Складові системного підходу

Як узагальнений алгоритм системний підхід реалізується в три великі етапи:

• систематизація (цілей, задач, моделей, методів і т. д.) на основі проведення класифікації та впорядкування (декомпозиції);

• використання формалізованого поняття «система» (< вхід > — < перетворення > — < вихід >) та прове­дення математичних і комп'ютерних експериментів;

• застосування методології цілеорієнтування системи < цілі > <-> < засоби >, що деталізується в більш кон­кретну структуру < цілі > <-> < задачі моделі > <-> < ме­тоди, алгоритми > <->< програмно-технічні засоби >.

Враховуючи те, що традиційні методи розв'язання задач систематизації загальновідомі, зупинимось на розгляді дру­гого етапу.

Для опису системи мають бути точно визначені категорії І поняття, що дають змогу уявити її через формальні засоби. з одного боку, система — це відокремлена частина середовища, яка може бути розглянута як окремий об'єкт, що виконує визначені функції; з іншого — це сукупність еле­ментів і зв'язків між ними.

Іноді елементи системи можуть розчленовуватись на більш «дрібні» елементи. Такий внутрішній розподіл системи на елементи і зв'язки дає змогу спростити процес створення чи дослідження системи.

Під час створення (дослідження) системи відповідно до системного підходу слід використовувати поняття «цілеорієнтованість», що розуміє проходження визначеної цілі протягом усього процесу створення чи дослідження.

Реалізація методології системного підходу дає можливість представити модельовані процеси у вигляді деякої сукупності моделей:

- «частина—ціле», тобто машинобудівна модель (морфологічна структура), що відображає властивості будови системи — машини, пристрою, агрегата, виробу і т. д. (цільова категорія);

• функціонування — модель динаміки, що відображає властивості (стійкість, оптимальність, надійність і т. д.) функціонування як процесу досягнення цілей;

• витрати ресурсів — модель ресурсної динаміки (про­цесів використання — експлуатації);

• модель розвитку (адаптація, пристосування, самоор­ганізація, функціонування з використанням усіх видів змін, спрямованих на підтримку працездатності (значень величин, параметрів структури, функції, мети і т. д.).

Слід зазначити, що вся сукупність відношень як у межах кожної моделі, так і між моделями може бути подана у вигляді системної моделі. Наприклад, процес побудови (роз­бирання) складного виробу з погляду цілепокладання (ціледосягнення) можна представити моделлю у вигляді деякої деревоподібної мережі — графу, що складається з ребер відношень частина — ціле, результатів застосування операції об'єднання (збирання):

Е = U Еi

i Î I

де i пробігає індексну множину I, що є сукупністю об'єдна­них частин Еi у ціле (систему виробу).

Для складної машинобудівної конструкції характерна «багатоярусна піраміда», що може бути основою побудови інформаційної (комп'ютерної) моделі. Наприклад, у роботизованому виробництві найвищий рівень автоматизації по­лягає в тому, що робот-автомат повинен «знати» лише кінцевий результат — зібрану конструкцію. Сам же процес збирання реалізується за допомогою алгоритму, який має визначатися після виконання кожної операції.

Поки що мова йшла про неорієнтоване дерево.

Відомо, що якщо стрілки на ребрах спрямовані в бік кореневої вершини — це модель збирання (композиції). Якщо ж стрілки спрямовані в протилежний бік — це процес розбирання (декомпозиції) і як результат — модель складу системи або її структур.

Зазначена модель відображає тільки сукупність фактів. Якщо нас цікавить більш докладна інформація, то маємо поопераційну модель, що відображає деякі підсумкові характеристики, так звану укрупнену динаміку процесу збирання об'єкта автоматизації. Моделлю такого процесу може слугувати мережна модель «гамачного» типу, що використовується у відомих системах РЕRТ (американський сітковий графік). Ця модель дає змогу описати послідовність робіт (подій) — вершини і поєднуючі їх ребра — переходів із позначенням затрачуваного ресурсу (часу, грошей, трудоресурсів ) на кожному з них. Використовуючи поняття шляхів на сітковому графіку як деякі послідовності переходів, у то­му числі «початок процесу» і «кінець процесу», можна виділити шляхи, що володіють властивостями оптималь-ності, припустимості, бажаності і т. д.:

n

Lk = ∑ lki -> opt

i=1

де 4, — елементарні ребра, сукупності ребер, підшляхи.

