Принципы декомпозиции системы.

Рассмотрим некоторые наиболее часто применяемые методы декомпозиции.

Функциональная декомпозиция. Декомпозиция базируется на анализе функций системы. При этом ставится вопрос, что делает система, независимо от того, как она работает. Основанием разбиения на функциональные подсистемы служит общность функций, выполняемых группами элементов. Например, при декомпозиции предприятия все склады материальных ценностей по функциональному признаку могут быть выделены в подсистему «Склады ТМЦ», а все склады готовой продукции - в подсистему «Склады ГП».

Декомпозиция по жизненному циклу. Признак выделения подсистем - изменение закона функционирования подсистем на разных этапах цикла существования системы «от рождения до гибели». Рекомендуется применять этот метод, когда целью системы является оптимизация процессов и когда можно определить последовательные стадии преобразования входов в выходы. Например, оборудование предприятия может быть разбито на подсистемы, каждая из которых содержит элементы оборудования с одинаковым уровнем износа и соответственно, имеет свою функцию выпуска, изменяющуюся при переходе к каждой новой стадии износа.

Декомпозиция по физическому процессу. Признак выделения подсистем - шаги выполнения алгоритма функционирования подсистемы, стадии смены состояний. Хотя эта стратегия полезна при описании существующих процессов, результатом ее часто может стать слишком последовательное описание системы, которое не будет в полной мере учитывать ограничения, диктуемые функциями друг другу. При этом может оказаться скрытой последовательность управления. Применять этот метод следует, только если целью модели является описание физического процесса как такового. Примером такой декомпозиции является эталонная семиуровневая модель сети передачи данных.

Декомпозиция по подсистемам (структурная декомпозиция). Признак выделения подсистем - сильная связь между элементами по одному из типов отношений (связей), существующих в системе (информационных, логических, иерархических, энергетических и т.п.). Силу связи, например, по информации можно оценить коэффициентом информационной взаимосвязи подсистем k=N/N_o, где N - количество взаимоиспользуемых информационных массивов в подсистемах, N_o - общее количество информационных массивов. Для описания всей системы должна быть построена составная модель, объединяющая все отдельные модели. Рекомендуется использовать разложение на подсистемы, только когда такое разделение не изменяет основные части системы. Нестабильность границ подсистем быстро обесценит как отдельные модели, так и их объединение.

13. Типизация задач, решаемых при анализе системы.

На этапе анализа, обеспечивающем формирование детального представления системы, осуществляются:

1)функционально-структурный анализ существующей системы, позволяющий сформулировать требования к создаваемой системе. Он включает уточнение состава и законов функционирования элементов, алгоритмов функционирования и взаимовлияний подсистем, разделение управляемых и неуправляемых характеристик, задание пространства состояний Z, задание параметрического пространства Т, в котором задано поведение системы, анализ целостности системы, формулирование требований к создаваемой системе;

2)морфологический анализ - анализ взаимосвязи подсистем;

3)генетический анализ - анализ предыстории, причин развития ситуации, имеющихся тенденций, построение прогнозов;

4)анализ аналогов;

5)анализ эффективности (по результативности, ресурсоемко-сти, оперативности), включающий выбор шкалы измерения, формирование показателей эффективности, обоснование и формирование критериев эффективности, непосредственно оценивание и анализ полученных оценок;

6) формирование требований к создаваемой системе, включая выбор критериев оценки и ограничений.

Задачи и методы этапа синтеза

Этапсинтеза системы, решающей проблему практики, представлен в виде упрощенной функциональной диаграммы на рис.

Рис.Упрощенная функциональная диаграмма этапа синтеза системы,

решающей проблему практики

На этом этапе осуществляются:

1) разработка модели требуемой системы (выбор математического аппарата, моделирование, оценка модели по критериям адекватности, простоты, соответствия между точностью и сложностью, баланса погрешностей, многовариантности реализации, блочности построения);

2) синтез альтернативных структур системы, снимающей проблему;

3) синтез параметров системы, снимающей проблему ;

4) оценивание вариантов синтезированной системы (обоснование схемы оценивания, реализация модели, проведение эксперимента по оценке, обработка результатов оценивания, анализ результатов, выбор наилучшего варианта).

Оценка степени снятия проблемы проводится при завершении системного анализа.

14. Формирование общего представления системы.

Наиболее сложными в исполнении являются этапы декомпозиции и анализа. Это связано с высокой степенью неопределенности, которую требуется преодолеть в ходе исследования. Рассмотрим процесс формирования общего и детального представления системы, включающий шесть основных стадий.

Стадия 1. Выявление главных функций (свойств, целей предназначения) системы. Формирование (выбор) основных предметных понятий, используемых в системе. На этой стадии речь идет об уяснении основных выходов в системе. Именно с этого лучше всего начинать ее исследование. Должен быть определен тип выходов: материальный, энергетический, информационный. Выходы должны быть отнесены к каким-либо физическим или другим понятиям (выход производства -продукция (какая?), выход системы управления - командная информация (для чего? в каком виде?), выход автоматизированной информационной системы - сведения (о чем?) и т.д.).

