Системный анализ - магистратура / СА, практические работы / СА, п.р., задания / Системный анализ, п.р. 3, задание

4

Практическая РАБОТА № 3

ВЫПОЛНЕНИЕ ЭТАПА 3 СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА «АНАЛИЗ СИСТЕМНЫХ СВОЙСТВ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ».

цЕЛЬ СИСТЕМЫ И СТРУКТУРА СИСТЕМЫ

Краткие теоретические сведения

Достижение глобальной цели представляется как процесс выполнения множества операций (технологический подход), множества функций (функциональный подход) или достижения множества подцелей (целевой подход).

Процесс достижения цели может быть представлен в виде различных структур: сетевых (декомпозиция процесса во времени), иерархических (декомпозиция процесса в пространстве), матричных, а также в форме страт, слоев и эшелонов по М. Месаровичу. Процесс достижения нескольких целей может быть представлен в виде многосвязной управляемой структуры.

Применение сетевых моделей, в том числе в виде моделей жизненного цикла достижения цели, требует хорошего знания процесса, законов его протекания, применяемых технологий и понимания достигаемого конечного результата как цели.

Наиболее распространенной формой представления глобальной цели является древовидная иерархическая структура («дерево целей»). При этом представлении сложная глобальная цель декомпозируется (разделяется) на множество отдельных подцелей, которые в свою очередь также подразделяются на более мелкие подцели и т.д.

Дерево целей – структурированная, построенная по иерархическому принципу (распределенная по уровням, ранжированная) совокупность целей системы, программы, плана, в которой выделены: главная цель ("вершина дерева"); подчиненные ей подцели первого, второго и последующего уровней ("ветви дерева").

В иерархической структуре цели нижележащих уровней можно рассматривать как средства для достижения целей вышестоящего уровня, в то же время они являются целями для нижележащего уровня. На верхнем уровне неопределенность в формулировке цели высокая, при переходе на нижний уровень решаются определенные и конкретные задачи, получаются конкретные результаты с указанием критериев их выполнения и полезности.

Анализ системных свойств объекта исследования

Рассмотрим понятие системы, основанное на выделении 6 базовых системных свойств (системообразующих факторов), которыми должен обладать объект для того, чтобы его можно было считать системой:

S = <Ф, Н, Str, Q, Р, Z_Ф >.

Такими свойствами системы являются:

1) целостность и членимость (выделение множества Ф элементов);

2) наличие связей (Н);

3) упорядоченность (организация) (наличие структуры Str);

4) наличие интегративных качеств (Q);

5) наличие параметров (Р) у элементов и связей;

6) наличие цели функционирования (Z_Ф).

Первое свойство (целостность и членимость) указывает на то, что система должна быть делима на составные элементы (объекты, части, подсистемы), которые образуют в связи и во взаимодействии друг с другом единое целое.

При этом данное множество элементов должно быть совместимо. Совместимость – (желание) способность элементов добровольно осуществлять друг с другом качественный (неискаженный) обмен: а) информацией; б) энергией; в) веществом, материальными средствами во имя достижения общей цели (интересов). Это и приводит к совместному устойчивому функционированию всех элементов, образующих систему на заданном интервале времени.

Второе свойство (наличие связей) означает наличие достаточно сильных и длительно действующих (неразрушающихся, устойчивых, стабильных) взаимных связей (отношений) между элементами или их свойствами. Причем сила этих внутренних связей должна быть заведомо больше, чем сила внешних связей этих же элементов с другими элементами, не входящими в данную систему и относящимися к ее окружающей среде.

Третье свойство (упорядоченность, организованность) системы обусловлено объективным существованием в ней упорядоченного распределения элементов и связей между ними как в пространстве, так и во времени. Порядок (организация, структура, архитектура) между элементами и взаимодействие между ними подчинены определенным правилам и законам операций и композиций.

Степень организации системы, т.е. степень упорядочения элементов в системе, может быть охарактеризована численно: она тем выше, чем больше свойства системы отличаются от свойств ее элементов.

Четвертое свойство (наличие интегративных качеств, эмерджентность) выражается в том, что в системе может быть достигнуто такое качество (свойство), которое присуще системе в целом и не имеется ни у одного из ее элементов в отдельности. Свойство Q_s системы хотя и зависит от свойств q_i ее отдельных элементов и связей между ними, но не определяется их простой суммой. Это «внезапное» появление качественно новых свойств у системы как результат объединения частей в целое (ее целостности) называется эмерджентностью .

