Системный анализ и принятие решений

Аннотация

Данная курсовая работа посвящена  системному исследованию проблемной ситуации. Предметом моего исследования являются особенности аварийно-спасательных работ в ночных условиях канализационного коллектора. Работа проводилась на теоретических основах системного анализа, с использованием различным методов исследования и решения проблемы. В ходе подготовки была изучена сущность системного анализа, его основные методы и средства.

В работе изложены основные цели достижения решения проблемы,  произведены расчеты с помощью методов решения задач линейного программирования, одно- и многокритериальных задач оптимизации.

Значение системного анализа, которое раскрывает данная курсовая работа, несет в себе большую  роль. Основной часть анализа “вытаскивание” проблем из реальной жизни,  отделение важного от несущественного, поиск правильной формулировки для каждой из возникающих задач.

Методы системного анализа играют существенную роль при проектировании и совершенствовании сложных  систем, управлении технологическими процессами и производствами. 

Совокупность  методов системного анализа позволяет  формализовать многие возникающие  проблемы как задачи принятия решений, оптимизации в условиях неопределенности. Возможные виды неопределенности отражены в данной работе. Упор сделан на практические методы решения задач системного анализа, формулирование проблематики.

 

 

Содержание

 

 

 

Введение

Безопасность жизнедеятельности  как сравнительно новая область  науки, которая сложилась на стыке  естественных, гуманитарных и технических  наук, использует методы этих наук, одновременно разрабатывая свои собственные методы. Комплексный характер БЖД требует использования комплекса методов других наук.

В природе и обществе отдельные  явления не существуют оторвано друг от друга, они взаимосвязаны и  взаимообусловлены. То есть если необходимо объяснить любое явление, то прежде всего раскрываются причины, порождающие его.

Главным методологическим принципом  БЖД является системно-структурный  подход, а методом, который используется в ней, - системный анализ. Системный  анализ в безопасности жизнедеятельности - это методологические средства, используемые для определения опасностей, возникающих в системе «человек - жизненная среда» или на уровне ее компонентных составляющих, и их влияние на самочувствие, здоровье и жизнь человека.

В настоящее время актуальны проблемы обеспечения безопасности в чрезвычайных ситуациях. В связи с этим должны они решаться на основе системного подхода, с использованием методов и средств системного анализа и принятия решений

Проблема принятия решений. В любой сфере деятельности человек принимает решения. Однако в тех случаях, когда решение задачи базируется на законах физики, химии и других фундаментальных областей знаний, или когда задача может быть поставлена в терминах конкретного класса прикладных задач, для которого разработан соответствующий математический аппарат, применять термин «проблема принятия решения» нет необходимости.

Потребность в этом термине возникает  в тех случаях, когда задача настолько  усложняется, что для ее постановки и решения не может быть сразу  определен подходящий аппарат формализации, когда процесс постановки задачи требует участия специалистов различных областей знаний. Это приводит к тому, что постановка задачи становится проблемой, для решения которой нужно разрабатывать специальные подходы, приемы, методы. В таких случаях возникает необходимость определить область проблемы принятия решения (проблемную ситуацию); выявить факторы, влияющие на ее решение; подобрать приемы и методы, которые позволяют сформулировать или поставить задачу таким образом, чтобы решение было принято.

Методология поиска решений проблемы является одним из подразделов теории системных исследований, которая, в  свою очередь, строится на общих закономерностях, постоянно открываемых и переосмысливаемых  различными отраслями науки.

Объектом курсовой работы является канализационный коллектор. Канализационный  коллектор - трубопровод наружной канализационной сети для сбора и отвода сточных вод. Предметом – особенности аварийно-спасательных работ в ночных условиях канализационного коллектора.

Целью моей работы является разработка организации проведения аварийно-спасательных работ с использованием методов  и средств системного анализа  и принятия решений.

Основные задачи:

1. Изучить теорию основ системного анализа;
2. Изучить деятельность объекта;
3. Исследовать проблемную ситуацию;
4. Проанализировать и оценить функционирования объекта;
5. Решить задачи формализованными методами системного  исследования.

