Министерство образования Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”

Министерство образования Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный электротехнический
университет “ЛЭТИ”
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ
Для подготовки бакалавров по направлению 552800 – “Информатика и вычислительная техника”
Санкт-Петербург
2002
2
Санкт-Петербургский государственный электротехнический
университет “ЛЭТИ”
“УТВЕРЖДАЮ”
Проректор по учебной работе
проф. ___________ Ушаков В.Н.
“_____”_______________2002 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ
Для подготовки бакалавров по направлению 552800 – “Информатика и вычислительная техника”
Факультет компьютерных технологий и информатики
Кафедра вычислительной техники
Курс – 4
Семестр – 7
Лекции
48 ч.
Практические занятия
16 ч.
Аудиторные занятия
Самостоятельные занятия
Всего часов
Экзамен
64 ч.
55 ч.
119 ч.
2002
семестр
7
3
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры вычислительной техники
“____”_______________2002 г., протокол №______.
Рабочая программа согласована с рабочими программами изученных ранее дисциплин:
1) Высшая математика
2) Моделирование
Рабочая программа одобрена методической комиссией факультета компьютерных технологий и информатики “____”_____________2002 г.
4
Цели и задачи дисциплины:
Цель дисциплины – уяснение сущности системного анализа как методологии исследования сложных объектов и процессов, а также ознакомление с методами выбора и принятия
решений.
Требования к уровню освоения дисциплины
В результате изучения дисциплины студенты должны:
1) Знать основные принципы и возможности системного анализа;
2) Уметь опознать и классифицировать конкретные проблемы, возникающие при системном анализе, для выяснения принадлежности стоящих перед исследователем задач к определенным областям знания и привлечения к решению этих задач соответствующих специалистов;
3) Иметь представление об организации системного исследования и методологии его
проведения, о математическом аппарате, используемом для формализации задач выбора и принятия решения.
Содержание рабочей программы
ВВЕДЕНИЕ
Место дисциплины в подготовке бакалавра по направлению 552800 «Информатика и
вычислительная техника», ее связь с предшествующими и последующими дисциплинами.
Обзор рекомендуемой литературы.
Раздел 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА
Тема 1. Сущность системного анализа
Системность в окружающем мире. Признаки системности. Системный подход к исследованию сложных объектов, явлений и процессов в системном анализе. Предмет и объект
системного анализа. Примеры проблем, решение которых требует использования методов
системного анализа. Аппарат исследования системных задач.
Тема 2. Объект системного анализа
Понятие системы. Подсистемы. Виды систем. Естественные и искусственные системы. Способы описания систем.
Искусственные системы. Обобщенная структура искусственной системы: управляемая и управляющая подсистемы. Основные направления исследования искусственных систем – по типу используемых переменных, типу реализуемого оператора, способу управления и ресурсной обеспеченности управления.
Раздел 2. МЕТОДОЛОГИЯ СИСТЕМНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
Тема 3. Основные этапы проведения системного анализа
Уяснение задачи (постановка проблемы). Выявление целей анализа. Порождение
альтернатив решения. Выбор наилучшего решения. Планирование последующих действий и
реализация выбранной альтернативы.
5
Тема 4. Этап уяснения задачи
Исследование окружения. Цели и задачи исследования окружения системы. Важность
исследования окружения. Основные факторы окружения, исследуемые в процессе системного анализа: физические и технические, экономические и коммерческие, социальные. Пути
исследования окружения.
Исследование потребностей. Цели и задачи исследования потребностей. Важность
исследования потребностей. Пассивные и активные методы исследования потребностей.
Определение ограничений, действующих на систему. Ограничения ресурсные, технические, политико-организационные. Ограничения достаточные, избыточные и противоречивые. Ограничения в форме равенств и неравенств. Прямые ограничения. Стохастические
ограничения.
Тема 5. Формулировка цели исследования
Цель исследования как способ выражения основной проблемы системного анализа.
Трудности формулировки цели: опасность подмены целей средствами, влияние ценностей на
цели, множественность целей, опасность смешивания целей, изменение целей во времени.
Оптимизация системы ценностей.
