1. Основні цілі, задачі та призначення системного аналізу об’єктів та процесів комп’ютеризації

Поняття «системний аналіз», що використовується в російській та українських мовах не має точного аналога в іноземних мовах. На початку шістдесятих років ХХ століття в США з'явився термін «system analysis» для позначення техніки аналізу складних систем, що виникла у процесі розвитку насамперед методів дослідження операцій, що вивчала ті способи представлення інформації, що полегшують досліднику формулювання цілей операції.

СУБ'ЄКТИ СИСТЕМНОГО АНАЛІЗУ ЗАВЖДИ ЗНАХОДЯТЬСЯ ЗЗОВНІ ОБ'ЄКТУ АНАЛІЗУ - Саме ця обставина робить людину суб'єктом системного аналізу, тобто системним аналітиком.

Дослідник операцій у зарубіжній літературі зазвичай називався «analyst». Для того, щоб підкреслити особливість кваліфікації спеціаліста, який займається аналізом і проектуванням складних систем, почали використовувати термін «system analyst». Таким чином, термін «system analysis» треба було точніше перекласти як «аналіз систем», але його колись переклали як «системний аналіз», тому що на англійську мову обидва ці терміни перекладаються однаково: «system analysis». В російській та українській мовах термін «системний аналіз» несе значно більше змістовне навантаження: цим терміном називають велику само­стійну дисципліну.

Системний аналіз — вивчення об'єкта дослідження як сукупності елементів, що утворюють систему. У наукових дослідженнях він передбачає оцінку поведінки об'єкта як системи з усіма факторами, які впливають на його функціонування. Цей метод широко застосовується у наукових дослідженнях при комплексному вивченні діяльності виробничих об'єднань і галузі в цілому, визначенні пропорцій розвитку галузей економіки тощо.

Єдиної методики системного аналізу у наукових дослідженнях поки що немає. У практиці досліджень він застосовується з використанням таких методик: процедур теорії дослідження операцій, яка дає змогу дати кількісну оцінку об'єктам дослідження; аналізу систем дослідження об'єктів в умовах невизначеності; системотехніки, яка включає проектування і синтез складних систем у процесі дослідження їх функціонування (проектування і оцінка економічної ефективності АСК технологічних процесів та ін.).

Системний аналіз з позиції функціонально - структурної організації систем, базуючись на понятійному апараті загальної теорії систем, займається пошуком компромісу між рівнем абстрактного та прагматичного системного опису конкретних об’єктів і процесів, які досліджуються.

Головною метою системного аналізу є розробка методів та заходів переходу від неформальних задач до формальних, від моделей типу "чорної скриньки" до моделей типу "білої скриньки".

Системний підхід може бути визначений як сукупність дій, пов'язаних із:

системним розглядом проблеми з різних сторін;

системним описом моделей об'єктів та явищ;

системною організацією створення, розробки і впровадження засобів вирішення проблеми.

Основною відмінністю системного підходу від інших методологій не системного характеру є визнання факту, що недостатньо, а іноді навіть шкідливо розробляти і приймати локальні рішення, які враховують невелику кількість суттєвих факторів. Системний підхід відхиляє такі дії, базуючись на системному мисленні.

Системний аналіз вирішує наступні задачі:

1. декомпозиція системи, тобто визначення складових елементів системи;

2. аналіз системи- визначаємо, як ми будемо реалізовувати окремі складові системи;

3. синтез системи, визначаємо, які складові зібрати в одну систему.

2. Що ви розумієте під поняттям „система”, „складна система”? Властивості й характерні риси складних систем. Багатоаспектне визначення структури складних систем. Визначення границь системи.

Це сукупність елементів, які зв'язані між собою з метою досягнення деякої мети й виконання функцій системи. Складовими частинами кожної системи є підсистеми, компоненти, об'єкти. На нижчому рівні ієрархії ми розглядаємо елементи : ∑ [{X},{L},F]

Елементи вважаються неподільними, тобто не підлягають декомпозиції. Розрізняють прості, складні й більш системи.

Під складними системами в системотехніці розуміються системи, які мають специфічні властивості цілісності. До них належать: унікальність, слабке завбачення, цілеспрямованість (негентропійність).

Проста система - система з однорідними елементами й з тим самим типом зв'язку.

