Хочу опубликовать некоторый материал на тему системного анализа. Как я полагаю, системный анализ в нашем случае основа всех последующих рассуждений, а также понимания всего процесса реализации системы или ее части в целом.
Существуют множество различных определений системного анализа. Но так или иначе все они сводятся к одному: системный анализ - методология решения проблемы.
Вот что по этому поводу пишет в свойе книге "Системный анализв в управлении" Анфилатов и др.
"
В процессе создания информационных систем стремятся к наиболее полному и объективному представлению объекта автоматизации – описанию его внутренней структуры, объясняющей причинно-следственные (казуальные) законы функционирования и позволяющей предсказать, а, следовательно, управлять его поведением. Одним из условий автоматизации является представление объекта в виде сложной системы.
Существует несколько подходов к описанию сложных систем. Наиболее общим является теоретико-множественный подход, при котором система S представляет собой отношение S < X х Y, где Х и Y – это входные и выходные объекты. Предполагается, что задано семейство множеств Vi, где i е I (множество индексов) и система задается на Vi как некоторое собственное множество декартового произведения, все компоненты которого являются объектами системы. Такое определение ориентировано на исследование общих свойств системы и лежит в основе общей теории систем.
Системный анализ представляет собой подход на более низком уровне общности и представляет собой методологию решения проблем, основанном на структуризации систем и количественном сравнении альтернатив.
Иначе говоря, системным анализом называется логически связанная совокупность теоретических и эмпирических положений из области математики, естественных наук и опыта разработки сложных систем, обеспечивающая повышение обоснованности решения конкретной проблемы. В системном анализе используются как математический аппарат общей теории систем, так и другие качественные и количественные методы из области математической логики, теории принятия решений, теории эффективности, теории информации, структурной лингвистики, теории нечетких множеств, методов искусственного интеллекта, методов моделирования.
Применение системного анализа при построении ИС дает возможность выделить перечень и указать целесообразную последовательность выполнения взаимосвязанных задач, позволяющих не упустить из рассмотрения важные стороны и связи изучаемого объекта автоматизации. Иногда говорят, что системный анализ – это методика улучшающего вмешательства в проблемную ситуацию.
В состав задач системного анализа в процессе создания ИС входят задачи декомпозиции, анализа и синтеза.
Задачи декомпозиции - представление системы в виде подсистем, которые состоят из более мелких элементов. Часто задачу декомпозиции рассматривают как составную часть анализа.
Задачи анализа – нахождение различного рода свойств системы и среды. Цель анализа – определение закона преобразования информации, задающего поведение системы. В этом случае говорят об агрегации (композиции) системы в один элемент (“черный ящик”).
Задача синтеза системы противоположна задаче анализа. Необходимо по описанию закона преобразования построить систему, фактически выполняющую это преобразование по определенному алгоритму. При этом предварительно определяется класс элементов, из которых состоит искомая система, реализующая алгоритм функционирования.
"
Этапы использования системного анализа и его структуру можно описать так
"
Общий подход к решению проблем может быть представлен как цикл. При этом в процессе функционирования реальной системы выявляется проблема практики как несоответствие существующего положения дел требуемому. Для решения проблем проводится системное исследование системы, снимающее проблему. В ходе синтеза осуществляется оценка анализируемой и синтезируемой систем. Реализация синтезированной системе в виде предлагаемой физической системы позволяет провести оценку степени снятия проблемы практики и принять решение на функционирование модернизированной (новой) реальной системы.
Основные задачи системного анализа могут быть представлены в виде трехуровневого дерева функций.
На этапе декомпозиции осуществляется:
1. Определение и декомпозиция общей цели и основной функции для ограничения траекторий пространства состояний системы или области допустимых ситуаций. Декомпозиция проводится путём построения дерева целей и функций.
2. Выделение системы из среды по критерию участия каждого рассматриваемого элемента в процессе, приводящем к результату (результат определяется целью).
3. Описание воздействующих факторов
4. Описание тенденции развития неопределенностей
5. Описание системы как черный ящик
6. Функциоанльная композиционная и структурная декомпозиция.
