Общие понятия о системном анализе.

Общие понятия о системном анализе.

Система - объект или процесс, в котором элементы-участники связаны некоторыми связями и отношениями.
Подсистема - часть системы с некоторыми связями и отношениями.
Состояние системы - фиксация совокупности доступных системе ресурсов (материальных, энергетических, информационных, пространственных, временных, людских, организационных), определяющих ее отношение к ожидаемому результату или его образу. Это "фотография" механизма преобразования входных данных системы в выходные данные.
Цель - образ несуществующего, но желаемого, с точки зрения задачи или рассматриваемой проблемы, состояния среды, т.е. такого состояния, которое позволяет решать проблему при данных ресурсах.
Задача - некоторое множество исходных посылок (входных данных к задаче), описание цели, определенной над множеством этих данных, и, может быть, описание возможных стратегий достижения этой цели или возможных промежуточных состояний исследуемого объекта.

Системный анализ – дисциплина, занимающаяся проблемами принятия решений в условиях, когда выбор альтернативы требует анализа сложной информации различной физической природы.

Главным содержанием СА являются сложные проблемы принятия решений, при изучении которых неформальные процедуры, представления здравого смысла и способы описания ситуаций играют не меньшую роль, чем формальный математический аппарат.

Этапы сис. анализа:

1) построение модели – математическое описание явлений и процессов, происходящих в системе.

2) Постановка задачи исследования.

3) Решение поставленной математической задачи.

 

Области применения системного анализа.

Во второй половине ХХ в. при решении практических задач стали находить широкое применение математические методы. Они стали использоваться при перспективном и текущем планировании научно-исследовательских работ, проектировании различных объектов, управлении технологическими и производственными процессами, прогнозировании развития социальных и производственных систем, оптимизации маршрутов перевозки грузов. Особенно часто к математическим методам прибегают при решении задач оптимизации функционирования производственных систем, при распределении материальных и трудовых

ресурсов и страховых запасов, при выборе местоположения предприятий, исследовании и оценке безопасности функционирования объектов повышенного риска.

Задачи распределения ресурсов возникают, когда существует определенный набор работ или операций, которые необходимо выполнить, а имеющихся в наличии ресурсов для выполнения каждой из них наилучшим образом не хватает. Способы распределения ограниченных ресурсов

при выполнении различных операций в системе управления могут быть различными. Для того чтобы решить задачу распределения ресурсов, необходимо сформулировать некоторую систему предпочтений или решающее правило.

Система управления запасами представляет особый интерес для системного аналитика.

Первые системы управления запасами были разработаны применительно к обоснованию необходимой потребности в запасных частях предприятий крупных компаний. Задачи управления запасами обладают одной особенностью - с увеличением запасов увеличиваются расходы, связанные с их хранением, но уменьшаются потери от возможного их дефицита. Следовательно, одна из задач управления запасами заключается в минимизации суммы ожидаемых затрат, связанных с хранением запасов, и потерь, обусловленных их отсутствием в случае необходимости.

К задачам организации обслуживания оборудования относятся задачи назначения времени проведения проверок исправности оборудования, проведения профилактического обслуживания, выбор оптимального числа запасных изделий и приборов для оборудования, находящегося в эксплуатации. Любое оборудование в процесс е работы изнашивается, устаревает и поэтому нуждается в организации контроля над исправностью его функционирования, а также в проведении ремонтных, восстановительных работ.

Задачи анализа поведения системы. Цель рассмотрения задач такого рода заключается в том, чтобы с помощью математических моделей, описывающих свойства реальных систем, выявить операционные характеристики, определяющие поведение этих систем в процессе функционирования.

Статистические задачи. Статистическое исследование является неотъемлемой частью разработки математической модели реальной системы. В общем виде модель может существовать сама по себе, но приведение ее в количественное соответствие с конкретной системой достигается путем статистического анализа эмпирических данных, оценивания фигурирующих в модели параметров и проверки исходных гипотез. Параметры системы должны быть ассоциированы с процессом поступления требований и механизмом обслуживания.

Планирование работ над проектом. Проектирование систем.

Эффективное руководство коллективом, работающим над проектом, и его окружением требует учета и оптимизации психологических, экономических, организационных и других факторов. К настоящему времени является доказанным, что качество проекта существенно зависит от четкости формулировки целей проекта и ограничений, а также от системы поощрений коллектива исполнителей. Выбор проекта и распределение ресурсов включает определение того, какие из соответствующих идей следует принять за основу. Процесс выбора тесно связан с планированием работ над проектом, т. е. с календарным планированием выполнения заданий и задач, предусмотренных реализацией проекта. Именно в этом заключается основной вклад системного анализа в данной области.

 

 

Систематизация элементов экономических систем.

Экономическая система-это совокупность объектов и отношений между ними, которые имеют определённый экономический смысл.

Обычно экономическая система содержит несколько уровней, отражающих реализацию структурных отношений. Различные следующие уровни экономической системы:

А)предпроизводственный уровень,

Б)производственный уровень

В)технологический уровень

Г)уровень контроля и управления

Д)логистический уровень

Е)уровень реализации

Ж)финансовый уровень

Экономическая система обычно является сложной системой с многочисленными взаимосвязями и параметрами.

Также экономическую систему хактеризуют следующие аспекты объединения уровней:

1.целевые аспекты

2.управленческие аспекты

3.аспекты реализации определённых функций полезности

4.аспекты развития данного уровня и всей системы.

Методы исследования систем.

При проведении исследований СУ может использоваться исключительно широкий арсенал разнообразных методов. Соответственно все они могут быть различным образом классифицированы. Например, методы исследования могут быть подразделены на:

· теоретические;

· эмпирические;

· теоретико-эмпирические.

При этом к теоретическим методам исследования можно отнести следующие:

· метод формализации, основанный на изучении содержания и структуры СУ в знаковой форме с помощью искусственных языков и символов, что может обеспечить краткость и однозначность результата исследования. Этот метод взаимосвязан с другими методами (моделирования, абстрагирования, идеализацией и т.п.);

· метод аксиоматизации, основанный на получении результатов исследования на базе логических аксиом;

· метод идеализации, предполагающий изучение элемента или компонента системы, наделенного некими гипотетическими идеальными свойствами. Это позволяет упростить исследования и получить результаты на основе математических вычислений с любой наперед заданной точностью;

· метод восхождения от абстрактного к конкретному, основанный на получении результатов исследования на базе перехода от логического изучения абстрактно расчлененного исследуемого объекта к целостному конкретному его познанию.

К эмпирическим методам можно отнести:

· метод наблюдения, базирующийся на фиксации и регистрации параметров и показателей свойств изучаемого объекта исследования;

· метод измерения, позволяющий дать определенными единицами измерения численную оценку исследуемого свойства объекта;

· метод сравнения, позволяющий определить различия или общность исследуемого объекта с аналогом (эталоном, образцом и т.п. - в зависимости от цели исследования);

· метод эксперимента, основанный на исследовании изучаемого объекта в искусственно созданных для него условиях. Условия могут натурные или моделированные. Данный метод предполагает, как правило, использование ряда других методов исследования, в том числе методов наблюдения. измерения и сравнения.

Теоретико-эмпирические методы исследования могут включать:

· метод абстрагирования, основанный на мысленном отвлечении от несущественных свойств исследуемого объекта и изучение в дальнейшем наиболее важных его сторон на модели (замещающей реальный объект исследования);

· метод анализа и синтеза, основанный на использовании при исследовании различных способов расчленения изучаемого объекта на элементы, отношения (анализ) и соединения в единое целое отдельных его элементов (синтез). Например, применительно к исследованию процессов в СУ анализ позволяет подразделить его на операции, выявить в нем связи и отношения, а синтез дает возможность соединить все операции, связи и отношения и составить технологическую схему;

· метод индукции и дедукции, основанный на получении результатов исследования на базе процесса познания от частного к общему (индукция) и от общего к частному (дедукция);

· метод моделирования, использующий при исследовании объекта его модели, отражающие структуру, связи, отношения и т.п. Результаты исследования моделей интерпретируются на реальный объект.

 

Классификация систем.

Подходы к классификации системы могут быть самыми разными:

• по виду отображаемого объекта - технические, биологические, социальные и т. п.;

• по характеру поведения - детерминированные, вероятностные, игровые;

• по типу целеустремленности - открытые и закрытые;

• по сложности структуры и поведения - простые и сложные;

• по виду научного направления, используемого для их моделирования - математические, физические, химические и др.;

• по степени организованности - хорошо организованные, плохо организованные и самоорганизующиеся.