Велика система – проста система, але з більшою кількістю елементів і звязків між ними.

Складна система – система, що має багато елементів і зв'язків між ними різних типів: ∑[{x¹},{l¹},F], F≠∑f_i, i=1,…n.....

Ознаки складної системи є:

• різноманітність типів зв’язків між елементами системи;

• емерджентність – поява властивості системи вцілому, самостійної, яка не є сумою властивості складових систем;

• різноманітність елементів системи.

Будь-яка система складається з підсистем, які у свою чергу можуть бути самі розглянуті як системи. Границі системи, що розглядається, визначаються доступними ресурсами й оточенням.

Структура - все те, що вносить порядок у безліч об'єктів, тобто сукупність зв'язків і відносин між частинами цілого, які необхідні для досягнення цілі. "Система" у переклад із грецького означає "ціле, складене із частин". Це одна з абстракцій системного аналізу, яку можна конкретизувати, виразити в конкретних формах. Можна тепер дати й наступне, більше повне визначення системи. Система - це засіб досягнення мети або все те, що необхідно для досягнення мети (елементи, відносини, структура, робота, ресурси) у деякій заданій безлічі об'єктів (операційному середовищу).

Рис. Структура системи.

Важливою характеристикою структури є просторові відношення, бо і сама система, і її компоненти володіють певними розмірами, протяжністю.

3. Поняття і класифікація інформаційних систем

Поняття "інформаційної технології". Сутність і аспекти оцінювання інформації

Поняття "інформаційна технологія" і "інформаційна управляюча система" виникли відносно нещодавно. Поняття "інформаційна технологія" стало реальністю і закономірним явищем у зв'язку з бурхливим розвитком індустрії інформатики як самостійного і специфічного технологічного напрямку обробки і використання інформації. Це стало можливим завдяки технологічним проривам:

• в напрямку створення сучасних високотехнологічних технічних засобів обробки інформації;

• в напрямку створення технічних засобів передачі інформації на будь-яку відстань з технологічно припустимою швидкістю і надійністю;

• в напрямку створення сучасних технологічних програмних засобів обробки і кодування інформації.

Взагалі деякий комплекс, що утворює інформаційну технологію, включає засоби всіх трьох розглянутих вище напрямків. Він включає засоби та регламенти, способи і правила обробки інформації, а також норми і нормативи використання різних ресурсів, в першу чергу інформаційних, для підготовки і прийняття рішень з управління і виробництва.

Він повинен дозволяти:

• ефективним способом сприймати інформацію на вході;

• ефективно по заданих вимогах (правилах) її опрацювати і зберегти;

• ефективно і сучасно забезпечити користувачів у будь-якій точці світу результуючою інформацією.

• Інформаційні технології мають свою специфіку, що істотно відрізняє їх від усіх інших промислових технологій. По-перше, особливістю інформаційних технологій є те, що в них і предметом, і продуктом праці є інформація, а знаряддями виробництва – засоби обчислювальної техніки і зв'язку. Інформаційні технології займаються виробництвом інформації. В сучасних умовах від виробництва інформації багато в чому залежить успіх у будь-якій діяльності людини. Інформація стала реальним виробничим ресурсом на рівні з іншими матеріальними ресурсами. По-друге, сучасні інформаційні технології дають змогу різко підвищити віддачу від використання такого потужного ресурсу, як людина, в усіх сферах її інтелектуальної діяльності (наукової, інженерної, менеджерської і т.п.).

• Специфіка інформаційних технологій випливає з сутності самої інформації.

• Поняття інформації. В широкому розумінні інформація – це відомості, знання, повідомлення, що є об'єктами зберігання, перетворення, передачі і допомагають розв'язати поставлену задачу. Інформація може бути безпосередньо віднесена до системних і математичних понять. В цьому розумінні вона може бути абстрактною і водночас реальною в матеріальному світі. Інформація, як реальне поняття матеріального світу, може бути одержана, записана, передана, збережена, стерта. Вона не виникає з нічого.

• Суттєвою відмінністю інформації від інших ресурсів матеріального світу є те, що при передачі інформації з однієї системи до іншої її кількість у системі, яка її передає, не зменшується, хоча в системі, що її отримує, її кількість, як правило, збільшується.

