Анализ и концептуальное моделирование систем (лекция 1)

1.

Центр дистанционного обучения
Анализ и концептуальное
моделирование систем
Лектор: Ивахник Дмитрий Евгеньевич
- кандидат экономических наук, доцент
- опыт моделирования бизнес-процессов - 15 лет
- количество реализованных проектов по
моделированию и автоматизации бизнес-процессов 30+ (энергетика, авиационная отрасль,
консалтинговые компании и др.)
- email: [email protected]

2.

Центр дистанционного обучения
Цель
и
задачи
курса:
Цель курса – изучение методов исследования систем, методов обследования
организаций, изучение современных методов и средств моделирования и
проектирования информационных систем на базе унифицированного языка
моделирования UML.
Задачи курса:
• введение в теорию моделирования;
• обзор и сравнение
обеспечения;
основных
подходов
к
разработке
программного
• обзор языка UML, его средств и возможностей;
• изучение языка UML применительно к моделированию и проектированию
информационных систем.

3.

Центр дистанционного обучения
ЛИТЕРАТУРА:
Флегонтов А. В., Матюшичев И. Ю. Моделирование
информационных систем. Unified Modeling Language
Волк В. К. Практическое
введение в программную
инженерию

4.

Центр дистанционного обучения
Шелухин О. И. Моделирование
информационных систем
Леоненков А. В. Объектноориентированный анализ и проектирование
с использованием UML и IBM Rational Rose
Гвоздева Т. В., Баллод Б. А.
Проектирование
информационных систем:
технология
автоматизированного
проектирования

5.

Центр дистанционного обучения
ПЛАН ЛЕКЦИОННЫХ ЗАНЯТИЙ:
Лекция 1. Основные понятия системного анализа и теории систем.
Лекция 2. Введение в теорию моделирования. Классификация моделей.
Лекция 3. Объектно-ориентированное моделирование.
Лекция 4. Основы унифицированного языка моделирования.
Лекция 5-6. Модели анализа, проектирования, реализации. (4 ч.)
Лекция 7. Исследование систем управления.
Лекция 8. Оценивание систем.

6.

Центр дистанционного обучения
ПЛАН ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ:
Практическая работа №1. Описание функционала системы.
Практическая работа №2. Описание функций системы через диаграмму вариантов
использования.
Практическая работа №3. Построение UML – модели системы. Диаграмма классов
анализа.
Практическая
работа №4. Построение UML – модели системы. Диаграмма
последовательности.
Практическая работа №5. Построение UML – модели системы. Диаграмма классов.
Практическая работа №6. Построение UML – модели системы. Диаграмма
деятельности.
Практическая работа №7. Построение UML – модели системы. Диаграммы
компонентов, развертывания.

7.

Центр дистанционного обучения
БАЛЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ:
Практические работы:
4 работы по 5 баллов, 5 работ по 8 баллов = 60 баллов
.
Лекции:
5 баллов за 1 лекцию, 8 лекций = 40 баллов
ИТОГО: 100 баллов
От 65 баллов = допуск к зачету
От 86 баллов = автомат
online.mirea.ru

8.

Центр дистанционного обучения
Необходимое ПО:
Visual Paradigm
Community edition
https://www.visualparadigm.com/download/community.jsp

9.

Центр дистанционного обучения
ЛЕКЦИЯ 1.
Основные понятия системного анализа и
теории систем

10.

Центр дистанционного обучения
СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИИ:
• Основные положения системного анализа. Цель системного
анализа.
• Принципы системного анализа.
• Понятие информационной системы. Классификация систем.
• Методы исследования систем.

11.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
11

12.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
12

13.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
13

14.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
14

15.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
15

16.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
16

17.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
17

18.

Центр дистанционного обучения
Пример эмерджентности
К концу 2016 года число пользователей Facebook (Meta) выросло
настолько, что его больше не считают просто социальной сетью. Благодаря
более 2,9 миллиардам пользователей, компания по факту превратилась в
политического организатора, крупный (хотя и весьма проблемный)
источник информации, глобальную платформу дистрибуции видео, рынок
товаров и даже рабочих мест.
Многофункциональность Facebook опирается на размеры этой сети. Как
только система, которая способна воспроизводить эмерджентное
поведение, вырастает до определенных масштабов, применение тех же
правил, которые управляли ее работой ранее, начинает приводить к
совершенно иным и иногда полезным результатам.

19.

Центр дистанционного обучения
Пример эмерджентности
Два успешных стартапа Кремниевой долины: Uber и AirBnB.
Ни одна из них на самом деле не производит активы, которые продает, но
каждая из этих компаний создала новый поток информации, который
позволил отдельным агентам (людям со смартфонами) по-новому
реагировать на местонахождение этих активов в режиме реального
времени. Взаимодействие пользователей в массе привело к
возникновению новых типов поведения и новых рынков, основанных на
этих типах.

20.

Центр дистанционного обучения
Сходства и различия синергии и эмерджентности
Данные понятия схожи между собой. Основное из сходство в том, что
объединение нескольких объектов приводит к новому результату, который нельзя
получить от отдельных объектов.
Из определений также становятся понятны некоторые различия между понятиями.
Для эмерджентности важно то, что объединение приводит к получению нового
свойства. А для синергии само свойство может не измениться, но изменится его
сила. Получается, что синергия позволяет нам улучшить какие-то свойства,
а эмерджентность не только улучшает, но и создаёт новые.
Также можно заметить, что синергия не является основным свойством системы
в отличии от эмерджентности. Так как для системы важно выполнять какие-то
новые функции или старые, но новым способом.
Система может характеризоваться эмерджентностью, но необязательно
синергией.

21.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
21

22.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
22

23.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
23

24.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
24

25.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
25

26.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
26

27.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
27

28.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
28

29.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
29

30.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
30

31.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
31

32.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
32

33.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
33

34.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
34

35.

Центр дистанционного обучения
1. Основные положения системного анализа.
Цель системного анализа.
Особенности организации системы
направленность
связей
порядок
элементов
Абстрагированные
свойства организации
внутренние
свойства связей
упорядоченность
согласование
событий и целей
технические
средства
передача
информации
отношения
подчинённости

36.

Центр дистанционного обучения
Цель системного анализа
Цель системного анализа
Альтернативная
формулировка цели
системного анализа
Установить структуру
исследуемой системы
Выявление причины отличия
свойств системы от свойств
составляющих ее элементов
Результат системного
анализа – знание о структуре
исследуемой системы
Целью применения системного анализа является
повышение степени обоснованности принимаемого
решения, расширение множества вариантов, среди
которых производится обоснованный выбор.

37.

Центр дистанционного обучения
Системный анализ
Выявление
проблемы
Формирование
альтернатив
Выбор
альтернатив
Выбор
решения

38.

Центр дистанционного обучения
2. Принципы системного анализа.
Составные части системного анализа
методология
аппаратная
реализация
- Определения используемых
понятий
приёмы моделирования
принятия решения
- принципы системного подхода
- постановка и общая
характеристика основных
проблем
опыт применения в
различных областях
знания
- научно-технические
разработки, в т. ч. создание
АСУ
- различные задачи и
экономики и финансов

39.

Центр дистанционного обучения
Системный
анализ
дедуктивной
последовательности
Последовательность действий
системного анализа:
интегрированного
рассмотрения
1. Анализ объекта:
2. Формирование конечных целей объекта
(цели исследования).
Принципы
согласования
ресурсов и целей
рассмотрения
3.Определение стратегии развития
систем.
4. Реализация решения при управлении
системой.
бесконфликтности
Портал НОУ ИНТУИТ. Лекция «История,
предмет, цели системного анализа»

40.

