Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Обсуждение






Таким образом, рассмотрено несколько типовых задач, с которыми потенциально может столкнуться системный аналитик в своей практической деятельности. Для решения задачи распределения ресурсов применяются методы линейного программирования, задачи управления запасами решаются с помощью более сложных моделей, в основном, методами нелинейного программирования; задачи организации обслуживания и задачи массового обслуживания решаются с помощью методов статистического анализа, дифференциальных уравнений и теории восстановления; задачи управления проектами и вероятностного анализа безопасности решаются с помощью методов статистического анализа, эвристических процедур, методов теории восстановления и других математических и эвристических методов. Математические методы решения экстремальных задач составляют основу аппарата системного анализа, но сама теория системного анализа никак не может быть сведена только лишь к решению экстремальных задач. Более того, как уже отмечалось ранее, системный анализ не является чисто математической дисциплиной. Главные сложности анализа, как правило, заключаются не в преодолении математических трудностей.

Первый шаг любой задачи — это ее формализация, описание с помощью языка математики. От того, насколько успешно формализована задача, зависит вся судьба системных исследований. Простое описание делает анализ простым, но если оно не будет в достаточной степени адекватно реальности, то результат исследования, основанного на таких моделях, будет иметь сомнительную достоверность. С другой стороны, переусложненная задача, учитывающая разнообразные детали исследуемых процессов и с большими подробностями описывающая реальность, может привести к большим затратам времени, необходимого для исследований, и высокая точность моделей может оказаться неоправданной, а результат неприемлемым по времени его получения. Таким образом, системный аналитик должен руководствоваться своим опытом, уметь вникать в содержание задачи, ясно понимать цели всего исследования.

Еще более сложные проблемы возникают при попытке формирования критерия оценки качества результатов проводимых исследований, при сравнении различных вариантов стратегий развития систем. Как уже было сказано, на данном этапе исследователи сталкиваются с такими проблемами как многокритериальность задачи, неопределенность целей и т.д. Преодолеть возникающие неопределенности формальными методами невозможно. На данном этапе необходимо проводить дополнительные исследования с целью проверки всевозможных гипотез.

И, наконец, одна из сложностей, возникающих при проведении системных исследований — это учет так называемого «человеческого фактора», т.е. учет поведения активных и пассивных участников реально функционирующей системы.


