Основні цілі, задачі та призначення системного аналізу об’єктів та процесів комп’ютеризації.

Модель складу системи.

Питання, які стосуються внутрішнього устрою системи, неможливо вирішити тільки за допомогою моделі "чорної скриньки" (При розгляді будь-якої системи виявляється те, що її цілісність та відокремленість виступають як зовнішні властивості.) Внутрішність же "скриньки" являється неоднорідною, що дозволяє розрізняти складові частини самої системи. Частини системи, які неподільні, наз елементами.

Частини системи, що містять більш одного елемента, назвемо підсистемами. Модель складу системи – обмежена множина підсистем і елементів. Всяке розділення системи на підсистеми є відносним, тобто значною мірою – умовним. Модель складу обмежується знизу тим, що вважається елементом, а зверху — межами системи. Як ці межі, так і границі розділення на підсистеми визначаються цілями побудови моделі і, отже, не мають абсолютного характеру. Це не означає, що сама система або її склад нереальні. В цьому випадку ми маємо справу не з різними системами, а з різними моделями системи.

Модель структури системи.

Сукупність необхідних і достатніх для досягнення цілей відношень між елементами створює структуру системи.

Модель структури є черговим кроком в розвитку моделі систем, описує суттєві зв'язки між елементами (компонентами моделі складу). Кажучи, що властивості деякого об'єкта можна використовувати в системі, ми маємо на увазі встановлення деяких відношень між даним об'єктом та іншими частинами системи, тобто включення цих відношень до структури системи.

Структурна схема системи.

Визначення системи охоплює моделі "чорної скриньки”, складу і структури. Всі разом вони утворюють ще одну модель, яку називатимемо структурною схемою системи. У працях зустрічаються також терміни "біла скринька", "прозора скринька", а також термін "конструкція системи". У структурній схемі вказуються всі елементи системи, всі зв'язки між елементами в середині системи і зв'язки визначених елементів із зовнішнім середовищем (входи і виходи системи).

До різних видів структурних схем відносяться лінійні, деревоподібні, матричні, сітьові. В організаційних АГС часто зустрічаються лінійні, деревоподібні (ієрархічні), матричні і сітьові структури.

Динамічні моделі систем.

Моделі "чорної скриньки", складу, структури і структурної схеми системи можуть бути названі статичними моделями, що підкреслює їх нерухомий, ніби застиглий характер.Системи, в яких відбуваються якісь зміни в часі, називатимемо динамічними, а моделі, що відображають ці зміни, — динамічними моделями систем.Типи динамічних моделей такі, як і статичних, тільки елементи цих моделей мають часовий характер.

Проблемовирішуючі моделі.

Модель проблемної ситуації розглядається як сукупність трьох взаємодіючих моделей систем:

- моделі системи, що містить проблему;

- моделі системи, що вирішує проблему;

- моделі зовнішнього середовища, в якому існують і з яким взаємодіють обидві моделі системи.

-

Узагальнені структурно-часові схеми: сутність, область застосування, приклади.

Дослідження діючої системи. Побудови моделей опису діючої системи.

Поняття архітектури системи. Побудова ієрархічних моделей цілей функціонування системи, функцій, процесів; виконавців, користувачів та зовнішніх об’єктів. Опис та класифікації функцій та процесів системи. Наведіть приклади.

Систе́мна архітекту́ра або архітектура систем — це сукупність зв'язків між частинами системи. Чіткого визначення, з яких аспектів складається системна архітектура, немає, і різні організації описують ії різними способами.

Емерджентні властивості системи формулюються (задаються) при системному аналізі суб'єктом (замовником) у вигляді сукупності умовно незалежних якостей системи, яким вона повинна відповідати в процесі свого функціонування і взаємодії із зовнішнім середовищем. Їх можна спробувати сформулювати, застосувавши на початку базову максимально укрупнену модель організаційної АГС у вигляді "узагальненої моделі" (див. п. 1.2).

