4. Построение модели тестирования системы

Система управления организацией является сложной как с точки зрения построения, так и с точки зрения выполняемых видов деятель­ности и задач, поэтому для тестирования системы потребуется сфор­мировать ряд методических положений, позволяющих сложное реше­ние свести к понятному, универсальному и эффективному инструменту исследования. Для этого обратимся к работе по теории сложных сис­тем Н.П. Бусленко, В.В. Калашникова и И.Н. Коваленко. Основ­ные положения по этому вопросу состоят в следующем.

1. Система любой сложности расчленяется на агрегаты, представ­ляющие простейшие модели процессов, и позво­ляющие представить с использованием унифицированного формаль­ного языка процессную структуру системы.

2. Структурирование системы производится до такой степени дета­лизации, чтобы каждый функциональный объект был доступен для дос­таточно полного описания математической моделью, на основе которой возможно, во-первых, рассчитать нормативные показатели и параметры, во-вторых, осуществить имитацию функционирования объекта.

3. При представлении системы в виде композиции процессов ис­следуются «выходы» и «входы» каждого процесса, с последующим их интегрированием и представлением в виде системных результатов.

Рассмотрим особенности применения процессных моделей применительно к исследованию системы управления.

Процесс как унифицированный элемент системы характеризуется некоторым множеством состояния Z нa множестве моментов времени Т и множествами входных Х, управляющих G и выходных Y сигналов. Сигнал — это информация, обязывающая элемент или систему начать действие. Состояние процесса в момент обозначим Z(t) Z; вход­ные, управляющие и выходные сигналы соответственно X(t) X, G{t) G и Y{t) Y. Будем считать, что совокупность упорядоченных пар (t, Z) для всех t T характеризует функционирование системы. В свою очередь состояние Z(t) описывается некоторым набором состояний. Например, процесс n (рис. 4.1) на некоторой последовательности вре­менных периодов t_j (j = 1, 2,..., T) может быть в состоянии z_n,i(t_j), где i — идентификаторы состояния, i = 1,2,...,Z_n(t). Переход процесса п из со­стояния z_n,i(t₁) в состояние z_n,i+1(t₂) определяется действием управляющего сигнала G_n, представляемого в виде совокупности операторов V_n, U_n, H_n. При этом оператор V_п служит для распознавания входного сигнала х_n(t^j) X_n(t), оператор U_n реализует функцию z_n,i(t_j) Z_n(t) перехо­да процесса из состояния i=1 в состояние i = 2 и оператор Н_п форми­рует выходной сигнал у_п,i(t_j) Y_n(t).

На рис. 4.1 дается фрагмент процессной модели системы, которая позволяет без особого труда составить топологию точек наблюдения или измерения параметров функционирования системы.

Рис. 4.1. Фрагмент процессной модели системы: а, b, с, d, e, g — точки тестирования объектов системы

На основе процессной модели можно составить несколько сцена­риев тестирования:

• автономное тестирование, когда процессы п, т и к по отдельно­сти подлежат испытанию для подтверждения правильности ра­боты каждого установлением статистических, функциональных связей между «входом» и «выходом» вида Y_n(t)= f(X_n(t), Z_n(t)) при заданных V_n, U_n, H_n;

• тестирование группы взаимосвязанных процессов, например если считать, что «выход» процесса п служит входом процесса m, в этом случае интерес представляют функции реализации «входов» по каждому процессу, как при автономном тестировании, а также ста­тистические функции вида Y_m(t)=f(Х_n(t), Z_n (t), Z_m (t)) ;

• комплексное тестирование, при котором интерес представляют общесистемные параметры, т.е. определяется статистическая функция вида Y(t) = f(X(t),Z(t)), при заданных управляю­щих воздействиях V, U, Н.

При тестировании для операторов задаются достаточно строгие алгоритмы действий по преобразованию входной информации (опера­тор V), по «технологии» переходного процесса Z (оператор U) и фор­мированию выходной информации (оператор Н). В ряде случаев задача тестирования сводится к наблюдению за состоянием «входов» и «вы­ходов» агрегата или системы в целом с фиксированием их временной координаты. Такая организация тестирования распространена, когда исследования проводятся в производственных условиях. Развитие про­цессного подхода открывает широкие возможности для применения теории массового обслуживания на этапах:

• обработки результатов тестирования;

• оценки эффективности управления;

• рационального конструирования систем управления и управля­емых объектов.

Наряду с теорией массового облуживания для исследования процессных моделей разработан специальный аппарат — математические модели сопряжения элементов в сложной системе и многоуровневых иерархических системах.

В заключение сделаем акцент на особенностях тестирования как метода исследований, основанных на измерении. Любая процедура уп­равления протекает в заранее неизвестных, изменяющихся условиях. Кроме того, измерение тех или иных параметров управления неизбеж­но сопровождается случайными ошибками техники измерения, ошиб­ками выполнения команд и т.д. Анализ работы такой системы практи­чески невозможен без учета случайных факторов. В большом классе задач элемент неопределенности и сложной зависимости, присущий случайным явлениям, требует для их изучения специальных подходов и методов проведения испытаний, обработки и анализа данных.

В частности, для проверки любой гипотезы потребуется большое число наблюдений или измерений, что влечет за собой немалые затра­ты времени, средств и ресурсов. В ряде практических задач этими слу­чайными элементами можно пренебречь, рассматривая вместо реаль­ного явления его модель и предполагая, что в данных условиях опыта явление протекает вполне определенным образом, согласно установ­ленной закономерности, принятой технологии, используемым стан­дартам и нормам. В результате получают широкое развитие идеи, на­правленные на использование дисперсионного и регрессионного анализов в целях «активного» планирования эксперимента.