При цьому можна здійснювати процеси планування (цілепокладання побудови мережі) і керування (ціледосягиення) реалізацією заданих переходів уздовж шляху, що володіє заданими властивостями. Так описуються логічні, а не фізичні процеси, які можуть супроводжувати роботизо-наний процес.

Завершує логічну інтерпретацію автоматизованого процесу так звана алгоритмічна модель (французький сітковий графік) — послідовність операторів, що здійснюють операції і використовують плановий ресурс, наприклад час (динамічна інтерпретація).

Моделі фізичних процесів керування, тобто моделі функціонування технологічного устаткування, що реалізує матеріальну технологію автоматизованого виробництва, можуть бути такі:

• роботи-маніпулятори — пристосування, оснащення, інструменти, вироби, що збираються, й устаткування для реалізації інформаційних технологій;

• ЕОМ технологічного застосування — реальний час, засоби з'єднання з робототехнічним комплексом і людиною.

1.4. Концепція «чотирьох І»

Поява концепції застосування засобів обчислювальної техніки (ЗОТ) викликана тим, що тривалий час існував диктат виробників ЗОТ, які визначають напрямок розвитку таких засобів, їхні характеристики та можливі сфери застосування. Користувачеві залишалося задовольнятися параметрами, що випускалися ЗОТ.

Нині у зв'язку з насиченістю засобів обчислювальної техніки як за кількістю, так і за номенклатурою ситуація починає змінюватись. Користувач, володіючи досвідом застосування ЗОТ, сам висуває вимоги до нових споживних властивостей, функціональних характеристик засобів обчислювальної техніки.

У тріаді виробництво — застосування — розвиток, використовуючи відповідні концепції (виробництва, застосування і розвитку ЗОТ) та формулюючи концепцію застосування і концепцію розвитку, виділяємо істотну розбіжність. Межею між цими складовими є конкретний засіб обчислювальної промисловістю або планується до освоєння. Цей ЗОТ, як правило, має визначені власти­вості або технічні характеристики (можливості). Оскільки можливості будь-якого ЗОТ орієнтовані не на вузько виділену ціль або функцію, а на деяку їх множину, то виникає необхідне різноманіття для вибору і застосування ЗОТ.

Між концепціями застосування і розвитку ЗОТ є діалектична єдність, що полягає в спільності цілей. Під виділену ціль створюється як перша, так і друга концепції, що взаємно впливають одна на одну.

Визначення змісту поняття концепції застосування ЗОТ передбачає систематичне висвітлення всієї сукупності питань ефективного використання таких засобів для досягнення цілі. З урахуванням цього поняттю ефективності застосування ЗОТ, а також систематизації основних концептуальних ідей такого застосування надається нове наповнення.

Щоб впорядкувати діяльність зі створення концепції застосування ЗОТ, простір можливих застосувань ЗОТ зазвичай розбивається на підпростори, що характеризуються визначеними класифікаційними одиницями. Однією з класифікаційних одиниць є область застосування, тобто галузь або підгалузь народного господарства (наприклад, машинобудування, сільське господарство, зв'язок, охорона здоров'я, освіта і т. д.). Рівень класифікації тут — сфера застосування (прогнозування, проектування, виробництво, експлуатація, заміна, утилізація). Нижнім рівнем цієї класифікації є конкретний ЗОТ.

Кожному рівню класифікації може бути поставлена у відповідність своя концепція. Так, на верхньому рівні, якщо за ціль обрано «прискорення НТП», концепцією є селективний (вибірковий) розвиток економіки, що спирається на сукупність деяких пріоритетних напрямків.

Деталізований і систематизований розгляд концепцій за­стосування ЗОТ спричинює необхідність побудови ієрар­хічної структури проблем, завдань, задач, що в сукупності являють собою деталізовану програму. Тут слід відзначити принципову розбіжність між проблемами і задачами.

Проблема в широкому розумінні — це складне теоретич­не і практичне питання, що потребує вивчення та вирішен­ня; у науці і практиці — це суперечлива ситуація у вигляді

Потенційні можливості засобів обчислювальної техніки та ЕОМ, що ґрунтуються на узагальненні теоретичних досліджень, досвіді застосуванняпротилежних позицій пояснення якогось явища, процесу, кта, яка потребує адекватної теорії для вирішення. Принциповим є те, що для вирішення проблеми потрібні Іалучення нових знань, побудова нової теорії тощо.

Задача,як відомо, — це детально описана ціль (кінцевий результат діяльності).

