Теория систем и системный анализ. Система и системный подход

1.

ТЕОРИЯ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ
СИСТЕМА И СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД

2.

СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД
Системный подход - направление методологии научного
познания, в основе которого лежит рассмотрение объекта как
системы
Что такое научное познание?
Что такое методология?
Что такое система?

3.

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ
Познание – творческая деятельность субъекта, направленная на получение
достоверных и объективных знаний о мире (в том числе с целью
прогнозирования).
Научное познание обладает системностью, обоснованностью,
возможностью эмпирической проверки, методологической рефлексией –
осмыслением субъектом познания совокупности методов и средств с точки
зрения их адекватности целям деятельности, объекту познания и результату
Методология – учение о методах, способах и стратегиях использования
предмета.
09.01.2024

4.

СИСТЕМА
Система - совокупность взаимосвязанных элементов, образующих целое
Система имеет структуру, состояние, поведение.
Является ли системой молекула?
Является ли системой лесное болото?
Является ли системой вселенная?
Что такое структура?
Что такое состояние?
Что такое поведение?
09.01.2024

5.

СТРУКТУРА, СОСТОЯНИЕ, ПОВЕДЕНИЕ
Структура - способ соединения и взаимодействия элементов
Состояние системы - совокупность состояний конечных элементов
Состояние элемента – совокупность значений параметров элемента в
данный момент времени
Поведение системы – процесс перехода системы из состояния в состояние
Какова структура лесного болота? Молекулы?
Какие параметры элементов болота формируют его состояние? Молекулы?
Как может вести себя болото? Молекула?
09.01.2024

6.

ЗАДАЧА О ЗЕМЛЕКОПАХ
Один землекоп может выкопать канаву за 4 дня.
Второй землекоп может выкопать канаву за 2 дня.
За сколько дней они выкопают канаву вместе?
Почему?
09.01.2024

7.

СИСТЕМНЫЙ ЭФФЕКТ
Системный эффект – результат организации элементов системы так, что целое
становится не равно сумме частей
Структурная оптимизация – целенаправленный процесс получения серии
системных эффектов с оптимизационной целью (в рамках заданных ограничений)
Что такое оптимизация?
Как повлиять на системный эффект?
Каков системный
Можно ли считать структурной оптимизацией происходящее в басне «Квартет»?
09.01.2024

8.

ПРИЗНАКИ СИСТЕМЫ
Целостность
Иерархичность
Целеполагание
Эмерджентность
Динамичность
Открытость
09.01.2024

9.

ПРИЗНАКИ СИСТЕМЫ
Целостность: система является единым целым, являясь при этом элементом
системы более высокого уровня
Иерархичность: элементы системы связаны между собой неоднородно (в том
числе подчинением)
Целеполагание: система имеет цель существования
Эмерджентность: система обладает свойством, которым не обладает ни один из
её элементов и никакое подмножество ее элементов
Динамичность: система меняет свое состояние во времени
Открытость: система взаимодействует с внешней средой и другими системами
09.01.2024

10.

ПРИЗНАКИ СИСТЕМЫ
Целостность
Проверим признаки систем «молекула»,
«лесное болото»
Иерархичность
Целеполагание
Эмерджентность
Динамичность
Открытость
09.01.2024

11.

АСПЕКТЫ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА
Итак, системный подход - направление методологии научного познания, в
основе которого лежит рассмотрение объекта как системы
А как именно данная методология рассматривает объект?
Как называется способ рассмотрения в быту и в науке?
09.01.2024

12.

АСПЕКТЫ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА
Системно-элементный
Системно-структурный
Системно-функциональный
Системно-целевой
Системно-ресурсный
Системно-коммуникационный
Системно-интеграционный
Системно-исторический (временной)
09.01.2024

13.

