Реферат: Системний аналіз

Є два типи ієрархічних структур: деревоподібна та ромбовидна. Деревоподібна – є найпростішою для реалізації та аналізу. В майже всіх випадках в ній виділяються ієрархічнірівні – групи елементів, що знаходяться на однаковій відстані від головного елемента . Структури цього типу є надзвичайно поширеними (ієрархія проектування складної програмної системи, ієрархія цілей у складній організаційній системі).

Ромбовидна – приводить до множинної підпорядкованості, належності елементів нижнього рівня. Приклади – участь одного технічного елемента в роботі більш ніж одного вузла, блока використання одних і тих самих даних або результатів вимірювань в різних завданнях.

Будь-яка ієрархія звужує можливості та гнучкість системи. Елементи нижнього рівня обмежуються домінуванням верхнього. Однак введення ієрархії різко спрощує створення та функціонування системи.

1.2Аналітичний підхід в науковому пізнанні та практиці

При аналітичному підході до дослідження систем цільовий аспект її функціонування практично не розглядається. Модель системи будується на rpyнтi вивчення окремих підсистем та елементів з наступним формулюванням локальних цілей, що відображають окремі сторони процесу моделювання.

Використовуючи аналітичний підхід, дослідник вивчає систему "зсередини", маючи обмежений горизонт, тобто в стані осягнути лише одну або в кращому разі декілька компонентів системи зі зв'язками між ними. Успіх та значення аналітичного методу полягає не лише в тому, що складне поділяється на все менші складові частини, а в тому, що з'єднавши ці частини відповідним чином, знову утворюється єдине ціле.

Аналітичний метод має величезне значення в науці i на практиці. Розклад функцій в ряди, розбиття неоднорідних областей на однорідні з наступним "зшиванням розв'язків" - в математиці; аналізатори спектрів, всілякі фільтри, дослідження атомів i елементарних частинок - в фізиці; анатомія та нозологія - в медицині; значна частина схемотехніки, конвеєрна технологія виробництва - все це служить ілюстрацією ефективності аналізу. Успіхи аналітичного методу привели до того, що самі поняття "аналіз" та "наукове дослідження" стали сприйматися як синоніми.

Аналітичний метод дозволяє досягнути найвищих результатів за умови, що ціле вдається розділити на незалежні одна від одної частини, оскільки в цьому випадку їх окремий розгляд дозволяє скласти правильне уявлення про їх вкладення в загальний ефект. Ідеалом, остаточною метою аналітичного методу є встановлення причинно-наслідкових зв'язків між явищами.

У випадку складних систем виключення на перший погляд "непотрібних" чи "нецікавих" взаємодій може суттєво порушити адекватність моделі і є в багатьох випадках принципово неможливим. Отже, не лише аналітичний метод неможливий без синтезу, тобто агрегування частин в структуру, але й синтетичний метод неможливий без аналізу, бо необхідна дезагрегація цілого для пояснення функцій частин. Аналіз і синтез доповнюють, але не замінюють один одного. Системне мислення суміщає обидва ці методи на основі розгляду призначення складної системи.

Основною операцією аналізу є декомпозиція - поділ цілого на частини. Задача розпадається на під задачі, система - на підсистеми, мета - на підцілі. При необхідності цей процес повторюється, що призводить до побудови ієрархічних деревоподібних структур - дерев декомпозиції. Звичайно, об'єкт аналізу є складним, слабо структурованим, погано визначеним, а тому операцію декомпозиції здійснює системний дослідник (СД-експерт), і отримані різними СД-ками результати будуть різними. Якість дерев декомпозиції залежатиме як від кваліфікації СД-ка, так і від застосованої методики декомпозиції. Операція декомпозиції є не чим іншим, як співставлення об'єкта аналізу з деякою моделлю, виділення того, що відповідає елементам моделі, тобто питання повноти декомпозиції є питанням завершеності моделі. Однак і сама модель-основа може відображати реальний об'єкт з різним ступенем деталізації.

Основою для декомпозиції може служити лише конкретна, змістовна модель системи, що розглядається. Отже, в результаті декомпозиції виникає певна деревоподібна структура, що повинна забезпечувати виконання двох суперечливих вимог кількісного характеру: повноти та простоти. Принцип простоти вимагає зменшення розмірів дерева. Отже, аналіз, як спосіб подолання складності, дозволяє повністю звести складне до простого лише у випадку складності через непоінформованість. В дійсності новим знанням є не лише виявлення чи конкретизація того, що ми не знаємо, але й відповідним чином опрацьовані фрагменти старих знань, щонабувають нової якості.

Агрегування. Види агрегатів в системному дослідженні

Агрегування – це операція об’єднання декількох елементів в єдине ціле, протилежна до декомпозиції. Об’єднати елементи , що взаємодіють між собою, набувають не лише зовнішньої, але й внутрішньої цілісності, єдності. Зовнішня цілісність відображається моделлю „чорної скриньки”, а внутрішня – пов’язана зі структурою системи , і виявляється втому, що властивості системи є більшими, ніж сума властивостей об’єднаних елементів.

