- •0.1.Роль системных представлений в практической деятельности человека
- •0.2.Краткая историческая справка.
- •0.3.Анализ и синтез в познании
- •0.4.Построение общей теории систем
- •0.5.Основные проблемы информатики и информационных систем
- •0.6.Контрольные вопросы
- •1.Основы теории систем
- •1.1.Системы и их основные свойства.
- •1.1.2.Сложности построения модели "черный ящик"
- •1.1.1.Модель "черный ящик"
- •1.1.3.Множественность входов и выходов
- •1.1.4.Модель состава системы
- •1.1.5.Модель структуры системы
- •1.2.Классификация систем.
- •1.3.Особенности функционирования систем.
- •1.3.1.Пространство состояний системы.
- •1.3.2.Преобразования в системах.
- •1.3.3.Устойчивость систем.
- •1.3.4.Особенности управления сложных систем.
- •1.4.Критерии эффективности сложных систем.
- •1.5.Основы разработки и исследования сложных систем.
- •1.5.1.Основные этапы разработки сложных систем
- •1.5.2.Основные задачи исследования сложных систем.
- •1.6.Контрольные вопросы
- •2.Информационные системы
- •2.1.Автоматизированные информационные системы
- •2.1.1.Содержание и структура теории ис
- •2.1.2.Предметная область аис
- •2.1.3.Взаимодействие предметной области, пользователей и аис
- •2.1.4.Классификация, состав и структура аис
- •2.2.Интегрированные корпоративные ис
- •2.2.1.Основы построения икис
- •2.2.2.Базовая концепция икис «Галактика»
- •2.3.Основные виды обеспечения аис
- •2.3.1.Информационное обеспечение аис
- •2.3.2.Средства обработки данных
- •2.3.3.Интерфейсы пользователя
- •2.3.4.Классификация программного обеспечения аис
- •2.3.5.Операционные системы
- •2.3.6.Средства автоматизации проектирования аис
- •2.3.7.Программное обеспечение интерфейсов аис
- •2.3.8.Техническое обеспечение аис
- •2.3.9.Нормативно - техническое обеспечение качества, эффективности и безопасности аис
- •2.4.Контрольные вопросы
- •3.Информация в системах
- •3.1.Кодирование информации и алфавиты
- •3.2.Сигналы в системах
- •3.2.1.Понятие сигнала
- •3.2.2.Типы сигналов
- •3.3.Математическая модель сигналов
- •3.3.1.Непредсказуемость – основное свойство сигналов.
- •3.3.2.Классы случайных процессов
- •3.4.Математические модели реализаций случайных процессов
- •3.4.1.Моделирование конкретных реализаций
- •3.4.2.Некоторые модели ансамбля реализации.
- •3.5.О некоторых свойствах непрерывных сигналов
- •3.5.1.Частотно – временное представление сигналов
- •3.6.Цифровое представление непрерывных сигналов
- •3.6.1.Особенности цифрового представления непрерывных сигналов. Решетчатые функции.
- •3.6.2.Особенности прохождения непрерывного сигнала в цифровых системах.
- •3.7.Энтропия
- •3.7.1.Понятие неопределенности
- •3.7.2.Энтропия и ее свойства
- •3.7.3.Дифференциальная энтропия
- •3.7.4.Фундаментальное свойство энтропии случайного процесса.
- •3.8.Количество информации
- •3.8.1.Количество информации как мера снятой неопределенности
- •3.8.2.Количество информации как мера соответствия случайных объектов
- •3.8.3.Свойства количества информации
- •3.8.4.Единицы измерения энтропии и количества информации
- •3.9.Основные результаты теории информации
- •3.9.1.Избыточность
- •3.9.2.Скорость передачи и пропускная способность
- •3.9.3.Кодирование в отсутствии шумов
- •3.9.4.Кодирование при наличии шумов
- •3.10.Контрольные вопросы
- •4.Декомпозиция и агрегирование систем
- •4.1.Модели систем как основание декомпозиции
- •4.2.Алгоритмизация процесса декомпозиции
- •4.2.1.Компромиссы между полнотой и простотой
- •4.2.2.Типы сложности
- •4.3.Алгоритм декомпозиции
- •4.4.Агрегирование, эмерджентность и внутренняя целостность систем
- •4.4.1.Эмерджентность как проявление внутренней целостности систем
- •4.4.2.Эмерджентность как результат агрегирования
- •4.5.Виды агрегирования
- •4.5.1.Конфигуратор
- •4.5.2.Агрегаты-операторы
- •4.5.3.Классификация как агрегирование
- •4.5.4.Статистики как агрегаты
- •4.5.5.Агрегаты - структуры
- •4.6.Обобщенная модель агрегата
- •4.7.Некоторые особенности моделирования процесса функционирования агрегата.
- •4.8.Агрегативные системы.
