Системный анализ и его методология
Системный анализ – это область знаний, которая занимается проблематикой поиска оптимальных решений при анализе множества информационных блоков разнообразной природы. Данное определение означает, что системный анализ применяется к выбранной проблеме с целью увеличения уровня аргументации найденного решения, а также расширения количества возможных вариантов, из числа которых выполняется выбор. Одновременно прописываются методы отсева недееспособных вариантов.
В системном анализе могут быть выделены следующие элементы:
- методология;
- аппаратная реализация;
- приложения применимые на практике.
Методология состоит из определений применяемых понятий и принципов системного подхода. В системном анализе можно выделить следующие основные определения:
- Элемент - некий объект (информационный, материальный, энергетический), обладающий важными для человека свойствами, но внутренняя структура которого не зависит от цели, с которой его изучают.
- Связь – нужный для изучения обмен среди элементов информацией, веществом, энергией.
Система – набор элементов, обладающий следующим набором признаков:
- Связями, позволяющими с помощью проходов по ним от одного элемента к другому, объединить любые элементы совокупности;
- Свойствами, отличными от свойств каждого элемента совокупности.
Каждый объект, при рассмотрении его в определённой плоскости, может рассматриваться в качестве системы. Но остаётся открытым вопрос, всегда ли это необходимо использовать. Большая система - это такая, которая состоит из большого числа единообразных частей и типовых связей между ними. Ярким примером является трубопровод. Его элементами являются промежутки между опорами или соединительными швами. Чтобы рассчитать прочность методом конечных элементов, надо считать элементами системы маленькие участки труб. Связи между элементами носят силовой (энергетический) характер, поскольку любой элемент воздействует на соседние.
Сложная система –это система, состоящая из элементов различных типов и обладающая разнообразными связями между элементами. Примером может служить электронная вычислительная машина (ЭВМ), лесопогрузчик или корабль.
Автоматизированная система – это сложная система, в которой главную роль играют элементы следующих типов:
- различные технические средства;
- практические действия человека.
При этом более желаемым для сложных систем является автоматизированный режим управления, чем полностью автоматический.
Структура систем
Структура системы – это разделение её на наборы элементов, где показаны связи между ними. Это деление неизменно в течение всего времени изучения системы, и оно даёт информацию о ней в целом. Это разделение может быть материальным, функциональным, алгоритмическим или каким -либо другим. Например, материальная основа –это конструкция собранного моста, которая составлена из набора отдельных секций, собранных на месте установки моста. Т.е. материальная структура, в данном случае, обозначает секции и очерёдность их сборки.
В качестве примера функциональной структуры можно привести разделение двигателя внутреннего сгорания на отдельные автономные системы: подачи топлива(питания), охлаждения, смазки и т.д. Структура на основе алгоритма, это, например, компьютерная программа, которая указывает очерёдность выполнения работ при поиске неисправностей в каком-либо оборудовании. Характеристику структуры системы можно дать по типу её внутренних связей. Самые простые связи -это последовательная, параллельная и обратная связь.
Определение декомпозиции может быть следующим: подразделение системы на составные части, которое даёт возможность выполнять различные операции с данной системой. Например, деление объекта на части, которые могут быть спроектированы отдельно
Иерархическая структура –это структура, в которой есть подчинённость, то есть связи между отдельными элементами имеют разные права. Т.е., например, действие в одну сторону(направление) влияет на элемент существенно сильнее, чем в обратном направлении.
Типы структур, основанных на иерархии, достаточно многообразны, но на практике в основном применяются две: это древовидные структуры и ромбовидные.
Древовидная структура самая простая для практической реализации и анализа. И в ней просто выделить уровни иерархии, т.е. наборы элементов, которые находятся на равном расстоянии от основного (верхнего) компонента. Например, древовидную структуру имеет процесс создания технологического объекта по его главным характеристикам посредством выполнения проектов его составных частей, набора агрегатов, различных более мелких систем, опускаясь до реализации необходимых деталей.
Принципы системного подхода
Под принципами системного подхода понимаются общие положения, которые обобщают опыт работ людей со сложными системами. Они считаются основным элементом методологии. Всего их более двадцати, рассмотрим некоторые из них:
- Главенство основной цели.
- Анализ и проектирование системы как единого целого объекта и как набора отдельных элементов.
- Связность элементов: все части анализируются вместе с их связями с другими элементами.
- Модульность проектирования: очень эффективна разбивка системы на модули и анализ её как набор модулей.
- Иерархический принцип: необходимо построить все элементы согласно их рангам.
- Функциональный принцип: структура и функции системы анализируются совместно, но приоритет имеют именно функции.
- Эволюционный принцип: учитывается способность системы изменяться, её развитие, расширение.
- Децентрализация: при принятии решений сочетаются принципы центрального управления и децентрализации.
- Необходимо учитывать различные неопределённости и случайности в системе.