• Дану специфіку інформації (як матеріального ресурсу) особливо важливо враховувати в ринкових умовах, де вона є товаром.

• Суттєвим є також незалежність інформації від її носія, оскільки будь-які її перетворення і способи передачі безвідносні до її семантики, тобто до її змістовності і сенсу.

• Також суттєвою відмінністю інформації від інших матеріальних ресурсів є те, що на деякому рівні інформація не має змістовного сенсу. Її передача по деяких каналах зв'язку, потребує роботи з нею як з абстрактною субстанцією, тобто такою, що має характер математичних абстрактних понять.

Інформація про будь-який матеріальний об'єкт може бути одержана шляхом спостереження, натурного чи обчислювального експерименту, чи шляхом логічного висновку. Тому її поділяють на дослідницьку (або апріорну) і після дослідницьку (або апостеріорну), одержану в результаті проведеного експерименту.

Для того, щоб інформація відбулася як матеріальна реальність, необхідна система, яка містить такі елементи:

• джерело інформації;

• передавач;

• канал зв'язку;

• приймач;

• одержувач інформації.

Така система звичайно називається інформаційною.

Вінформаційних системах істотними для роботи з інформацією є також аспекти її оцінки. Існують три аспекти оцінки інформації:

• синтаксичний;

• семантичний;

• прагматичний.

• Синтаксичний аспект пов'язаний зі способом подання інформації не залежно від її змістовних і споживчих якостей. На синтаксичному рівні розглядаються форми подання інформації для її передачі і збереження. Інформація, що призначена для передачі, називається повідомленням. Повідомлення може бути подане у вигляді знаків і символів, перетворено в електричну форму, закодовано, тобто представлено у вигляді визначеної послідовності електричних чи інших сигналів, що однозначно відображають повідомлення, і промодульовано для того, щоб була можливість його передачі по обраному каналу зв'язку. Характеристики процесів перетворення повідомлення для його передачі визначають синтаксичний аспект інформації при її передачі. При збереженні синтаксичний аспект визначається іншими формами подання інформації, які дають змогу відповідно здійснити пошук, запис, оновлення, зміну інформації в інформаційній базі. Інформацію, розглянуту тільки відносно синтаксичного аспекту, часто називають даними.

• Семантичний аспект передає змістовність інформації і співвідносить її з інформацією, що була раніш. Тут з точки зору системного аналізу важлива інтерпретація інформації одержувачем.

Змістовні зв'язки між словами і іншими елементами мови відображає тезаурус – словник. Тезаурус складається з двох частин :

• переліку слів і сталих словосполучень, що згруповані за змістом;

• деякого ключа, наприклад, алфавітного, який дає змогу розташувати слова, сталі словосполучення і знаки в деякому встановленому порядку.

Тезаурус при одержані інформації може змінюватися, і ступінь його зміни характеризує сприйняту кількість інформації.

• Прагматичний аспект визначає можливість досягнення поставленої мети з урахуванням одержаної інформації. Цей аспект відображає споживчі властивості інформації. Якщо інформація виявилася цінною, то поведінка її споживача змінюється в потрібному напрямку. Проявляється прагматичний аспект інформації тільки за наявності єдності: інформації (як об'єкта), споживача і поставленої мети, тобто в організаційних АГС.

Процес одержання і використання інформації людиною в організаційних АГС включає три етапи, в яких і проявляються її семантичний, синтаксичний і прагматичний аспекти:

• перший етап – спостереження деякого факту зовнішнього середовища, що відображається у свідомості людини у вигляді визначеного набору даних (тут проявляється синтаксичний аспект оцінки інформації);

• другий етап – структуризація й інтерпретація цих даних відповідно до конкретної предметної області і формування людиною знання про факт, що спостерігається (тут при формуванні знань і проявляється семантичний аспект оцінки одержаної інформації). Інформація у вигляді знань має високу ступінь структуризації, що дозволяє виділяти повну інформацію про навколишню дійсність і створювати інформаційні моделі досліджуваних об'єктів.

• третій етап - використання людиною одержаних знань у своій практичній діяльності, тобто для досягнення поставлених цілей (тут проявляється прагматичний аспект оцінки інформації).

• В процесі прагматичного використання інформацію розподіляють з різних точок зору.

