Системный анализ. Процедуры системного анализа

1. Системный анализ

ПРОЦЕДУРЫ
СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА
1

2. Вопросы:

1. ВВОДНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ.
2. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМ.
3. АНАЛИТИЧЕСКИЕ И ИМИТАЦИОННЫЕ
МОДЕЛИ.
2

3. ПРОЦЕДУРЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

1. ВВОДНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ
3

4. Вводные замечания

Формализованная
постановка задачи
G(x)
Математическая
модель системы
F(X, U, T)
Отображение модели системы на
формализованную постановку
задачи G(F(X, U,T)
Решение
поставленной
задачи
На
предыдущей лекции были
сформулированы
три
этапа
проведения системного анализа. Эти
этапы являются основой решения
любой задачи проведения системных
исследований. Суть их состоит в том,
что необходимо построить модель
исследуемой системы, т.е. дать
формализованное
описание
изучаемого объекта, сформулировать
критерий
решения
задачи
системного анализа, т.е. поставить
задачу исследования и далее решить
поставленную задачу.
4

5. Вводные замечания

Указанные три этапа проведения системного анализа являются
укрупненной схемой решения задачи. В действительности задачи
системного анализа являются достаточно сложными, поэтому
перечисление этапов не может быть самоцелью.
Практикующему
системотехнику
требуется представить
методику
выполнения
каждого
из
этапов.
Сосредоточим внимание
на последовательности
операций
выполнения
системного анализа.
5

6. Вводные замечания

Специалисты по системному
анализу в своих работах
приводят различные схемы его
проведения. Фактически эти
процедуры или операции не
отличаются от тех, которые
присущи любому научному
исследованию. Наша задача
заключается в том, чтобы
представить для каждого этапа
конструктивную
схему
действий, в наибольшей степени
отвечающую
поставленным
задачам.
6

7. Вводные замечания

Поэтому помимо описания процедур проведения системного
анализа рассмотрим вопросы их практического выполнения.
Таким образом, основное внимание сосредоточим на методике
проведения системного анализа.
На раннем этапе исследований предъявляются требования
1) правильно поставить задачу,
2) найти верное решение правильно поставленной задачи.
7

8. Вводные замечания

Если
исследовательская
группа
руководствовалась
правильной методикой, то разработанные модели адекватны
изучаемой проблеме и допустимы с точки зрения реализации
вычислительного процесса, выполняются ограничения на
выделяемые средства и сроки
выполнения
работ,
а
внедрение
результатов
системного
анализа
осуществляется
квалифицированно
и
эффективно. В этом случае
работы
по
системному
анализу
завершаются
достижением цели.
8

9. Вводные замечания

Отметим
также, что методика проведения системного
анализа и руководящие принципы не являются
универсальными - каждое исследование имеет свои
особенности и требует от исполнителей интуиции,
инициативы и воображения, чтобы правильно определить
цели проекта и добиться успеха в их достижении.
9

10. Вводные замечания

Сформулируем последовательность работ по проведению
системного анализа. Специалисты по системному анализу
приводят различные схемы его выполнения.
Схемы
проведения
системного
анализа
представляются
в
виде
алгоритмов.
Тщательный
анализ
имеющихся
в
литературе
алгоритмов
показывает, что они имеют
большую степень общности в
целом
и
различия
в
частностях, деталях.
10

11. Вводные замечания

Алгоритм является прагматической моделью деятельности.
Было бы неправильно утверждать, что один алгоритм является
более правильным, чем другой, что реализация одного из них
является системным анализом, а другого - нет. Выбрав
конкретный алгоритм выполнения работ по системному анализу,
необходимо следовать предписаниям именно данного алгоритма.
Если бы был выбран другой алгоритм, то работы велись бы
согласно схеме действий, предписываемых моделью другого
алгоритма.
11