Тема 6. Порождение альтернатив решения
Пути формирования пространства выбора возможных решений задачи. Организационные формы генерирования альтернатив: метод мозгового штурма, синектика, разработка
сценариев, морфологический анализ, деловые игры.
Тема 7. Выбор наилучшего решения
Выбор как целевое сужение множества альтернатив. Условия проведения выбора.
Многообразие задач выбора. Выбор в условиях определенного и неопределенного окружения. Выбор однократный и повторяющийся, индивидуальный и групповой. Принятие решения голосованием. Парадоксы голосования. Экспертные методы выбора. Статистическая обработка экспертных оценок.
Формализация процесса выбора.
Раздел 3. ФОРМАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ВЫБОРА
Тема 8. Построение (выбор) модели объекта, явления или процесса
Требования, предъявляемые к моделям. Виды моделей: физические, математические,
смешанные. Отражение времени и неопределенности в модели. Имитационные модели. Модели затрат и выгод. Методы порождения и исследования моделей.
Тема 9. Прогнозирование информации, необходимой для проведения анализа
Определение входной информации, необходимой для проведения системного анализа. Методы прогнозирования: эвристический, математический (статистический и моделирование процессов развития), логический анализ, комбинированный метод.
Статистическое прогнозирование. Выбор эмпирической формулы. Определение вида
эмпирической формулы. Определение оптимальных значений параметров эмпирической
формулы: метод выбранных точек, метод средних, метод наименьших квадратов. Уточнение эмпирической формулы.
6
Тема 10. Критериальный язык описания выбора
Формирование критерия принятия решения. Виды критериев и требования к ним.
Сложности принятия решения в условиях определенности: размерность задачи, многомерность оценки.
Математические методы поиска оптимальных решений однокритериальных задач:
аналитические и численные методы поиска экстремума целевой функции, методы линейного
и динамического программирования.
Способы решения многокритериальных задач: свертка критериев в один (аддитивная,
мультипликативная, минимаксная), приоритет важнейшего критерия, отбор недоминирующих альтернатив.
Тема 11. Специфика задачи выбора в условиях стохастической неопределенности
Общая схема принятия статистических решений. Виды решающих функций: критерий Байеса, метод максимального правдоподобия, последовательный анализ Вальда. Проверка статистических гипотез. Правила «статистической техники безопасности».
Тема 12. Принятие решения в условиях конфликтной ситуации
Игровые методы обоснования решений. Игры стратегические и статистические.
Решение стратегических игр. Парные игры с нулевой суммой. Принцип минимакса.
Решение парных матричных игр без седловой точки. Сведение решения игры к задаче линейного программирования.
Особенности решения статистических игр. Критерии для принятия решения в статистических играх. Планирование эксперимента для решения статистических игр с целью
ослабления неопределенности.
Раздел 4. ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА
Тема 13. Место и роль моделирования в системном анализе
Природа моделирования. Сущность аналогового и цифрового моделирования. Моделирование человеко-машинных систем. Эргономические аспекты моделирования.
Статистическое моделирование случайных процессов. Метод Монте-Карло – универсальное средство исследования систем и процессов. Границы применимости метода. Единичный жребий и формы его организации. Оценивание статистических характеристик случайного процесса по одной реализации.
Тема 14. Методы оценивания и планирования эксперимента при исследовании
сложных систем
Оценка необходимого объема выборки при проведении эксперимента. Элементы регрессионного анализа. Полный факторный эксперимент. Дробный факторный эксперимент.
Заключение
Перспективы дальнейшего развития методов и средств системного анализа.