Глава 2

ХАРАКТЕРИСТИКА ЭТАПОВ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

2.1. Процедуры системного анализа

В предыдущей главе были сформулированы три этапа проведения системного анализа. Эти этапы являются основой решения любой задачи проведения системных исследований. Суть их состоит в том, что необходимо построить модель исследуемой системы, т.е. дать формализованное описание изучаемого объекта, сформулировать критерий решения задачи системного анализа, т.е. поставить задачу исследования и далее решить поставленную задачу. Указанные три этапа проведения системного анализа являются укрупненной схемой решения задачи. В действительности задачи системного анализа являются достаточно сложными, поэтому перечисление этапов не может быть самоцелью. Практикующему системотехнику требуется представить методику выполнения каждого из этапов. В данной главе сосредоточим внимание на последовательности операций выполнения системного анализа. Специалисты по системному анализу в своих работах приводят различные схемы его проведения. Фактически эти процедуры или операции не отличаются от тех, которые присущи любому научному исследованию. Задача данной главы заключается в том, чтобы представить для каждого этапа конструктивную схему действий, в наибольшей степени отвечающую поставленным задачам. Поэтому помимо описания процедур проведения системного анализа рассмотрим вопросы их практического выполнения. Таким образом, основное внимание сосредоточим на методике проведения системного анализа. Использование правильной методики гарантирует исследователю, что он не будет искать решения неверно поставленной задачи. Грамотное проведение системного анализа предупреждает также и возможность неверного решения правильно поставленной задачи. Если исследовательская группа руководствовалась правильной методикой, то разработанные модели адекватны изучаемой проблеме и допустимы с точки зрения реализации вычислительного процесса, выполняются ограничения на выделяемые средства и сроки исполнения работ, а внедрение результатов системного анализа осуществляется квалифицированно и эффективно. В этом случае работы по системному анализу завершаются достижением цели. Отметим также, что методика проведения системного анализа и руководящие принципы не являются универсальными — каждое исследование имеет свои особенности и требует от исполнителей интуиции, инициативы и воображения, чтобы правильно определить цели проекта и добиться успеха в их достижении. Перейдем к формулированию последовательности работ по проведению системного анализа. Как уже было отмечено, специалисты по системному анализу приводят различные схемы его выполнения, которые представляются в виде алгоритмов. То обстоятельство, что системный анализ оперирует не только формализованными, но и неформализованными процедурами, не означает, что нельзя говорить о его алгоритмах. Неоднократно имели место попытки создать достаточно общий, универсальный алгоритм системного анализа. Тщательное рассмотрение имеющихся в литературе алгоритмов показывает, что у них большая степень общности в целом и различия в частностях, деталях. Постараемся изложить основные процедуры алгоритма проведения системного анализа, которые являются обобщением последовательности этапов проведения такого анализа, сформулированных рядом авторов [1, 13, 14], и отражают его общие закономерности. При этом нельзя утверждать, что предлагаемая схема работ по проведению системного анализа является универсальной. Как замечают авторы монографии [1], алгоритм является прагматической моделью деятельности. Было бы неправильно утверждать, что один алгоритм является более правильным, чем другой, что реализация одного из них является системным анализом, а другого — нет. Выбрав конкретный алгоритм выполнения работ по системному анализу, необ-ходимо следовать предписаниям именно данного алгоритма. Если бы был выбран другой алгоритм, то работы велись бы согласно схеме действий, предписываемых моделью другого алгоритма. Следует заметить, что различные алгоритмы системного анализа могут быть взаимозависимыми, например, ряд этапов может совпадать. Однако при этом в них может уделяться большее внимание различным вопросам. Соотношение алгоритмов проведения системного анализа такое же, как алгоритмов программирования. Одна и та же, скажем вычислительная, задача может быть решена различными способами. Существуют различные численные методы реализации одних и тех же процедур, раз-ная квалификация исполнителей, опыт работы, предпочтения в использовании тех или иных процедур, в конце концов, существуют разные языки программирования. Естественно, что разные программисты ре-

ализуют одну и ту же вычислительную задачу с помощью разных программ. Одна программа будет изящна, другая старомодна, но все они будут решать одну и ту же задачу. Точно также системный аналитик может использовать тот или иной алгоритм системных исследований. Важно, чтобы все они позволяли решать задачи системного анализа и приводили к достижению поставленной цели.

Перечислим основные процедуры системного анализа:

• изучение структуры системы, анализ ее компонентов, выявление взаимосвязей между отдельными элементами;

• сбор данных о функционировании системы, исследование информационных потоков, наблюдения и эксперименты над анализируемой системой;

• построение моделей;

• проверка адекватности моделей, анализ неопределенности и чувствительности;

• исследование ресурсных возможностей;

• определение целей системного анализа;

• формирование критериев;

• генерирование альтернатив;

• реализация выбора и принятие решений;

• внедрение результатов анализа.

Перейдем теперь к изложению сути работ, выполняемых на каждом из перечисленных этапов.

2.2. Анализ структуры системы

Любая задача системного анализа начинается с построения модели исследуемой системы. Для решения задачи построения модели необходимо вначале произвести изучение структуры системы, выполнить анализ ее компонентов, выявить взаимосвязи между отдельными элементами. Чтобы обоснованно проводить анализ структуры системы, необходимо рассмотреть ряд понятий и определений, характеризующих строение и функционирование системы.

Основные понятия и определения

В качестве первого понятия охарактеризуем элемент. Под элементом принято понимать простейшую неделимую часть системы. Понятие элемента условно, так как зависит опять же от уровня иерархии рассмотрения объектов в структуре системы. Принято считать, что элемент — это предел членения системы с точки зрения решения конкретной задачи и поставленной цели. Рассмотрим примеры элементов. В системе управления и защиты энергоблоков атомных станций при одном уровне иерархии рассмотрения системы в качестве элементов можно выделить блок питания, датчики (камеры нейтронные компенсирующие), устройства отображения информации (электронные показывающие приборы), устройства, вырабатывающие сигналы срабатывания аварийной защиты (по превышению уровня мощности, по превышению скорости нарастания мощности и т.п.), устройства автоматического регулирования и прочие блоки и устройства. В свою очередь, каждый из приведенных блоков и устройств может быть расчленен на более мелкие составляющие. Так в их структуре можно выделить резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы. В ряде устройств используются процессоры, элементы памяти, устройства ввода и вывода информации, которые также можно расчленить на составляющие элементы.

