Основные понятия системного анализа. Принципы и структура системного анализа Задачи системного анализа

В процессе создания ИС стремятся к наиболее полному и объективному представлению объекта автоматизации, т. е. к описанию его внутренней структуры, позволяющей предсказать и управлять его поведением.

Одним из условий автоматизации является адекватное представление системы с управлением в виде сложной системы.

Существует несколько подходов к математическому описанию сложных систем. Наиболее общим является теоретико-множественный подход, при котором система S представляется как отношение SCX*Y, где X и Y – входной и выходной объекты системы.

Общие закономерности функционирования и свойство системы с управлением являются предметом изучения системного анализа.

Системный анализ – это методология решения проблем, основанная на структуризации систем и количественном сравнении альтернатив.

Или системный анализ – логически связанная совокупность теоретических и эмпирических положений из области математики, естественных наук и опыта разработки сложных систем, обеспечивающая обоснованность решения конкретной проблемы.

В системном анализе используется математический аппарат общей теории систем, качественные и количественные методы из области математической логике, теории принятия решений, теории эффективности, теории информации, теории нечетких множеств, методов искусственного интеллекта, методов моделирования.

При построении ИС применение системного анализа дает возможности выделить перечень и указать последовательность выполнения взаимосвязанных задач, позволяющих учесть важные стороны и связи изучаемого объекта автоматизации.

В состав задач системного анализа в процессе создания ИС входят задачи декомпозиции, анализа и синтеза.

Задача декомпозиции – означает представление системы в виде подсистем, состоящих из более мелких элементов.

Задача анализа – состоит в нахождении различного рода свойств системы или среды, окружающей систему. Целью анализа может быть определение закона преобразования информации, задающего поведение системы. В этом случае речь идет об агрегации (композиции) системы в один – единственный – элемент.

Задача синтеза – противоположна задаче анализа. Необходимо по закону преобразования построить систему, выполняющую это преобразование по определенному алгоритму. При этом должен быть предварительно определен класс элементов, из которых строиться искомая система, реализующая алгоритм функционирования.

В рамках каждой задачи выполняются частные процедуры, например, задача декомпозиции включает процедуры наблюдения, измерения свойств системы. В задачах анализа и синтеза выделяются процедуры оценки исследуемых свойств, алгоритмов, реализующих заданный закон преобразования.

Классификация систем

1.Деление систем на физические и абстрактные.

Физические системы – реальные системы (объекты, явления, процессы).

Абстрактные системы – системы, являющиеся определенными отображениями (моделями) реальных объектов.

2.Деление систем на простые и сложные (большие).

В системном анализе рассматриваются не любые системы, а именно сложные системы большого масштаба. При этом выделяют структурную и функциональную (вычислительную) сложность.

Сложные системы условно характеризуются тремя основными признаками:

а) сложные системы обладают свойством робастности – способностью сохранять частичную работоспособность (эффективность) при отказе отдельных элементов или подсистем.

б) в составе сложных систем кроме значительного количества элементов присутствуют многочисленные и разные по типу (неоднородные) связи между элементами. Основными типами считаются следующие виды связей: структурные (в том числе иерархические), функциональные, каузальные (причинно-следственные, отношения истинности), информационные, пространственно-временные.

в) сложные системы обладают свойством, которое отсутствует у любой из составляющих ее частей – это целостность или эмерджентность. Отдельное рассмотрение каждого элемента не дает полного представления о сложной системы в целом.

3.Сложные системы делятся на искусственные и естественные (природные).

Искусственные системы отличаются от естественных наличием определенных целей функционирования (назначением) и наличием управления.

4.Системы делятся на дискретные и непрерывные.

Такое деление проводится в целях выбора математического аппарата моделирования.

Так теория обыкновенных дифференциальных уравнений и уравнений в частных производных позволяет исследовать динамические системы с непрерывной переменной.

5.Деление систем на детерминированные и стохастические.

В стохастических системах в качестве аргументов функционалов добавляется случайная функция p(t), принимающая значения на непрерывном или дискретном множестве действительных чисел.

6.Деление систем на открытые и замкнутые.

Системы с нетривиальным входным сигналом x(t), источником которого нельзя управлять (непосредственно наблюдать), называются открытыми.

Признаком, по которому можно определить открытую систему, служит наличие взаимодействия с внешней средой.

Понятие открытости систем конкретизируется в каждой предметной области. Например, в области информатики открытыми ИС называются программно-аппаратные комплексы, которым присущи следующие свойства:

–стандартность – ПО соответствует опубликованному стандарту независимо от конкретного разработчика ПО;

• переносимость (мобильность) – ПО может быть легко перенесено на различные аппаратные платформы и в различные операционные среды;

• наращиваемость возможностей – включение новых программных и технических средств, не предусмотренных в первоначальном варианте;

• совместимость – возможность взаимодействовать с другими комплексами на основе развитых интерфейсов для обмена данными с прикладными задачами в других системах.

В отличие от открытых замкнутые системы изолированы от среды – не оставляют свободных входных компонентов ни у одного их своих элементов. Все реакции замкнутой системы однозначно объясняются изменением ее состояний. Вектор входного сигнала x(t) в замкнутых системах имеет нулевое число компонентов и не может нести никакой информации.

Замкнутые системы в строгом смысле слова не должны иметь не только входа, но и выхода. Примером физической замкнутой системы является локальная сеть для обработки конфиденциальной информации.