Детерминированной называется система, состояние которой в будущем однозначно определяется ее состоянием в настоящий момент времени и законами, описывающими переходы элементов и системы из одних состояний в другие. Составные части в детерминированной системе взаимодействуют точно известным образом.

Вероятностные или стохастические системы - это системы, поведение которых описывается законами теории вероятностей. Для вероятностной системы знание текущего состояния и особенностей взаимной связи элементов недостаточно для предсказания будущего

поведения системы со всей определенностью. Для такой системы имеется ряд направлений возможных переходов из одних состояний в другие, т. е. имеется группа сценариев преобразования состояний системы, и каждому сценарию поставлена в соответствие своя вероятность.

Игровой является система, осуществляющая разумный выбор своего поведения в будущем. В основе выбора лежат оценки ситуации и предполагаемых способов действий, выбираемых на основе заранее сформированных критериев, а также с учетом соображений неформального характера. Руководствоваться этими соображениями может только человек.

Классификация по данному признаку условна, как и многое другое, касающееся характеристики сложных систем. Она допускает разные толкования принадлежности той или иной системы к сформированным классам. Так в детерминированной системе можно найти элементы стохастичности. С другой стороны, детерминированную систему можно считать частным случаем стохастической системы, если положить вероятности переходов из состояния в состояние соответственно равными нулю (перехода нет) и единице (переход имеет место).

Следующий признак классификации: открытые и закрытые системы. По данному признаку классификации системы характеризуются различной степенью взаимодействия с внешней средой. Открытые системы обладают особенностью обмениваться с внешней средой массой, энергией, информацией. Замкнутые (или закрытые) системы изолированы от внешней среды. Предполагается, что разница между открытыми и замкнутыми системами определяется с точностью до принятой чувствительности модели.

По степени сложности системы подразделяются на простые, сложные и очень сложные. Простые системы характеризуются небольшим количеством возможных состояний, их поведение легко описывается в рамках той или иной математической модели. Сложные системы отличаются разнообразием внутренних связей, но допускают их описание.

Причем набор методов, привлекаемых для описания сложных систем, как правило, многообразен, т. е. для построения математической модели сложной системы применяются различные подходы и разные разделы математики. Очень сложные системы характеризуются большой разветвленностью связей и своеобразностью отношений между элементами.

Многообразие связей и отношений таково, что нет возможности все их выявить и проанализировать.

Под хорошо организованной системой понимается система, у которой определены все элементы, их взаимосвязь, правила объединения в более крупные компоненты, связи

между всеми компонентами и целями системы, ради достижения которых создается или функционирует система. При этом подразумевается, что все элементы системы с их взаимосвязями между собой, а также с целями системы можно отобразить в виде аналитических зависимостей.

При представлении объекта в виде плохо организованной системы

не ставится задача определить все учитываемые компоненты, их

свойства и связи между собой, а также с целями системы. для плохо

организованной системы формируется набор макропараметров и функциональных

закономерностей, которые будут ее характеризовать. Определение этих параметров и восстановление функциональных зависимостей осуществляется на основании некоторой выборочной информации, характеризующей исследуемый объект или процесс. Далее полученные оценки характеристик распространяют на поведение системы

в целом.

Самоорганизующиеся системы - это системы, обладающие свойством адаптации к изменению условий внешней среды, способные изменять структуру при взаимодействии системы со средой, сохраняя при этом свойства целостности, системы, способные формировать возможные

варианты поведения и выбирать из них наилучшие. Эти особенности обусловлены наличием в структуре системы активных элементов, которые, с одной стороны, обеспечивают возможность адаптации приспособления системы к новым условиям существования, с другой стороны,

вносят элемент неопределенности в поведение системы, чем затрудняют проведение анализа системы, построение ее модели, формальное ее описание и, в конечном счете, затрудняют управление такими системами. Примерами самоорганизующихся систем могут служить

биологические системы, предприятия и их система управления, городские

структуры управления и т.д..