В качестве следующей структурной компоненты рассмотрим подсистему. Подсистема — совокупность взаимосвязанных элементов, обладающая свойствами системы (в частности, свойством целостности), способная выполнять относительно независимые функции, подцели, направленные на достижение общей цели системы. Отличие подсистемы от простой группы элементов состоит в том, что для подсистемы формулируются подцели ее функционирования. Продолжим рассмотрение системы управления и защиты энергоблоков атомных станций. В данной системе выделяют ряд подсистем: автоматического регулирования, ручного регулирования, аварийной защиты, аварийной и предупредительной сигнализации и т.д. Каждая из указанных подсистем выполняет конкретную функцию. Так, например, подсистема автоматического регулирования выполняет функцию поддержания заданного уровня мощности энергоустановки. Подсистема аварийной защиты принудительно прекращает работу реакторной установки в случае возникновения аварийной ситуации. Таким образом, каждая из подсистем выполняет свою конкретную функцию.

Если же части системы не обладают свойством целостности и способностью выполнять независимые функции, а представляют собой совокупности однородных элементов, то такие части принято называть компонентами.

Структура отражает определенные взаимосвязи, взаиморасположение составных частей системы, ее устройство, строение. При описании системы недостаточно перечислить элементы, из которых она состоит. Требуется отобразить систему путем расчленения ее на подсистемы, компоненты и элементы и показать, каким путем обеспечивается в объекте выполнение поставленной цели. Для выполнения такой процедуры и вводят понятие структуры. Таким образом, структура отражает наиболее существенные взаимоотношения между элементами и их группами, которые мало меняются при изменениях в системе и обеспечивают существование системы и ее основных свойств. Структура характеризует организованность системы, устойчивую упорядоченность ее элементов и связей. Структура системы — состав системы и схема связей между ее элементами. Понятие структуры можно определить следующим образом. Совокупность отношений, заданных на множестве подсистем и элементов, образующих некоторую систему, называется структурой этой системы.

Следующее понятие, которое будем рассматривать, — связь. Данное понятие входит в любое определение системы наряду с понятием элемент и обеспечивает возникновение и сохранение структуры и целостных свойств системы. Понятие связь характеризует одновременно и статическое строение системы, и динамическое ее поведение. Связь определяют как ограничение степени свободы элементов. Связь характеризуется направлением, силой и характером. По первому признаку связи делят на направленные и ненаправленные. По второму признаку различают сильные и слабые связи. По характеру выделяют связи подчинения, равноправные, генетические, связи управления. Различают также связи по направленности процессов — прямые и обратные. Обратные связи могут быть положительными, сохраняющими тенденции происходящих в системе изменений того или иного параметра, и отрицательными — противодействующими тенденциям изменения выходного параметра. Обратная связь направлена на сохранение, стабилизацию требуемого значения параметра. Обратная связь является основой приспособления систем к изменяющимся условиям существования, основой саморегулирования и развития систем.

Следующее понятие — цель системы — важное понятие, лежащее в основе развития систем. Цели системы — желательные состояния или результаты поведения системы. Глобальная цель системы — конечное состояние, к которому стремится система в силу своей структурной организации. Цель можно также определить следующим образом: щель — это субъективный образ (абстрактная модель) не существующего, но желаемого состояния среды, которое решило бы возникшую проблему» [16]. В практических применениях цель — это идеальное устремление, которое позволяет коллективу увидеть перспективы или реальные возможности, обеспечивающие своевременное завершение очередного этапа на пути к идеальным устремлениям. Цель достигается путем решения задач. Задачи системы — цели, которые желательно достичь к определенному моменту времени в пределах определенного периода функционирования системы.

Для описания системы создается ее модель. Модель — это отражение структуры системы, ее элементов и взаимосвязей, направленное на отображение определенной группы свойств. Создание модели системы позволяет предсказывать ее поведение в определенном диапазоне условий.