- •4.9.Контрольные вопросы
- •5.Эксперимент в анализе систем
- •5.1.Измерительные шкалы
- •5.1.1.Шкалы наименования
- •5.1.2.Порядковые шкалы
- •5.1.3.Модифицированные порядковые шкалы
- •5.1.4.Шкалы интервалов
- •5.1.5.Шкалы отношений
- •5.1.6.Шкалы разностей
- •5.1.7.Абсолютная шкала
- •5.2.Расплывчатое описание ситуаций
- •5.3.Вероятностное описание ситуаций. Статистические измерения
- •5.3.1.Понятие случайной неопределенности
- •5.3.2.О природе случайности
- •5.3.3.Статистические измерения
- •5.3.4.Регистрация экспериментальных данных и ее связь с их последующей обработкой
- •5.4.Классификационные модели
- •5.5.Числовые модели
- •5.6.Особенности протоколов наблюдений
- •5.7.Контрольные вопросы
- •6.Приложение
- •6.1.Пример структуры аис.
- •6.1.1.Краткая характеристика аис
- •6.2.Иерархическая информационно-функциональная модель (взаимосвязанные диаграммы потоков данных) аис.
- •7.Библиографический список
1.5.Основы разработки и исследования сложных систем.
1.5.1.Основные этапы разработки сложных систем
Применительно к объектам большой сложности особое значение приобретает начальный этап проектирования, на котором осуществляется формулирование требований к системе и обоснование технического задания (ТЗ). Здесь должно быть получено:
1) определение целей создания системы и круга возлагаемых на нее задач;
2) перечень действующих на систему факторов, подлежащих обязательному учету при проектировании, их числовые характеристики;
3) обоснованность показателей эффективности, надежности и т.п., по которым предполагается оценивать качество системы и количественные требования к ним;
Эти сведения оформляются в виде ТЗ на проектирование, которое служит руководящим документом на всех этапах создания системы.
Проектирование сложных систем имеет две достаточно важные стадии. Первая относится к структурным вопросом и называется макропроектированием или внешним проектированием системы. На этой стадии производят выбор структуры системы, ее основных элементов, организации взаимодействия между ними, воздействия внешней среды, оценку показателей эффективности и соответствия рассматриваемого варианта системы общим требованиям ТЗ.
Вторая стадия - микропроектирование или внутреннее проектирование, связанное с проектированием элементов сложных систем как физических единиц. Здесь осуществляются технические решения по основным элементам системы, их конструкции и параметрам, режиму эксплуатации, по организации производства.
В настоящее время накоплен большой опыт микропроектирования и создания элементов.
Внешнее проектирование – гораздо более сложная задача. Здесь нужны специалисты широкого профиля - инженеры - системотехники, с серьезной подготовкой по многим комплексным наукам.
Работа по внешнему проектированию начинается с изучения ТЗ и рассмотрения возможных вариантов построения системы. Далее производится оценка вариантов системы и выбор одного из них для более детального исследования. Выбранный вариант подвергается всестороннему анализу с целью проверки его соответствия требованиям ТЗ. Для этого проводится оценка эффективности системы и ее других свойств.
Типичным методом исследования сложных систем на этом этапе является их моделирование на ЦВМ. Поскольку представление об элементах системы еще поверхностное, в моделях они обычно заменяются упрощенными эквивалентными схемами. Тем не менее модель должна удовлетворять следующим требованиям:
1) хорошо отражать структуру системы и быть чувствительной к таким ее изменениям, которые обычно производится в процессе внешнего проектирования;
2) отражать специфику функционирования элементов системы с учетом условий внешней среды;
3) содержать все параметры системы, определяемые в результате микропроектирования.
В результате моделирования получаются зависимости, характеризующие влияние структуры и параметров системы на ее и другие свойства. Эти зависимости используются для определения оптимальной структуры и оптимальных значений параметров с точки зрения выбранных показателей эффективности.
Разработка технического проекта системы относится в основном к микропроектированию ее элементов и конкретной реализации их взаимодействия в процессе их функционирования.
Разработка современной сложной системы сопровождается различными автономными и комплектными испытаниями. Автономные испытания относятся к элементам системы и имеют целью проверку правильности функционирования оборудования и получение экспериментальных данных для оценки параметров и режимов эксплуатации. Комплектные испытания (в целом или фрагментов) предназначены для отработки взаимодействия между элементами и подсистемами на различных уровнях иерархии и проверки соответствия ТЗ.
Подробное обследование элементов на стадии автономных испытаний позволяет освободить комплектные испытания от ненужных деталей и сократить объем регистрируемой информации.
На стадии комплексных испытаний приходится регистрировать не только общесистемные параметры, но некоторые параметры элементов системы, так как в процессе автономных испытаний элементы функционируют часто не так, как в составе системы.
Для испытания сложных систем характерно некоторые использование разных видов имитации внешних воздействий. Любое внешнее воздействие на систему приводит к возникновению информации, которая становится составной частью потоков информации, циркулирующей в системе. Нередко информация, которая появилась в результате внешних воздействий, может быть заменена искусственной информацией, вырабатываемой имитатором.