• Розрізняють документовану і недокументовану інформацію. Будемо вважати документованою інформацією таку, яка зафіксована на будь-якому носії.

• З іншого боку інформацію ділять на постійну та змінну. Змінною є інформація, значення якої змінюється в часі, від рахунку до рахунку. Постійною інформацією є інформація, що використовується багаторазово без змін (довідкова, нормативна тощо).

• З метою обробки інформації її розподіляють на:

• вхідну;

• проміжну;

• вихідну.

• Вхідна інформація, це інформація, яка надійшла для обробки, чи обліку, чи врахування якого-небудь інформаційного процесу із зовні. Такою інформацією може бути насамперед змінна документована інформація, а також постійна. Проміжна – створюється в процесі обробки вхідної і використовується для допоміжних цілей такої обробки. Вихідною – є результат обробки для використання у зовнішньому середовищі.

4. Предметна область, зовнішнє середовище – сутність, загальність та відмінність. Приклади. Застосування в са.

• _{Конкретне оточення людської діяльності є предметна область.}

_{Предметною областю може бути:}

• _{конкретна інженерна діяльність у тій чи іншій галузі народного господарства;}

• _{управлінська діяльність стосовно організації або підприємства того чи іншого профілю;}

• _{науково-дослідна діяльність у тому чи іншому науковому напрямку тощо.}

• _{Будь-яка предметна область включає множину різноманітних об'єктів.}

• _{Об'єкти предметної області зазвичай взаємодіють між собою. Процеси, які відбуваються у предметній області, як правило, сприяють даній взаємодії об'єктів.}

• _{Процес – дія (явище), що відбувається в часі між елементами системи і зовнішнього середовища, що переводить вхід у вихід.}

• _{Здатність переводити даний вхід у даний вихід називається властивістю даного процесу.}

• _{Вхід (для інформаційних систем)– це сукупність інформаційних характеристик властивостей енергетичних, матеріальних і інформаційних об'єктів, що необхідні для моделювання даного процесу.}

• _{Вихід – це результат або кінцевий стан процесу. Він може бути визначеним як призначення (мета), для досягнення якого системні об'єкти, властивості і зв'язки (відношення) об'єднані в єдине.}

• _{Сама людина в тих чи інших предметних областях також може бути об'єктом аналізу, управління і т.п. В цих випадках методологією системного аналізу вона розглядається як один з об'єктів предметної області, тобто знаходиться в середині її.}

5 Основні принципи системного підходу

• Принцип системної погодженості: методи, підходи, методики, алгоритми, ППП мають бути функціонально та структурно взаємопов’язаними й взаємозалежними, тобто становити єдину системну методологію;

• Принцип процедурної повноти: системна методологія повинна забезпечити виконання всіх процедур – від формалізації формулювання системної задачі до верифікації результатів;

• Принцип функціональної ортогональності: кожна процедура в системній методології має бути реалізована у виді сукупності функцій, які незалежні від функцій інших процедур;

• Принцип інформаційної взаємозалежності: вихідна інформація та результати виконання кожної процедури повинні бути інформаційно взаємопогодженими з іншими взаємозалежними процедурами цієї методології;

• Принцип цілеспрямованої відповідності: Процедури та прийоми методології мають бути взаємно погодженими та спрямованими на досягнення єдиної мети – забезпечення необхідної вірогідності й обґрунтованості результатів розв’язання проблеми.

• Принцип функціональної раціональності: взаємне дублювання виконуваних функцій у системній методології недопустиме;

• Принцип багатоцільової загальності: системна методологія повинна мати достатній рівень загальності й забезпечувати розв’язання різнотипних класів системних проблем;

• Принцип багатофакторної адаптивності: процедури та прийоми системної методології повинні адаптуватися до як до різнотипних класів системних проблем, так і до вимог ОПР;

• Принцип процедурної відкритості: методи та прийоми системної методології повинні зберігати структурний взаємозв’язок та функціональну взаємодію як у разі заміни певних процедур іншими, так і у разі їхнього структурного або функціонального агрегування;

• Принцип раціональної доповнюваності: системна методологія повинна забезпечувати можливість розширення сфери своєї застосовності використанням додаткових методів і прийомів за умови їхньої несуперечності.

6. Основні види моделей, що застосовуються у системному аналізі. Модель системи типу «чорна скринька»: місце застосування, стандартні вимоги до представлення, приклади.