Формы представления структур

Структурные представления являются средством исследования систем. Одну и ту же систему можно представить различными структурами, необходимый выбор которых обусловлен содержанием исследований, проводимых на данном этапе. Принятый способ описания структур — графическое изображение. В таком графе элементы, компоненты, подсистемы и прочие объекты системы отображаются в виде вершин графа; связи между объектами представляют в виде дуг. Рассмотрим основные способы представления структур.

Сетевые структуры представляют собой отображение взаимосвязи объектов между собой. Их применяют для представления организационных структур, для изображения структурных схем систем, для представления информационного обеспечения и т.д. С помощью сетевых структур отображаются пространственные взаимосвязи между элементами, как правило, одного иерархического уровня. Примером сетевой структуры может служить структурная схема ЭВМ (рис. 2.1). На рисунке стрелками показаны связи между элементами.

Рис. 2.1. Упрощенная структурная схема ЭВМ:

Уи — устройство ввода информации; ВЗУ — внешнее запоминающее устройство; АЛУ — арифметико-логическое устройство; ОЗУ — оперативное запоминающее устройство; УУ — устройство управления; ПУ — пульт управления; У — устройство вывода информации

 

Различают следующие виды сетевых структур. Линейные структуры со строго упорядоченным взаимоотношением элементов «один к одному». Примером линейной структуры может служить схема одного из каналов (любого) аварийной защиты энергоблока ядерной энергетической установки (ЯЭУ). Каналы строятся по принципу линейного соединения группы устройств (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Схема канала аварийной защиты энергоблока ЯЭУ:

КНК — камера нейтронная компенсирующая (датчик нейтронного потока); БП — блок питания; УЗС — устройство защиты по скорости нарастания мощности (вторичный

прибор)

Древовидная структура представляет собой объединение многих линейных подструктур. Примером может служить схема подсистемы аварийной защиты энергоблока ЯЭУ. Подсистема состоит из группы однотипных каналов, каждый из которых дублирует работу других (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Схема подсистемы аварийной защиты энергоблока ЯЭУ

Кольцевая структура (циклическая) имеет замкнутые контуры в соответствующих графах. С помощью циклических структур изображаются схемы циркуляции информации в системах. Обобщенная сетевая структура характеризуется многочисленными межэлементными связями.

Иерархические структуры представляют собой декомпозицию системы в пространстве и применяются, прежде всего, для описания подчиненности элементов в структурах управления. Термин иерархия означает соподчиненность, порядок подчинения низших по должности лиц высшим. В настоящее время концепция иерархии распространена на любой согласованный по подчиненности порядок объектов. В иерархических структурах важно лишь выделение уровней соподчиненности, а между уровнями и между компонентами в пределах уровня, в принципе, могут быть любые взаимоотношения. Примером применения иерархической структуры может служить изображение схемы ЭВМ с Детализацией на каждом новом уровне иерархии (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Фрагмент схемы ЭВМ с детализацией описания отдельных уровней

— Таким образом, рассмотрены основные понятия, с помощью которых осуществляется решение задачи анализа системы. Для решения задачи в том виде, в котором она была сформулирована в п. 2.1, на данном этапе необходимо произвести изучение структуры системы, анализ ее компонентов, выявление взаимосвязей между отдельными элементами, т.е. осуществить структурную декомпозицию системы. Основное содержание процедур, выполняемых на данном этапе, состоит в том, чтобы подготовить информацию к проведению работ по построению модели системы.

2.3. Сбор данных о функционировании системы. Исследование информационных потоков

Решение задачи, сформулированной в предыдущем параграфе, а именно, изучение структуры системы, анализ ее компонентов, выявление взаимосвязей между отдельными элементами, преследует цель отразить статическое состояние системы. Однако при проведении системного анализа исследователя интересуют вопросы, касающиеся изучения свойств системы. Свойства системы реализуются в процессе ее функционирования, т.е. в процессе динамического поведения системы. Чтобы построить модель системы, которая имела бы возможность отражать свойства и характеристики системы, реализующиеся в процессе ее функционирования во времени, необходимо помимо структуры системы знать ее параметры, поэтому следующим этапом работ при проведении системного анализа является сбор данных о функционировании системы и исследование информационных потоков.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.