12. Вводные замечания

Следует заметить, что различные алгоритмы системного
анализа могут быть взаимозависимыми. Так ряд этапов могут
совпадать. С другой стороны, в одних из них может уделяться
большее внимание одним вопросам, в других расширенное
решение находят другие стороны.
Системный аналитик
может использовать тот
или
иной
алгоритм
системных
исследований.
Важно,
чтобы все они позволяли
решать
задачи
системного анализа и
приводили к достижению
поставленной цели.
12

13. ПРОЦЕДУРЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

2. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМ
13

14. ПРОЦЕДУРЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

№ п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
НАИМЕНОВАНИЕ ПРОЦЕДУРЫ
изучение структуры системы, анализ ее компонентов,
выявление взаимосвязей между отдельными
элементами;
сбор данных о функционировании системы,
исследование информационных потоков, наблюдения и
эксперименты над анализируемой системой;
построение моделей;
анализ качества моделей;
исследование ресурсных возможностей;
определение целей системного анализа;
формирование критериев;
генерирование альтернатив;
реализация выбора и принятие решений;
внедрение результатов анализа.
14

15. ЭТАПЫ АНАЛИЗА СИСТЕМЫ

На первых этапах решаются задачи изучения структуры системы, выявления
параметров, характеризующих функционирование системы и влияющих на
эффективность и качество ее работы, анализа информационных потоков,
циркулирующих в системе.
Этапы анализа системы
Данные этапы являются
предварительными
Изучение структуры
этапами
работы
по
системы
построению
модели
системы
Построение
Выявление параметров,
модели
характеризующих
функционирование системы
системы
Анализ информационных
потоков
15

16.

16

17. ЭТАПЫ АНАЛИЗА СИСТЕМЫ

Цель этапов
Выявление основных
структурных
элементов
Выявление
динамических
компонент
системы
Выявление
информационных
компонент системы
После выяснения этих вопросов переходят к решению
основной задачи – построению модели системы
17

18. МОДЕЛИ СИСТЕМ

Моделью называют некий объект, который в определенных
условиях
может
заменять
оригинал,
воспроизводя
интересующие свойства и характеристики оригинала. Модели
бывают материальные и абстрактные. Разновидностью
абстрактных моделей являются математические модели.
Модель
состава
системы
Модель
структуры
системы
Динамическая
модель
системы
18

19. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМ

Разработка модели системы
Компоновка
системы и её
работа
Зависимости
между
элементами
ТО, испытания,
неготовности
19

20. ТИПЫ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМ

Построение математической модели системы есть процесс
формализации
определенных
сторон
существования,
жизнедеятельности системы, ее поведения с точки зрения
конкретной решаемой задачи. Различают статические и
динамические модели.
№ п/п
Типы моделей
Существо моделей
1.
Статическая модель системы
Отражает конкретное состояние
объекта
2.
Динамическая модель
системы
Описывает процесс изменения
состояний системы
20

21. ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Изучение
характеристик системы
Цель
исследования
Прогнозирование путей
развития системы
Вопросы
динамического
поведения
систем
Сравнение вариантов
развития системы
Динамические модели находят более широкое применение, чем
статические.
21

22. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМ

Существо
решаемой задачи
Определяет
Целевое предназначение
модели
Ошибочным
будет
разработка
модели
системы,
описывающая все стороны, все аспекты существования и
развития системы.
Модель всегда должна быть конкретной, нацеленной на
решение поставленной задачи.
22

23. ПРОЦЕДУРЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

3. Аналитические и имитационные модели
23

24. ТИПЫ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМ

№п/п Тип модели
1. Аналитические
2.
Имитационные
Характеристика модели
В аналитических моделях поведение сложной
системы записывается в виде некоторых
функциональных соотношений или логических
условий
В имитационной модели поведение компонент
сложной системы описывается набором
алгоритмов, которые затем реализуют ситуации,
возникающие в реальной системе.
Наиболее полное исследование удается провести в том случае,
когда получены явные зависимости, связывающие искомые
величины с параметрами сложной системы и начальными условиями
ее изучения. Однако это удается выполнить только для сравнительно
простых систем.
24

25. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМ

Для сложных систем исследователю приходится идти на
упрощение реальных явлений, дающее возможность описать их
поведение и представить взаимодействия между компонентами
сложной системы. Это позволяет изучить хотя бы некоторые общие
свойства сложной системы, например, оценить устойчивость
системы, характеристики надежности и т.п.
25

26. СХЕМА ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМ

Сведения о
начальном
состоянии
системы
Фактические
значения
параметров
системы
Сбор данных о
системе
Исходные
данные о
системе
Реальные явления
в системе
Сведения о возможном
поведении сложной системы
для конкретной ситуации
Принятие
решения
Исследование
поведения системы
на модели
Анализ результатов
26

27. АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМ

Вопрос о том, какой модели следует отдать предпочтение
при проведении исследований характеристик системы, не
является очевидным.
Аналитические
модели
Имитационные
модели
27

28. АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМ

№п/ Преимущества
п
моделей
1.
2.
3.
аналитических Недостатки аналитических моделей
Аналитическая
модель
дает Когда явления в сложной системе
решение поставленной задачи в настолько сложны и многообразны,
законченной форме.
аналитическая
модель
становится
слишком грубым приближением к
действительности
Применение аналитической модели Построить аналитическую модель для
обеспечивает глубину анализа. С сложной системы очень трудно. При
помощью аналитических моделей таком построении требуется принимать
можно проводить исследование существенные
упрощающие
характеристик в некоторой области предположения,
которые
могут
определения параметров, в которой привести к тому, что построенная
модель адекватна описываемым модель будет неадекватна описываемым
явлениям или процессам.
процессам или явлениям.
Применение
аналитических Простая модификация проекта или
моделей
позволяет
получить изменение
предположений
о
решение в виде функциональной функционировании
элементов
зависимости
исследуемых структуры может потребовать коренной
характеристик
от
параметров перестройки модели
модели.
28

29. АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМ

№п/п
1.
2.
3.
Преимущества
имитационных Недостатки имитационных моделей
моделей
При модификации проекта или Предсказательные
возможности
изменении
предположений
о имитационного
моделирования
функционировании
элементов значительно
меньше,
чем
у
структуры у имитационной модели аналитических моделей.
потребуется
изменить
лишь
входную информацию.
Имитационные модели могут быть Имитационная модель за один цикл ее
построены в самых
общих применения
производит
расчет
предположениях
о характеристик в одной точке. Для
функционировании системы.
получения
функциональной
зависимости
выходной
характеристики от параметров модели
необходимо провести многократные
расчеты на имитационной модели.
Имитационные модели могут быть
более адекватны.
29

30. ПРИМЕР

Пусть необходимо оценить характеристики надежности системы,
структура которой известна. Если проводить расчеты в
предположении об отсутствии восстановительных мероприятий
после отказов элементов, то аналитическая модель строится с
использованием логико-вероятностного подхода. Если считать, что
после отказа элементов осуществляется восстановление и потоки
отказов и восстановлений пуассоновские, то для расчета
используются уравнения Колмогорова-Чепмена. Если же будем
предполагать восстановление элементов, но потоки отказов или
восстановлений будем описывать распределением более общего
вида, то для построения моделей расчета надежности необходимо
использовать аппарат теории восстановления.
30

31. ПРИМЕР

В имитационной модели в этом случае меняются лишь
входные
данные.
Таким
образом,
на
основании
вышесказанного нельзя однозначно решить какая модель
лучше. Как аналитическая, так и имитационная модели
являются полезным инструментом исследования и об их
соответствии решаемым проблемам надо судить в контексте
конкретного применения. В задачах системного анализа
целесообразно проводить комбинированные исследования,
использующие как аналитические, так и имитационные
модели.
31

32.

Спасибо за
внимание
32