Структура системного аналізу

Загальний підхід до вирішення проблем може бути зображений як цикл, наведений на рис. 8.1.

Рис. 8.1. Загальний підхід до вирішення проблеми

У процесі функціонування реальної системи виявляється деяка практична проблема, тобто невідповідність наявного стану справ потрібному. Для її вирішення проводиться системне дослідження (декомпозиція, аналіз і синтез) системи, що знімає проблему. При цьому здійснюється оцінювання системи, яка аналізується й синтезується.

Синтезована система є моделлю нової реальної системи, вивчення якої дає змогу провести оцінювання ступеня зняття проблеми та прийняти рішення про досягнення мети дослідження.

При такому уявленні ще раз підтверджується вже відоме визначення: система є засобом вирішення проблем.

Основні завдання системного аналізу можуть бути зображені у вигляді трохрівневого дерева функцій (рис. 8.2).

На етапі декомпозиції, що забезпечує отримання загального уявлення про систему, здійснюється:

1. Визначення та декомпозиція загальної мети дослідження й основної функції системи як обмеження її траєкторії в просторі станів системи або в області припустимих ситуацій. Найчастіше декомпозиція проводитися шляхом побудови дерева цілей і дерева функцій.

2. Виділення системи із середовища (розподіл на “систему” і “несистему”) за критерієм участі кожного аналізованого компонента у процесах, що ведуть до бажаного результату чи перешкоджають його одержанню.

3. Опис факторів, які впливають на поведінку системи.

4. Опис тенденцій розвитку, різного роду невизначеностей.

5. Опис системи як “чорного ящика”.

6. Функціональна (за функціями), компонентна (за видом підсистем та елементів) і структурна (за видом відносин між елементами) декомпозиції системи.

Глибина декомпозиції обмежується. Її слід припиняти, якщо для продовження необхідно змінити рівень абстракції, тобто представити елемент як підсистему. Якщо при декомпозиції з'ясовується, що модель починає описувати внутрішній алгоритм функціонування елемента замість опису його функціонування як чорного ящика, можна зробити висновок, що відбувся вихід за межі мети дослідження системи і, отже, припинити декомпозицію.

В автоматизованих методиках типовою є декомпозиція системи на глибину 5 – 6 рівнів. На таку глибину досліджується, як правило, одна з підсистем. Функції, що потребують подібного рівня деталізації, часто є дуже важливими, і їх детальний опис є необхідним для побудови адекватної моделі системи.

У загальній теорії систем доведено, що більшість систем можуть подаватися у вигляді певних базових моделей, до яких відносять: послідовне (каскадне) з'єднання елементів, паралельне з'єднання, з'єднання за допомогою зворотного зв'язку.

Однією з основних проблем декомпозиції є те, що у складних системах відсутня однозначна відповідність між законами функціонування підсистем і алгоритмами, які їх реалізують. Тому часто буває необхідним сформувати кілька варіантів декомпозиції системи.

Розглянемо деякі стратегії декомпозиції, що найчастіше застосовують.

Функціональна декомпозиція базується на аналізі функцій системи. При цьому ставиться питання про те, що робить система, та ігнорується те, як вона це робить. Підставою для виділення функціональних підсистем є спільність функцій, які виконують елементи або їх групи.

Рис. 8.2. Дерево функцій системного аналізу

Декомпозиція за життєвим циклом. Ознакою виділення підсистем у цьому разі є зміна закону їх функціонування на різних етапах життєвого циклу системи. Цю стратегію рекомендується застосовувати, якщо метою аналізу системи є оптимізація процесів, які відбуваються в ній, і коли можна визначити послідовні стадії перетворення її входів на виходи.

Декомпозиція за фізичними процесами. Ознакою виділення підсистем є фізичні процеси, що відбуваються в них. У більш широкому сенсі можна говорити про декомпозицію за іншими типами реальних процесів – соціальними, економічними, політичними тощо. Результатом такої стратегії часто може стати занадто детальний опис системи, який не буде повною мірою враховувати обмеження, що диктують її функції одна одній. При цьому можуть виявитися схованими механізми управління системою. Застосовувати цю стратегію доцільно лише у випадках, коли метою моделювання є дослідження самих фізичних (соціальних, економічних, …) процесів, що відбуваються в системі.

Структурна декомпозиція. Ознакою виділення підсистем є сильний зв'язок між елементами за одним із типів відносин чи зв'язків, що існують у системі (інформаційних, логічних, ієрархічних, енергетичних тощо). Силу зв'язку, наприклад, за інформацією, можна оцінити коефіцієнтом інформаційного взаємозв'язку підсистем k = N / N0, де N – кількість взаємно використовуваних інформаційних масивів у підсистемах, N0 – загальна кількість інформаційних масивів. Для опису всієї системи має бути побудовано складену модель, що поєднує всі окремі моделі. Суттєвою умовою структурної декомпозиції є стійкість меж утворюваних підсистем.

На етапі аналізу, що забезпечує формування детального уявлення про систему, здійснюються:

1. Функціонально-структурний аналіз наявної системи, який дає можливість сформулювати вимоги до створюваної системи. Він включає уточнення складу системи, законів функціонування її компонентів, алгоритмів функціонування і взаємовпливів підсистем та елементів, визначення керованих і некерованих характеристик, завдання простору станів системи Z та параметричного простору Т, у якому задані її параметри, аналіз цілісності системи, формулювання вимог до створюваної системи.

2. Морфологічний аналіз – вивчення взаємозв'язку компонентів.

3. Генетичний аналіз – дослідження передісторії, причин розвитку проблемної ситуації, наявних тенденцій, побудова прогнозів.

4. Аналіз аналогів.

5. Аналіз ефективності (за результативністю, ресурсомісткістю, оперативністю). Він включає вибір шкал вимірювань, визначення показників ефективності, обґрунтування й формування критеріїв ефективності, безпосереднє оцінювання й аналіз отриманих оцінок.

6. Формування вимог до створюваної системи, включаючи вибір критеріїв оцінювання й обмежень.

Запитання для самоперевірки

1. Чому кінцевій цілі віддається абсолютний пріоритет?

2. Чому принцип еквіфінальності ігнорує випадок, коли система може досягти кінцевого стану лише одним шляхом?

3. Чому при розгляді системи необхідно враховувати її зв’язки з елементами зовнішнього середовища (надсистеми)?

4. Чому слід разом розглядати функції та структуру системи й при цьому віддавати перевагу функціям над структурою?

5. Які завдання вирішують на етапі декомпозиції системи, і як з ними пов’язані перераховані дії?

6. Чому застосовувати декомпозицію системи за фізичними процесами слід лише при моделюванні самих процесів?

7. Поясніть, чи втрачається при структурній декомпозиції емерджентність системи?

Поиск по сайту: