Лекция 1 Введение

Вид материала

Лекция

Содержание Предмет, методы и понятийный аппарат экономической кибернетики Найти общие законы, которым подчиняются управляемые системы. Приложения общих методов Академик А. Берг Прикладная кибернетика Как самостоятельное научное направление экономики Основы теории систем Информация от потребителей Материалы и комплектующие Цель организации Вспомогательной стоимостной целью является стремление к оптимальной расчетной прибыли за H'('t) не равно H(t) принадлежит М. Классификация систем по степени противоречия целей Системный подход Системный подход к управлению Что имеем а базе? Вариант системного подхода Структурные математические модели В топологических Основные классы экономико-математических моделей ... Полное содержание

Подобный материал:

• С. В. Шадрина Лекция 5 сентября, 15: 00-16: 30, Введение в геометрию пространства модулей, 5.97kb.
• Первая лекция. Введение 6 Вторая лекция, 30.95kb.
• Текст лекций н. О. Воскресенская Оглавление Лекция 1: Введение в дисциплину. Предмет, 1185.25kb.
• А. И. Мицкевич Догматика Оглавление Введение Лекция, 2083.65kb.
• Лекция введение в экологию (В. И. Торшин), 1146.79kb.
• Конспект лекций н. О. Воскресенская Москва 2008 Оглавление: Лекция Введение в дисциплину, 567.5kb.
• План лекций педиатрический факультет 1 семестр 1 лекция. Введение в анатомию человека., 216.63kb.
• Сидоров Сергей Владимирович Планы лекций Введение в профессионально-педагогическую, 19.81kb.
• Русской Православной Церкви и их особенности. 22 сентября лекция, 30.24kb.
• План лекций: Лекция №1. Введение в тему, общие сведения. Введение, 99.54kb.

Лекция 1

Введение

Развитие науки неизбежно приводит к появлению новых областей знания. Зарождение и развитие новых наук вызывается главным образом двумя факторами: фактором обособления и фактором обобщения. Обособление научных дисциплин возникает под влиянием открытия новых объектов исследований и возникновением специфических научных направлений, глубоко изучающих сравнительно узкий класс объектов и характеризующихся своим специфическим подходом к постановке и решению задач. Например, химия высокомолекулярных соединений, теория электрических машин, посвященные углубленному рассмотрению сравнительно узкой области. Наряду с этим появляются обобщающие дисциплины, характерной особенностью которых является то, что они создаются с целью изучения общих закономерностей явлений, протекающих в весьма широком классе объектов. Дисциплинами такого рода являются, например, теория динамических систем и термодинамика. К этой же категории обобщающих дисциплин относится и кибернетика.

Рождение кибернетики принято связывать с датой опубликования (в 1948 г.) Норбертом Винером его знаменитой книги «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине». В этой работе выдающегося американского математика впервые были четко показаны пути создания общей теории управления и заложены основы методов рассмотрения проблем управления и связи для различных систем с единой точки зрения. Основоположник кибернетики Норберт Винер определил ее как науку об управлении и связи в механизмах, организмах и обществах.

Кибернетика - наука об управлении, связи и переработке информации. Основным объектом исследования кибернетики являются абстрактные кибернетические системы: от компьютеров до человеческого мозга и человеческого общества. В зависимости от области применения различают политическую, экономическую и социальную кибернетику.

Предмет, методы и понятийный аппарат экономической кибернетики

Кибернетика как наука и ее связь с экономикой

Основная идея, внесенная в наше мировоззрение кибернетикой: представление о мире, состоящем из трех составляющих: энергии, материи и информации, т.к. без информации немыслимы организованные системы, а наблюдаемые в природе живые организмы и созданные человеком управляемые системы представляют собой именно организованные системы. Более того, эти системы не только являются организованными, но и сохраняют свою организованность со временем, не растрачивая ее, как следовало бы из второго принципа термодинамики. Единственным возможным объяснением факта сохранения организованности является непрерывное извлечение из внешнего мира потока информации о происходящих в нем явлениях, о процессах, происходящих в самих системах.

Одной из основных особенностей кибернетики является то, что она рассматривает управляемые системы не в статическом состоянии, а в их движении и развитии.

Такое функциональное свойство систем, как их устойчивость, имеющее решающее значение для оценки работоспособности многих систем и даже выяснения возможности их длительного существования, было бы невозможным без рассмотрения динамики происходящих в них процессов. Кибернетика рассматривает не изолированные системы, а некоторую их совокупность, она должна учитывать и учитывает те многообразные связи, которые закономерно образуются между отдельными частями сложных систем и определяют их свойства, поведение, их развитие, гибель и воспроизведение. Кибернетический подход отличается относительностью точки зрения на систему в том смысле, что одна и та же совокупность элементов в одном случае может рассматриваться как система, а в другом случае при решении других задач — как часть некоторой большей системы, в которую она входит. Учет влияния среды является характерным для кибернетического подхода к рассмотрению явлений, происходящих в управляемых системах.