АСПЕКТЫ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА
Системно-элементный – выявление составляющих систему элементов
Системно-структурный – выяснение связей и зависимостей
Системно-функциональный – выявление вариантов использования системы
Системно-целевой – выявление целей и подцелей, организованных в иерархию
Системно-ресурсный – выявление необходимых для функционирования ресурсов
Системно-коммуникационный – выявление связей с внешней средой и её
влияния на систему
Системно-интеграционный – определение совокупности качественных свойств,
обеспечивающих особенность системы
Системно-исторический (временной) – определение места системы в
динамическом процессе, условий ее возникновения и прогнозирование развития
Можно ли придумать иные точки зрения на систему?
Как результаты реализации каждого аспекта могут помочь в достижении цели исследования?
Всегда ли для достижения цели нужно реализовать все аспекты?
Что можно сказать в этих аспектах о лесном болоте?
09.01.2024

14.

ЯВЛЯЕТСЯ ЛИ СИСТЕМОЙ… СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД?
Почему?
09.01.2024

15.

СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД – СИСТЕМА!
Целостность: системный подход – часть методологии научного познания
Иерархичность: в системном подходе восемь базовых аспектов, каждый из которых
имеет базовые модели и алгоритмы. Однако результаты одного аспекта могут, например,
использоваться для реализации другого. Имеется наличие неоднородных связей
Эмерджентность: системным эффектом является возникновение новых знаний о
законах мира, а также оптимизация явлений и процессов
Целеполагание: цель системного подхода – реализация научного познания
Открытость: системный подход использует методы математики
Динамичность: с течением времени происходит уточнение методов и алгоритмов,
появление новых, развиваются технические и информационные средства реализации
системного подхода
09.01.2024

16.

ТЕОРИЯ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ
КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ

17.

ТИПЫ СИСТЕМ
Реальные и абстрактные
Естественные и искусственные
Постоянные и временные
Статические и динамические
Простые, большие, сложные
Закрытые (в том числе изолированные) и открытые (равновесные и
диссипативные)
Активные и пассивные
С управлением и без управления
Технические, организационные, человеко-машинные, биологические и т.д.
09.01.2024

18.

ОБСУДИМ
Чем отличается исследование реальных и абстрактных систем?
Открытых и закрытых?
Динамических и статических?
С управлением и без управления?
Чем отличаются системы разных из областей? Будет ли различаться
применение системного подхода к ним?
09.01.2024

19.

РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА
ARIS – исследование и оптимизация бизнес-процессов
CRISP-DM – методология интеллектуального анализа данных
UP – методология проектирования ИС
ТРИЗ – методология решения изобретательских задач

20.

АСУП (АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
ПРЕДПРИЯТИЕМ)
Целостность:
Иерархичность:
Целеполагание:
Системный эффект:
Динамичность:
Открытость:
09.01.2024

21.

АСУП
Цели исследования:
1. Разработка АСУП
2. Внедрение существующей АСУП
3. Оптимизация внедренной АСУП
1. Ускорение
2. Удешевление
3. Упрощение
4. Добавление новых функций
09.01.2024

22.

ПОДСИСТЕМЫ АСУП
перспективного развития предприятия;
технико-экономического планирования;
оперативного управления;
управления сбытом продукции;
управления финансовой деятельностью;
планирования, учета, анализа труда и заработной платы;
управления материально-техническим снабжением;
планирования и учета кадров;
управления научно-исследовательскими работами;
управления капитальным строительством;
бухгалтерского учета;
научно-технической информации.
09.01.2024

23.

ЭЛЕМЕНТЫ АСУП (ПРИМЕР: ПОДСИСТЕМА ПЛАНИРОВАНИЯ И
УЧЕТА КАДРОВ)
Сотрудник, должность, вакансия, отдел, отпуск, приказ (о приеме на
работу, об объявлении вакансии, об увольнении), трудовая книжка,
должностная инструкция, трудовое действие, …
Есть ли еще элементы? Можно ли их тоже сгруппировать в подсистемы? Будут ли связаны
элементы подсистемы планирования и учета кадров с элементами иных подсистем АСУП?
Может ли АСУП не быть информационной системой?
Может ли АСУП не быть компьютерной программой?
09.01.2024

24.

