Системный анализ в техносферной безопасности

ВВЕДЕНИЕ 6 ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ В ДИСЦИПЛИНУ. СТРУКТУРА КУРСА. ИСТОРИЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИСТЕМНЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ 7 1.1. Системные представления в практической деятельности человека 7 1.2. Развитие системных представлений 10 Контрольные вопросы 13 ГЛАВА 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ СИСТЕМ И СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА 14 2.1. Основные составляющие теории систем и системного анализа 14 2.2. Классификация систем. Техносфера как система 18 2.3. Направления развития и характеристика методов системного анализа 20 Контрольные вопросы 22 ГЛАВА 3. МОДЕЛИ СИСТЕМ 23 3.1. Система как средство достижения цели 23 3.2. Модель «черного ящика» 25 3.3. Модель состава системы 26 3.4. Модель структуры системы 27 3.5. Структурная схема системы. Графы 28 3.6. Динамические модели систем 29 Контрольные вопросы 30 ГЛАВА 4. ПРОЦЕДУРЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ И ДЕКОМПОЗИЦИЯ 32 4.1. Этапы анализа и синтеза 32 4.2. Понятие о структурном анализе 32 4.3. Методы декомпозиции 33 4.4. Требования, предъявляемые к декомпозиции 38 4.5. Алгоритм декомпозиции 39 4.6. Программно-целевой подход к решению системных задач 40 Контрольные вопросы 44 ГЛАВА 5. РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДОВ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ 46 5.1. Показатели системы 46 5.2. Показатели систем специального назначения, обеспечивающих безопасность техносферы 49 5.3. Оценка вариантов решения. Выбор 52 5.4. Критериальный язык описания выбора 55 5.5. Постановка задач условной оптимизации и их классификация 56 Контрольные вопросы 58 ГЛАВА 6. ЛИНЕЙНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ 59 6.1. Пример постановки задачи оптимизации 59 6.2. Линейное программирование (ЛП) 60 6.3. Основные определения и теоремы 61 6.4. Переход от одной формы задачи ЛП к другой 62 6.5. Методы решения задач линейного программирования. Геометрическая интерпретация 63 Контрольные вопросы 65 ГЛАВА 7. НЕЛИНЕЙНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ 67 7.1. Постановка задачи нелинейного программирования 67 7.2. Эколого-экономическая интерпретация задачи нелинейного программирования 67 7.3. Геометрическая интерпретация задачи нелинейного программирования 69 7.4. Метод множителей Лагранжа (ММЛ) 70 7.5. Нормирование техногенного риска как задача оптимизации 72 Контрольные вопросы 74 ГЛАВА 8. ВЫБОР АЛЬТЕРНАТИВ В МНОГОКРИТЕРИАЛЬНЫХ ЗАДАЧАХ 75 8.1. Лексикографическое упорядочение 76 8.2. Сведение многокритериальной задачи к однокритериальной 76 8.3. Условная максимизация 78 8.4. Поиск альтернативы с заданными свойствами 79 8.5. Нахождение множества Парето 80 Контрольные вопросы 82 ГЛАВА 9. ОБЗОР КРИТЕРИАЛЬНЫХ ЗАДАЧ ВЫБОРА. ОПИСАНИЕ ВЫБОРА НА ЯЗЫКЕ БИНАРНЫХ ОТНОШЕНИЙ И МЕТОДЫ ТЕОРИИ ПОЛЕЗНОСТИ 84 9.1. Достоинства и недостатки оптимизационного подхода 84 9.2. Описание выбора на языке бинарных отношений 86 9.3. Методы теории полезности 87 Контрольные вопросы 90 ГЛАВА 10. ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЙ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ 91 10.1. Стохастическое программирование 91 10.2. Учет неопределенных пассивных условий 92 10.3. Функция полезности при наличии риска. Дерево решений 94 10.4. Энтропия системы. Принцип максимизации энтропии 100 Контрольные вопросы 102 ГЛАВА 11. ТЕОРИЯ МАТРИЧНЫХ ИГР. ИГРА С ПРИРОДОЙ 103 11.1. Основные определения и теоремы теории игр 103 11.2. Примеры решения задач при парной игре с нулевой суммой 104 11.3. Понятие об игре с «природой» 106 11.4. Системный анализ источников техногенной опасности 108 Контрольные вопросы 109 ГЛАВА 12. ОСНОВЫ ОЦЕНКИ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ШКАЛЫ 110 12.1. Моделирование и эксперимент 110 12.2. Измерительные шкалы 111 12.3. Шкалы наименований 111 12.4. Порядковые шкалы 112 12.5. Модифицированные порядковые шкалы 114 12.6. Шкалы интервалов 115 12.7. Шкалы отношений 116 12.8. Шкалы разностей 116 12.9. Абсолютная шкала 116 12.10. Применимость шкал при измерении изучаемых объектов 117 Контрольные вопросы 117 ГЛАВА 13. ЭКСПЕРТНЫЕ ОЦЕНКИ 118 13.1. Организация экспертизы 118 13.2. Методы обработки мнений экспертов 121 Контрольные вопросы 127 ГЛАВА 14. НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ 128 14.1. Расплывчатая неопределенность 128 14.2. Некоторые понятия теории нечетких множеств 129 14.3. Нечеткие числа и их использование при моделировании систем 132 Контрольные вопросы 136 ГЛАВА 15. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В ТЕХНОСФЕРЕ 137 15.1. Потоковые графы (графы состояний) 140 15.2. Моделирование с помощью орграфов 141 15.3. Импульсные процессы в орграфах 145 15.4. Устойчивость и равновесие орграфа 146 15.5. Функциональные, гибридные и динамические орграфы 147 15.6. Орграфы с временны́ми задержками 149 15.7. Работа с моделью на основе орграфа 150 Контрольные вопросы 151 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 152 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 153