Стадия 2. Выявление основных функций и частей (модулей) в системе. Понимание единства этих частей в рамках системы. На этой стадии происходит первое знакомство с внутренним содержанием системы, выявляется, из каких крупных частей она состоит и какую роль каждая часть играет в системе. Это стадия получения первичных сведений о структуре и характере основных связей. Такие сведения следует представлять и изучать при помощи структурных или объектно-ориентированных методов анализа систем, где, например, выясняется наличие преимущественно последовательного или параллельного характера соединения частей, взаимной или преимущественно односторонней направленности воздействий между частями и т.п. Уже на этой стадии следует обратить внимание на так называемые системообразующие факторы, т.е. на те связи, взаимообусловленности, которые и делают систему системой.

Стадия 3. Выявление основных процессов в системе, их роли, условий осуществления; выявление стадийности, скачков, смен состояний в функционировании; в системах с управлением - выделение основных управляющих факторов. Здесь исследуется динамика важнейших изменений в системе, ход событий, вводятся параметры состояния, рассматриваются факторы, влияющие на эти параметры, обеспечивающие течение процессов, а также условия начала и конца процессов. Определяется, управляемы ли процессы и способствуют ли они осуществлению системой своих главных функций. Для управляемых систем уясняются основные управляющие воздействия, их тип, источник и степень влияния на систему.

Стадия 4. Выявление основных элементов «несистемы», с которыми связана изучаемая система. Выявление характера этих связей. На этой стадии решается ряд отдельных проблем. Исследуются основные внешние воздействия на систему (входы). Определяются их тип (вещественные, энергетические, информационные), степень влияния на систему, основные характеристики. Фиксируются границы того, что считается системой, определяются элементы «несистемы», на которые направлены основные выходные воздействия. Здесь же полезно проследить эволюцию системы, путь ее формирования. Нередко именно это ведет к пониманию структуры и особенностей функционирования системы. В целом данная стадия позволяет лучше уяснить главные функции системы, ее зависимость и уязвимость или относительную независимость во внешней среде.

Стадия 5. Выявление неопределенностей и случайностей в ситуации их определяющего влияния на систему (для стохастических систем).

Стадия 6. Выявление разветвленной структуры, иерархии, формирование представлений о системе как о совокупности модулей, связанных входами-выходами.

Стадией 6 заканчивается формирование общих представлений о системе. Как правило, этого достаточно, если речь идет об объекте, с которым мы непосредственно работать не будем. Если же речь идет о системе, которой надо заниматься для ее глубокого изучения, улучшения, управления, то нам придется пойти дальше по спиралеобразному пути углубленного исследования системы.

15. Понятие системы с управлением. Состав системы с управлением.

Система с управлением (СУ) включает в себя три подсистемы (рис.):

- управляющую систему (УС);

- объект управления (ОУ);

- систему связи (СС).

Системы с управлением, или целенаправленные, называются кибернетическими. К ним относятся технические, биологические, организационные, социальные, экономические системы.

Управляющая система совместно с системой связи образует систему управления А. Основным элементом организационно-технических СУ являются лица, принимающее решение (ЛПР).

Рис. Система с управлением

Система связи включает в себя канал прямой связи, по которому передается входная информация - множество {х}, включающее командную информацию , и канал обратной связи, по которому передается информация о состоянии ОУ - множество выходной информации {у}.

Множества переменных {n} и {} обозначают соответственно воздействие окружающей среды (различного рода помехи) и показатели, характеризующие качество и эффективность функционирования подсистемы В, при этом . Кроме того, в процессе анализа системы, каждая характеристика должна рассматриваться как потенциальная кандидатура на роль показателя.

Основными группами функций СУ являются:

- функции принятия решений - функции преобразования содержания информации {};

- рутинные функции обработки информации {}, охватывающие учёт, контроль, хранение, поиск, тиражирование, преобразования формы информации и т.д.;

- функции обмена информацией . связанные с доведением выработанных воздействий до ОУ и обменом информацией между ЛПР (ограничением доступа, получение, сбор, передача информации по управлению в текстовой, графической, табличной и иных формах по системам передачи данных).

Совокупность функций управления, выполняемых в системе при изменении среды, называют циклом управления.

При этом от объектов управления в СУ поступает информация о текущем состоянии дел. ЛПР контролируют ее истинность, учитывают и анализируют в целях выявления отклонений от требуемого состояния и определения необходимости изменения текущего состояния. По результатам анализа осуществляются регулирование или проводится корректировка целей (решается задача целеполагания), после чего система переводится в новое состояние на основе прогнозирования и планирования. При необходимости направляется доклад в старший орган управления.

При управлении ЛПР выполняет сложную последовательность функций из множеств {f_c}, {f_p}, {f_o}. Каждая из них может быть представлена рядом задач. Совокупность средств информационной технологии и людей, объединённых для достижения определенных целей, в том числе для управления, образуют информационную систему ИС. В английском языке этому понятию соответствует термин Management Information System (MIS) - управляющая информационная система.

Общей целью автоматизации управления является повышение эффективности использования объекта управления.