159657 (737731), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Задачі синтезу полягають у виборі структури і таких значень внутрішніх параметрів систем, щоб при заданих характеристиках зовнішнього середовища та інших обмеженнях, отримати задані властивості систем.
1.1Принципи системного підходу та типи структур
-Принцип остаточної глобальної мети: означає, що в системі все повинно бути спрямоване на досягнення призначення , підпорядковане глобальній меті. Будь-які зміни, удосконалення та управління повинні оцінюватися виходячи з того, що чи сприяють вони досягненню мети.
-Принцип єдності: сумісний розгляд системи і як цілого , і як сукупності компонент (елементів, підсистем, систему утворюваних відношень.
-Принцип зв’язаності: довільна компонента системи розглядається сумісно з її зв’язками з оточенням.
-Принцип модульності: вказує на можливість розгляду замість частини системи сукупності входів та виходів цієї частини, тобто дозволяє абстрагуватися від зайвої деталізації за умови збереження можливості адекватного описання системи.
-Принцип ієрархії: акцентує увагу на корисності відшукання або створення в системі ієрархічного характеру зв’язків між її елементами , цілями, модулями. У випадку відсутності ієрархії дослідник повинен вирішити , в якому порядку він буде розглядати складові системи та напрямок конкретизації своїх уявлень.
-Принцип функціональності: стверджує, що довільна структура тісно пов’язана з функціями системи та її складових , і створювати структуру необхідно після зрозуміння функцій системи
-Принцип розвитку: повинен закладатися при побудові штучних систем як здатність до вдосконалення, розвитку системи за умови збереження якісних особливостей. Структура системи та її функції повинні розглядатися сумісно з пріоритетом функцій над структурою.
-Принцип децентралізації: орієнтує на розумний компроміс між повною централізацією та наданням здатності реагувати на певні дії частинам системи. Система з повною централізацією буде негнучкою, нездатною до пристосування. Досягнення спільної мети в сильно децентралізованій системі може забезпечитися лише стійким механізмом регулювання, що не дозволяє сильно відхилятися від поведінки, що веде до досягнення спільної мети.
-Принцип невизначеності: стверджує, що в багатьох випадках працюють з системою, про не яку не все відомо, чи не все зрозуміло в її поведінці. Це
може бути система з невідомою структурою, непередбачуваним перебігом деяких процесів , зі значними відмовами.
Структура – це множина частин або форм , що знаходяться у взаємодії та специфічному порядку , необхідному для реалізації функцій. Структура системи – це стійка упорядкованість у просторі і в часі її елементів і зв’язків. Властивістю структури є можливість існування протягом певного часу за допомогою звязуючого пристосування для збереження елементів та їх відношень приблизно в одному і тому ж порядку, реагуючи при цьому на дії середовища. Типи структур: мережу, кістякову, ієрархічну; ті, що включають різні комбінації взаємозв’язків елементів.Мережна модель може використовуватися як для описання фактичних структурних зв’язків між елементами системи, або ж абстрактним функціональним представленням взаємодій між підсистемами. Ієрархія – це структура з підпорядкованістю , тобто з нерівноправними зв’язками – дії в одному напрямку виявляють набагато більший вплив, аніж в оберненому. Є два типи ієрархічних структур: деревоподібна та ромбовидна. Деревоподібна – є найпростішою для реалізації та аналізу. В майже всіх випадках в ній виділяються ієрархічні рівні – групи елементів, що знаходяться на однаковій відстані від головного елемента . Ромбовидна – приводить до множинної підпорядкованості, належності елементів нижнього рівня.
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:
На цьому кроці система розглядається з точки зору зручного відображення її властивостей для створення описання системи, придатного для передбачення її поведінки та виведення неочевидних властивостей. Точність моделювання повинна бути мінімальною, що ще забезпечує відображення всіх важливих особливостей системи. Відсутність надлишкової деталізації - це зменшення об'єму вхідних даних, вимог до ресурсів моделюючої ЕОМ, але з іншого боку занадто проста модель не описує суттєві якісні особливості системи і приведе до формування неправильних висновків про поведінку системи. Отже ставиться мета - створити таке описання системи, що дозволяло б передбачитиїї поведінку та виявляти неочевидні властивості.1
Супровід системи:
Накопичення досвіду роботи з системою та її моделлю, уточнення інформації про систему, вдосконалення моделей. Оцінювання граничних можливостей системи, дослідження відмов, виходів з ладу, відхилень від норми. Розширення функцій системи, зміна вимог до неї, нове коло задач, нові умови роботи, включення системи елементом в систему вищого рівня.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