Центр дистанционного обучения
Проблемы разработки возможных путей развития системы можно разделить на
три класса:
хорошо структурированные (wellstructured),
или
количественно
сформулированные
проблемы,
в
которых существенные зависимости
выяснены очень хорошо;
неструктурированные (unstructured),
или
качественно
выраженные
проблемы, содержащие лишь описание
важнейших ресурсов, признаков и
характеристик,
количественные
зависимости
между
которыми
совершенно неизвестны
Оптнер С.Л. Системный анализ для решения проблем бизнеса и промышленности
слабо
структурированные
(ill-structured),
или смешанные
проблемы, которые содержат как
качественные элементы, так и
малоизвестные,
неопределенные
стороны, которые имеют тенденцию
доминировать

41.

Центр дистанционного обучения
Понятие информационной системы.
Классификация систем.
Информационная система – это комплекс вычислительного и
коммуникационного
оборудования,
программного
обеспечения,
лингвистических средств и информационных ресурсов, который
обеспечивает их сбор, хранение, актуализацию, распространение и
обработку и в целях поддержки какого-либо вида деятельности.
Информационная система – это система, предназначенная для хранения,
поиска и обработки информации и соответствующие организационные
ресурсы (человеческие, технические, финансовые и др.), которые
обеспечивают и распространяют информацию (ISO/IEC 2382:2015)
Горлушкина Н.Н. Системный анализ и моделирование информационных процессов и
систем. – СПб: Университет ИТМО, 2016.

42.

Центр дистанционного обучения
Элементы, связи, система, внешняя среда
М –элемент
{M} совокупность элементов
Мi М - принадлежность элемента
совокупности
Связь двух элементов
Характеристики связи
направление (направленные и
ненаправленные);
подчинение;
порождение (или генетические);
сила (сильные и слабые);
равноправные (или безразличные);
характер (или вид).
управление.

43.

Центр дистанционного обучения
Сложная система - система, состоящая из элементов разных
типов и обладающая разнородными связями между ними.
{M } ∪{M r }
R
1
2
R
{M } :{{M },{M },...,{M }}
r 1
Автоматизированные или вычислительные системы (АС, ВС).
АС - сложная система с определяющей ролью элементов двух типов:
в виде технических средств;
в виде действий человека.
A :{{M T },{M Ч },{xТ },{xТ Ч },{xЧ }, F}
MT
- технические средства, в первую очередь ЭВМ;
МЧ
{xT Ч }
- решения и другая активность человека;
- совокупность связей между человеком и техникой.

44.

Центр дистанционного обучения
Структура системы. Декомпозиция. Иерархия.
^
^
:{{M},{x}}
М - совокупность групп элементов (компонентов)
^
xˆ - совокупность связей между этими группами.
Структура системы
Вещественная
Функциональная

45.

Центр дистанционного обучения
Декомпозицией называется деление системы на части, удобное для каких-либо операций с
этой системой.
Простейшие типы связей
Иерархические структуры:
Древовидная
Ромбовидная

46.

Центр дистанционного обучения
Модульное строение системы
xj – внешние (от «не системы») воздействия на элементы модуля;
xij – воздействия от других элементов системы на элементы модуля;
yjk – воздействия от элементов модуля на другие элементы системы;
yj – воздействия от элементов модуля на «не систему».
({x j },{x ij }, J ) ({ y j },{y jk })

47.

Центр дистанционного обучения
Процессы в системе
Процесс - набор состояний системы, соответствующий упорядоченному
(непрерывному или дискретному) изменению некоторого параметра,
определяющего характеристики системы.
S t t (z(t 0 )) z(t), z Z , t T
0
Z - значения характеристик
St t - некоторое правило перехода от состояния в момент t0 к
0
состоянию в момент t > t0 через все его промежуточные
непрерывные или дискретные значения

48.

Центр дистанционного обучения
Верхняя часть
иерархической системы
целей при проектировании
пассажирского самолёта

49.

