5.4. Обобщенный алгоритм анализа и синтеза систем

Основные приемы анализа и синтеза систем: деление, соединение, разделение, включение, исключение, выключение, вытеснение и др.

Обобщенный алгоритм исследования систем.

Исследование деятельность (процесс) получения новых знаний.

1 Определение объекта исследования. Объект исследова­ния – то на что направлено любое действие в том числе и исследователя.

2. Определение предмета исследования. Предмет — свой­ство (совокупность свойств), которое подвергаются исследо­ванию. Это может быть часть объекта (подсистема), элемент, связи между подсистемами и элементами, законы, закономер­ности, правила, технологии и др. По результатам определения предмета исследования формируются рамки (границы) и цели исследования.

3. Определение цели исследования. Цель исследова­ния — результат (желаемый), который должен быть достигнут в ходе исследования, это: оценка факторов, оказывающих влияние на процесс и качество функционирования системы (подсистемы, элемента); разработка теоретических основ или развитие теории чего-либо; разработка модели системы (подсистемы, элемента); разработка практических рекомендаций по повышению качества и эффективности функционирования системы. Цель исследо­вания формируется по результатам декомпозиции предмета исследования.

4. Определение задачи исследования. Задачи исследова­ния — то, что необходимо сделать для достижения целей ис­следования. Задачами исследования могут быть: анализ фак­торов, влияющих на что-либо; декомпозиция системы; оценка свойств системы; агрегирование системы и определение новых ее свойств и др. На основе определения задач формируется структура исследования системы (например, структура дис­сертации).

5. Определение методов решения задач исследования. Могут быть разработаны специальные методы, модели и др. При этом если модель отражает сущность и предмет исследования, то она может выступать в качестве самостоятельного результата исследования именно этой предметной области.

6. Выполнение исследования системы:

• выбор системы качественных и количественных показа­телей функционирования системы;

• формирование потребных значений качественных и ко­личественных показателей;

• определение фактических значений качественных и ко­личественных показателей;

• выявление системных проблем и определение путей их решения;

• выбор оптимальных вариантов решения проблем.

8. Формирование результатов исследования.

9. Проверка степени достижения целей исследования.

10. Выводы по результатам исследования.

5.5. Методы анализа и синтеза систем

5.5.1. Классификация методов анализа и синтеза систем

При проведении анализа и синтеза систем может исполь­зоваться широкий набор разнообразных методов. Все они могут быть различным образом классифицированы: теоретические; эмпирические; теоретико-эмпирические.

При этом к теоретическим методам исследования можно отнести следующие:

• метод формализации, основанный на изучении содержания и структуры систем в знаковой форме с помощью искусственных языков и символов, что может обеспечить краткость и однозначность результата исследования. Этот метод взаимосвязан с другими ме­тодами (моделирования, абстрагирования, идеализацией и т. п.);

• метод аксиоматизации, основанный на получении резуль­татов исследования на базе логических аксиом;

• метод идеализации, предполагающий изучение элемента или компонента системы, наделенного некими гипотетическими идеальными свойствами. Это позволяет упростить исследования и получить результаты на основе математических вычислений с любой наперед заданной точностью;

• метод восхождения от абстрактного к конкретному, осно­ванный на получении результатов исследования на базе пере­хода от логического изучения абстрактно расчлененного иссле­дуемого объекта к целостному конкретному его познанию.

К эмпирическим методам можно отнести:

• метод наблюдения, базирующийся на фиксации и реги­страции параметров и показателей свойств изучаемого объекта исследования;

• метод измерения, позволяющий дать определенными единицами измерения численную оценку исследуемого свойства объекта;

• метод сравнения, позволяющий определить различия или общность исследуемого объекта с аналогом (эталоном, образцом и т. п. — в зависимости от цели исследования);

• метод эксперимента, основанный на исследовании изу­чаемого объекта в искусственно созданных для него условиях. Условия могут натурные или моделированные. Данный метод предполагает, как правило, использование ряда других методов исследования, в том числе методов наблюдения, измерения и сравнения.

