Лекция № 7 - Армавирский государственный педагогический

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФГБОУ ВПО «АРМАВИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»
Институт прикладной информатики, математики и физики
Кафедра информатики и информационных технологий обучения
Утверждено на заседании кафедры
информатики и ИТО
Протокол ___ от ”___”__________ 2012
Зав. кафедрой___________________
(Бельченко В.Е.)
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
по дисциплине
ЕН.Ф.5 «ТЕОРИЯ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ»
для специальности
080801 "Прикладная информатика в экономике"
со специализацией "Информационные технологии в бухгалтерском учете и аудите"
Форма отчетности:
Экзамен:
3 курс, 5 семестр
УМК подготовлен
доцентом кафедры информатики и ИТО
Нелиным В.М.
2012
АННОТАЦИЯ
Цели изучения дисциплины.
Целью изучения данной дисциплины является рассмотрение теоретических основ и
закономерностей построения и функционирования систем, в том числе и организационных, методологических принципов их анализа и синтеза, применение изученных закономерностей для построения оптимальных структур организаций.
Задачи изучения дисциплины.
Задачами дисциплины являются приобретение студентами теоретических знаний по
системному подходу к исследованию систем и практических навыков по их моделированию
Иметь представление: о системном подходе к исследованию систем
Знать: основные понятия и определения систем, структуру и общие свойства систем,
факторы влияния внешней среды, возможности и основные подходы использования
системного анализа на уровне организаций
Уметь: ставить цели исследования систем, применять графовые модели систем, обоснованно выбирать методы системного анализа при построении структуры организации, проводить моделирование устойчивости работы системы, используя структурные
и функциональные показатели, а так же использовать инструментальные средства для
проведения структурного и функционального моделирования систем
2
1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА.
Курс "Теория систем и системный анализ" предусмотрен Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по специальности
351400 "Прикладная информатика (по областям)". Данный курс относится к числу
курсов, призванных заложить фундамент общей подготовки будущих специалистов в
области информатики и информационных систем.
Цели изучения дисциплины.
Целью изучения данной дисциплины является рассмотрение теоретических основ и
закономерностей построения и функционирования систем, в том числе и организационных, методологических принципов их анализа и синтеза, применение изученных закономерностей для построения оптимальных структур организаций.
Задачи изучения дисциплины.
Задачами дисциплины являются приобретение студентами теоретических знаний по
системному подходу к исследованию систем и практических навыков по их моделированию
Иметь представление: о системном подходе к исследованию систем
Знать: основные понятия и определения систем, структуру и общие свойства систем,
факторы влияния внешней среды, возможности и основные подходы использования
системного анализа на уровне организаций
Уметь: ставить цели исследования систем, применять графовые модели систем, обоснованно выбирать методы системного анализа при построении структуры организации, проводить моделирование устойчивости работы системы, используя структурные
и функциональные показатели, а так же использовать инструментальные средства для
проведения структурного и функционального моделирования систем
3
2. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ.
№
п/п
Раздел, тема
Лекции
Лабораторные
Практичекие
Самостоятельно
Системы и закономерности их функционирования и развития. Переходные процессы. Принцип обратной связи. Методы и модели теории систем. Управляемость, достижимость, устойчивость. Элементы теории адаптивных систем.
1. Системные исследования, системы и их класси-
2
2
фикация.
2. Системы, их свойства, характеристики.
3. Функционирование и развитие систем.
2
2
2
2
Информационный подход к анализу систем. Основы системного анализа: система и
ее свойства; дескриптивные и конструктивные определения в системном анализе;
принципы системности и комплексности; принцип моделирования; типы шкал.
4. Системный анализ структур.
5. Информационный подход к анализу систем.
2
2
2
2
4
4
Понятие цели и закономерности целеобразования: определение цели; закономерности целеобразования; виды и формы представления структур целей (сетевая структура или сеть, иерархические структуры, страты и эшелоны); методики анализа целей и функций систем управления. Соотношения категорий типа событие, явление,
поведение. Функционирование систем в условиях неопределенности; управление в
условиях риска.
6. Закономерности целеобразования систем.
7. Ценностно-ориентированные системы, методы
2
2
2
2
4
4
их анализа.
Конструктивное определение экономического анализа: системное описание экономического анализа; модель как средство экономического анализа. Принципы разработки аналитических экономико-математических моделей; понятие имитационного
моделирования экономических процессов. Факторный анализ финансовой устойчивости при использовании ординальной шкалы.