На этапе анализа осуществляется:
1. Функционально-структурный анализ. Он включает уточнение состава и законов функционирования элементов, алгоритмов функционирования и взаимовлияния подсистем, разделение управляемых и неуправляемых характеристик, задание пространства состояний Z, задание параметрического пространства T, анализ целостности системы, формирование требований системы.
2. Морфологический анализ заключается в анализе взаимосвязи компонентов.
3. Генетический анализ – анализ предыстории, развития ситуации, тенденций, причин их вызывающих, прогнозирование.
4. Анализ аналогов.
5. Анализ эффективности включает выбор шкалы измерения, формирование показателей эффективности, критериев эффективности, оценивание и анализ полученных оценок.
6. Формирование требований к создаваемой системе включает выбор критериев оценки и ограничений.
На этапе синтеза:
1. Разработка модели – выбор математического аппарата, моделирование, оценка модели по критериям адекватности, простоты, соответствия и т. д.
2. Синтез альтернативных структур системы, снимающих проблемы.
3. Синтез параметров системы, снимающих проблемы.
4. Оценивание вариантов синтезирования систем, обоснование схемы оценивания, реализация модели, проведение эксперимента, обработка результатов, анализ результатов и выбор наилучшего варианта. Оценка степени снятия проблемы проводится при завершении системного анализа.
"
Можно сказать, что представленное описание направлено скорее не технические или организационно-технические системы., системы управляемые.
Ясно, что часть вопросов представленных здесь, не столь актуальны, другие вполне применимы.
В любом случае при построении системы мы должны рассматривать все ее стороны: техническую, организационную, информационную, программную.
Вероятно, каждая их этих сторон имеет свои методы анализа и синтеза, в чем-то подобные, но в чем-то отличающиеся.
Вопрос - можно ли рассматривать отдельную сторону такой системы независимо, если можно, то как это определить?
Пример из моей научной практики.
Хорошо известно, что газоразрядная плазма пониженного давления представляет пример сильно неравновесной системы.
Неравновесность в первую очередь обусловлена принципами передачи энергии между частицами. В электрических разрядах передача энергии от внешнего поля происходит посредством ускоренных электронов. Электроны передают свою энергию более тяжелым частицам (молекулам и атомам) в упругих, неупругих и сверхупругих столкновениях.
За счет этого, состояние плазмы не определяется тремя классическим величинами : температурой, давлением и объемом, а определяется особой величиной - приведенной напряженностью электического поля.
При моделировании и изучении такой системы принято разделять ее на подсистемы: подсистема электронного газа, подсистема диссипации колебательной энергии молекул, подсистема химической кинетики, подсистема температурного поля.
В реальной системе все эти подсистемы взаимосвязаны: одна влияет на другую - а мерой однозначного поведения часто выступает величина приведенной напряженности поля. При решении задачи моделирования принято решать так называемую самосогласованную задачу: т.е. решение представляет собой эволюцию системы от некоторых начальных условиях по заданным законам (которые порой и не известны) Кореектность моделирования проверяется опытным путем, на базе большого эмпирического материала и наблюдений.
Однако решение задачи самосогласования в общем - очень сложная задача, при этом обнаруживается, что влияние отдельных подсистем мало заметно при некоторых ограниченных условиях, что позволяет рассматривать общую задачу изолированно. Т.е. отдельно моделируется поведение электронного газа, отдельно колебательного континуума, отдельно химической кинетики с последующим синтезем решений.
В случае практики построения систем, мы часто имеем
А - имеющуюся ситуацию
Б - требуемое состояние
Общая цель - создать систему или разработать программу управления системой позволяющую перевести нас из состояния А в состояние Б.
Цель научного изыскания - определить возможность такого процесса или его невозможность
Цель инженерной практики - определить наименее затратный путь достижения ситуации Б.
Т.е. есть некий теоретический путь - нахождение наиболее общего решения проблемы, задачи и т.п., и есть инженерный или прагматический путь - нахождение некоторого возможно частного решения, но как можно дешевле, проще, быстрее и качественнее.
Какой путь имеет смысл избрать нам с вами? Второй, очевидно, сильно зависит от задачи. Первый, вероятно, мало кому интересен?
PS. Кстати давно запущена, но никем неоткомментирована задача по деканату. Может есть желающие обратить на нее внимание и использовать в качестве примера?
Рекомендации по анализу