Модель – об’єкт чи опис об’єкту системи, для заміни (при певних умовах, пропозиціях, гіпотезах) однієї системи (тобто оригіналу) другою системою для кращого вивчення оригіналу чи відтворення будь-яких його властивостей. Модель - результат відображення однієї структури (вивченої) іншою (маловизначеною). Відображаючи фізичну систему (об’єкт) математичною системою (наприклад, математичний апарат рівнянь), отримаємо фізико-математичну модель системи або математичну модель фізичної системи. Будь-яка модель будується і досліджується при певних гіпотезах і припущеннях.

В першому визначенні системи зроблено акцент на призначення системи, а про її устрій говориться побіжно. Для більш визначеної і точної характеристики конструкції системи необхідно розвивати її модель на основі набутих знань, щоб в результаті одержати більш зручну форму моделі, включаючи в модель в міру необхідності додаткові знання.

По-перше, наведене визначення нічого не говорить про внутрішній устрій системи. Тому її можна зобразити у вигляді непрозорої "скриньки", що виділена із зовнішнього середовища. Підкреслимо, що вже ця, максимально проста, модель якось відображає дві наступних важливих властивості системи: цілісність і відособленість від зовнішнього середовища.

По-друге, у визначені системи побіжно говориться про те, що хоча "скринька" і відособлена, виділена із зовнішнього середовища, вона не повністю ізольована від нього.

Адже досягнута мета — це заплановані наперед зміни в зовнішньому середовищі, деякі продукти роботи системи, що призначені для споживання ззовні неї. Інакше кажучи, система зв'язана із зовнішнім середовищем і за допомогою цих зв'язків впливає на нього.

Якщо зобразити зв'язки такої моделі стрілками, направленими від системи в зовнішнє середовище, то їх можна вважати виходами системи. Виходи системи в такій моделі відповідають слову "ціль" у визначенні системи.

• По-друге, як і будь-які моделі, модель складу є цільовою, і для різних цілей один і той самий об'єкт можна розбити на різні частини. Те, що для одного аналітика обов'язково відобразити в моделі, може абсолютно не цікавити іншого.

• По-третє, моделі складу відрізняються тим, що всяке розділення цілого на частини, всяке розділення системи на підсистеми є відносним, тобто значною мірою – умовним. Наприклад, гальмуючу систему автомобіля можна віднести або до ходової частини, або до підсистеми управління. Іншими словами, межі між підсистемами умовні, відносні.

• Модель складу обмежується знизу тим, що вважається елементом, а зверху — межами системи. Як ці межі, так і границі розділення на підсистеми визначаються цілями побудови моделі і, отже, не мають абсолютного характеру. Це не означає, що сама система або її склад нереальні. В цьому випадку ми маємо справу не з різними системами, а з різними моделями системи.

Модель структури системи

• Для досягнення деяких цілей достатньо створити моделі "чорної скриньки" або моделі складу. Однак є питання, вирішення яких за допомогою цих моделей неможливе.

• Необхідно правильно з'єднати всі деталі між собою, або встановити між елементами суттєві зв'язки — відношення.

• Сукупність необхідних і достатніх для досягнення цілей відношень між елементами створює структуру системи.

• Перелік зв'язків між елементами (тобто структура системи) є абстрактною моделлю: встановлені тільки відношення між елементами, але не розглянуті самі елементи.

• На практиці говорити про зв'язки можна лише після розгляду самих елементів (тобто розглянута модель складу). Теоретично модель структури можна вивчати окремо.

• З усіх відношень важливими, тобто суттєвими для досягнення мети, є лише деякі. Точніше, в модель структури (тобто в список відношень) ми включаємо тільки кінцеву кількість зв'язків, які, з нашого погляду, є суттєвими щодо мети, що розглядається.

• Розглянемо зв'язок між поняттями "відношення" і "властивість". У відношенні беруть участь не менш ніж два об'єкти, а властивістю ми називаємо деякий атрибут одного об'єкта. Ця відміна відображається і при їх математичному описі.

• Модель структури є черговим кроком в розвитку моделі систем, описує суттєві зв'язки між елементами (компонентами моделі складу). Кажучи, що властивості деякого об'єкта можна використовувати в системі, ми маємо на увазі встановлення деяких відношень між даним об'єктом та іншими частинами системи, тобто включення цих відношень до структури системи.