ТЕОРИЯ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ
ЭЛЕМЕНТЫ. УРОВЕНЬ АБСТРАКЦИИ

25.

ВСЕГДА ЛИ МОЖНО ПРОВОДИТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ, ПОЛЬЗУЯСЬ
РЕАЛЬНОЙ СИСТЕМОЙ?
Почему?
И что делать?
09.01.2024

26.

МОДЕЛЬ
Модель – упрощенный аналог реальной системы
Модель – система, исследование которой позволяет получить
информацию о другой, более сложной системе
Моделирование (modeling) – создание модели
Моделирование (simulation) – получение информации о системе,
наблюдая за поведением модели
Как называется процесс отказа от несущественных моментов структуры и поведения реальной системы?
09.01.2024

27.

АБСТРАГИРОВАНИЕ
Уровень абстракции – степень детализации системы.
Чем больше деталей рассматривается, тем ниже уровень абстракции
Правда ли, что чем ниже уровень абстракции, тем лучше?
Чем может быть обусловлен выбор более высокого уровня абстракции при возможности
выбрать более низкий?

28.

ЭЛЕМЕНТ СИСТЕМЫ
Элемент системы – часть системы, которую в рамках исследования не
предполагается делить на более мелкие части
Подсистема – часть системы, которая в рамках исследования мыслится как
взаимосвязанная совокупность элементов
Предложите способы выявления составляющих систему элементов
09.01.2024

29.

СИСТЕМНО-ЭЛЕМЕНТНЫЙ АСПЕКТ
Цель: выявление элементов, составляющих систему
Способы реализации:
1. Экспертный метод
2. Лексический анализ текста
Какие экспертные методы существуют?
В чем их различия и сходство?
Как применить перечисленные экспертные методы к выявлению элементов?
09.01.2024

30.

ВЫЯВЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ. ЭКСПЕРТНЫЕ МЕТОДЫ
Анкетирование – разовый индивидуальный не интерактивный опрос
Интервью – разовый индивидуальный интерактивный опрос
Brainstorm – разовый коллективный опрос «без правил»
Совещание – разовый коллективный опрос с установленным регламентом
Кто такой эксперт?
Как выбрать эксперта для выявления элементов системы?
Что делать, если нет экспертов?
09.01.2024

31.

ВЫЯВЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ. ЛЕКСИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Лексический анализ - автоматизированный или автоматический анализ текста,
описывающего систему с целью поиска определенных частей речи и ключевых слов
Какие части речи нужно искать при выявлении элементов?
Чем еще могут оказаться эти части речи, если не элементами?
Кто и как принимает решение, указывает ли найденное слово элементом системы?
Чем отличается автоматизированный анализ от автоматического?
Какие существуют готовые средства лексического анализа?
09.01.2024

32.

ЛЕКСИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И ЕГО ПРЕДСТАВЛЕНИЕ
Глоссарий – таблица, состоящая из встречающихся в тексте слов (и неразделимых
словосочетаний) в начальной форме и без повторений, сгруппированных по
принадлежности к частям. Варианты организации глоссария:
Отдельный глоссарий на каждую часть речи:
слово – роль в системе – пояснение
Общий глоссарий:
глаголы – существительные/местоимения/причастия –
числительные/прилагательные
Предположите, в чем недостатки и преимущества двух вариантов
Предложите иные формы глоссариев
09.01.2024

33.

ПРИМЕР (ТЕКСТ ВЗЯТ ИЗ ИНТЕРНЕТА СЛУЧАЙНЫМ ОБРАЗОМ)
09.01.2024

34.

ПРИМЕР. ГЛОССАРИЙ. НАЧАЛО
09.01.2024

35.

ПРИМЕР. ГЛОССАРИЙ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РОЛЕЙ. РАБОТА С ПОЯСНЕНИЯМИ
09.01.2024

36.

АЛГОРИТМ ЛЕКСИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
1. Выбор существительных и причастий, приведение в нормальную форму, запись в
глоссарий
2. Выбор местоимений, поиск объекта указания, запись в глоссарий
3. Удаление синонимов
4. Определение ролей
5. Поиск определений слов-элементов
6. Использование текстов определений для дополнения глоссария (п1 – п6)
Является ли данный алгоритм бесконечным, как кажется на первый взгляд? Каковы причины его
остановки, можно ли придумать критерии его остановки еще раньше?
Какие пункты алгоритма можно полностью автоматизировать, какой – нет?
А что же делать, если нет не только экспертов, но и текстов о системе?
09.01.2024

37.

ТАКСОНОМИЯ КАК ИНСТРУМЕНТ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ
Цель: сформировать совокупность составляющих систему элементов или дополнить
имеющуюся
Требуется: массив количественных статистических данных о характеристиках большого
количества объектов (моментов времени, предметов, ситуаций, проявлений и т.д.)
Методика:
1.
Для пар объектов вычисляются расстояния по выбранной метрике:
1.
Хэмминга
2. Манхеттена
3.
2.
Эвклида
Объекты объединяются в группы по близости
1. Агломеративный метод
2. Метод k средних
3.
Результат объединения интерпретируется, группы становятся элементами системы
09.01.2024

38.

ТАКСОНОМИЯ КАК ИНСТРУМЕНТ ЭЛЕМЕНТНОГО АСПЕКТА. ПРИМЕР
y1
y2
y3
1 0,216 10,07 86,78
2
3,3 2,986 87,64
3 8,249 4,658 90,67
4 6,179 3,355 34,47
5 0,21 10,97 82,43
6 0,178 10,45 67,85
7 1,478 10,13 61,41
8 9,873 3,957 97,84
9 33,41 39,69 92,55
10 5,287 48,89 98,51
11 1,367 10,98 69,57
12 1,716 10,73 72,23
13 13,69 3,822 93,39
14 23,02 1,777 97,83
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13
0
1
0
2 60
0
3 109 36
0
4 2817 2835 3164
0
5 20 100 172 2394
0
6 358 457 619 1201 213
0
7 645 742 932 794 444 43
0
8 253 148 55 4030 380 1036 1436
0
92012 2278 1864 5435 2029 2569 2863 1859
0
10 1670 2229 2027 6175 1722 2444 2893 2040 911
5 67 921 2379 2290
0
11 298 394 533 1313 167
7
0
12 214 300 420 1500 106 22 117 768 2256 2160
0
13 264 142 38 3528 353 879 1212 34 1676 2128 770 639
14 711 494 278 4301 842 1496 1860 178 1573 2535 1352 1189 111
09.01.2024
14
0

39.

ТАКСОНОМИЯ. ОБРАЗОВАННЫЕ КЛАСТЕРЫ
09.01.2024

40.

СИСТЕМНО-ЭЛЕМЕНТНЫЙ АСПЕКТ. АЛГОРИТМ РЕАЛИЗАЦИИ
09.01.2024

41.

ТЕОРИЯ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ
СТРУКТУРА СИСТЕМЫ

42.

СТРУКТУРНЫЙ АСПЕКТ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА
Структура – способ соединения и взаимодействия элементов
Цель реализации структурного аспекта – выяснение связей и
зависимостей между элементами, составляющими систему
Как это сделать?
Какие связи между элементами бывают?

43.

СПОСОБЫ РЕАЛИЗАЦИИ СТРУКТУРНОГО АСПЕКТА
Экспертный способ
Лексический анализ текста
Комбинаторный способ (CRC)
Как бы вы организовали работу с экспертами при выявлении структуры?
Какие слова в тексте ищет автоматизированный лексический анализ при выявлении
структуры? Чем еще могут оказаться найденные слова этого типа, если не именами связей?
09.01.2024

44.

ПРИМЕР. ПОИСК СВЯЗЕЙ
Дыхание – сочетать – массаж
Принцип – состоит – сдавливание (чего) клетки
Кровь – наполняет – желудочки (чего) сердца
Кровь – выталкивается – аорта
Кровь – выталкивается – артерия
Клетка – расширяется – ?
Кровь – поступает – предсердия
Пострадавший – укладывается – что-либо
Оказывающий – располагается сбоку – пострадавший
Ладони – налагаются - ?
Оказывающий – надавливает на – часть (чего) клетки
…
Как решаются спорные вопросы анализа?
Как теперь это представить в виде схемы?
Как можно классифицировать связи между элементами?
09.01.2024

45.

ЯЗЫК UML (UNIFIED MODELING LANGUAGE)
UML – универсальная графическая нотация для моделирования систем, исторически
– информационных, в настоящее время – любых
Рекомендованная для изучения UML литература:
1. UML. Основы. Краткое руководство по стандартному языку объектного
моделирования. М. Фаулер, М.: Символ-Плюс, 2006 – 192с.
2. UML 2.0. Объектно-ориентированное моделирование и разработка. Дж. Рамбо, М.
Блаха, СПб: Питер, 2007 – 544с
Рекомендованные для построения UML-диаграмм системы:
1. AstahUML (https://astah.net/downloads/)
2. StarUML (https://staruml.io/download)
09.01.2024

46.

UML – САМОЕ ГЛАВНОЕ
Графический язык UML 2.0 предназначен для описания систем произвольного типа
Диаграмма UML – набор сущностей и связей между ними, рассказывающий о
системе в некотором контексте (из чего состоит система, что система делает, как
она это делает и т.д.)
UML2.0 имеет спецификации, дополнения, механизмы расширения (ограничения,
стереотипы, метки)
Сущности бывают: структурные, поведенческие, группирующие, аннотационные
Связи бывают: зависимость, ассоциация, агрегация, обобщение, включение,
обобщение, реализация
09.01.2024

47.

СТРУКТУРНЫЕ ДИАГРАММЫ UML
Class diagram, object diagram, package diagram, component diagram. Выбор
диаграммы зависит от цели исследования и уровня абстракции.
Class diagram состоит из элементов и разного вида связей между ними,
поэтому наиболее универсально представляет структуру системы
Что нужно знать об элементе во время обсуждения структуры?
Как это отобразить на диаграмме?
09.01.2024

48.

ЭЛЕМЕНТ НА СТРУКТУРНОЙ ДИАГРАММЕ CLASS DIAGRAM
Верхняя секция – имя элемента и дополнительная информация
Вторая сверху секция – параметры элемента (возможно указание шкалы
измерения)
Следующая секция – функции элемента, определяющие его поведение
(возможно указание необходимых для выполнения функции ресурсов и
описание результата)
Последняя (необязательная) секция – исключительные ситуации.
При описании систем все перечисленные параметры интерпретируются по
желанию аналитика (и могут быть опущены)
09.01.2024

49.

СВЯЗЬ НА СТРУКТУРНОЙ ДИАГРАММЕ CLASS DIAGRAMM
Пол, земля – это что-нибудь твердое
(основание треугольника направлено к
частным случаям общего)
Лук – это необязательная часть
котлеты (стрелка к части)
Желудочки – обязательная часть
сердца
Реакция ускоряется в присутствии
катализатора (однако напрямую
вещества не взаимодействуют)
Из предсердий в желудочки поступает
кровь
09.01.2024

50.

ПРИМЕР. НЕПРЯМОЙ МАССАЖ СЕРДЦА (НАЧАЛО)
09.01.2024

51.

ПРИМЕР. НЕПРЯМОЙ МАССАЖ СЕРДЦА. ЭКСПЕРТНЫЕ
ДОПОЛНЕНИЯ
Какова могла бы быть цель
исследования этой системы?
Как помогает этот первый
фрагмент структурной диаграммы
достичь цели?
09.01.2024

52.

СТРУКТУРНЫЙ АСПЕКТ И ЛЕКСИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
1. Выбор глаголов, отглагольных существительных и причастий, приведение в
нормальную форму, запись в глоссарий
2. Поиск существительных (местоимений), связанных с выбранным глаголом
3. Удаление синонимов
4. Определение ролей
5. Поиск определений слов-элементов
6. Использование текстов определений для дополнения глоссария (п1 – п6)
7. Экспертные поправки и дополнения
8. Построение диаграммы, используя найденные тройки элемент-связь-элемент
9. Экспертная доработка диаграммы до получения связности
09.01.2024

53.

ЕЩЕ ПРИМЕР
Что это за система?
Какова могла бы быть цель
исследования этой системы?
Что можно порекомендовать, исходя
из структурной диаграммы?
Нет ли ошибок на диаграмме?
09.01.2024

54.

МЕТОД CRC
CRC расшифровывается Class – Relation – Class
1. Каждый элемент моделируется прямоугольной картой, в центре которой имя,
а с двух (или со всех четырех) сторон которой указаны требуемые и
предоставляемые элементом ресурсы
2. Карты соединяются по принципу, установленному аналитиком:
Одному элементу нужно для существования то, что может дать второй
Один элемент создает побочный продукт, который должен утилизировать другой
09.01.2024

55.

ТЕОРИЯ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ
ПОВЕДЕНИЕ СИСТЕМЫ

56.

ПОВЕДЕНИЕ СИСТЕМЫ
Поведением системы называется изменение состояния системы со
временем.
Состоянием системы называется совокупность состояний ее элементов.
Состоянием элемента системы называется совокупность значений его
параметров в данный момент времени
Как можно выяснить особенности поведения системы?
Как можно описать поведение системы?

57.

СПОСОБЫ ВЫЯВЛЕНИЯ ПОВЕДЕНИЯ
Экспертный способ
Лексический анализ текста
Использование результатов иных этапов
Тестирование
Что нужно спрашивать у экспертов при реализации экспертного способа?
Какие изученные аспекты системного подхода могут помочь и как?
Какие слова в тексте-описании системы могут помочь при выявлении поведения?
Как описать поведение системы?
09.01.2024

58.

СПОСОБЫ ОПИСАНИЯ ПОВЕДЕНИЯ
1. Качественные методы
Диаграмма состояний (StateChart)
Диаграмма активности (Activity)
Диаграмма последовательности (Sequence)
2. Количественные методы
Определение функциональной зависимости значений параметров
элементов системы от времени
09.01.2024

59.

ПРИМЕР. ДИАГРАММА СОСТОЯНИЙ НПС
Начальное и финальное состояние
Простые и составные промежуточные
состояния
Переходы
Принятие решений
Что такое состояние? Как связать понятие «состояние» и
название «диаграмма состояний»?
Что можно сказать об уровне абстракции, который
поддерживает диаграмма состояний?
Что можно порекомендовать в контексте достижения
цели исследования по данной диаграмме?
* На какую другую математическую модель сильнее всего
похода диаграмма состояний?
09.01.2024

60.

ПРИМЕР. ДИАГРАММА АКТИВНОСТИ НПС
Начальное и финальное состояние
Активности (элементарные действия)
Переходы
Принятие решений, разделение потоков
Горизонтальные блоки (этапы)
Вертикальные блоки (ответственности)
Что можно сказать об уровне абстракции, который
поддерживает диаграмма активности? На какую другую
модель она похожа?
Что можно порекомендовать в контексте достижения
цели исследования по данной диаграмме?
09.01.2024

61.

ПРИМЕР. ДИАГРАММА АКТИВНОСТИ НПС (МОДИФИКАЦИЯ)
Как еще можно ускорить процесс?
09.01.2024

62.