Побудова дерева цілей ОСУ здійснюється з позицій УЕ і з урахуванням аналізу відношень УЕ з ЕЗС.

Основним відправним моментом побудови дерева цілей ОСУ є формулювання основних емерджентних властивостей організаційної АГС, що забезпечують її виживання в зовнішньому середовищі та/або виконання поставлених ззовні вимог. Будь-яка ціль може бути сформульована як задоволення поставлених вимог або обмежень. При створенні нових організаційних АГС це стосується насамперед ЕЗС. Проте для існуючих ОСУ і тих, що розвиваються в процесі функціонування, це положення поширюється і на елементи внутрішньої структури організаційної АГС.

Для подальшої декомпозиції встановлених основних емерджентних властивостей і глобальної та/або основних цілей функціонування АГС в зовнішньому середовищі визначається перелік основних факторів, що необхідно враховувати для забезпечення основних емерджентних властивостей і досягнення виявлених цілей. Врахування цих факторів має забезпечити проведення декомпозиції виявлених глобальної та/або основних цілей вищого порядку.

Розглянемо такі приклади.

Приклад 37. Проектується до випуску деяка нова газета. Основними заданими емерджентними властивостями газети як системи в цілому має бути її здатність до виживання в зовнішньому середовищі, а також, скажімо, задана галузева спрямованість. Якщо ці дві властивості задані суб'єктом-замовником строго, тобто обидві властивості вважаються незалежними одна від одної, то подальше виявлення глобальної і основних цілей вищого порядку має враховувати цю обставину. Здатність до виживання будь-якої системи в умовах ринку забезпечується досягненням такої глобальної цілі: забезпечення найбільш ефективним чином потреб споживачів. Галузева спрямованість газети фіксує деяку максимально можливу множину потенційних споживачів (покупців) газети. Тому вищою ціллю, скажімо, може бути залучення до числа реальних споживачів якомога більшої кількості потенційних (збільшення тиражу в деяких лімітах). Основними незалежними факторами досягнення глобальної і вищої цілей можуть бути роздрібна ціна примірника газети, а також, скажімо, рубрики газети, що містять інформацію, в якій зацікавлені ті або інші групи потенційних споживачів. Вибір оптимальної структури і обсягу рубрик газети (як врахування фактора) може бути забезпечений, скажімо, ціллю наступного (низького) рівня: підвищення якості матеріалу відповідно до рейтингу тієї чи іншої рубрики. Врахування фактора "роздрібна ціна" може бути забезпечене, скажімо, ціллю: збільшення обсягів продажу газети за рахунок встановлення ефективної роздрібної ціни. Далі аналогічно здійснюється декомпозиція цілей: "підвищення якості…" і "збільшення обсягів продажу…" і т.д.

Діаграма прецедентів

На діаграмі прецедентів (use case diagram) ілюструються набір прецедентів системи та їх виконавців, а також зв’язки між ними. Прецеденти зображуються овалами, а виконавці – умовним позначенням. Між прецедентами та виконавцями лініями вказуються зв’язки. Між прецедентами відображаються стрілками потоки даних або зв’язки між об’єкти, що впливають один на другий.

Призначення діаграми – надати певну контекстну діаграму, що дозволяє швидко визначити зовнішніх виконавців і ключові методи їх використання.

Опис системних операцій.

Перш ніж розпочинати розробку програмної реалізації доцільно дослідження поведінку системи як “чорної скрині”. Поведінка системи – це опис функцій системи без пояснення принципів їх реалізації в термінах зміни стану системи при виконанні системних операцій.

Опис системної операції (contract) – це документ, що описує результати виконання операції. Зазвичай він складається в декларативному стилі і акцентує увагу на том, що має статися, а не на тому, як цього досягти.

Опис системної операції (system operation contract) – описує зміну у стані всієї системи при виконанні певної системної операції.