• Якщо модель складу системи дозволяє ідентифікувати сукупність частин та/або елементів системи, то моделі структури системи описують в тому чи іншому вигляді існування організаційної АГС в просторі та/або в часі в зовнішньому середовищі.

• В системному аналізі організаційних АГС та в проектуванні ІУСТ підприємств доводиться постійно мати справу з різними видами структурних моделей.

Структурна схема системи

• Очевидно, що визначення системи охоплює моделі "чорної скриньки”, складу і структури. Всі разом вони утворюють ще одну модель, яку називатимемо структурною схемою системи.

• У працях зустрічаються також терміни "біла скринька", "прозора скринька", що підкреслюють її відміну від моделі "чорної скриньки"; а також термін "конструкція системи", який ми застосовуватимемо для позначення матеріальної реалізації структурної схеми системи. У структурній схемі вказуються всі елементи системи, всі зв'язки між елементами в середині системи і зв'язки визначених елементів із зовнішнім середовищем (входи і виходи системи).

• Всі структурні схеми мають дещо загальне. Це спонукало розглядати їх як особливий об'єкт математичних досліджень. Абстрагування від змістовної сторони структурних схем дозволяє зосередитись в такий моделі тільки на загальному для кожної схеми. В результаті отримана схема, в якої позначається тільки наявність елементів і зв'язків між ними, а також (у випадку необхідності) різниця між елементами і між зв'язками. Така схема називається графом. Отже, граф складається з позначень елементів довільної природи, що називаються вершинами, і позначень зв'язків між ними, що називаються ребрами (іноді дугами). Наприклад, вершини можуть позначатися у вигляді кільця, а ребра – у вигляді ліній чи стрілок, позначають напрям дії зв'язку. До різних видів структурних схем відносяться лінійні, деревоподібні, матричні, сітьові. В організаційних АГС часто зустрічаються лінійні, деревоподібні (ієрархічні), матричні і сітьові структури; в технічних системах найчастіше зустрічаються сітьові структури; особливе місце в теорії систем займають структури із зворотними зв'язками, які відповідають кільцевим шляхам в орієнтованих графах.

Динамічні моделі систем

• Досі основну увагу було приділено поняттю системи, її складу і устрою, тобто моделям, які є ніби "фотографіями" системи, відображають її в деякий момент часу. В цьому розумінні, розглянуті варіанти моделей "чорної скриньки", складу, структури і структурної схеми системи можуть бути названі статичними моделями, що підкреслює їх нерухомий, ніби застиглий характер.

• Наступний крок у досліджені систем полягає в тому, щоб зрозуміти і описати, як система "працює", що діється з нею самою і з зовнішнім середовищем у ході реалізації поставленої мети. Очевидно, і підхід до опису, і рівень докладності опису процесів, що виконуються в системі, можуть бути різними. Однак загальним при цьому є те, що моделі, які розробляються, повинні відображати поведінку систем, описувати зміни, що відбуваються у часі, послідовність якихось етапів, операцій, дій, причинно-слідчих зв'язків.

• Системи, в яких відбуваються якісь зміни в часі, називатимемо динамічними, а моделі, що відображають ці зміни, — динамічними моделями систем. Вже на етапі "чорної скриньки" розрізняють два типи динаміки систем: їх функціонування і розвиток. Під функціонуванням розуміють процеси, що відбуваються в системі (і в зовнішньому середовищі), яка стабільно реалізує фіксовану мету (функціонують, наприклад, годинник, місцевий транспорт, кінотеатр, канцелярія, радіоприймач, університет). Розвитком називають те, що відбувається з системою при зміні її цілей. Характерною рисою розвитку є той факт, що існуюча структура перестає відповідати новій цілі. Для забезпечення нової функції доводиться змінювати структуру, а іноді й склад системи, перебудовувати всю систему.

1. Не слід домислювати, що система завжди знаходиться або у фазі розвитку, або у стані функціонування. При докорінній перебудові системи якісь елементи і навіть підсистеми старої структури можуть продовжувати функціонувати в новій як досі. Можливі й такі системи, для функціонування яких деякі їх підсистеми повинні бути постійно в розвитку.