Учесть все бесчисленное множество факторов, прямо или косвенно влияющих на системы невозможно. Поэтому необходимо считаться с неизбежностью наличия некоторых случайных факторов, являющихся результатом действия этих неучтенных процессов, явлений и связей. Кибернетика широко использует статистические методы для исследования поведения систем, подверженных случайным воздействиям. Благодаря статистическим методам оказывается возможным, хотя и не определенно, а лишь в вероятностном аспекте — в среднем, но строго и точно предсказывать поведение сложных систем.

Развиваемые в кибернетике идеи и методы направлены на достижение следующих целей, которые стоят перед этой наукой:

1. Установить важные факты, общие для всех управляемых систем или, по крайней мере, для
   некоторых классов этих систем. Как и во всякой теории, фактические данные являются важнейшей
   ее составной частью и служат основой для выдвижения гипотез, построения теории и установления
   закономерностей;
   
2. Выявить ограничения, свойственные управляемым системам, и установить их
   происхождение, т. е. тем самым установить те границы, в пределах которых проектировщик
   свободен выбирать структуру системы, управляющее устройство способно изменять управляющее
   воздействие, управляемая система может изменять свои состояния;
   
3. Найти общие законы, которым подчиняются управляемые системы. Опираясь на
   фактические данные, выдвигая соответствующую аксиоматику, выстраивая доказательства
   положений, основывающихся на принятых аксиомах, кибернетика как любая другая точная наука
   может и должна постепенно создавать стройную систему теоретических положений, законов и
   принципов, которые будут составлять центральное ядро этой науки;
   
4. Указать пути использования фактов и закономерностей, составляющих теорию, для
   практической деятельности человека. Это прикладное направление кибернетики, разумеется,
   является не менее важным, чем ее теоретическое развитие. Ясно, что было бы бессмысленно
   изучать поведение систем, устанавливать факты и закономерности, если бы они не могли быть
   использованы для практических целей. Приложения общих методов кибернетики для решения
   практических задач изучаются в таких прикладных науках порожденных кибернетикой, как
   техническая кибернетика, экономическая кибернетика, биологическая кибернетика, социальная
   кибернетика.
   

В целом, возникновение любой науки предопределяется наличием объективных и субъективных

предпосылок. Объективными условиями возникновения новой науки являются:

первое — наличие объекта исследования,

второе — необходимость исследования, возникшая в общественной практике,

третье — возможность науки осуществить такое исследование.

первое: Объект исследования кибернетики — процессы управления в живой и неживой природе — существовал задолго до возникновения науки: процессы управления людьми возникли одновременно с появлением общества, возникновение государства привело к становлению процессов государственного управления. В ходе своего развития наука способна продуцировать некоторые новые объекты исследования: так появились автоматы, управляющие системы и машины, автоматизированные системы управления.

Второе условие — необходимость исследования систем и процессов управления достаточно остро проявилась сразу в следующих областях:

• необходимость исследования орудий труда с целью автоматизации управлений ими.
  
• необходимость в осуществлении оптимального синтеза человеко-машинных систем.
  
• появилось научное направление, изучающее структуры и функции биологических систем и
  имеющее целью как их копирование в технике, так и собственно управление ими.
  
• возникла необходимость исследования сложных социально-экономических систем: управление
  промышленностью, наукой, финансами, государством и др.
  

Наука — это система знаний об объективных законах существования, движения и развития природы, общества и мышления, сложившаяся вследствие ее необходимости для общественной практики. Объекты исследования науки — это материальные явления или процессы, изучаемые данной наукой. Предмет науки — это основное ее содержание, т.е. изучаемые ею законы существования, движения и развития объектов ее исследования, иными словами, предмет науки можно образно представить как «инструментарий», с помощью которого изучается объект исследования.

Объективной основой существования кибернетики как науки о законах управления в системах различной природы является единство мира, проявляющееся в изоморфизме¹ (от изо — подобный и греч. morphe — срорма) — аналогия, модель, соответствие (отношение) между объектами, выражающее тождество их структуры (строения) систем и процессов управления — сходстве формы при качественно различном содержании.

2

В качестве определения предмета кибернетики можно привести следующее: кибернетика — это наука о законах структурной организации и функционирования систем управления любой материальной природы и степени сложности имеющая своей целью анализ, синтез и оптимизацию таких систем.