 

Типы параметризации

Табличная параметризация заключается в создании таблицы параметров типовых деталей. Создание нового экземпляра детали производится путём выбора из таблицы типоразмеров. Возможности табличной параметризации весьма ограничены, поскольку задание произвольных новых значений параметров и геометрических отношений обычно невозможно.

Иерархическая параметризация (параметризация на основе истории построений) заключается в том, что в ходе построения модели вся последовательность построения отображается в отдельном окне в виде «дерева построения». В нем перечислены все существующие в модели вспомогательные элементы, эскизы и выполненные операции в порядке их создания.

Помимо «дерева построения» модели, система запоминает не только порядок её формирования, но и иерархию её элементов (отношения между элементами). (Например: сборки -> подсборки -> детали).

 

Вариационная или размерная параметризация основана на построении эскизов (с наложением на объекты эскиза различных параметрических связей) и наложении пользователем ограничений в виде системы уравнений, определяющих зависимости между параметрами.

Процесс создания параметрической модели с использованием вариационной параметризации выглядит следующим образом:

§ На первом этапе создаётся эскиз (профиль) для трёхмерной операции. На эскиз накладываются необходимые параметрические связи.

§ Затем эскиз «образмеривается». Уточняются отдельные размеры профиля. На этом этапе отдельные размеры можно обозначить как переменные и задать зависимости других размеров от этих переменных в виде формул

§ Затем производится трёхмерная операция (например, выталкивание), значение атрибутов операции тоже служит параметром (например, величина выталкивания).

§ В случае необходимости создания сборки, взаимное положение компонентов сборки задаётся путём указания сопряжений между ними (совпадение, параллельность или перпендикулярность граней и рёбер, расположение объектов на расстоянии или под углом друг к другу и т. п.).

Вариационная параметризация позволяет легко изменять форму эскиза или величину параметров операций, что позволяет удобно модифицировать трёхмерную модель.

Геометрической параметризацией называется параметрическое моделирование, при котором геометрия каждого параметрического объекта пересчитывается в зависимости от положения родительских объектов, его параметров и переменных.

Параметрическая модель, в случае геометрической параметризации, состоит из элементов построения и элементов изображения. Элементы построения (конструкторские линии) задают параметрические связи. К элементам изображения относятся линии изображения (которыми обводятся конструкторские линии), а также элементы оформления (размеры, надписи, штриховки и т. п.).

Одни элементы построения могут зависеть от других элементов построения. Элементы построения могут содержать и параметры (например, радиус окружности или угол наклона прямой). При изменении одного из элементов модели все зависящие от него элементы перестраиваются в соответствии со своими параметрами и способами их задания.

Процесс создания параметрической модели методом геометрической параметризации выглядит следующим образом:

§ На первом этапе конструктор задаёт геометрию профиля конструкторскими линиями, отмечает ключевые точки.

§ Затем проставляет размеры между конструкторскими линиями. На этом этапе можно задать зависимость размеров друг от друга.

§ Затем обводит конструкторские линиилиниями изображения — получается профиль, с которым можно осуществлять различные трёхмерные операции.

Последующие этапы в целом аналогичны процессу моделирования с использованием метода вариационной параметризации.

Геометрическая параметризация даёт возможность более гибкого редактирования модели. В случае необходимости внесения незапланированного изменения в геометрию модели не обязательно удалять исходные линии построения (это может привести к потере ассоциативных взаимосвязей между элементами модели), можно провести новую линию построения и перенести на неё линию изображения.

 

Поэлементные связи.

Элементы системы группируются либо по способам функционирования, либо по своим физическим, технологическим, логическим и другим видам параметров. Поэлементные связи отражают параметры состояний, отношений и развития системы. Типология поэлементных взаимосвязей может быть задана в виде таблицы.

Типология системных взаимосвязей

Параметры состояний	Параметры отношений	Параметры развития
Физические связи и их параметры	Различные связи взаимодействий	Индивидуальные зависимости
Энергетические взаимосвязи и их параметры	Упорядоченные взаимосвязи и виды их параметров	Параметры изменения состояний и управления
Информационные взаимосвязи и их параметры	Взаимосвязи и параметры информационного обмена	Параметры обратных взаимосвязей

Компоненты взаимосвязи

Они условно могут быть подразделены на равноправные и иерархические.