Центр дистанционного обучения

50.

Центр дистанционного обучения
Классификация систем:
решаемые задачи:
1) системы управления;
2) вычислительные информационные
системы;
3) поисково-справочные информационные
системы;
4) системы поддержки принятия решений;
5) информационные обучающие системы.
функциональные
возможности:
1) функции редактирования данных;
2) функции получения информации из
информационного хранилища
(поисковые функции);
3) функции безопасности (управления
доступом);
4) расчётные функции;
5) технологические функции
(автоматизация деятельности).

51.

Центр дистанционного обучения
Признаки системы:
целостность
связанность
наличие целей
эмерджентность
Функционирование системы:
Состояние
Равновесие
Поведение
Устойчивость
Развитие

52.

Центр дистанционного обучения
Задачи управления системой
отделение ценной информации от "шумов"
(возмущения информации).
Управление
целенаправленная актуализация знаний.
Управление системой
выполнение внешних функций управления,
обеспечивающих необходимые условия
функционирования системы.
Взаимодействие с внешней средой:

53.

Центр дистанционного обучения
Цикл управления системой
Управление системой (в системе)
используется для различных целей:
1.увеличения
скорости
получение
информации о
траектории
передачи
сообщений;
2.увеличения объема передаваемых
обработка
и анализ
информации
выявление
управляющих
параметров
сообщений;
3.уменьшения
времени
обработки
степени
сжатия
сообщений;
4.увеличения
сообщений;
5.увеличения (модификации) связей
системы;
6.увеличения
(информированности).
информации
сбор
информации о
системе
определение
ресурсов для
управления
управление
траекторией
системы

54.

Центр дистанционного обучения
По характеру управления, охвата
подсистем и подцелей (цели системы)
управление может быть:
Функции и задачи управления системой:
1.стратегическое,
1.Организация системы.
разработку,
2.Мониторинг системы.
поведения системы;
направленное
корректировку
на
стратегии
3. Анализ и синтез, агрегирование системы.
4. Прогнозирование (поведения) системы.
5. Планирование
(ресурсов,
элементов, разработку,
структуры) системы.
6.Учет и контроль ресурсов системы.
7.Регулирование (адаптация) системы.
8.Реализация решений в системе (относительно
системы).
2.тактическое,
направленное
корректировку
поведения системы.
на
тактики

55.

Центр дистанционного обучения
Методы исследования систем
Методы
исследования
Специальные
методы
Эмпирические
Теоретические
Анализ и синтез
Методы наблюдения
Социальный опрос
Интервьюирование
Анкетирование
Методы опроса
Экспериментальные

56.

Центр дистанционного обучения
Описание объекта автоматизации
Наименование
Краткое описание
Учет числа постояльцев в гостинице
База, в которой указаны занятые и свободные номера
Учет графика работы обслуживающего персонала
График работы каждого сотрудника
Глобальная система дистрибуции
Международная компьютерная система бронирований,
позволяющая агентствам оформлять и продавать клиентам
различные туристические услуги
Бухгалтерский учет
ИС бухгалтерского и налогового учета
Учет дополнительных услуг каждого постояльца
База, в которой указаны используемые платные услуги,
гостиницы
которые необходимо оплатить при выселении из
гостиницы
Учет мебели в каждом номере
База, в которой ведется учет мебели в каждом отдельном
номере

57.

Центр дистанционного обучения
Основные функции системы
Наименование
Краткое описание
Учет сотрудников
База данных, заполняемая в 1C
Учет инвентаря
Возможно использование таблица в 1С или в
Ekam
Учет свободных и занятых номеров
Возможна автоматизация в базе данных в CRM
Учет, расчет с дебиторами и кредиторами
Возможна автоматизация в базе данных в MS
SQL
Бронирование номеров онлайн
Сайт, созданный для клиентов, который
позволяет забронировать номер онлайн
(например , Tilda)
Заселение в номер
Договор о предоставлении гостиничных услуг
Месячный отчет о работе гостиницы
Возможно реализация в MS SQL
Составление графиков сотрудников
Возможно реализация базы данных в Orcle
Расчет зарплатной платы каждого сотрудника Возможно реализация базы данных в Orcle

58.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
58

59.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
59

60.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
60

61.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
61

62.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru
62

63.