Структура и состав кибернетики определяется (рис. 1.1) объективными особенностями исследуемых систем и процессов управления, характером целей и задач исследования и современным уровнем развития науки.

Рис. 1.1. Комплекс теорий и дисциплин, входящих в кибернетику

Методология Методическая база кибернетики кибернетики
Теория систем	КИБЕРНЕТИКА - наука об управлении сложными динамическими системами. Академик А. Берг	Теория автоматического регулирования
Теория моделей		Теория автоматов
		Теория алгоритмов
		Теория исследования операций
Теория управления
		Теория множеств
Теория информации		Теория графов
		Теория игр
ПРИКЛАДНАЯ КИБЕРНЕТИКА
Экономическая кибернетика	Биокибернетика Медицинская ... Военная кибернетика кибернетика

Как самостоятельное научное направление экономики, экономическая кибернетика возникла в начале 60-х г.г. в XX в. что было следствием серьезных системных исследований экономических процессов и явлений, достижениями в области экономико-математического моделирования, математических методов решения экономических задач в среде информационных технологий.

Термин «экономическая кибернетика» появляется в работах английского ученого Ст. Вира, советского ученого-экономиста B.C. Немчинова, польских ученых — 0. Ланге и Г. Греневского.

Экономическая кибернетика исследует экономику, ее структурные и функциональные звенья как сложные динамические системы, в которых протекают процессы управления, информационные по своему содержанию.

Экономическая кибернетика - отрасль науки, занимающаяся приложением методов кибернетики к экономическим и социальным системам.

Объект экономической кибернетики — экономическая система (предприятие, отрасль, регион, страна, др.) — является общим с другими экономическими науками: экономической теорией, экономикой промышленности, региональной экономикой и т.д.

Предмет исследования экономической кибернетики — процессы и закономерности структурной организации и функционирования экономики как системы управления и, прежде всего, — информационные по всему содержанию — механизмы управления экономическими процессами. Таким образом, экономическая кибернетика использует результаты экономической науки и формирует целостное представление об экономике как о сложной динамической системе, изучает взаимодействие ее производственно-экономической и организационно-хозяйственной структур в процессе управления ее функционированием и развитием.

Основной идеей кибернетики является идея сходства структуры и функций систем управления различной природы. Кибернетика как наука об общих законах управления возникла потому, что в системах самой разной природы выявился изоморфизм структур причинно-следственных связей,

алгоритмов управления, правил преобразования информации и т.д. Поэтому одновременно с кибернети­кой родилась гипотеза о возможности моделирования систем и процессов управления одной природы с помощью аналогичных систем и процессов другой природы.

Весьма важны содержательные характеристики основных понятий кибернетики: система, модель,

управление, информация.

Моделирование — основной специфический метод кибернетики, применяемый для анализа и синтеза

систем управления. Вместо непосредственного исследования объекта выбирается или создает сходный

с ним вспомогательный объект — информационный образ, или модель, его исследуют, а полученные

новые знания переносят на объект — оригинал.

Существуют методы исследования и оптимизации систем, не связанные с моделированием, например,

натурные эксперименты, наблюдения и др.

Для анализа и синтеза систем управления используются различные экономико-математические методы

и модели.

Основы теории систем

Термин «система» употребляется в различных областях науки и техники и других областях

человеческой деятельности. Общим во всех вариантах употребления понятия «система» является то,

что ему сопутствует понятие некоторой упорядоченности множества элементов, наличие связей между

элементами.

Справедливо утверждение, что характеристики системы в целом определяются как характеристиками

входящих в ее состав элементов, так и характеристиками связей между ними. Можно сказать, что

определение любой конкретной системы является произвольным.

Любая организация является сложной социально-технической системой.

Далее приведены четыре определения, которые представляются наиболее удачными.

Международный стандарт ИСО 9000:2000 «Системы менеджмента качества. Основные положения и

словарь»:

1} Система — это совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов.

2J система (от греческого Systema — целое, составленное из частей) — множество элементов,

находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующих определенную целостность,

единство. (Российский энциклопедический словарь). 3] система — совокупность связанных между собой и с внешней средой элементов и частей,

Функционирование которых направлено на получение конкретного результата. 41 (применительно сложным системам): системой является совокупность взаимосвязанных

элементов, объединенных единством цели и общими целенаправленными правилами

взаимоотношений

Взаимосвязь элементов будем понимать так, что элементы, не имеющие взаимосвязи или взаимовлияния с другими элементами системы, не принадлежат данной системе. Для системы характерны следующие основные свойства:

• целенаправленность — определяет поведение системы;
  

• сложность — зависит от множества входящих в систему компонентов, их структурного
  взаимодействия а также от сложности внутренних и внешних связей и их динамичности;
  
• делимость — система состоит из ряда подсистем или элементов, выделенных по определенному
  признаку, отвечающему конкретным целям и задачам;
  
• целостность — функционирование множества элементов системы подчинено единой цели. При
  этом система проявляет так называемые интегративные эмерджентные (от англ, emergent —
  неожиданно возникающий) свойства, т.е. свойства, присущие системе в целом, но отсутствующие в
  отдельно взятых ее элементах;
  
• многообразие элементов и различие их природы — это связано с их функциональной
  специфичностью и автономностью;
  
• структурированность — определяется наличием установленных связей и отношений между
  элемента ми внутри системы, распределением элементов системы по уровням иерархии.
  

