Процесс применения системного подхода – тоже система, следовательно, это процесс должен строиться на основе системного подхода

Системный анализ

Системный анализ – это методология выбора решений сложных проблем, возникающих в целенаправленной деятельности и совокупность методов выбора.

Методология системного анализа опирается на системный подход

Системный анализ используется при необходимости выбора определенных методов, средств, способов действия в рамках решения любой задачи или проблемы

В рамках системного анализа для обеспечения лучшего выбора характеристик системы по сути производится сокращение исходного множества альтернатив

Сокращение множества альтернатив до единственной альтернативы производится с учетом целей системы более высокого уровня

Анализ и синтез системы

Анализ системы – процесс исследования системы, в процессе которого по известным параметрам системы и внешней среды определяются показатели функционирования системы

Синтез системы – процесс исследования системы, при котором по требуемым показателям функционирования системы и имеющимся ограничениям на ресурсы в известных условиях внешней среды (в том числе и меняющихся) требуется определить параметры системы

На практике синтез систем проводится путем многократного анализа системы при изменяющихся наборах параметров и (или) структуры системы. Это приводит к чрезвычайно большим (практически не реализуемым) потребностям в вычислительных мощностях для получения решения задачи синтеза системы.

Основным инструментом анализа и синтеза систем является математическое моделирование

Инструментарий СА

• Строгие формальные методы (математика, вычислительная техника, моделирование)

• Неформальные эвристические методы (экспертные оценки, морфологический анализ, др.)

• Натурные наблюдения и эксперименты

• Практически подтвержденные полезные приемы, рекомендации, советы

Основные этапы исследования систем

• Постановка задачи

– Формирование модели цели системы

– Выбор (формализация) критерия предпочтения

• Разработка математической модели

• Проведение расчетов

• Выработка рекомендаций

Постановка задачи является наиболее важным и наименее формализованным из этапов исследования системы

Наиболее формализованными этапами являются разработка математической модели и проведение расчетов

Процедура исследования системы является рекуррентной – всегда возможен возврат к любому из предыдущих этапов

Постановка задачи исследования системы

Задачи этапа

• Составление (выбор, определение) модели цели системы т.е. списка функциональных требований к системе

• Формирование системы допущений, используемых при исследовании системы

• Формирование множества альтернатив и выявление ограничений этого множества

• Выбор показателей свойств системы, которые должны определяться количественно

• Построение критерия предпочтения

• Формулировка постановки задачи

Особенности процесса постановки задачи

Процесс является сложным и не формализуемым математически. Обусловлен объективными свойствами исследуемой систем и субъективными данными исследователя.

В результате различные исследователи могут формировать различные постановки задачи исследования одной и той же системы (то же может относиться и к другим этапам системного анализа)

Постановка задачи является итеративным процессом

• Обусловлено итеративностью процесса мышления (различные варианты принятия решений, некоторые могут заводить в тупик, что требует возврата)

• Обусловлено итеративностью процесса исследования вследствие появления новой информации из внешней среды и в процессе исследования, что может потребовать пересмотра принятых ранее решений.

Этапы постановки задачи

• Постановка задачи в первоначальном виде: опирается на неполную информацию, часто на интуитивные представления, обычно формулируется не четко и в дальнейшем подвергается существенным изменениям

• Развитие постановки задачи: требует сбора и обработки дополнительной информации, конкретизации цели исследований, целесообразно проводить с содержательной (расширение постановки задачи по горизонтали и вертикали) и организационной (анализ располагаемых ресурсов, определение порядка проведения работ) точек зрения

• Сужение задачи, сформированной на втором этапе, с учетом ограниченных ресурсов: обычно формируется несколько суженных постановок, которые анализируются совместно с лицом, принимающим решения.

Содержание блоков алгоритма

• Первоначальная постановка задачи – проводится по данным заказчика работ

• Выбор расширенной задачи – содержание указано ранее

• Описание цели системы – опирается на изучение цели вышестоящей системы, должно обеспечить обоснование цели исследуемой системы, возможна корректировка ранее сформулированной цели. Необходимо участие заказчика в выборе цели. Заканчивается описанием цели системы в виде списка функциональных требований к системе

• Описание системы – включает описание состава и структуры системы, перечень основных функций системы и ее компонентов

• Описание внешней среды – описание условий и возможных вариантов взаимодействия системы с внешней средой, характеристик внешней среды, подлежащих учету

• Описание операций системы – формирование логической модели операции по достижению цели и/или поддержанию структуры системы

Содержание блоков алгоритма (продолжение)

• Выбор множества альтернатив – формирование множества допустимых значений управляющих (и управляемых) параметров системы

• Выбор показателей и критерия предпочтения – составление перечня и формализация оцениваемых показателей и критерия, формирование перечня информации, необходимой для расчета показателей и критерия

• Определение объектов моделирования и синтеза – обеспечивает сужение задачи за счет исключения компонентов системы и воздействий внешней среды, слабо влияющих на решение задачи

• Декомпозиция задачи – разделение расширенной задачи на составные части

• Подготовка исходных данных – сбор необходимой информации для решения задачи

• Формулировка постановки решаемой задачи – формализованная запись альтернатив с ограничениями и критерия

Список функциональных требований к системе

• Является моделью цели системы

• Должен учитывать функциональные, технические, конструктивные, технологические, эксплуатационные, экономические, организационные и т.д. требования

• Включает две группы показателей

– Результаты функционирования системы

– Важнейшие свойства и/или параметры системы, обеспечивающие достижение цели

• Формализуется в виде

– qi = qiтреб

– qi ≥ qiтреб (qi ≤ qiтреб)

– qi → min (qi → max)

• Формируется из качественных требований к системе путем их конкретизации

Классификационные шкалы

Простейший вид шкал - определяет различимость любых двух объектов по какому-либо признаку.

Все объекты относятся к одному из классов (обозначению), внутри класса объекты неразличимы (по определяющему признаку)

В рамках классификационной шкалы отношения между состояниями объектов (и их обозначениями) удовлетворяют аксиомам тождества

• Либо А=В, либо А≠В

• Если А=В, то В=А

• Если А=В и В=С, то А=С

(Здесь символ «=» - обозначение эквивалентности, если А, В, С – числа, то данный символ означает равенство)

Множество классов образуют шкалу

Классификационные шкалы (продолжение)

Измерение в классификационной шкале (иначе – шкале наименований) - определение принадлежности объекта к тому или иному классу

Обозначения классов – символы, в том числе обозначения могут быть количественными, т.е. обозначения классов – числа.

Если обозначение класса число – с ним нельзя производить математические операции

Возможные операции с результатам измерений по классификационной шкале:

Определение количества наблюдений класса

Определение относительных частот классов

Сравнение частот классов между собой