Центр дистанционного обучения
Актер (actor) – это любая внешняя по отношению к проектируемой системе
сущность, которая взаимодействует с данной системой.
Другими словами, актер (действующее лицо) – непосредственный внешний
пользователь системы, это объект или множество объектов, взаимодействующих
с системой, но не являющихся ее частью.
Поскольку актер всегда находится вне проектируемой системы, его внутренняя
структура в модели никак не определяется. Для актера важно только его
внешнее представление, то есть как он воспринимается со стороны
моделируемой системы.
Графически действующие лица, или актеры, изображаются в виде фигурки
человечка, называемой «проволочный человечек», под которой пишется имя
актера.

64.

Центр дистанционного обучения

65.

Центр дистанционного обучения
На диаграммах вариантов использования (прецедентов) каждый
вариант использования (прецедент) удобно рассматривать как
отдельный сервис, который субъект предоставляет по запросу тех или
иных актеров. Каждый такой сервис определяет один из возможных
способов применения системы по своему целевому назначению.
Другими словами, отдельный вариант использования представляет
собой последовательность действий, выполняемых системой в ответ
на событие, инициируемое некоторым внешним объектом, то есть
описывает типичное взаимодействие между пользователем и
системой.

66.

Центр дистанционного обучения
Варианты использования торгового автомата

67.

Центр дистанционного обучения
счет
При попытке снять или положить деньги на счет всегда будет
проводиться запрос и проверка пароля клиента на доступ в данную
систему.

68.

Центр дистанционного обучения
Отношение включения является бинарным, то есть может связывать
только два и не более элементов модели. Данное отношение
применяется в тех ситуациях, когда имеется какой-либо фрагмент
поведения системы, который повторяется более чем в одном варианте
использования.
Следует помнить, что на одной диаграмме не может быть замкнутого
цикла по отношению включения между вариантами использования.
Иначе диаграмма вариантов использования будет несогласованной,
тем более что автоматизированные средства разработки
программного обеспечения (CASE-средства) не позволяют выявить
такого рода ошибки.

69.

Центр дистанционного обучения
клиенту
Если покупатель является постоянным, то ему может
быть предоставлена скидка. При этом сам вариант
использования «Оформление покупки» выполняется
независимо
от
варианта
использования
«Предоставление скидки»

70.

Центр дистанционного обучения
Однако на этом примере не видно, при каких именно условиях клиенту может
быть предоставлена скидка, то есть, для того чтобы расширение имело место,
должно быть выполнено специальное условие для данного расширения, например
наличие дисконтной карты у покупателя.
В таких случаях отношение расширения может снабжаться некоторым
прикрепленным к нему условием, которое должно определять, будет выполнено
расширение данного варианта использования или нет. Для моделирования
подобных ситуаций используется точка расширения (extension point), в которой
происходит проверка условий расширения и подключаются действия из
расширяющих вариантов использования.
К соответствующему отношению расширения присоединяется примечание (note).
Оно изображается в видепрямоугольника с «загнутым» правым верхним углом
(«собачье ухо»). Примечание должно содержать запись условия в форме
ограничения, заключенного в фигурные скобки. Ниже строки с условием после
ключевого слова «extension point» и двоеточия записывается имя точки
расширения, которое также должно бытьуказано и в базовом варианте после
ключевого слова.

71.

Центр дистанционного обучения
Графическое изображение отношения расширения
с использованием точки расширения

72.