7
Перечень практических занятий
№
1
2
3
4
5
6-7
8
9
Наименование темы занятия
Номер темы
программы
Построение и исследование модели затрат и выгод
Выбор вида эмпирической формулы
Определение параметров эмпирической формулы
Использование метода динамического программирования для решения задач с искусственным выделением шагов
Использование метода динамического программирования для решения задач с естественным выделением шагов
Решение парных игр с нулевой суммой 2х2 и сводящихся к ним
Решение парных игр с нулевой суммой методом линейного программирования
Планирование эксперимента с целью ослабления неопределенности
окружения при решении статистических игр
8
9
9
10
10
12
12
12
Распределение учебных часов по темам и видам занятий
№
темы
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Объем учебных часов
Название разделов и тем
Лекции
ВВЕДЕНИЕ
Раздел 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И
ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИСТЕМНОГО
АНАЛИЗА
Сущность системного анализа
Объект системного анализа
Раздел 2. МЕТОДОЛОГИЯ
СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА
Основные этапы проведения системного
анализа
Этап уяснения задачи
Формулировка цели исследования
Порождение альтернатив решения
Выбор наилучшего решения
Раздел 3. ФОРМАЛИЗАЦИЯ
ПРОЦЕССА ВЫБОРА
Построение (выбор) модели объекта,
явления или процесса
Прогнозирование информации, необходимой для проведения анализа
Критериальный язык описания выбора
Специфика задачи выбора в условиях
стохастической неопределенности
Принятие решения в условиях конфликтной ситуации
Раздел 4. ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ
СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА
Место и роль моделирования в системном анализе
Методы оценивания и планирования
эксперимента при исследовании сложных систем
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ИТОГО:
Аудит.
занятия
Самост.
работа
Всего
Семестр
0.5
0.5
0.5
1
7
2
4
2
4
2
4
4
8
7
7
2
2
2
4
7
3
2
1
2
3
2
1
2
3
2
2
2
6
4
3
4
7
7
7
7
Лабор.
занятия
Практ.
занятия
2
2
4
3
7
7
4
4
8
5
13
7
6
2
4
10
2
6
2
16
4
7
7
8
6
14
10
24
7
4
4
4
8
7
5
5
7
12
7
0.5
64
0.5
55
1
119
7
0.5
48
ЛИТЕРАТУРА
16
8
Основная
№
Название, библиографическое описание
1
Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ:
Учеб. пособие для вузов. – М.: Высш. шк., 1989
Дегтярев Ю.И. Системный анализ и исследование операций:
Учеб. для вузов по спец. АСОИУ. - М.: Высш. шк., 1996
Вентцель Е.С. Исследование операций. – М.: Сов. Радио, 1972
2
3
Л
Пз
(С).
К-во
экз. в
библ.
(на
каф.)
7
7
3(0)
7
7
5(0)
7
7
17(0)
Гриф
Дополнительная
№
Название, библиографическое описание
1
Оптнер С.Л. Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем/
Пер. с англ. С.П. Никанорова. – М.: Сов. Радио, 1969
Холл А.Д. Опыт методологии для системотехники/ Пер. с англ. Под ред. Г.Н. Поварова. – М.: Сов. Радио, 1975
Клиланд Д., Кинг В. Системный анализ и целевое управление./ Пер. с англ. -М.:
Сов.радио, 1974
Системный анализ и структуры управления / Под общ. ред. В.Г. Шорина. – М.: Знание, 1974
Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа. Приближение функций, дифференциальные и интегральные уравнения / Под ред. Б.Н. Демидовича. Изд-е 2-е, испр. и доп. – М.: Физматгиз, 1963
Машунин Ю.К. Методы и модели векторной оптимизации. – М.: Наука, 1986
Макаров И.М. и др. Теория выбора и принятия решений. – М.: Наука, 1982
Плескунин В.И., Воронина Е.Ф. Теоретические основы организации и анализа выборочных данных в эксперименте. - Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1979
2
3
4
5
6
7
8
К-во экз.
в библ.
(на каф.)
0
0
0
0
0
0
6(0)
51(0)
9
Автор
к.т.н., доцент
Степашкин Г.И.
Рецензент
к.т.н., доцент
Курдиков Б.А.
Зав. кафедрой
вычислительной техники
д.т.н., профессор
Пузанков Д.В.
Декан факультета
компьютерных технологий
и информатики
д.т.н., профессор
Герасимов И.В.
Программа согласована:
Зав. кафедрой
вычислительной техники
д.т.н., профессор
Пузанков Д.В.
Зав. отделом учебной литературы
Киселева Т.В.
Председатель методической комиссии
факультета компьютерных технологий
и информатики
к.т.н., доцент
Чугунов Л.А.
Руководитель методического отдела
к.т.н., доцент
Марасина Л.А.