	Опис
Ім’я	ім’я_операції (список параметрів)
Обов’язки	Короткий опис змісту (обов’язків) операції або її цілей
Тип	Системна
Посилання	Функції системи: посилання на номера функцій Прецедент: Назва прецеденту
Примітки	Певні пропозиція щодо алгоритмі, конструкторських рішень, деталей і т. п. виконання операції
Винятки	Опис виняткових ситуацій, що можуть виникнути під час виконання операції (наприклад, введені помилкові дані)
Вивід	Вивід інформації, що не стосується інтерфейсу користувача (наприклад, повідомлення або записи) та відправляється за межі системи
Передумови	Опис стану системи, що необхідний для виконання операції. До цього відносяться: ♦ фактори, існування яких необхідно перевірити в програмі до початку виконання операції; ♦ фактори, від яких залежить успішне виконання операції, але їх неможна перевірити програмно. Такі фактори носять інформативний характер для майбутніх користувачів системи
Постумови	Опис змін, що відбулися в системі після виконання операції; опис змін стану об’єктів концептуальної моделі. В описі можна використовувати такі категорії постумов: ♦ створення/ видалення екземпляру; ♦ модифікація атрибута; ♦ формування/ розрив асоціації.

Опис передумов та постумов виконується в контексті концептуальної моделі. Екземпляри яких об’єктів утворюються? Об’єктів, що присутні на концептуальній моделі. Які асоціації можуть формуватися? Знов таки, асоціації з концептуальної моделі і т. д. Дуже часто під час опису системних операцій виникає необхідність внесення змін до концептуальної моделі: нові поняття, нові атрибути, нові асоціації.

Рекомендації щодо складання опису системних операцій

Для того щоб скласти опис для кожного прецеденту, виконайте такі дії:

1. Визначте системні операції з діаграми послідовностей.

2. Складіть опис для кожної системної операції.

3. Розпочніть з опису розділу “Обов’язки”, в якому неформально викладаються цілі операції.

4. Заповніть розділ “Постумови”, в якому декларуються зміни в стані об’єктів концептуальної моделі.

5. Під час опису постумов використовуйте такі категорії:

♦ створення та видалення екземпляру класу;

♦ модифікація атрибута;

♦ формування або розрив асоціацій.

Постумови бажано описувати в декларативній формі з використанням дієслів минулого часу в завершеній формі пасивного залогу, щоб підкреслити факт зміни стану, а не спосіб його реалізації. Наприклад, краще сказати “Створений екземпляр класу …”, а не “Створюється екземпляр класу …”.

Не забувайте встановлювати відношення між існуючими і створеними сутностями концептуальної моделі шляхом формування асоціацій Наприклад, при створенні запису про студента не достатньо тільки створити екземпляр відповідного класу, а необхідно додати цей запис до списку. Тому однією з постумов буде “Створений екземпляр об’єкту … зв’язаний з об’єктом …”. Найбільш типовою помилкою при формуванні постумов є невключення формування асоціацій в постумови операції.

6. Після заповнення розділу “Постумови” заповніть розділ “Передумови”, занесіть в нього всі умови, які необхідні для коректного виконання системної операції.

Перша нормальна форма

Перша нормальна форма (1НФ, 1NF) утворює ґрунт для структурованої схеми баз даних:

Кожна таблиця повинна мати основний ключ: мінімальний набір колонок, які ідентифікують запис.

Уникнення повторень груп (категорії даних, що можуть зустрічатись різну кількість раз в різних записах) правильно визначаючи не-ключові атрибути.

Атомарність: кожен атрибут повинен мати лише одне значення, а не множину значень.

Друга нормальна форма

Друга нормальна форма (2НФ, 2NF) вимагає, аби дані, що зберігаються в таблицях із композитним ключем не залежали лише від частини ключа:

Схема бази даних повинна відповідати вимогам першої нормальної форми.

Дані, що повторно з'являються в декількох колонках виносяться в окремі таблиці.

Третя нормальна форма

Третя нормальна форма (3НФ, 3NF) вимагає, аби дані в таблиці залежали винятково від основного ключа:

Схема бази даних повинна відповідати всім вимогам другої нормальної форми.