В качестве источников информации я  использовала Интернет ресурсы и научную литературу (приведена в списке использованной литературы), так же я использовала «Стандарт организации СТО 02069024.101-2010» для оформления курсовой работы и «Государственный стандарт союза ССР. Канализация. Термины и определения» для обозначения объекта работы.

 

1 Теоретические основы системного анализа

Системный анализ, системный  подход, теория систем

Системный анализ является одним из направлений системного подхода. Системный  анализ в узком смысле представляет собой методологию принятия решений, а в широком смысле – синтез методологии общей теории систем, системного подхода и системных методов обоснования и принятия решений. Системный анализ позволяет разделить сложную задачу на совокупность простых задач, расчленить сложную систему на элементы с учетом их взаимосвязи. Таким образом, системный анализ выступает как процесс последовательной декомпозиции решаемой сложной проблемы на взаимосвязанные частные проблемы. Суть системного анализа заключается в следующем:

1. Системный анализ связан с принятием оптимального решения из многих возможных альтернатив;
2. Каждая альтернатива оценивается с позиции длительной перспективы;
3. Системный анализ рассматривается как методология углубленного уяснения (понимания) и упорядочения (структуризации) проблемы;
4. В системном анализ делается упор на разработку новых принципов научного мышления, учитывающих взаимосвязь целого и противоречивые тенденции;
5. Применяется в первую очередь для решения стратегических проблем.

Системный анализ возник в силу необходимости  проводить междисциплинарные исследования. По мере усложнения  производственных процессов, при создании, эксплуатации и управлении сложными техническими и информационными системами, при анализе экологических ситуаций, при реализации многих других направлений деятельности человека появилась необходимость в организации исследований и самой деятельности с нетрадиционными особенностями. Для преодоления возникающих проблем и вызовов требовались объединение усилий специалистов разных областей, унификация и согласование разнохарактерной информации, получаемой в результате исследования и решения конкретных проблем.

 Системный анализ можно обобщенно  определить как совокупность  методов, основанных на использовании вычислительной техники и ориентированных на исследование сложных систем (организационных, технических, экологических, социально-экономических и др.).

Результатом системного анализа, системных  исследований является, как правило, выбор альтернативы, параметров конструкции, системы,  структуры системы управления и т. д. Системный анализ — дисциплина, занимающаяся проблемами принятия, решений в условиях, когда выбор альтернативы требует анализа сложной информации различной природы. Любая деятельность человека состоит из последовательности принятия решений. В обыденной жизни, в простых ситуациях люди обходятся  стандартными приемами, традиционными навыками, интуицией. 

Необходимость в специальных методах  возникает в сложных ситуациях, в задачах при отсутствии уверенности в правильности принимаемых решений. Тогда  требуются специальные методы принятия решений. Задачи, которые не решаются с помощью традиционных математических методов и в которых все  более существенное место занимает процесс формализации и постановки задачи, методов получения и обработки информации, а процесс решения связан с активным участием человека, составляют основу подходов и  инструментария теории принятия решений. Совокупность таких методов по мере их развития сложилась в специальную дисциплину — теорию принятия решений. На современном этапе развития аппарат, модели и методы теории предполагают широкое использование взаимодействия человека и вычислительной техники. Методическая общность анализа и решения задач  различной природы, системы моделей и методов теории принятия решений сложились в развитую и сложную систему, которая стала называться системным анализом.

Методология и инструментарий теории принятия решений объединяют математический аппарат (модели и методы), вычислительную технику и  человека. Наряду с  формальными методами принятия решений  большую роль играют эвристические, неформальные и трудноформализуемые методы,  использующие опыт, интуицию, ассоциативность мышления человека. Все это входит в системный анализ. Подчеркнем, что анализ действительно сложной проблемы или системы является уникальной задачей, требующей наряду с формальными методами привлечения опыта, интуиции, знаний, таланта специалистов. Опишем некоторые важные термины и понятия, связанные с системным анализом.

