ВКР_ПЗ Кутузова ЕС (1221256), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Системный анализ - это целенаправленная деятельность человека, на основе которой обеспечивается представление исследуемого объекта в виде системы.

Системный подход, в свою очередь, характеризуется упорядоченным составом методических приемов исследования, а сам термин "системный подход", как показывает традиция его применения, обозначает те исследования, которые проводятся многоаспектно, комплексно и с разных сторон изучают предмет или явление.

Системный подход предполагает, что все частные задачи, решаемые на уровне подсистем, должны быть увязаны между собой и решаться с позиций целого (принцип системности). При этом системный анализ - более конструктивное направление, т.к. располагает методикой (правилами и алгоритмами) разделения или декомпозиции: процессов на этапы и подэтапы; систем на подсистемы; целей на подцели и т.п.

1.1.2 Понятия системы, среды

С целью формализации определения системы, дадим ответ на следующие вопросы. Как отличить "системный" объект от "несистемного"? Как построить систему и выделить ее из окружающей среды?

Отвечая на первый вопрос воспользуемся - неформальным или описательным (дескриптивным) определением системы, а на второй - конструктивным; тем самым излагая методологию, разработанную группой томских ученых по системному анализу.

Описательное определение, опирается на интуитивное понимание системы как "черного ящика", внешние свойства которого целиком и полностью определяются состоянием его внутренних элементов. Действительно, например, работоспособность коллектива людей определяется исполнителями и отношениями между ними; деятельность предприятия определяется структурой производства и взаимосвязью технологических процессов и т.д.

Таким образом, система - это множество объектов, свойства которых определяются отношениями между этими объектами. Объекты, выделенные в системе по определенному правилу, называют элементами системы. Неделимые элементы системы считают элементарными системами. Часть системы, состоящую более чем из одного элемента, рассматривают как подсистему.

Конструктивное определение требует более глубокой проработки понятия системы, поскольку реальный внешний мир (внешняя среда) представляет собой бесконечное множество объектов и отношений между ними. Выделение системы из среды и определение границ их взаимодействия является одной из первоочередных задач системного анализа, от правильного решения которой зависят не только выполняемые функции, эффективность и качество, но часто и жизнедеятельность.

С объективной точки зрения - любая система существует как источник удовлетворения потребностей среды, простейшую модель взаимодействия см. на рисунке 1.1, где Y=[Yi] - множество конечных продуктов системы, которые идут на удовлетворение потребностей среды U=[Uj], представляющей собой множество целей, ресурсов и ограничений (требований), предъявляемых средой D к системе S.

Рисунок 1.1 – Простейшая модель взаимодействия

Неудовлетворение S-системой требований D-среды, в данном пространственно-временном интервале, порождает новое понятие системного анализа - "Проблемная ситуация".

Проблемная ситуация - это отражение возникшей, либо назревающей степени объективного неудовлетворения потребности, что является исходным системообразующим фактором целевого проектирования системы. В данном контексте цель построения системы должна определять информационный образ желаемой потребности, другими словами, цель - это то состояние, к которому направлено движение объекта. Цель, вытекающая из проблемной ситуации, дает объективный критерий оценки того, что из внешней среды должно быть включено в систему. Этим определяется конечное число конкретных элементов системы, необходимых как для ее функционирования, так и для достижения поставленных целей.

Таким образом, среда - это совокупность существующих вне системы элементов (любой природы), которые находятся под ее воздействиями в соответствии с рассматриваемыми целями.

Во взаимодействии системы со средой целесообразно выделить ее характерные режимы: функционирование системы, когда система полностью отвечает имеющимся потребностям внешней среды; развитие системы, когда система не удовлетворяет внешним потребностям и возникает необходимость в изменении или замене ранее сформулированных целей.

На языке определений: функционирование - это процесс перехода системы или ее отдельных элементов из состояния в состояние при условии постоянства целей; развитие - это процесс изменения системы, связанный с корректировкой старых или формулировкой новых целей.

Осуществление в системе объективно сформулированной цели требует реализации в ней и соответствующих действий, определяющих функцию системы, в связи с этим будем считать, что: функция - это способ или совокупность действий по достижению системой поставленных целей.

В свою очередь выполнение совокупности действий, проводимых в ходе реализации цели при получении заданного результата, как правило, требует наличия соответствующей организации, а возможно и реорганизации, внутреннего устройства системы, понимаемых в смысле следующего определения: структура системы - это совокупность элементов системы и их внутренних связей.

При выполнении анализа структуры систем принято выделять, во-первых, ее материальную структуру и, во-вторых, формальную структуру.

Под формальной структурой системы, в общем случае, понимается совокупность ее функциональных элементов и отношений между ними, необходимых и достаточных для достижения системой поставленных целей.

Достаточно очевидно, что формальная структура описывает нечто общее и присущее системам одного типа. В качестве одного из примеров таких систем, на рисунке 1.2 приведена укрупненная формальная структура ЭВМ.

Рисунок 1.2 – Укрупненная формальная структура ЭВМ

Материальная структура представляет собой физическое воплощение формальной структуры системы путем использования конкретных материальных элементов.

Важно отметить, что любой фиксированной цели соответствует одна и только одна формальная структура, которой может соответствовать множество материальных структур. В частности, единой формальной структуре ЭВМ соответствуют различные варианты ее материального воплощения: VAX, IBM-PC, Sun и др. При несоответствии структуры системы заданным целям или невозможности ее конструирования за счет внутренних средств, возникает необходимость в привлечении элементов внешней среды.

При этом источник восполнения и дополнения элементов структуры системы в этом случае называют - внешними ресурсами.