Будь яке поле, що залежить від основного ключа, та від будь якого іншого поля, має виноситись в окрему таблицю.

Словник даних.

 

Словарь данных – это база данных о данных и о структуре баз данных. Словарь данных включает каталог всех элементов данных, содержащих их имена, структуру и информацию об их использовании. Обычно словари данных конструируют для того, чтобы хранить ограниченное множество возможных метаданных, специализирующихся на информации, относящейся к элементам данных, базам данных, файлам и встроенным в систему программам.

Опис атрибуту	Назва атрибуту на природній мові	Назва атрибуту на мові пр-ня	обмеження

Словарь данных, описанный в Словаре вычислений от IBM (IBM Dictionary of Computing) как "центральное хранилище информации о данных, такой как значение, взаимосвязи с другими данными, их иcточник, применение и формат." Термин может иметь одно из близких по смыслу значений, относясь к БД и СУБД:

§ документ, описывающий базу данных или комплект баз данных

§ целый компонент СУБД, необходимый для определения ее структуры

§ часть подпрограммного ПО, расширяющее или подменяющее встроенные словари данных СУБД

Документация словаря данных

Пользователи баз данных и разработчики приложений могут получить выгоду от единого стандартизированного документа словаря данных, который перечисляет организацию, содержимое, соглашения по одной или более баз данных. Это обычно включает в себя имена и описания различных таблиц и полей в каждой базе данных, дополнительные детали такие, как тип и длина каждого элемента данных. Не существует универсального стандарта, описывающего уровень детализации в подобном документе, но есть основное описание метаданных о структуре базы данных, а не о самих данных. Документ словаря данных также может включать в себя дополнительную информацию, описывающую кодирование элементов данных. Одним из преимуществ хорошо спроектированного документа словаря данных является то, что он помогает упорядочить структуру базы данных или большого комплекса распределенных баз данных.

Словарь данных как промежуточное ПО

В области создания приложений для баз данных, может быть полезным добавление дополнительного программного слоя словаря данных, т.е. подпрограммного ПО, который будет взаимодействовать с нижележащим словарем данных СУБД. Такой "высокоуровневый" словарь данных может обеспечить дополнительные возможности и степень гибкости, который обойдет ограничения естественного "низкоуровневого" словаря данных, чье главное назначение заключается в поддержке основных функций СУБД, а не требований обычных приложений. Например, высокоуровневый словарь данных может реализовывать альтернативные ER-модели данных, приспособленных под различные приложения, которые совместно используют распространенные базы даннях. Расширения словаря данных также могут помочь и в области оптимизации запросов в распределенных базах данных.

Платформы, предназначенные для быстрой разработки приложений, иногда содержат в себе высокоуровневые инструменты словаря данных, которые могут существенно снизить значимость программных требований к разработке меню, форм, отчетов и прочих компонентов приложений баз данных, включая сами базы данных. Например, PHPLens содержит библиотеку классов языка PHP для автоматизации создания таблиц, индексов и внешних ключей переносимых на разные базы данных.Для платформы ASP.NET компания Base One International

разработала словарь данных, обеспечивающий кросс-СУБД возможности для автоматизированного создания баз данных, проверки данных, улучшения производительности (кэширование и использование индексов), безопасность приложений, а также дополнительные типы данных.

Основні цілі, задачі та призначення системного аналізу об’єктів та процесів комп’ютеризації.

Поняття «системний аналіз», що використовується в російській та українських мовах не має точного аналога в іноземних мовах. На початку шістдесятих років ХХ століття в США з'явився термін «system analysis» для позначення техніки аналізу складних систем, що виникла у процесі розвитку насамперед методів дослідження операцій, що вивчала ті способи представлення інформації, що полегшують досліднику формулювання цілей операції.