Агрегатами, типовими для системного аналізу, є конфігуратор, агрегати-оператори та агрегати-структури. Конфігуратором будемо вважати агрегат, що складається з якісно різних мов описання системи, причому кількість цих мов є мінімально необхідною для досягнення мети. Конфігуратор є змістовною моделлю найвищого рівня. Як і будь-яка модель, конфігуратор має цільовий характер і при зміні мети може втратити властивості конфігуратора. Особливістю агрегатів-операторів є зменшення розмірності, об'єднання частин в дещо ціле, окреме. Класифікація є дуже важливим, багатобічним, багатофункціональним явищем, і з практичної точки зору важливими проблемами є як визначення класів, так і визначення, до якого класу належить той чи інший конкретний елемент. Важливим видом агрегування даних є статистичний аналіз. Особливе місце займають достатні статистики, що дозволяють зменшити втрати до мінімуму в певному заданому смислі. Наочним прикладом статистичного агрегування є факторний аналіз, в якому декілька змінних приводяться до одного фактора. Агрегат-оператор дозволяє зменшити розмірність інформації, але при його застосуванні слід вважати на можливі наступні негативні особливості:

1) втрата корисної інформації, оскільки агрегування є незворотнім перетворенням (за сумою неможливо повернутися до значень її складових);

2) агрегування – це вибір певної визначеної моделі системи , з чим пов’язані непрості проблеми оцінки адекватності;

3) для деяких агрегатів властива внутрішня суперечність.

Агрегати-структури. У процесі синтезу ми створюємо структуру майбутньої системи, що проектується. В реальній, а не абстрактній системі, виникнуть, встановляться і почнуть функціонувати не лише ті зв'язки, щозапроектовані, а й інші, властиві природі об'єднаних в систему елементів. Тому при проектуванні системи важливо задати структури в її суттєвих відношеннях. Процес розробки моделі на ґрунті системного підходу включає в себе дві основні складові макропроектування та мікропроектування. При макропроектуванні формується інформація про реальну систему та зовнішнє середовище, формулюються критерії якості функціонування системи, що відображають її мету, критерії оцінки адекватності моделі, критерії декомпозиції системи та будується її модель. Шляхом мікропроектування створюється інформаційне, математичне та програмне забезпечення. Здійснюється вибір технічних засобів реалізації моделі. Після цього визначаються необхідні витрати ресурсів на моделювання. В основі моделювання знаходяться інформаційні процеси: створення моделі ґрунтується на інформації про реальний об'єкт; в процесі моделювання отримується нова інформація про систему; отримана інформація опрацьовується та інтерпретується; в процесі експериментування на моделі вводиться керуюча інформація.

Розділ2.Методологія та моделювання системи

Методологія- це базовий початок СА. Вона включає визначення понять, що використовуються, принципи системного підходу, а також постановку та загальну характеристику основних проблем організації системних досліджень.

Більшість засобів проектування ґрунтується на парадигмі методологія - метод - нотація - засіб. Методологія визначає основні керуючі положення для оцінювання та розроблення проекту,кроки проектування, їх послідовність, правила.

Засоби - це інструментарій для підтримання та посилення методів. Ці інструменти підтримують роботу користувачів у процесі створення та редагування графічного проекту в інтерактивному режимі, вони сприяють організації проекту у вигляді ієрархії рівнів абстракції, реалізують перевірки компонент на відповідність.

Методологія системного дослідження орієнтована насамперед на дослідження існуючих систем та виявлення проблем і включає до складу наступні кроки.

Формування загальних уявлень про систему:

Виявлення призначення, мети, головних цілей, функцій властивостей системи. Формування основних предметних понять що використовуються в системі.

Виявлення основних складових (модулів) системи та їх функцій: розуміння єдності цих складових в межах системи. Виявлення основних процесів у системі, їх значення, умов перебігу, етапності, стрибків, змін стану та інших особливостей у функціонування системи, виокремлення основних керуючих факторів. Виявлення основних елементів оточення системи (не-системи), з якими пов'язана система, характеру зв'язків системи з елементами оточення. Виявлення невизначеностей та випадковостей у ситуаціях визначального впливу їх на систему. Цей крок виконується у випадку, коли дія невизначеностей та випадковостей у процесі функціонування є значною. Після виконання п. 5 загальні уявлення про систему будуть сформованими.

Формування поглиблених уявлень про систему:

Виявлення розгалуженої структури, ієрархії, формування уявлень про систему як про сукупність модулів, що пов’язані входами-виходами. Виявлення всіх елементів та зв'язків, важливих для цілей розгляду, їх співвідношення до ієрархії системи ранжирування елементів та зв'язків за важливістю. Врахування змін та невизначеностей у системі. Дослідження функцій та процесів у системі з метою управління ними. Формування управлінь та процедур прийняття рішень. Формування системи управління на ґрунті окремих керуючих дій. Шляхом використання кроків 6-9 реалізується поглиблене дослідження системи.

Моделювання системи, як етап її дослідження: