Методології системного аналізу.

Варіант 10

Тема: Методології системного аналізу

План

1. Основні поняття: методологія, метод, нотація, засоби

2. Етапи системного розв'язання проблем

1. Методологія - це базове начало системного аналізу (СА). Вона включає визначення понять, предметної області, принципи системного підходу, а також постановку та загальну характеристику основних проблем організації системних досліджень.

Для підтримання реалізації методології достатньо часто використовують комп'ютерні засоби та спеціальні пакети прикладних програм - CASE-засоби. Більшість CASE-засобів проектування інформаційних систем ґрунтується на парадигмі методологія-метод-нотація-засіб. Тобто, деталізація методології здійснюється за допомогою методів, а відображення результатів застосування методів здійснюється за допомогою нотацій.

Методологія визначає основні керуючі положення для оцінювання та обрання проекту інформаційної системи, що розробляється, кроки проектування, їх послідовність, правила розподілення та призначення методів.

Метод - це систематична процедура або техніка генерації описань компонентів (наприклад, проектування потоків та структур даних).

Нотації призначені для описання структури системи, елементів даних, етапів опрацювання. В набір нотацій включаються графи, діаграми, таблиці, блок-схеми, формальні та природні мови.

Засоби - це інструментарій для підтримання та посилення методів. Ці інструменти підтримують роботу користувачів у процесі створення та редагування графічного проекту в інтерактивному режимі, вони сприяють компонентів на відповідність.

Методологія для побудови та розв'язання системних проблем являє собою певну цілісність і відноситься до цілеспрямованих систем.

Процес розв'язування проблем в системному аналізі розглядається, як деяка система процедур, яка має свою структуру, ієрархію та організацію.

Формально методологію розв'язування проблеми можна представити за допомогою кортежу:

R :< M,Z, F >

M - множина елементарних дій;

Z - множина зв'язків між діями;

F - опис проблеми.

Кожний процес описується: а) метою; б) дією; в) способом виконання.

Кожна дія має мету, в результаті процесу розв'язування відповідає дерево цілей. На дереві цілей розрізняють такі зв'язки між цілями:

1. Послідовні зв'язки (j- та ціль не може бути досягнута, поки не досягнута і-та ціль).

2) Паралельно зв'язані цілі досягнення цілей незалежне.

3) Складно зв'язані цілі. Не можна відразу досягнути якоїсь цілі, спочатку досягаємо однієї цілі, а потім іншої.

Основні призначення та вимоги до методології:

* скеровувати осіб, що приймають рішення (ОПР), до пояснення взаємодії елементів у системі, розуміючи й те, що деякі елементи можуть діяти незалежно від інших;

* виявляти та пояснювати тенденції до більшої спеціалізації та зменшення зв'язності елементів системи;

* ідентифікувати та впорядковувати домінуючі елементи перед описанням системи як єдиного цілого, орієнтувати на використання обмежених ресурсів насамперед для управління домінуючими елементами;

* при збиранні релевантної інформації про систему використовувати творчі здібності ОПР для визначення бажаного призначення та структури системи, ідентифікації складових частин та формування альтернативних стратегій втручання;

* орієнтувати на остаточний результат, полегшуючи порівняння альтернатив з метою вибору найприйнятнішої;

* включати механізм оберненого зв'язку з метою аналізу негативної ентропії, еволюції та стійкості;

* як відкрита система методологія повинна використовувати інформацію з зовнішнього середовища для перевірки правильності управління системою та модифікації її призначення або дозволяти імітувати реакції зовнішнього середовища.

При дослідженні та конструюванні систем виникають наступні дві основні проблеми.

Проблема побудови. Яким чином при заданих макроцілях та цілях побудувати систему, яка їх успішно реалізує? Ця проблема розв'язується шляхом модифікації як конструкції системи, так і цілей і макроцілей з врахуванням існуючих обмежень до моменту досягнення сумісності і по суті є проблемою, яка розв'язується шляхом стратегічного планування.

Проблема керування. Яким чином необхідно керувати системою, модифікувати її структуру та потоки для реалізації нею свого призначення таким чином, щоб забезпечити динамічну стійкість? Приклад -- керування суспільством з взаємодіючими економічним, соціальним та політичним потенціалами для його динамічної стабілізації.

2. Розвиток або побудова КІС здійснюється за деяку послідовність кроків. Ця послідовність називається житєвим циклом системи (System life cycle) або проблемно-розв'язувальним циклом.

Першим кроком при створенні життєвого циклу є побудова структури всіх видів діяльності, наприклад такої як показана малюнку.

Діаграма показує, певну послідовність досягнення цілей. Наприклад, існуюча комп'ютерна система повинна бути випробувана для одержання комп'ютерної моделі даних. Такі графи - діаграми можуть використовуватися на кінцевих стадіях розвитку системи або для розв'язування спрощених проблем.

На практиці доводиться змінювати деякі види діяльності та послідовність їх виконання. Тому життєвий цикл описують у вигляді етапів високого рівня, а детальні види діяльності описують у вигляді графа в рамках кожного етапу на більш пізніших стадіях розвитку системи.

Вибір певного циклу розв'язування проблем залежить від типу та складності проблеми. Найчастіше для розвитку протоколюючих КІС використовують лінійні життєві цикли. Рідше - прототипування та еволюційний розвиток.

Лінійний життєвий цикл складається з послідовності етапів, в якій жоден етап не може початися, поки не закінчився попередній етап. Після кожного етапу формується звіт. Звіт включає: інформацію про те що було зроблено на даному етапі; план для наступного етапу, включаючи його забезпечення ресурсами; опис системи на даному етапі. Цей звіт використовується, як системними аналітиками, проектувальниками так і менеджерами для того щоб знати, як просувається проект і направити його по оптимальному руслу.

На наступному малюнку зображена діаграма, що відображає основні етапи розв'язування проблем.

Етап 1. Опис проблеми (Problem definition )

Етап включає опис проблеми, її складові, мету, цілі та головні можливі напрямки досягнення мети - альтернативи.

Основою для формулювання мети є: визначення недоліків системи, наприклад, відсутність її певних частин; стратегічний план розвитку, який відображає, які частини в системі необхідно розвивати; аналоги, порівняння з якими дозволить відобразити недоліки; обмеження на ресурси, які дозволять визначити що варто робити в даному проекті, а що не варто. Для визначення недоліків слід керуватися такою їх класифікацією: відсутні функції; незадовільне виконання функцій; надмірна вартість реалізації функцій.

Правильне визначення мети та цілей проекту є дуже важливим, тому, що проекти будуть змінюватися в залежності від постановки мети. Мета проекту формується в загальному і повинна відповідати усуненню недоліків. Конкретизація мети проводиться в цілях та підцілях, які формулюються шляхом постановки запитання: Як можна досягнути мети (цілі)? При цьому слід вибирати ті цілі, які є реальними. Нереальні цілі слід поступово відкидати.

У такий спосіб формулюється дерево цілей, вершиною якого є мета, а на нижньому рівні - задачі. Реалізація дерева цілей дозволить досягнути мети, тобто розв'язати проблеми.

Наступний крок при описі проблеми - генерація набору напрямків альтернатив - для досягнення мети (дерева цілей). Кожна альтернатива повинна характеризуватися такими властивостями: функціональною, технічною (технологічною), економічною. Функціональна властивість альтернативи відображає наскільки буде досягнута мета при її реалізації, тобто що в новій системі буде покращено. Технічна (технологічна) - дає відповідь при аналізі альтернативи: Чи технічно можна реалізувати дану альтернативу, або Чи дозволяє її реалізувати сучасний рівень технологій? Економічна характеристика альтернативи відображає який буде зиск від реалізації альтернативи і які витрати при цьому необхідні.

На етапі генерування альтернатив не потрібна надмірна їх деталізація.

Альтернатива повинна давати чітке уявлення про вартість проекту та наскільки нова система буде здатна до виконання своїх функцій. На цій стадії достатньо оцінити , чи альтернатива, яка буде проектом є хороша і достатня для досягнення мети. Судження про те що представляє собою опис альтернативи в загальному вигляді є дуже суб'єктивним. Однак цей опис повинен відображати основну ідею проекту, тобто, що в новій системі буде покращено і переконувати людину, що це варто додаткових коштів та праці. При описі альтернативи також чітко повинно бути відображено: устаткування яке необхідно закупити для проекту; які функції у системі буде виконувати користувач, а які передаватимуться комп'ютеру; яку інформацію буде продукувати система користувачу. При формуванні альтернатив розглядають три групи стосовно рівня комп'ютеризації системи: повний, середній та мінімальний.

Етап 2. Вивчення можливостей розв'язання

На цьому етапові визначаються обмеження на розробку, тобто які частини розробляються, які використовуються з існуючої системи, які необхідно замовляти. Визначаються необхідні ресурси на побудову системи, строки, якісний та кількісний склад людських ресурсів. Тобто формуються всі вимоги та рекомендації які потім використовуються менеджерами проекту.