Равноправные связи устанавливают конструктивные или логические отношения между компонентами как автономными частями системы. Эти связи соответствуют одномаршрутным или многомаршрутном линиям, по которым перемещаются потоки определенного вида: материальные, энергетические, информационные и т.д. Особенностью направленных связей являются их упорядоченность, связанная с особенностями функционирования системы. При этом возможно существование односторонних связей, что отражается на видах параметров, характеризующих соединенные компоненты. Особенно заметны такие параметризации в упорядоченных и иерархических компонентов систем.

Опосредованные связи между компонентами осуществляются с помощью передаточных узлов и механизмов и отражаются на соответствиях между параметрами циклически связанных компонентов. Иногда строятся последовательности или каскады связанных блоков в системах, особенно сборочного или конструктивного типа.

Общесистемные связи.

Это-основные виды отношений между группами, компонентами, блоками и конструктами системы. Они устанавливают общие принципы функционирования самой системы и её частей, отражаются в соответствиях между интервалами,в которых могут находится параметры различных уровней,а также создают полное представление о системе как целостной конструкции. Именно благодаря существованию общесистемных взаимосвязей и параметров содержание и возможности функционирования всей системы богаче, чем любой совокупности её компонентов.

Связи с внешней средой.

Это те виды связей, которые позволяют судить о состоянии и функционировании системы как бы “со стороны “, то есть внешнему наблюдателю. Оператору или лицу, принимающему решения по управлению системой. Жля реализации этих связей существуют различного вида датчики сигналов, аппаратура контроля, алгоритмы взаимодействия. Совокупность документационных процедур также может быть отнесена к видам внешних взаимосвязей. Кроме того, в каждой системе проектируются многоканальная структура обратных взаимосвязей, которая позволяет повысить надежность функционирования системы и обеспечить контроль и управление.

Типология взаимосвязей.

Структура системы отражает все совокупности взаимосвязей, которые возникают в процессе функционирования или предусмотрены исходно на конструктивном уровне. Структура представляет собой реализацию взаимосвязей и поэтому может изучаться с различных точек зрения, как извне, так и изнутри.

По формам контактов можно подразделить взаимосвязи на устойчивые, постоянно действующие и неустойчивые, фрагментарные, а также на вероятностные и случайные. Наиболее ценными при функционировании являются устойчивые связи. Они существуют постоянно в течение жазненного цикла системы, соответствуют стабильным отношениям между элементами или компонентами системы. Неустойчивые взаимосвязи возникают переодически в процессе деятельности, но отражают временные отношения, вызванные какими-либо ситуациями. Часто неустойчивые связи активизируются возмущающими параметрами или сигналами из внешней среды, а также они могут указывать на дефекты в системе или блоках управления. Вероятностные связи проявляются неожиданно, при резких изменениях внешней ситуации или при экстремальных состояниях в системе. Они требуют немедленной реакции лиц, отвечающих за состояние и деятельность системы.

Общие понятия о системном анализе.

Система - объект или процесс, в котором элементы-участники связаны некоторыми связями и отношениями.
Подсистема - часть системы с некоторыми связями и отношениями.
Состояние системы - фиксация совокупности доступных системе ресурсов (материальных, энергетических, информационных, пространственных, временных, людских, организационных), определяющих ее отношение к ожидаемому результату или его образу. Это "фотография" механизма преобразования входных данных системы в выходные данные.
Цель - образ несуществующего, но желаемого, с точки зрения задачи или рассматриваемой проблемы, состояния среды, т.е. такого состояния, которое позволяет решать проблему при данных ресурсах.
Задача - некоторое множество исходных посылок (входных данных к задаче), описание цели, определенной над множеством этих данных, и, может быть, описание возможных стратегий достижения этой цели или возможных промежуточных состояний исследуемого объекта.

Системный анализ – дисциплина, занимающаяся проблемами принятия решений в условиях, когда выбор альтернативы требует анализа сложной информации различной физической природы.

Главным содержанием СА являются сложные проблемы принятия решений, при изучении которых неформальные процедуры, представления здравого смысла и способы описания ситуаций играют не меньшую роль, чем формальный математический аппарат.

Этапы сис. анализа:

1) построение модели – математическое описание явлений и процессов, происходящих в системе.

2) Постановка задачи исследования.

3) Решение поставленной математической задачи.