Обобщая вышеизложенное можно утверждать, что цепочка "проблемная ситуация, цель, функция, структура, внешние ресурсы" - это логически обоснованная (на содержательной уровне) последовательность системной деятельности, которая и представлена на рисунке 1.3, где сплошной линией выделена последовательность этапов исследования и проектирования системы, а пунктирной линией отмечена последовательность хода создания системы и ее реализации.

Рисунок 1.3 – Последовательность системной деятельности

На основе предыдущего можно сформулировать, следующее конструктивное определение системы - система есть конечное множество функциональных элементов и отношений между ними, выделенное из среды в соответствии с определенной целью и в рамках фиксированного временного интервала.

Сравнивая описательное и конструктивное определения системы, становится вполне очевидным, что при конструктивном подходе только желаемые свойства объекта определяют его функции, под реализацию которых затем и проектируется структура системы, а при описательном подходе возникает противоположное - внутренняя структура системы определяет ее функции.

Теперь обратимся к математической трактовке понятия системы и ее составных компонент. При этом необходимо заметить, что понятие системы является базовым понятием математического моделирования.

Разбирая математическую трактовку системы, обратимся к рисунку 1.4, где выделено два множества, а именно, для j-входов и i-выходов системы.

Рисунок 1.4 – Структура системы

Система в широком смысле - это эквивалент понятия математической модели, который задается парой множеств U, Y (U - множество входов, Y - множество выходов) и отношением UхY, формализующим связь между входами и выходами.

Соединение нескольких систем - это также система, заданная соответствующим отношением. Например, последовательное соединение систем: S₁U₁Y₁ и S₂U₂Y₂ , есть отношение SU₁Y₂ , такое, что (U₁Y₂ )S, если существует y₁Y₁, u₂U₂, удовлетворяющее условиям (u₁,y₁ )S₁, (y₁,u₂ )R, (u₂,y₂ )S₂, где RY₁U₂ - отношение, определяющее связь между y₁ и u₂.

Таким образом можно определить сколь угодно сложные системы, исходя из простых. Напомним, что отношением XZ (отношением между X и Z) называется некоторая совокупность любых пар P={(X,Z)}, где xX, zZ.

Например, функциональная связь z=x², представляет собой отношение между множествами X=(-, ), Z=[0, ), включающее пары (x,z), для которых z=x².

В тех же случаях, когда при рассмотрении системы выделяется множество внутренних состояний, что и отражено на рисунке 1.5, то множество функций системы может быть представлено в виде двух следующих групп преобразований:

- первая группа связывает входы системы с ее внутренним состоянием, т.е. при определенном значении параметров U осуществляется такое преобразование, при котором система приходит в состояние, определяемое набором значений ее внутренних параметров X;

- вторая группа связывает внутреннее состояние системы со значениями ее выходов, т.е. при определенном значении внутренних параметров X, формируются конкретные значения параметров Y на выходе системы.

Рисунок 1.5 – Множество внутренних состояний системы

В конечном итоге, с точки зрения внешней среды, в системе наблюдаются результирующие преобразования, при которых - изменению параметров U, на входе системы, ставится в соответствие изменение параметров Y, на ее выходе.

Задача специалиста по системному анализу заключается в определении содержания множеств U,X,Y, а также в изучении зависимостей между ними, иначе говоря, исследовании возможных преобразований (U в X и X в Y), направленных на выбор и реализацию наилучших (оптимальных в некотором смысле) преобразований в системе.

В такой постановке, преобразования в системе S, связанной отношением (UXY), могут быть определены функциями G:UX, W:XY или функцией F:UY, где G,W и F, соответствующие функциональные преобразования или зависимости X от G(U), Y от W(X) и Y от F(U).

Следует подчеркнуть, что функционирование системы - это процесс, разворачивающийся во времени, т.е. множества U,X и Y - это множества параметров изменяющихся во времени, т.е.: {u:TU}, {x:TX} и {y:TY}, где T - множество моментов времени, на котором рассматривается поведение системы.

1.1.3 Классификация систем

Л юб ая к ла сс иф ик ац ия я вл яе тс я н ек ой у сл ов но й м од ел ью п ре дс та вл ен ия н аш их з на ни й о с ущ ес тв ую ще м в п ри ро де е ди но м м но го об ра зи и с ис те м, к от ор ая в се гд а с тр ои тс я н а о сн ов е к ла сс иф ик ац ио нн ог о п ри нц ип а - ц ел ое д ел ит ся н а ч ас ти п о п ри зн ак ам о тл ич ия, а ч ас ти о бъ ед ин яю тс я в ц ел ое п о п ри зн ак ам с хо дс тв а.

1.1.3.1. Классификационные признаки систем

С ут ь к ла сс иф ик ац ио нн ог о п ри нц ип а о тр аж ен а н а р ис ун ке 1.6, н а к от ор ом п ри ве де н п ри ме р к ла сс иф ик ац ии с ис те м, п ро ве де нн ой:

- п о о бщ ем у т ип у п ри зн ак ов - п ре дм ет ны е и к ат ег ор иа ль ны е;

- п о ф из ич ес ко й с ущ но ст и п ри зн ак ов - т ех ни че ск ие, с оц иа ль ны е и д ру ги е;

- п о м ет од ич ес ко му с од ер жа ни ю п ри зн ак ов - п ро из во ль ны е и п ро це ду р-

н ые.

Рисунок 1.6 – Классификационный принцип

Р ас см от ри м о ди н и з в оз мо жн ых в ар иа нт ов п ро це ду рн ой к ла сс иф ик ац ии с ис те м, к от ор ую о су ще ст ви м н а о сн ов е с ле ду ющ их п ре дп ол ож ен ий:

Характеристики

Список файлов ВКР