Другий етап також передбачає аналіз можливостей кожної із альтернатив, згенерованих на етапі опису проблеми, при досягненні мети. Шляхом використання певних критеріїв здійснюється вибір “найкращої” альтернативи. Найчастіше аналізуються такі властивості альтернативи: Чи альтернатива покращує функції системи, наскільки? Чи технічно можливо її реалізувати своїми силами, чи із залученням сторонніх спеціалістів? Наскільки економічно вигідно реалізувати дану альтернативу?

Функціонально-вартісний аналіз є найбільш придатним методом системного аналізу на даному етапі.

Процедура вибору альтернатив може проводитись у такій послідовності: послідовна оцінка технічної та функціональної можливостей альтернатив і формування множини технічно можливих і функціонально-придатних альтернатив; оцінка економічної ефективності відібраних альтернатив з метою вибору найбільш ефективної.

Наступним кроком на цьому етапі є детальний опис проекту із визначенням матеріальних, часових і людських ресурсів на його реалізацію.

Етап 3. Аналіз системи

Метою цього етапу є відображення властивостей існуючої системи, зображення її структури у вигляді, наприклад DFD. На цьому етапі аналітиками проводиться загальний аналіз системи з використанням різних методів моделювання.

Отримана (детальна) модель системи переважно є складною, ієрархічної структури, тобто включає сукупність моделей, які утворюють цілісність. Найчастіше для КІС ця модель представляється за допомогою діаграм потоків даних із наступною деталізацією потоків даних та процесів. Процеси можуть описуватися на формальному рівні, наприклад, у вигляді моделей “чорна скринька”, алгоритмічно чи за допомогою таблиць рішень.

Етап 4. Проектування системи

Метою цього етапу є створення моделі “нової” системи, у якій будуть відсутні виявлені проблеми і досягнута внаслідок реалізації відібраної альтернативи мета проекту. Побудова нової моделі здійснюється двома підетапами: побудова загальної моделі (структури) та її окремих компонент.

При відображені структури “нової” системи на першому етапі зручно використати діаграми потоків верхніх рівнів, які включатимуть нові процеси, що реалізують нові чи модифіковані функції з новими чи перерозподіленими потоками даних та нові елементи накопичення. На підетапі детального проектування проводиться специфікація компонент системи.

На цьому етапі проектувальники повинні: відібрати обладнання необхідне для побудови системи; точно визначити нові програми, чи змінити існуючі, а також бази даних; розробити процедури користувачів та описати як їх використовувати.

Етап 5. Конструювання системи

Результатом етапу є працююча система (розв'язані проблеми), що не має визначених недоліків своєї попередниці.

Цей етап так як і попередній поділяється на два підетапи: розвиток і виконання, але на відміну від двох попередніх на яких у більшій мірі використовується принцип “зверху до низу”, тобто операції декомпозиції, на даному етапі головним е принцип “знизу до верху”, тобто агрегування.

Спочатку конструюються компоненти системи, для яких розроблені специфікації на етапі проектування. В КІС цими компонентами можуть бути програми, які реалізуватимуть функції системи, бази даних і т.д.

Поєднання компонент здійснюється згідно загальної моделі системи, також розробленої на етапі проектування.

Закінчується етап передачею працюючої системи користувачам.

Етап 6 Тестування та експлуатація

Результатом цього етапу є підтвердження досягнення мети проекту та повноти реалізації дерева цілей.

Перевіряється все те що планувалось на стадії опису системи, знаходяться помилки в роботі системи і виправляються під час її експлуатації.

В лінійному життєвому циклі розглядають лінійну послідовність типу “етап за етапом”. Однак в практичних дослідженнях етапи можуть повторюватися. Наприклад через те що систему неможливо побудувати виділеними ресурсами, або недостатньо інформації одержано на попередньому етапі. В результаті від лінійних циклів розв'язування проблем необхідно переходити до контурних, як це показано на малюнку.

У випадку великої системи використовується покрокове проектування. На кожному кроці розв'язуються проблеми в одній із підсистем. Кожен крок являє собою лінійний життєвий цикл.

Використана література:

Волкова В.Н., Денисов А.А. Основы теории систем и системного анализа: Учебник, издание 2. - Спб.: Изд-во СПбГТУ, 1999. - 464 с.

Губанов и др. Введение в системный анализ.- Л.: Изд-во ЛГУ, 1988. -232 с.

Казиев В.М. Введение в анализ, синтез и моделирование систем. М.: Наука, 2003.-646 с.

Катренко А.В. Системний аналіз об'єктів та процесів комп'ютеризації:

Навчальний посібник. - Львів: Новий світ-2000, 2003.- 424 с

5. Колесников Л. Основы теории системного подхода.- К.: Наукова думка, 1999. - 380 с.