Пятое свойство (наличие параметров у элементов и связей) выражается в том, что с помощью параметров можно выявлять конкретное множество свойств системы, ибо параметры вместе с параметризованной структурой определяют отличительные свойства системы, т.е. ее эмерджентность.

Шестое свойство (наличие цели) выражается в том, что любая система имеет цель функционирования. В природе не существует бесцельно функционирующих систем. Под целью здесь понимается либо желаемое конечное состояние, либо желаемый конечный результат деятельности системы, достижимый в пределах некоторого интервала времени и кванта пространства. Если указаны место, срок достижения цели и даны количественные и качественные характеристики желаемого конечного результата, то цель становится задачей.

Структура системы

Структура системы – инвариантная, неизменная ее часть, которая представляет собой устойчивую упорядоченность (организованность, целостность) в пространстве и во времени ее элементов и связей, не зависящая от состояния и режимов функционирования системы.

Определение структуры системы

Структура системы - есть сама система с указанием одного единственного способа ее декомпозиции.

Одна и та же система может быть представлена различными структурами в зависимости от уровня познания системы и от протекающих в ней процессов, от предназначения системы.

Существует большое многообразие видов структур, основные из них это:

• сетевая структура, или сеть, представляет собой декомпозицию системы во времени;

• иерархическая (многоуровневая) структура представляет собой декомпозицию системы в пространстве. Иерархические структуры могут быть изображены в виде матричных структур;

В теории систем М. Месаровичем предложены три класса многоуровневых (иерархических) структур типа страт, слоев, эшелонов, которые отличаются характером отношений между элементами как на одном уровне, так и между уровнями.

Таким образом, большое многообразие форм представления структур систем позволяет проводить исследования по изучению особенностей строения системы, реструктуризацию системы путем изменения ее элементного состава и отношений между элементами для достижения новых структурных свойств.

Задание

1. Представить название объекта исследования (ОИ), который будет рассматриваться как система. Уточнить при необходимости границы объекта исследования.

Примечание: это система, содержащая проблему.

2. Описать ОИ с помощью шести системных свойств. Для этого:

2.1 Сформулировать цель системы (цель2) и задачи системы.

Выполнить декомпозицию цели и разработать дерево целей (не менее трех уровней), представить дерево целей в виде рисунка. Определить цели-требования надсистемы.

Примечание: в дереве целей должна быть ветвь (вершины), которая включает элементы – цели, недостижимые в существующей системе по причине наличия в ней проблемы. Однако достижение этих целей - раскрывает предполагаемые пути решения проблемы, выявленной на этапе 1 СА.

2. Проверить степень организованности (упорядоченност)и в системе.

3. . Сформулировать содержание свойства интегративности (эмерджентности) системы. Для этого воспользоваться формулировкой цели системы.

4. Необязательно для выполнения. Привести пример выполнения закона синергии для анализируемой системы.

В заключении по анализу свойств системы ответить на вопрос: все ли свойства системы выполняются для рассматриваемого Объекта Исследования? Указать факт выполнения (или невыполнения) этих свойств. Выделение свойств, которые не выполняются или выполняются недостаточно эффективен, позволит привести к выявлению причины возникновения проблемы.

2. Доказать, что рассматриваемая система (Объект Исследования) относится к классу сложных объектов. Для этого доказать наличие всех шести свойств сложной системы.

Примечание 1. При доказательстве необходимо приводить примеры. Подробный пример должен быть приведен при описании свойства неопределенности (непредсказуемости) поведения как элементов системы, так и элементов внешней среды. Разрешается ссылаться на ранее представленную структуру.

Примечание 2. Рассматриваемая система должна быть обязательно сложной; необходимо это доказать, раскрывая на своем примере все признаки сложной системы (именно поэтому и применяется процедура системного анализа для ее исследования).

2. Представить структуру системы, поместить ее на рисунке.

Примечание 1. Структура может быть либо уточнена (скорректирована), либо может сохраниться прежней по сравнению с этапом 1 СА.

Определить способ декомпозиции, с помощью которого получена структура.

Для этого:

а) выделить базовый элемент;

б) определить тип базового элемента;

в) определить направление декомпозиции.

2. Обосновать свой выбор, увязав его с целью исследования и точкой зрения.

3. Указать состав элементов и их свойства. Если необходимо, то указать назначение связей, их характер, направление.

Сформулировать выводы по наличию проблемных аспектов, выявленных при описании ОИ с помощью шести системных свойств.