Теоретике-эмпирические методы исследования могут включать:

• метод абстрагирования, основанный на мысленном от­влечении от несущественных свойств исследуемого объекта, и изучение в дальнейшем наиболее важных его сторон на модели (замещающей реальный объект исследования);

• метод индукции и дедукции, основанный на получении результатов исследования на базе процесса познания от частного к общему (индукция) и от общего к частному (дедукция);

• метод моделирования, использующий при исследовании объекта его модели, отражающие структуру, связи, отношения и т. п. Результаты исследования моделей интерпретируются на реальный объект.

Любое исследование, в том числе анализ и синтез систем, предполагает наличие и реализацию следующих основных действий: наблюдение; эксперимент; измерение; сравнение; описание.

Наблюдение — система фиксации и регистрации свойств и связей изучаемого объекта в естественных условиях или в искусственном, специально организованном, эксперименте. При благоприятных условиях этот метод обеспечивает достаточно обширную и разностороннюю информацию для формирования и фиксации научных фактов. Функции этого метода: фиксация и регистрация информации; предварительная, на базе имеющейся теории, классификация научных фактов (по признакам: но­визна зафиксированных фактов, объем информации, содер­жащейся в фактах, особенности свойств и связей); сравнение зафиксированных фактов с тем, что известно в науке, с фактами, характеризующими другие подобные системы.

Эксперимент— система познавательных операций, которые осуществляются в отношении объектов, поставленных в такие специально создаваемые условия, которые должны способствовать обнаружению, сравнению, измерению объективных свойств, связей, отношений объектов и (или) проверке истинности теории в отношении этих свойств, связей, отношений. Он предполагает вмешательство в естественные условия существования предметов и явлений или воспроизведение определенных сторон предметов и явлений в специально созданных условиях с целью изучения их без осложняющих процесс сопутствующих обстоятельств.

Экспериментальное изучение объектов по сравнению с наблюдением имеет ряд преимуществ:

• в процессе эксперимента становится возможным изучение того или иного явления в "чистом виде";

• эксперимент позволяет исследовать свойства объектов действительности в экстремальных условиях;

• важнейшим достоинством эксперимента является его повторяемость.

Измерение как метод есть система фиксации и регистрации количественных характеристик измеряемой системы. Для технических и биологических систем измерение связано с эталонами измерения, единицами измерения, мерами и приборами измерения. Для социальных систем процедуры измерения связаны с показателями — статистическими, отчетными и плановыми; единицами измерения. Измерение —-более точное познавательное средство. Ценность измерения в том, что оно дает точные, количественно определенные сведения об окружающей действительности.

Сравнение — один из наиболее распространенных методов познания. Сравнение позволяет установить сходство и различие

предметов и явлений действительности. В результате сравнения выявляется то общее, что присуще двум или нескольким объектам. Сущность этого метода состоит в установлении сходства или различия явлений в целом или в каких-либо признаках. Для того чтобы сравнение было плодотворным, оно должно удовлетворять двум основным требованиям. Сравниваться должны лишь такие явления, между которыми может существовать определенная объективная общность.

Описание — специфический метод получения эмпирико-теоретического знания. Его сущность — в систематизации данных, полученных в результате наблюдения, эксперимента, измерения. Благодаря систематизации фактов, обобщающих отдельные стороны явлений, процесс, предмет отражаются в целом как система. В процессе описания устанавливаются не только факты, но и зависимости между ними: последовательность, одновременность, причинность, взаимосвязь, взаимоисключение и др. Обобщение и абстрагирование, классификация данных наблюдения, эксперимента, измерения на языке науки, имеющие место в описании, делают факты базисом для дальнейших логических операций. Это делает возможным на уровне описания установление эмпирических, статистических зависимостей — закономерностей (законов) — в виде функциональных зависимостей.

Важным признаком классификации методов является технология процессов формирования выводов в ходе анализа и синтеза систем. В соответствии с этим признаком метод может быть информационным, математическим, кибернетическим, интуитивным, аналогией или комбинированным.