2. Типи динамічних моделей такі, як і статичних, тільки елементи цих моделей мають часовий характер. Наприклад, динамічний варіант "чорної скриньки" – підсистема планування в економіці з визначенням початкового ("вхід") і кінцевого ("вихід") стану системи на деякий момент часу. Моделі складу відповідає перелік етапів, робіт у деякій впорядкованій послідовності дій. Наприклад, доведено, що будь-який алгоритм можна побудувати, використовуючи всього три оператори: "виконувати послідовно", "якщо..., то..." і "виконувати, поки не задовольниться деяка умова". Ці оператори можна розглядати як моделі мінімального складу алгоритму, хоча і не обов'язково складати алгоритм тільки з цих операторів. Динамічний варіант "білої скриньки" - це докладний опис процесу, що робиться або планується.

3. Приклад. На виробництві широко застосовують так звані сітьові графіки, тобто графи, що мають сітьову структуру; їх вершинами, наприклад є виробничі операції, а ребра вказують, які операції не можуть початися, поки не закінчаться попередні. Тут же деяким чином (наприклад, за допомогою завдання довжин або ваги ребер) зображується тривалість виконання операцій, що і дозволяє знаходити на графі "критичні" шляхи, тобто послідовності операцій, від яких залежать терміни виконання всіх робіт.

Стратифіковані моделі систем

Стратифікація пов'язана з трьома основними властивостями ієрархічних систем:

• вертикальною декомпозицією;

• пріоритетом дій;

• взаємозв'язком характеристик якості функціонування системи.

С т р а т и. В процесі відображення складних систем основна проблема полягає в тому, щоб знайти компроміс між простотою опису моделі системи, що дозволяє скласти і зберегти цілісне представлення про досліджуваний або проектований об'єкт, а також деталізацією опису, що дозволяє відобразити численні особливості конкретного об'єкту. Одним із шляхів вирішення цієї проблеми є завдання системи сім'єю моделей, кожна з яких описує поведінку системи з точки зору відповідного рівня абстрагування. Для кожного рівня існують характерні особливості, закони і принципи, за допомогою яких описується поведінка системи на цьому рівні. Таке зображення називається стратифікованим, а рівні абстрагування — стратами.

• Приклад стратифікації фрагменту системи управління

На схемі наведено приклад стратифікованого опису фрагмента моделі управління в організаційній АГС у вигляді двох страт:

• нижня – поточне планування, де система (об'єкт управління) описується у вигляді якісно більш детальних моделей, наприклад сітьових, із застосуванням відповідних методів);

• верхня – стратегічне планування, де система (об'єкт управління) описується за допомогою статистичних або інших моделей, що мають більшу невизначеність і потребують інших методів розв’язання задач.

• Приклад. Аналогічне зображення використовується при розробці банків і баз даних, в яких прийнято виділяти фізичний рівень збереження даних, логічний рівень і системно-логічний рівень.

• Страти можуть виділятися з урахуванням різних принципів. Наприклад, при зображенні системи управління підприємством страти можуть відповідати рівням управління: управління технологічними процесами (виробничим процесом) і організаційне управління підприємством. Якщо підприємство входить до об'єднання, то до цих двох страт може бути доданий рівень управління об'єднанням в цілому. Цей же принцип може бути покладений в основу виділення страт у структурі функціональної частини відповідної управляючої інформаційної системи. Стратифіковане зображення може використовуватися і як засіб послідовного поглибленого представлення про систему, її деталізацію. Чим нижче ми спускаємося по ієрархії страт, тим більш детальним стає розкриття системи. Чим вище піднімаємося, тим яснішим стає смисл і значення всієї системи. З'ясувати призначення системи за допомогою елементів нижньої страти в складних системах практично неможливо.

7. Моделі потоків даних(DFD-моделі): призначення, місце застосування в системному аналізі, правила побудови, приклади.

DFD – загальноприйняте скорочення від англ. Data Flow Diagrams — діаграми потоків даних. Так називається методологія графічного структурного аналізау, що описує зовнішні по відношенню до системи джерела й адресати даних, логічні функції, потоки даних і сховища даних до яких здійснюється доступ

Діаграми потоків даних (Data Flow Diagram-) використовуються для документування механізмів передачі й обробки інформації в моделюючій системі. Діаграми DFD звичайно будуються для наочного відображення поточної роботи системи документообігу організації. Найчастіше діаграми DFD застосовують як доповнення моделі бізнесів-процесів, виконаної в IDEF0.