СУБ'ЄКТИ СИСТЕМНОГО АНАЛІЗУ ЗАВЖДИ ЗНАХОДЯТЬСЯ ЗЗОВНІ ОБ'ЄКТУ АНАЛІЗУ - Саме ця обставина робить людину суб'єктом системного аналізу, тобто системним аналітиком.

Дослідник операцій у зарубіжній літературі зазвичай називався «analyst». Для того, щоб підкреслити особливість кваліфікації спеціаліста, який займається аналізом і проектуванням складних систем, почали використовувати термін «system analyst». Таким чином, термін «system analysis» треба було точніше перекласти як «аналіз систем», але його колись переклали як «системний аналіз», тому що на англійську мову обидва ці терміни перекладаються однаково: «system analysis». В російській та українській мовах термін «системний аналіз» несе значно більше змістовне навантаження: цим терміном називають велику само­стійну дисципліну. Звернемо увагу, що і сьогодні термін «system, analysis» розуміється на Заході як аналіз систем, як сукупність більш менш простих рецептів дослідження конкретних систем. На просторі держав СНД виникла і має місце розвиток синтетична дисципліна, яка включає до себе (що є суттєвим) не тільки конкретні прийоми представлення ін­формації, але й фундаментальні розділи теорії.

Системний аналіз — вивчення об'єкта дослідження як сукупності елементів, що утворюють систему. У наукових дослідженнях він передбачає оцінку поведінки об'єкта як системи з усіма факторами, які впливають на його функціонування. Цей метод широко застосовується у наукових дослідженнях при комплексному вивченні діяльності виробничих об'єднань і галузі в цілому, визначенні пропорцій розвитку галузей економіки тощо.

Єдиної методики системного аналізу у наукових дослідженнях поки що немає. У практиці досліджень він застосовується з використанням таких методик: процедур теорії дослідження операцій, яка дає змогу дати кількісну оцінку об'єктам дослідження; аналізу систем дослідження об'єктів в умовах невизначеності; системотехніки, яка включає проектування і синтез складних систем у процесі дослідження їх функціонування (проектування і оцінка економічної ефективності АСК технологічних процесів та ін.).

Системний аналіз з позиції функціонально - структурної організації систем, базуючись на понятійному апараті загальної теорії систем, займається пошуком компромісу між рівнем абстрактного та прагматичного системного опису конкретних об’єктів і процесів, які досліджуються.

Головною метою системного аналізу є розробка методів та заходів переходу від неформальних задач до формальних, від моделей типу "чорної скриньки" до моделей типу "білої скриньки".

Системний підхід може бути визначений як сукупність дій, пов'язаних із:

• системним розглядом проблеми з різних сторін;

• системним описом моделей об'єктів та явищ;

• системною організацією створення, розробки і впровадження засобів вирішення проблеми.

• Основною відмінністю системного підходу від інших методологій не системного характеру є визнання факту, що недостатньо, а іноді навіть шкідливо розробляти і приймати локальні рішення, які враховують невелику кількість суттєвих факторів. Системний підхід відхиляє такі дії, базуючись на системному мисленні.

2. Що ви розумієте під поняттям „система”, „складна система”? Властивості та характерні особливості складних систем. Багатоаспектне визначення структури складних систем. Визначення границь системи.

Рівні абстрактного опису, що використовуються в загальній теорії систем, характеризуються, наприклад, роз'ясненням поняття "система". Першим дослідником, який запропонував найзагальніше визначення поняття "система", був Л. фон Берталанфі. Він сформулював це так: "Система може бути визначена як сукупність елементів, що знаходяться у певних відношеннях між собою і з середовищем“.

Дотепер не існує єдиного визначення поняття "система", яке задовольняло б всі поставлені вимоги. Поділ деякого об'єкта на елементи – основний крок до розгляду його як системи.

Вибір базового визначення поняття "система", залежить від "примирення" дедуктивного та індуктивного початків при дослідженні й розробці конкретних прикладних систем. Таке "примирення" можливе, якщо визначення буде досить загальним (дозволить охопити різноманітні точки зору і буде багатоаспектним) і якщо ним можливо скористатися в прикладних цілях.

