МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

Кафедра вычислительной техники и программирования

Средства визуалиазции результатов системного анализа

Методические рекомендации к практическим занятиям по дисциплине «Методология и информационные технологии научных исследований»

Магнитогорск 2015

УДК 004.45

Составитель: Логунова О.С.

Егорова Л.Г.

Ильина Е.А.

Гладышева М.М.

Посохов И.А.

Мацко И.И.

Рецензент кандидат педагогических наук, доцент Королева В.В.

Логунова О.С., Егорова Л.Г., Ильина Е.А., Посохов И.А. Средства визуализации результатов системного анализа: методические указания для аспирантов всех специальностей по дисциплине «Методология и информационные технологии научных исследований». – Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та, 2015. – 23 с.

В методическом указании рассмотрены основы технологии графического отображения результатов системного анализа, полученных в ходе научного исследования. Для овладения практическими навыками предлагаются задания для выполнения. Методические указания предназначены для студентов первого курса аспирантуры по всем направлениям.

© Логунова О.С.,

© Егорова Л.Г.,

© Ильина Е.А.,

© Гладышева М.М.

© Посохов И.А.

© Мацко И.И.

© ФГБОУ «МГТУ», 2015

Введение

Рассматривая методологию как учение об организации деятельности, можно выделить следующие три основания современной методологии:

– философско-психологическая теория деятельности;

– системный анализ (системотехника) – учение о системе методов исследования или проектирования сложных систем, поиска, планирования и реализации изменений, предназначенных для ликвидации проблем;

– науковедение, теория науки. В первую очередь, к методологии имеют отношение такие разделы науковедения, как гносеология (теория познания) и семиотика (наука о знаках).

Системный анализ, отличаясь междисциплинарным или наддисциплинарным положением, и являясь прикладной диалектикой, рассматривает деятельность как сложную систему, направленную на подготовку, обоснование и реализацию решения сложных проблем: политического, социального, экономического, технического и т.д. характера.

Для представления результатов системного анализа чаще всего используется методология IDEF (Integrated DEFinition) – методология функционального моделирования, выраженная графическими средствами.

Изначально методология IDEF разрабатывалась для ВВС США, затем эксплуатировалась NASA и лишь спустя некоторое время стала применяться для моделирования процессов.

В настоящий момент к семейству IDEF можно отнести следующие стандарты:

– IDEF0 – методология функционального моделирования. С помощью наглядного графического языка IDEF0, изучаемая система предстает перед разработчиками и аналитиками в виде набора взаимосвязанных функций (функциональных блоков – в терминах IDEF0). Как правило, моделирование средствами IDEF0 является первым этапом изучения любой системы;

– IDEF1 – методология моделирования информационных потоков внутри системы, позволяющая отображать и анализировать их структуру и взаимосвязи;

– IDEF2 – методология динамического моделирования развития систем. В связи с весьма серьезными сложностями анализа динамических систем от этого стандарта практически отказались, и его развитие приостановилось на самом начальном этапе. Однако в настоящее время присутствуют алгоритмы и их компьютерные реализации, позволяющие превращать набор статических диаграмм IDEF0 в динамические модели, построенные на базе «раскрашенных сетей Петри» (CPN – Color Petri Nets);

– IDEF3 – методология документирования процессов, происходящих в системе, которая используется, например, при исследовании технологических процессов на предприятиях. С помощью IDEF3 описываются сценарий и последовательность операций для каждого процесса. IDEF3 имеет прямую взаимосвязь с методологией IDEF0 – каждая функция (функциональный блок) может быть представлена в виде отдельного процесса средствами IDEF3;

– IDEF4 – методология построения объектно-ориентированных систем. Средства IDEF4 позволяют наглядно отображать структуру объектов и заложенные принципы их взаимодействия, тем самым позволяя анализировать и оптимизировать сложные объектно-ориентированные системы;

– IDEF5 – методология онтологического исследования сложных систем. С помощью методологии IDEF5 онтология системы может быть описана при помощи определенного словаря терминов и правил, на основании которых могут быть сформированы достоверные утверждения о состоянии рассматриваемой системы в некоторый момент времени. На основе этих утверждений формируются выводы о дальнейшем развитии системы и производится её оптимизация.

Самыми популярными разновидностями семейства IDEF, из тех, что применяются при исследованиях, являются нотации IDEF0 и IDEF3. Отличительной особенностью нотации является возможность декомпозиции, т.е. каждый отдельный блок в процессе в свою очередь может быть представлен в виде отдельного процесса.

Нотация IDEF0 обычно используется для описания процессов верхнего уровня, хотя и позволяет описать всю деятельность. Отличительной возможностью нотации является возможность отображения не только входов и выходов каждого блока, но и «управления» и «механизмов». Вместе с дополнительными возможностями повышается и требования к квалификации аналитиков, которые занимаются моделированием процессов в нотации IDEF0.

Нотация IDEF3 чаще применяется для построения процессов нижнего уровня, могут также использовать при декомпозиции блоков процесса IDEF0. В отличие от IDEF0 данная нотация не поддерживает отображение «механизмов» и «управления», зато отображает очередность выполнения работ персоналом.

C 1981 года стандарт IDEF0 претерпел несколько незначительных изменения, в основном ограничивающего характера, и последняя его редакция была выпущена в декабре 1993 года Национальным институтом по стандартам и технологиям США (NIST).