DFD використовує чотири основних елементи:- роботи – в DFD позначають функції або процеси, які обробляють і змінюють інформацію. Роботи представлені на діаграмах у вигляді прямокутників з округленими кутами; - стрілки – вказують від об'єкта-джерела до об'єкта-приймача, позначаючи інформаційні потоки в системі документообігу; - зовнішні посилання – вказують на місце, організацію або людину за рамками цієї діаграми; - сховища даних – являють собою дані, до яких здійснюється доступ, ці дані можуть бути створені або змінені роботами. На одній діаграмі може бути представлено кілька копій того самого сховища даних. Побудовані моделі потоків даних організації можуть бути використані при рішенні наступних завдань: - визначення існуючих сховищ даних (текстові документи, файли, система керування базою даних – СУБД); - визначення й аналіз даних, необхідних для виконання кожної функції процесу; - підготовка до створення моделі структури дані організації, так називаної ERD-моделі (IDEF1X); - виділення основних і допоміжних бізнесів-процесів організації. Слід також зазначити, що нотацію DFD можна ефективно застосовувати для опису як потоків документів, так і потоків матеріальних ресурсів (у тому числі на одній і тій же діаграмі).

DFD виконує такі задачі:

• показує зовнішні за відношенням до системи джерела і адресати даних;

• ідентифікує логічні функції (процеси), а також інформаційні об'єкти (групи елементів даних);

• зв'язує одну функцію (процес) з іншою, тобто формує потоки даних;

• ідентифікує сховища, що накопичують дані, до яких здійснюється доступ.

Структури потоків даних і визначення їх компонент зберігаються та аналізуються в словнику даних. Кожна логічна функція (процес) може бути деталізована за допомогою DFD нижнього рівня. Коли подальша деталізація стає не корисною, переходять до відображення логіки функції за допомогою специфікації процесу (мініспецифікації). Приклад фрагменту діаграми DFD (потоків даних) для функції F11 в деякій типовій ситуації (активізовані: Замовник, ІУСТ (БД клієнтів, класифікатор продукції, блок бухгалтерії), менеджер з роботи з клієнтами):

8. Кроки процесу побудування моделей типу DFD

• Модель потоков даних (DFD):

• містить зовнішні за відношенням до системи джерела і стоки

(адресати) даних;

• ідентифікує логічні функції (процеси), а також групи елементів даних, що пов'язують одну функцію з іншою;

• ідентифікує накопичувачі даних, до яких здійснюється доступ.

Структури потоків даних і визначення їх компонент зберігаються та аналізуються в словнику даних. Кожна логічна функція (процес) може бути деталізована за допомогою DFD нижнього рівня. Коли подальша деталізація стає не корисною, переходять до відображення логіки функції за допомогою специфікації процесу (мініспецифікації).

Для відображення потоків даних в різних методологіях проектування ІТ використовуються різні нотації. Традиційно використовуються два види нотацій: Йордана і Гейна-Сарсона.

• Основні символи цих нотацій наведені в таблиці:

Приклади представлення нотацій DFD

1. Фрагмент моделі “дерево функції”: “Оформлення замовлень”

F11 – оформлення замовлень

F111 – перевірка і внесення даних про клієнта;

F112 – внесення замовлення до “портфелю замовлень” (ПЗ)

2. Нотація моделі IDEF0 – “чорна скринька” або робота (F11), що в подальшому належить декомпозиції:

Приклад фрагменту діаграми DFD (потоків даних) для функції F11 в деякій типовій ситуації (активізовані: Замовник, ІУСТ (БД клієнтів, класифікатор продукції, блок бухгалтерії), менеджер з роботи з клієнтами):

9. Зміст стадій канонічного проектування КІС

До стадій канонічного проектування відносять:

1. Визначення вимог – дослідження діючою системи, визначення недоліків

2. Проектування –системне логічне проектування архітектури систем, цільовий аналіз – розробляємо DFD, інфологічну модель предметної області, постановка задачі

3. Реалізація

4. Експертне тестування

5. Ввод в експлуатацію та супроводження