8. Моделирование экономических систем
9. Имитационное моделирование в системном ана-
2
2
4
4
6
6
лизе.
Методы организации сложных экспертиз. Анализ информационных ресурсов. Развитие систем организационного управления.
10. Организационные формы выбора оптимального
2
2
решения
ИТОГО
20
8
8
36
4
3. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА
3.1. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА: ЛЕКЦИИ
Лекция
№ 1
Тема: Системные исследования, системы и их классификация.
Содержание:
1. Роль системных представлений в практической деятельности.
2. Возникновение и развитие системных представлений.
3. Системология. Системотехника.
4. Определение системы.
5. Классификация систем.
Лекция № 2
Тема: Системы, их свойства, характеристики.
Содержание:
1. Понятие сложной системы.
2. Слои (уровни сложности).
3. Свойства систем.
4. Основные характеристики системы.
5. Переходные процессы.
6. Принцип обратной связи.
7. Методы и модели теории систем.
Лекция
№ 3
Тема: Функционирование и развитие систем.
Содержание:
1. Управляемость, достижимость, устойчивость систем.
2. Понятие адаптивности. Элементы теории адаптивных систем.
3. Закономерности функционирования и развития систем.
Лекция
№ 4
Тема: Системный анализ структур.
Содержание:
1. Элементы и связи. Цель, задачи системы.
2. Структурная схема.
3. Виды и формы представления структур: сетевая структура, иерархические, матричные, многоуровневые иерархические, смешанные иерархические структуры.
4. Структуры с произвольными связями.
5. Сравнительный анализ структур.
Лекция
№ 5
Тема: Информационный подход к анализу систем.
Содержание:
1. Информационный подход к анализу систем.
2. Основы системного анализа: система и ее свойства.
3. Дескриптивные и конструктивные определения в системном анализе.
5
4. Принципы системности и комплексности.
5. Принцип моделирования.
6. Типы шкал.
Лекция
№ 6
Тема: Закономерности целеобразования систем.
Содержание:
1. Определение цели.
2. Закономерности целеобразования.
3. Виды и формы представления структур целей (сетевая и иерархические структуры,
страты и эшелоны).
4. Методики анализа целей и функций систем управления.
5. Функционирование систем в условиях неопределенности.
6. Управление в условиях риска.
7. Целенаправленная и целеустремленная системы.
Лекция
№ 7
Тема: Ценностно-ориентированные системы, методы их анализа.
Содержание:
1. Ценностно-ориентированные системы.
2. Соотношение категорий типа событие, явление, поведение.
3. Сложности выявления целей, методика структуризации целей и функций.
4. Формирование критериев. Постановка задач выбора оптимального решения.
Лекция
№ 8
Тема: Моделирование экономических систем.
Содержание:
1. Проблемы моделирования экономических систем.
2. Классификация методов моделирования систем.
3. Статические и динамические модели.
4. Отличительные характеристики экономических систем.
5. Особенности исследования экономических систем.
6. Информационная модель экономической системы.
7. Требования к моделям экономических систем.
Лекция
№ 9
Тема: Имитационное моделирование в системном анализе.
Содержание:
1. Особенности имитационного моделирования.
2. Методика разработки аналитических экономико-математических моделей.
3. Инструментальные средства моделирования систем.
Лекция
№ 10
Тема: Организационные формы выбора оптимального решения.
Содержание:
1. Постановка многокритериальной задачи оптимизации.
2. Условная оптимизация.
6
3. Поиск альтернативы с заданными свойствами.
4. Генерирование альтернатив в процессе выбора оптимального решения.
5. Организационные формы генерирования альтернатив (мозговой штурм, разработка
сценариев, методы экспертного анализа, метод Дельфи, методы типа дерева целей).
3.2. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА: ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
Лабораторная
работа № 1
Тема: Системный анализ структур: операции над матрицами.
Цель: Знакомство с матрицами, их свойствами и принципами моделирования.
Содержание:
1. Знакомство с понятием «матрица».
2. Изучение основных операций над матрицами (сложение матриц, умножение на число,
умножение матриц).
3. Программирование алгоритма, реализующего матрицы и основные операции над ними.
Рекомендации по организации самостоятельной работы:
• изучение задания к лабораторной работе № 1:
[4]: 1.1 Операции с матрицами, с. 5.
Содержание отчёта:
подготовка программного кода в соответствии с заданием к лабораторной работе.
Форма отчёта: произвольная.