Структурування простору застосування ЗОТ необхідне. Для побудови структури концепцій, що, у свою чергу, дає можливість виробити деякий загальний методологічний підхід до проблеми застосування ЗОТ.

об'єднані методологією системного аналізу і побудовані на принципах інформатизації, інтелектуалізації, інтеграції та індивідуалізації, названі академіком В. І. Скурихіним концепцією «чотирьох І».

Ця концепція набула широкого застосування як у виробництві, так і для ЗОТ. Це пов'язано з тим, що між концепціями виробництва, застосування і розвитку ЗОТ є діалектична єдність, яка полягає в єдності цілей, загальних для всіх перелічених стадій життєвого циклу ЗОТ.

«Чотири І» — це складноструктурована в просторі станів (виробництво—застосування — розвиток) концепція; головний задум для систематичного висвітлення діяльності, пов'язаної зі створенням, застосуванням і розвитком засобів обчислювальної техніки. Застосування концепції можна визначити, спираючись на генеральну концепцію прискорення НТП (рис. 11).

З розвитком виробництва інтереси суспільства в цілому диктують необхідність удосконалення інформаційного обміну і технології інформаційного обслуговування. Оче­видною стає роль інформації як діючої сили, що чинить істотний вплив на прискорення всіх процесів, які відбуваються в суспільстві.

Отже, одна з концептуальних ідей може бути сформульована так: застосування ЗОТ, щоб удосконалити задоволення потреб у всіх сферах людської діяльності.

До складових концепції «чотирьох І» належать інформатизація, інтелектуалізація, інтеграція та індивідуалізація.

Інформатизація.Ця складова в питаннях щодо застосування ЗОТ відображає нову якість і споживні властивості.

Оскільки концепція як головна ідея, задум використовується для систематичного висвітлення аналізованого процесу, то в ході розгляду вона розпадається на складові. Ці складові стають підконцепціями для систематичного розгляду вже окремих сторін і аспектів у поводженні того чи іншого процесу (явища).

У концепції інформатизації, що має складну структуру, можна виділити такі рівні: моделювання, обмін інформацією для прийняття рішень, інформаційне обслуговування та ін. Кожен із цих рівнів характеризується своїми класифі­каційними ознаками. Так, рівень моделювання характери­зується появою нових вимог і послуг, формуванням умов невпинного зниження експлуатаційних витрат; рівень обміну інформацією — вимогами, що висуваються до інфор­мації (повнота, точність, істотність, своєчасність), та показ-

пиками, що характеризують інформацію як товар (масовість, доступність, тиражування, економічність). Для рівня інформаційного обслуговування характерним є те, що інформація мри використанні не зменшується, а збільшується.

До показників, що характеризують якість інформаційно­го обслуговування, можна віднести більш високу точність і повноту інформації, своєчасність її одержання, відповідність інформації аналізованому питанню (істотність і релевантність), промовистість, активність сприйняття, спонукання до цілеспрямованих дій тощо.

Інформація потрібна для прийняття тих чи інших рішень; у результаті проведення аналізу та узагальнення во­на трансформується в знання.

Прийняттю рішень передують етапи аналізу, оцінки си­туацій, прогнозування, моделювання та оптимізації, які нині формалізовані у достатньому ступені. Тому концептуальною ідеєю в інформатизації має бути ідея підвищення якості алгоритмічного обслуговування, що характеризується такими показниками, як багатофакторність врахування, глибина аналізу, точність прогнозування, впорядкованість цілепокладання, змістовність розміщення ближніх і дальніх цілей, якість моделювання і наступної оптимізації.

Звичайно, критерій якості інформатизації з часом може змінюватися, внаслідок чого одні показники зникнуть, а інші — з'являться, хоча сама концепція зберігатиметься тривалий час.

Інтелектуалізація.Розуміючи під інтелектуалізацією засобів обчислювальної техніки такі їхні властивості, як спроможність до класифікації об'єктів, розпізнавання образів і ситуацій, логічного висновку, накопичення і збере­ження знань, спілкування з користувачем природною мо­вою, стає зрозуміло, чому спеціалісти вважають ЗОТ універ­сальними технічними засобами посилення інтелектуальних можливостей людини.

Головний задум (концепцію) у застосуванні ЗОТ можна сформулювати так: використання засобів обчислювальної техніки більш ефективне там, де для прийняття рішень не­обхідні інтелект і знання.