3. Основные понятия системного анализа

Системный анализ – это методология исследования объектов любой природы как систем, ориентированная на решение следующих задач: раскрытие целостности объекта и обеспечивающих механизмов; выявление многообразных типов связей объекта; сведение этих связей в единую картину. Это всесторонний детальный анализ состава, организации и технологии функционирования объекта автоматизации (организации, службы, производства, производственного процесса и т. д.), включая его звенья, операции или процедуры, их взаимные (внутренние) и внешние связи.

Система (в системном анализе) — совокупность сущностей (объектов) и связей между ними, выделенных из среды на определённое время и с определённой целью. Любая система имеет дело с различными системными ресурсами: веществом, энергией, информацией, людьми, организациями, пространством, временем и так далее. То есть можно оценивать функционирование системы материальными, энергетическими, информационными и тому подобными характеристиками.

Среда — это все то, что не входит в систему. Среда представляет собой совокупность всех систем, кроме исследуемой, выделенной, интересующей нас в настоящий момент части реального окружающего мира. Поэтому можно сказать, что система — это конечное множество объектов, каким-то образом выделенное из среды посредством границы системы. Понятие «границы» в целом ряде случаев весьма условно, и при исследовании конкретных систем, в зависимости от задачи исследования, необходимо четко определить, где кончается система, а где начинается среда.

Рассмотрим основные понятия, характеризующие функционирование систем. Между средой и системой существует множество взаимных связей, с помощью которых реализуется процесс взаимодействия среды и системы. Пример подобных связей системы со средой (рис.3):

Рис.3. Связь системы – предприятия с внешней средой

По входной и выходной связям между системой и средой происходит обмен материальными, финансовыми, энергетическими, информационными и иными воздействиями (ресурсами, результатами работ) путем взаимной передачи. Ресурсы и результаты работ, передаваемые системой во внешнюю среду, будем называть конечными продуктами деятельности системы, а передаваемые из среды в систему — ресурсами.

Важным для описания и исследования систем является понятие алгоритм функционирования A^s, под которым понимается метод получения выходных характеристик y(t) с учетом входных воздействий x(t), управляющих воздействий u(t) и воздействий внешней среды n(t).

По сути, алгоритм функционирования раскрывает механизм проявления внутренних свойств системы, определяющих ее поведение в соответствии с законом функционирования. Один и тот же закон функционирования элемента системы может быть реализован различными способами, то есть с помощью множества различных алгоритмов функционирования A^s.

Наличие выбора алгоритмов A^s приводит к тому, что системы с одним и тем же законом функционирования обладают разным качеством и эффективностью процесса функционирования.

Процессом называется совокупность состояний системы , упорядоченных по изменению какого-либо параметра t, определяющего свойства системы.

Формально процесс функционирования как последовательная смена состояний интерпретируется как координаты точки в k-мерном фазовом пространстве. Причем каждой реализации процесса будет соответствовать некоторая фазовая траектория. Совокупность всех возможных значений состояний {z} называется пространством состояний системы.

Эффективность процесса — степень его приспособленности к достижению цели. Принято различать эффективность процесса, реализуемого системой, и качество системы. Эффективность проявляется только при функционировании и зависит от свойств самой системы, способа ее применения и от воздействий внешней среды:

C = Целостность (П, И, Н, Д),

где: С - смысл деятельности, П - предмет деятельности, И - инструментальная оснащенность, при ее отсутствии не может быть формализована сущность деятельности, Н - непротиворечивость деятельности, Д - полнота и дискретность, предельная ясность деятельности в каждой конкретной ситуации.

Качество — совокупность существенных свойств объекта, обусловливающих его пригодность для использования по назначению. Оценка качества может производиться по одному интегральному свойству, выражаемому через обобщенный показатель качества системы.

Показатель — это измеритель цели. Показатели являются средствами оценки продвижения к реализации стратегической цели. Это характеристика, отражающая качество j-й системы или целевую направленность процесса (операции), реализуемого j-ой системой.

Показатели делятся на частные показатели качества системы (или эффективности процесса), которые отражают i-тоe существенное свойство j-ой системы, и обобщенный показатель качества (или эффективности) — вектор, содержащий совокупность свойств системы в целом. Различие между показателями качества и эффективности состоит в том, что показатель эффективности характеризует процесс (алгоритм) и эффект от функционирования системы, а показатели качества — пригодность системы для использования ее по назначению.

Критерий эффективности — обобщенный показатель и правило выбора лучшей системы (лучшего решения). Например,

С* = max{С_J}.

Если решение выбирается по качественным характеристикам, то критерий называется решающим правилом.

Описание закона функционирования системы наряду с аналитическим, графическим, табличным и другими способами в ряде случаев может быть получено через состояние системы.

Состояние системы — это множество значений характеристик системы в данный момент времени. Понятием «состояние» обычно характеризуют мгновенную фотографию, «срез» системы, остановку в ее развитии. Его определяют либо через входные воздействия и выходные сигналы (результаты), либо через параметры и свойства системы (например, давление, скорость, ускорение — для физических систем; производительность, себестоимость продукции, прибыль — для экономических систем). Таким образом, состояние — это множество существенных свойств, которыми система обладает в данный момент времени.

Модель системы - описание системы, отображающее определенную группу ее свойств. Это искусственный объект, представляющий собой отображение (образ) системы и ее компонентов. М моделирует объект А, если М отвечает на вопросы относительно А. Углубление описания — детализация модели. Создание модели системы позволяет предсказывать ее поведение в определенном диапазоне условий. Большое значение имеют графические модели, в которых информационных системы отображаются с помощью графических символов.