Лабораторная
работа № 2
Тема: Системный анализ структур: графы.
Цель: Знакомство с графами, их свойствами и методикой анализа.
Содержание:
1. Знакомство с основными определениями теории графов.
2. Определение графа. Виды графов.
3. Способы формализованного задания графа.
4. Степень вершины.
5. Программирование алгоритма, реализующего характеристики матрицы, соответствующей заданному графу.
Рекомендации по организации самостоятельной работы:
[4]: 1.2 Графы. Краткий теоретический материал, сс. 6-8.
Содержание отчёта:
подготовка программного кода в соответствии с заданием к лабораторной работе.
Форма отчёта: произвольная.
Лабораторная
работа № 3
Тема: Системный анализ структур: структурно-топологические характеристики систем,
структурная избыточность.
Цель: анализ структурно-топологических характеристик систем.
7
Содержание:
1. Знакомство с понятием связности.
2. Знакомство с понятием структурной избыточности.
3. Программирование алгоритма расчета структурной избыточности.
Рекомендации по организации самостоятельной работы:
[4]: 1.3 Структурно-топологические характеристики систем. Структурная избыточность, сс. 89.
Содержание отчёта:
подготовка программного кода в соответствии с заданием к лабораторной работе.
Форма отчёта: произвольная.
Лабораторная
работа № 4
Тема: Взаимосвязь матриц и графов.
Цель: Повторение материала лабораторных работ 1-3.
Содержание:
1. Выполнение интегрированного задания в соответствии с вариантом.
Рекомендации по организации самостоятельной работы:
[4]: 1.1 Операции с матрицами, с. 5.
[4]: 1.2 Графы. Краткий теоретический материал, сс. 6-8.
[4]: 1.3 Структурно-топологические характеристики систем. Структурная избыточность, сс. 89.
Содержание отчёта:
подготовка анализа заданного варианта графа.
Форма отчёта: произвольная.
4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
Цель самостоятельной работы студентов – приобретение навыков анализа структурнотопологических характеристик систем.
Задачи:
1) усвоение новых терминов и понятий;
2) подготовка к успешному выполнению заданий лабораторных практикумов.
Пути достижения цели:
1) изучение материалов лекций;
2) рассмотрение примеров, разобранных в ходе лабораторных занятий;
3) работа с рекомендованной литературой;
4) практическая работа в компьютерных классах с изучаемыми средами программирования посредством составления и последующей отладки программных модулей, являющихся
решением различных примеров, как предлагаемых преподавателем, так и извлекаемых из рекомендованной литературы;
5) работа с рекомендованными для самостоятельного изучения электронными ресурсами.
8
Приобретаемые в ходе самостоятельной работы студентов навыки:
1) умение анализировать предложенную задачу, очерчивать основные этапы ее решения;
2) умение конструировать обеспечивающие решение поставленной задачи алгоритмы и
облекать их в программную форму;
3) умение анализировать результаты выполнения программных модулей;
4.1. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПРИ
ПОДГОТОВКЕ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ №1
• изучение задания к лабораторной работе № 1:
[4]: 1.1 Операции с матрицами, с. 5.
Контрольные вопросы:
1. Знакомство с понятием «матрица».
2. Изучение основных операций над матрицами (сложение матриц, умножение на число,
умножение матриц).
3. Программирование алгоритма, реализующего матрицы и основные операции над ними.
Трудоёмкость: 4 часа
ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ №2
[4]: 1.2 Графы. Краткий теоретический материал, сс. 6-8.
Контрольные вопросы:
1. Знакомство с основными определениями теории графов.
2. Определение графа. Виды графов.
3. Способы формализованного задания графа.
4. Степень вершины.
5. Программирование алгоритма, реализующего характеристики матрицы, соответствующей заданному графу.
Трудоёмкость: 4 часа
ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ №3
[4]: 1.3 Структурно-топологические характеристики систем. Структурная избыточность, сс. 89.
Контрольные вопросы:
1. Знакомство с понятием связности.
2. Знакомство с понятием структурной избыточности.
3. Программирование алгоритма расчета структурной избыточности.
Трудоёмкость: 4 часа
ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ №4
[4]: 1.1 Операции с матрицами, с. 5.
[4]: 1.2 Графы. Краткий теоретический материал, сс. 6-8.
[4]: 1.3 Структурно-топологические характеристики систем. Структурная избыточность, сс. 89.
9
Контрольные вопросы:
1. Выполнение интегрированного задания в соответствии с вариантом.