Центр дистанционного обучения
Вариант использования может иметь сколь угодно много точек
расширения.
Комментарий
позволяет
сопоставить
конкретный
расширяющий вариант использования с определенной точкой расширения,
так как в нем указывается и условие расширения и точка расширения в
которой происходит подключение расширяющего варианта использования.
Если точка расширения единственная и из контекста понятно, какое
условие расширения должно выполняться, то описание можно опустить.
В общем случае следует помнить, что поведение любого базового класса не
должно зависеть от поведения его расширений и на одной диаграмме
вариантов использования не может быть замкнутого пути по отношению
расширения.

73.

Центр дистанционного обучения
Графическое изображение отношения обобщения
Графически отношение обобщения изображается в виде линии с
незакрашенной стрелкой, которая указывает на вариант-предок
В приведенном примере вариант использования «Оплата покупки» – это
вариант-предок по отношению к вариантам «Оплата по кредитной карте» и
«Оплата наличными», так как они являются его разновидностью.

74.

Центр дистанционного обучения
Пример применения отношения обобщениямежду актерами
Актеры могут быть связаны между единственно допустимым отношением –
отношением обобщения (generalize). Это отношение используется, если два и
более актера имеют общие свойства, то есть могут взаимодействовать с одним и
тем же множеством вариантов использования одинаковым образом.

75.

Центр дистанционного обучения
Описание взаимодействий актеров и
вариантов использования

76.

Центр дистанционного обучения
Поток событий – процесс обработки данных, реализуемый в рамках одного или
нескольких вариантов использования. Описание потока включает информацию о том,
какие обязанности возлагаются на актеров, а какие на систему.
- Чрезмерной
детализации
не
требуется,
т.е.
диаграмма
не
должна
быть
перенасыщена элементами (не более 15 вариантов использования).
- Располагать элементы следует так, чтобы была видна логическая последовательность
выполнения вариантов использования и минимум пересечений между отношениями.
-На диаграммах не следует
использования
отображать
особенности
и внутренней организации системы,
реализации
вариантов
связанные со спецификой
используемых программных и аппаратных средств. Диаграммы предназначены для
совместного с заказчиком определения функциональных требований к системе.
Поэтому интерпретировать отображенное на них и заказчик и разработчик должны
одинаково.

77.

Центр дистанционного обучения

78.

Центр дистанционного обучения

79.

Центр дистанционного обучения

80.

Центр дистанционного обучения

81.

Центр дистанционного обучения

82.

Центр дистанционного обучения

83.

Центр дистанционного обучения
Статистические методы
параметрическая статистика
Регрессионный анализ
Деловые и
инновационные игры
Корелляционный анализ
Ковариационный анализ
Факторный анализ
Описательная статистика
Стат. методы проверки гипотез
Планирование эксперимента
Логические методы
исследования
Морфологические методы
Методы организованных
стратегий
Совместное моделирование и
исследование объекта
группой
Мозговой штурм
Моделирование ситуации
Специфические
методы
исследования
Систематизация факторов
Метод сценариев
Дерево целей
Синектика
Практическое
исследование объекта
Социологические
исследования
Исследования по
документам
Тестирование
Исследование группой
независимых экспертов
Экспертные оценки
Метод Дельфи
SWOT - анализ

84.

Центр дистанционного обучения
Экспертные оценки.
Необходимы по причине сложности многих проблем, их
происхождением из « человеческого фактора», отсутствием
надежных экспериментальных или нормативных
инструментов.

85.

Центр дистанционного обучения
Изучение материалов
Индивидуальное изучение
Совместное обсуждение
Эксперты
а1
а2
Экспертные оценки
аn
an-1
J=1∕n∑aj
Изучение квалификации экспертов
а1
а2
Оценки надежности экспертов
аn
an-1
J=(1∕∑aj)∙(∑aj∙aj)
Обобщения мнений экспертов
Анализ согласованности мнений экспертов (расчет коэффициента конкордации)
Оценка достоверности экспертизы
низкая
достаточная
Выработка и принятие решения, формулировка вывода