Як вихідне узагальнене базове визначення поняття "система" автору близьке таке формулювання:

С и с т е м а – це множина елементів m, m Є {M}, на якій реалізується наперед задане відношення r з фіксованими властивостями p Є {P}.

Це визначення можна пояснити так: якщо на множині елементів {M} виявиться деяке відношення (взаємозв'язок) r, то ця множина елементів не обов'язково має вважатися системою. Множина елементів {M} утворить систему лише в тому випадку, якщо на ній буде виконуватися деяке відношення r, що цікавить системного аналітика, тобто заздалегідь задане ним. Це означає також, що об'єкту (елементу) m та/або відношенню r має бути притаманна якась заздалегідь фіксована системним аналітиком властивість p, або властивості p Є {P}.

Отже, деякий об’єкт системний аналітик може розглядати або як ціле, або як сукупність певних елементів з відношеннями та властивостями. В першому випадку йому доведеться мати справу з окремим елементом, що входить у деяку систему більш високого порядку. У другому випадку – з системою.

Вибір цього визначення поняття „система” у якості базового можна обґрунтувати досить просто. Воно є найбільш загальним і водночас вже припускає наявність інтересів суб’єкта, який задає деякі відношення і фіксує деякі властивості на деякій множині елементів. Проте для подальшого використання в системному аналізі гатоаспектне, що задовольнить мету суб’єкта(системного аналітика). Таке перетворення можливе, якщо є можливість обґрунтувати за допомогою вищенаведеного визначення деякі логічні твердження.

СУКУПНІСТЬ ТВЕРДЖЕНЬ ДЛЯ ОБГРУНТУВАННЯ ВИБОРУ НАВЕДЕННОГО ПОНЯТТЯ “СИСТЕМА”

Вибір цього визначення поняття "система" у якості базового можна обґрунтувати:

• По-перше, воно є найбільш загальним, але оперує конкретними поняттями (елементами, відношеннями, властивостями);

• По-друге, воно водночас вже припускає наявність інтересів суб'єкта, який задає деякі відношення і фіксує деякі властивості на деякій множині елементів.

• Проте для подальшого використання в системному аналізі організаційних систем це визначення доцільніше перетворити в багатоаспектне, що задовольнить мету суб'єкта (системного аналітика).

• Таке перетворення можливе, якщо скористатися вищенаведеним визначенням для обґрунтування деякої сукупності логічних тверджень.

Під складними системами в системотехніці розуміються системи, які мають специфічні властивості цілісності. До них належать: унікальність, слабке завбачення, цілеспрямованість (негентропійність).

Властивість унікальності означає, що кожна система деякого класу не має аналогів як за кількістю і складу різнорідних елементів, так і за своєю поведінкою.

Властивість слабкого завбачення означає, що ніяке найглибше знання про сукупності елементів та їх властивості, а також внутрішні і зовнішні відношення, такої системи не дозволяє точно визначити причини її поведінки на інтервалі часу [-Т,0] і чітко завбачити її поведінку на інтервалі часу [0, t].

Властивість цілеспрямованості означає, що деякі з існуючих (або тих, що створюються) складних систем прагнуть досягнення деяких істотних цілей, а інші мають властивість негентропійності, тобто прагненням і здатністю тією чи іншою мірою усунути наслідкі зовнішніх і внутрішніх випадкових впливів.

Унікальність складної системи визнається дослідником і тому є її зовнішньою властивістю. Слабке завбачення і цілеспрямованість являються внутрішніми властивостями складної системи, тобто її основними ознаками. Складні системи, що мають ці властивості називатимемо такими, що змінюються у часі.

Складні системи мають різну природу. Однак для всіх складних систем, що цілеспрямовано змінюються, важливо знайти таке компромісне визначення їх, яке дозволило б на узагальненому рівні обгрунтувати напрямок пошуку побудови апарату моделей системного аналізу.