Трудоёмкость: 4 часа
4.2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ
РАЗДЕЛОВ КУРСА.
Тема: Определение и классификация систем.
[7, стр. 204-206] Классификация систем
[7, стр. 419-424] Системы
[7, стр. 439-441] Системно-целевой подход
[7, стр. 441-443] Системный анализ
[7, стр. 443-444] Системный подход
Трудоёмкость: 2 часа
Тема: Системы, их свойства, характеристики.
[7, стр. 419-424] Системы
[7, стр. 350] Обратная связь
[7, стр. 114-117] Иерархичность
[7, стр. 35-36] Большие системы
[7, стр. 449-450] Сложные системы
[7, стр. 150-158] Интеллектуальные системы
[7, стр. 113] Закрытые системы
[7, стр. 374] Открытые системы
Трудоёмкость: 2 часа
Тема: Закономерности функционирования и развития систем.
[7, стр. 105-106] Закон необходимого разнообразия У.Р. Эшби
[7, стр. 106-107] Закономерности взаимодействия части и целого
[7, стр. 107] Закономерности иерархической упорядоченности систем
[7, стр. 108] Закономерности развития систем
Трудоёмкость: 2 часа
Тема: Системный анализ структур.
[7, стр. 467-473] Структура
[7, стр. 474] Структуризация (декомпозиция)
[7, стр. 450-451] Слои
[7, стр. 465-467] Страты
[7, стр. 603-604] Эшелон
[7, стр. 261] Матричная структура
Трудоёмкость: 2 часа
Тема: Информационный подход к анализу систем.
[7, стр. 184-188] Информация
[7, стр. 161-165] Информационная система
[7, стр. 165-170] Информационная сложность
[7, стр. 176-181] Информационный подход к анализу систем
[7, стр. 575-585] Шкалы измерений при оценке систем
10
Трудоёмкость: 2 часа
Тема: Закономерности целеобразования систем.
[7, стр. 114-117] Иерархичность
[7, стр. 450-451] Слои
[7, стр. 465-467] Страты
[7, стр. 603-604] Эшелон
[7, стр. 553] Целевая функция
[7, стр. 553-554] Целевой, целенаправленный подход
[7, стр. 554-556] Целенаправленная, целеустремлённая система
[7, стр. 560-562] Цель
Трудоёмкость: 2 часа
Тема: Ценностно-ориентированные системы, методы их анализа.
[7, стр. 276-283] Методика структуризации целей и функций
[7, стр. 289-292] Методика структуризации целей и функций (деятельностная)
[7, стр. 293-297] Методика структуризации целей и функций (среда и целеполагание)
[7, стр. 289-292] Методика структуризации целей и функций (стремящаяся к идеалу)
Трудоёмкость: 2 часа
Тема: Моделирование экономических систем.
[7, стр. 540-547] Устойчивость экономических систем
[7, стр. 519-523] Управление
[7, стр. 523-526] Управляемость
Трудоёмкость: 2 часа
Тема: Имитационное моделирование в системном анализе.
[7, стр. 199-204] Классификация методов моделирования систем
[7, стр. 130-137] Имитационное моделирование
[7, стр. 118-130] Имитационное динамическое моделирование
Трудоёмкость: 2 часа
Тема: Организационные формы выбора оптимального решения.
[7, стр. 601-603] Эффективность системы
[7, стр. 589-599] Экспертные оценки
[7, стр. 599-601] Экспертные системы
[7, стр. 306-318] Методы организации сложных экспертиз на базе информационного
подхода
Трудоёмкость: 2 часа
4.3. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ РЕСУРСОВ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
www.sysmesi.narod.ru
www.teorsis.narod.ru
www.tsisa.narod.ru
www.danelan.narod.ru
www.espio777.narod.ru
www.efeis.jinonet.ru
11
7. www.eispo.narod.ru
8. www.ofeis.narod.ru
5. ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ
(билет содержит 2 вопроса)
1. Дисциплина «Теория систем и системный анализ»: история становления и основные характеристики дисциплины.
2. Понятие системы. Понятие системы. Определения систем.
3. Классификация систем. Сложные и большие системы.
4. Процессы в системах. Равновесие и разнообразие систем.
5. Обратная связь в системах. Отрицательная и положительная обратная связь.
6. Устойчивость систем. Равновесие и устойчивость в социально-экономических
системах.
7. Закономерности систем: взаимодействие части и целого.
8. Закономерности систем: иерархическая упорядоченность.