Поскольку кибернетика учитывает влияние на систему внешней среды, исходной характеристикой системы является ее противопоставление окружению. Среда — это все то, что не входит в систему. Между средой и бизнес-системой, которой является организация, существует множество взаимных связей, с помощью которых реализуется процесс взаимодействия среды и системы (рис. 1.2). По входной и выходной связям между системой и средой путем взаимной передачи происходит обмен

материальными, финансовыми, энергетическими, информационными и иными элементами. Элементы, передаваемые системой во внешнюю среду, будем называть конечными продуктами деятельности системы, а передаваемые из среды в систему — ресурсами.

Рис. 1.2. Связи системы-организации с внешней средой

Законодательство

Стандарты технические условия и т.п.

Продукция

Реклама

Отходы производства

Заказы на сырье

Демонстрация способности обеспечения качества продукции

Прибыль

Энергия

Персонал

Финансы

Лекция 2

Цель организации — стремление к максимальному результату, выражаемому в максимизации

ценности капитала при постоянном сохранении определенного уровня ликвидности и достижении целей

производства и сбыта, с учетом социальных задач.

Вспомогательной стоимостной целью является стремление к оптимальной расчетной прибыли за

период.

Задача системы — описание способа (технологии) достижения цели, содержащее указание на цель с желаемыми конкретными числовыми, в том числе временными характеристиками. Система целей — совокупность взаимоувязанных целей.

Для одного и того же объекта может быть рассмотрено несколько систем целей, т.е. использовано несколько оснований для их классификации, например:

• стратегические и тактические цели;
  
• долгосрочные (выполнение через несколько лет) и краткосрочные (выполнение через год и ранее) цели
  
• производственные, финансовые, социальные цели
  
• цели повышения качества продукции и т.п.
  

Древовидная система целей (рис.) включает как минимум глобальную цель - существование организации и две главные цели:

• цель функционирования (выпускать продукцию)
  
• цель развития (развиваться).
  

Таким образом, система представляет собой упорядоченное подмножество объектов, интенсивность взаимосвязей которых превышает интенсивность отношений с объектами, не входящими в данное подмножество, т.е. с внешней средой.

Объект (элемент, компонент) — часть системы, выделенная по какому-либо признаку, сформулированному

заинтересованным лицом.

Существенным признаком системы является наличие некоторой «глобальной» цели, общей для

системы в целом. Следует отметить, что собственные цели элементов, входящих в систему, могут быть

различны и не всегда совпадают с общей целью системы.

Взаимодействие элементов в системе часто таково, что изменение одной или нескольких связей между

элементами приводят к изменению других связей. Другими словами, взаимосвязи элементов в системе

являются существенными обстоятельствами, которые необходимо учитывать при анализе системы.

Система характеризуется набором свойств. Свойства зависят от набора элементов, их состояния в данный момент и взаимосвязей между элементами. Свойства системы могут меняться во времени. Из множества М свойств системы можно выделить существенные, важные для данного исследования (или вообще какого-то элемента окружения системы). Так как окружение системы может меняться, и могут меняться задачи и этапы исследования системы, то тот набор свойств, который был существенным в момент t:

H(t) принадлежит М, в другой момент времени f может быть другим:

H'('t) не равно H(t) принадлежит М.

Будем называть состоянием системы в некоторый момент времени множество существенных свойств (и их значения), которыми система обладает в данный момент: A (t).

Окружение системы — это совокупность внешних элементов, способных влиять на ее состояние A(t), которое зависит как от параметров системы так и от состояния окружения:

A(t)=F{ai(t), a₂(t) a_n(t); btf), b₂(t),..., b_m(t)}, где

a\(t) — параметры системы и ее элементов;

b; (t) — состояние внешних элементов или систем.

Исследование систем является необходимым этапом при проектировании и внедрении сложных систем. При недостаточных знаниях о системе разработчик может опустить важные, существенные связи или включить в рассмотрение несущественные, почти не влияющие на функционирование. Разработчик сложной системы в процессе проектирования все более и более уточняет модель системы.