 

Системный подход. Термин «системный подход» используется в литературе для обозначения комплекса методологических проблем системного исследования.  Системный подход выступает в современной науке и технике как методологическая концепция, призванная сформулировать в систематическом виде  совокупность методов исследования и конструирования систем разных типов и классов.

Системный подход представляет собой  определенный этап в развитии  методов  познания, методов исследовательской и конструкторской деятельности, способов описания природы анализируемых или искусственно  создаваемых объектов. Основные задачи системного подхода состоят в разработке методов анализа и синтеза объектов, описания их целостных характеристик. В частности, исследуемые и конструируемые объекты представляются как целенаправленные системы, синтезируются «элементные» и «целостные» знания об исследуемых объектах, анализируются взаимоотношения данных систем с другими системами, составляющими их окружение, и т. д.

 

Общая теория систем. Она часто трактуется как теоретическая  конструкция, описывающая все возможные виды и типы систем. Общая теория систем должна в конечном счете «дать в руки исследователей своеобразный перечень того, 1) что должно быть, 2) что может быть, 3) чего быть не может для систем — материальных и (или) идеальных». Иногда задачи общей теории систем понимаются как методологические, связанные с теоретическим описанием методов системного исследования и методов построения различных специализированных теорий систем. В рамках такого подхода общая теория систем выступает как общая теория системных теорий.

 

Системный анализ. В 50-60-е годы прошлого века в США появился термин «system analysis». Для обозначения развивавшихся методов анализа сложных технических систем. Данный термин перевели на русский язык не как «анализ  систем», а как «системный анализ». В то же время в русском языке термин «системный анализ» несет более широкий смысл, подразумевая не только конкретные приемы анализа, но и фундаментальные разделы теории.

Независимо от того, применяется термин «системный анализ» только к формированию целей и функций системы, к планированию развития  предприятия, региона или к исследованию системы в целом, включая и цели, и организационную структуру, работы этого направления отличаются от  других направлений системных исследований тем, что в них предлагается  методика проведения системного исследования, организации процесса принятия решения, описывается реализация методики в конкретных условиях. И  второе важное отличие — работа с целями: их исследование, формулирование, структуризация или декомпозиция.

Системный подход можно рассматривать как общеметодологический принцип, теорию систем — как гносеологический (познавательный) аспект, а системный анализ — как инструментальную реализацию — совокупность методов, методик, процедур выработки и принятия решений при  проектировании, конструировании и управлении сложными объектами и системами (социальными, экономическими, организационными, техническими,  экологическими и т. п.). В своем практическом, прикладном воплощении  системный анализ является реализацией системных принципов при исследовании принятия решений и управления сложными социальными, экономическими и инженерно-техническими системами.

К основным понятиям системного анализа  относятся система, элемент, структура, целостность, связь, иерархия, отношение система-среда. 

Важнейшим является понятие системы. Формально ему очень трудно дать полное и краткое определение. Это понятие рассматривается через определение свойств, которыми система должна обладать. Выделяют и определяют четыре свойства.

1. Целостность и членимость. Система — целостная совокупность  элементов, т. е. целостное образование, в составе которого могут быть  выделены целостные объекты (элементы). Для системы первичным является признак целостности, т. е. она рассматривается как единое целое, состоящее из взаимодействующих частей, часто разнокачественных, но одновременно совместимых.

2. Связность. У системы предполагается наличие существенных устойчивых связей (отношений) между элементами или (и) их свойствами, превосходящих по мощности (си.7те) связи этих элементов с элементами, не

входящими в данную систему, С системных  позиций значение имеют не любые, а лишь существенные связи, которые  определяют интегративные свойства системы. Связность отличает систему  от простого конгломерата. Связь характеризует  и строение (статику), и функционирование (динамику)  системы.

3. Организация. Это свойство характеризует наличие у системы  определенной организации, что проявляется в снижении энтропии (степени 

неопределенности) системы H(S) по сравнению  с энтропией  системоформирующих факторов H(F), определяющих возможность создания системы: