.

Исследования Берталанфи привлекли внимание международной науч-

ной общественности, а идеи Богданова оказались невостребованным потен-
циалом науки. Людвиг фон Берталанфи сыграл огромную роль в становле-
нии и популяризации системного подхода. Он первым поставил саму задачу 

1. Общие сведения о системном анализе

10

построения этой теории. Общая теория систем мыслилась им как фундамен-
тальная наука, исследующая проблемы систем различной природы.

Однако в понимании Берталанфи в общей теории систем имеется су-

щественный недостаток, который состоял в том, что в общей теории си-
стем он не нашел места для философии. Это не могло не вызвать справед-
ливые возражения философов. По его мнению, в общую теорию систем
должны входить только формализованные науки. Но эти науки хорошо 
применимы к относительно простым системам. При исследовании же 
сложных систем возникает необходимость использования методов каче-
ственного анализа, которые относятся к области философских наук.

«Системный анализ как дисциплина сформировался в результате 

возникновения необходимости исследовать и проектировать сложные си-
стемы, управлять ими в условиях неполноты информации, ограниченно-
сти ресурсов и дефицита времени. Системный анализ является дальней-
шим развитием целого ряда дисциплин, таких как исследование операций, 
теория оптимального управления, теория принятия решений, экспертный 
анализ, теория организации эксплуатации систем и т.д. Для успешного ре-
шения поставленных задач системный анализ использует всю совокуп-
ность формальных и неформальных процедур. Перечисленные теоретиче-
ские дисциплины являются базой и методологической основой системного 
анализа. Таким образом, системный анализ является междисциплинарным
курсом, обобщающий методологию исследования сложных технических, 
природных и социальных систем» [4, 5, с. 35]. 

Идеи и методы системного анализа нашли в наше время широкое 

распространение в самых различных областях деятельности человека. Их
успешное применение на практике стало возможным благодаря внедрению
и повсеместному использованию ЭВМ. Применение ЭВМ как инструмента 
решения сложных задач позволило перейти от построения теоретических 
моделей систем к широкому их практическому применению. В связи с 
этим, как отмечено в [6], системный анализ – это совокупность методов, 
основанных на использовании ЭВМ и ориентированных на исследование 
сложных систем – технических, экономических, экологических и т.д. 

Главным содержанием дисциплины системный анализ являются 

сложные проблемы принятия решений, при изучении которых неформальные 
процедуры представления здравого смысла и способы описания ситуаций 
играют не меньшую роль, чем формальный математический аппарат. 

1.3. Терминология в системном анализе

11

Поэтому системный анализ является дисциплиной синтетической. В [5]
выделены три главных направления, которые всегда присутствуют в исследовании 
сложных систем: 

1. построение модели исследуемого объекта; 
2. постановка задачи исследования; 
3. решение поставленной математической задачи.

Из сказанного выше следует, что третий из приведенных этапов 

снова исключает необходимость, также как это было у Барталанфи, использования 
качественных методов в исследовании сложных систем. Поэтому 
этот этап надо сформулировать, по нашему мнению, так: решение поставленной 
задачи количественными и качественными методами.

1.3. Терминология в системном анализе

Как в любой науке, в системном анализе используются как общенаучные 
термины, так и специфические, относящиеся собственно к системному 
анализу. К общенаучным терминам, используемым в системном анализе, 
обычно относят такие понятия как: концепция, принцип, способ, метод, 
методология, теория, анализ, синтез.

1.3.1. Общенаучные термины

Концепция (от лат. conceptio – понимание) – определённый способ 

понимания, трактовки каких-либо явлений; основная точка зрения, руково-
дящая идея для их освещения; ведущий замысел в научной, художественной, 
технической, политической и других видах деятельности.

Принцип (от лат. pricipium – основа, начало). У этого термина есть 

много вариантов его значения.

1. Принцип – это основополагающая истина, закон, положение или 

движущая сила, лежащая в основе других истин, законов, положений или 
движущих сил.

2. Руководящее положение, основное правило, установка для какой-

либо деятельности.

3. Основная особенность устройства, действия механизма, прибора 
и т.п.