9. Закономерности систем: необходимое разнообразие.
10. Закономерности систем: самоорганизация систем.
11. Закономерности систем: адаптация систем.
12. Информационный подход к анализу систем: качественный анализ.
13. Информационный подход к анализу систем: формализованное представление
систем.
14. Понятие информации: чувственная и логическая информация.
15. Искусственный интеллект: содержание и объём понятий.
16. Искусственный интеллект: символизм, нисходящий подход.
17. Искусственный интеллект: коннективизм, восходящий подход.
18. Искусственный интеллект: кибернетика.
19. Модель и моделирование. Общая классификация моделей. Цели и задачи имитационного моделирования. Имитационное моделирование как инструмент системных
исследований.
20. Разновидности имитационных моделей: статическая/ динамическая, дискретная/
непрерывная, детерминированная/ вероятностная.
21. Вычислительный эксперимент, его этапы, возможности.
22. Измерительные шкалы: обзор типов шкал.
23. Измерительные шкалы: слабые и сильные шкалы.
24. Методы формализованного представления систем: аналитические, статистические, теоретико-множественные, логические, лингвистические, семиотические, графические.
25. Системный подход к проведению экономического анализа: метод решающих
матриц.
26. Многоуровневые иерархические структуры: страты, слои, эшелоны.
27. Закономерности целеобразования: методика структуризации цели ПАТТЕРН.
12
6. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ЛИТЕРАТУРЫ.
6.1. ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Дьяченко Р.А., Коновалов Д.П. Контрольные работы по курсу «Теория систем и системный анализ»: учебно-методическое пособие для студентов заочной формы обучения. Армавир: ИП Шурыгин В.Е., 2009. – 24 с.
2. Вирт Н. Алгоритмы и структуры данных [Электронный ресурс]: учебное пособие/
Вирт Н.— Электрон. текстовые данные.— М.: ДМК Пресс, 2010.— 272 c.— Режим доступа:
http://www.iprbookshop.ru/7965.— ЭБС «IPRbooks», по паролю.
3. Сундукова Т.О. Структуры и алгоритмы компьютерной обработки данных [Электронный ресурс]/ Сундукова Т.О., Ваныкина Г.В.— Электрон. текстовые данные.— М.: ИнтернетУниверситет Информационных Технологий (ИНТУИТ), 2011.— 475 c.— Режим доступа:
http://www.iprbookshop.ru/16736.— ЭБС «IPRbooks», по паролю.
4. Сигал И.Х. Введение в прикладное дискретное программирование. Модели и вычислительные алгоритмы [Электронный ресурс]/ Сигал И.Х., Иванова А.П.— Электрон. текстовые данные.— М.: Физматлит, 2007.— 304 c.— Режим доступа:
http://www.iprbookshop.ru/17193.— ЭБС «IPRbooks», по паролю.
5. Дрогобыцкий И.Н. Системный анализ в экономике: учеб. пособие/ И.Н.Дрогобыцкий.
– М.: Финансы и статистика, 2007. - 512 с.
6. Анфилатов В.С. и др. Системный анализ в управлении: Учеб. пособие/
В.С.Анфилатов, А.А. Емельянов, А.А. Кукушкин; Под ред. А.А. Емельянова. – М.: Финансы и
статистика, 2003. - 368 с.
6.2. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА:
7. Теория систем и системный анализ: учебник для вузов / В.Н. Волкова, А.А. Денисов. –
М.: Изд-во Юрайт, 2010 – 679 с.
8. Системный анализ и принятие решений: Словарь-справочник: Учеб. пособие для вузов/ Под ред. В.Н. Волковой, В.Н. Козлова. М. Высшая школа, 2004 – 616 с.
9. Экономические информационные системы предприятий и организаций Данелян Т. Я.
2003г.
10. Теория экономических информационных систем / А. И. Мишенин. - М. : Финансы и
статистика, 2007
11. Введение в теорию информационных систем : 2-е изд., испр. и доп. / Е. В. Юркевич. М. : ООО "Группа ИДТ", 2007
12. Теория экономических информационных систем. Практикум : учебное пособие / А.И.
Мишенин, С.П. Салмин. - М : Финансы и статистика, 2005.
13. Теория экономических информационных систем / А. И. Мишенин. - М. : Финансы и
статистика, 2007
14. Казиев Н.П. Теория систем и системный анализ. М.: 2003.
15. Качалов В.В. Основы системного анализа. М.: Мурманск, 2003.
13