ЕЩЕ ПРИМЕР
Поведение какой системы моделируется?
Какая это диаграмма?
Почему выбрана именно она?
Какой уровень абстракции?
Что можно порекомендовать (и какая
могла бы быть цель исследования) по
этой диаграмме для системы?
09.01.2024

63.

ЕЩЕ ПРИМЕР
Поведение какой системы моделируется?
Какая это диаграмма?
Почему выбрана именно она?
Какой уровень абстракции?
Что можно порекомендовать (и какая
могла бы быть цель исследования) по
этой диаграмме для системы?
09.01.2024

64.

ЕЩЕ ПРИМЕР
Поведение какой системы моделируется?
Какая это диаграмма?
Почему выбрана именно она?
Какой уровень абстракции?
Что можно порекомендовать (и какая
могла бы быть цель исследования) по
этой диаграмме для системы?
09.01.2024

65.

ЕЩЕ ПРИМЕР
Поведение какой системы моделируется?
Какая это диаграмма?
Почему выбрана именно она?
Какой уровень абстракции?
Что можно порекомендовать (и какая
могла бы быть цель исследования) по
этой диаграмме для системы?
09.01.2024

66.

ЕЩЕ ПРИМЕР
Поведение какой системы моделируется?
Какая это диаграмма?
Почему выбрана именно она?
Какой уровень абстракции?
Что можно порекомендовать (и какая
могла бы быть цель исследования) по
этой диаграмме для системы?
09.01.2024

67.

ЕЩЕ ПРИМЕР. ДИАГРАММА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
Поведение какой системы моделируется?
Чем хороша для этой системы именно
Sequence Diagram?
В чем недостатки и преимущества,
особенности трех разных диаграмм
описания поведения?
09.01.2024

68.

ТЕОРИЯ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ
ЦЕЛИ СИСТЕМЫ

69.

ЦЕЛЕВОЙ АСПЕКТ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА
Целеполагание – свойство системы иметь цель существования
Целевой аспект – взгляд на систему с точки зрения анализа ее целей
Цель реализации целевого аспекта – выяснить, каким образом система достигает
своей глобальной цели и как этот процесс изменить, чтобы не теряя гарантии
достижения цели системы, приблизиться к цели исследования
Как реализовать целевой аспект?

70.

СПОСОБЫ РЕАЛИЗАЦИИ ЦЕЛЕВОГО АСПЕКТА
Экспертный способ
Лексический анализ текста
Итеративный (индуктивно-дедуктивный) метод
Использование результатов реализации функционального аспекта
Как бы вы организовали работу с экспертами при выявлении целей?
Какие слова в тексте ищет автоматизированный лексический анализ при выявлении целей?
Чем качественно отличается лексический анализ в целевом аспекте от лексического анализа в
элементном и структурном?
09.01.2024

71.

ПРИМЕР. В ТЕКСТЕ НЕ ОКАЗАЛОСЬ КЛЮЧЕВЫХ СЛОВ
И что теперь делать?
Какова глобальная цель этой
системы?
Что такое индукция и
дедукция? Предположите, как
работает индуктивнодедуктивный метод для целей
системы?
09.01.2024

72.

ИНДУКЦИЯ И ДЕДУКЦИЯ
Индуктивный анализ – процесс перехода от частного к общему
(в том числе при доказательстве)
Дедуктивный анализ – процесс перехода от общего к частному
Что будет общим, что будет частным при реализации целевого аспекта?
В чем будет переход от общего к частному и наоборот?
И как представить результаты этого анализа?
09.01.2024

73.

ДЕДУКТИВНЫЙ СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ ДЕРЕВА ЦЕЛЕЙ
1. Формулируется общая (глобальная) цель системы. Это корень
дерева, вершина на уровне №1
2. Выбирается некоторая цель текущего уровня №n.
3. Эта цель достигается выполнением конкретного неделимого
действия? да – к п.5, нет – к п.4
4. Определяются ближайшие средства достижения выбранной цели.
Это ее потомки, цели уровня №(n + 1)
5. Есть еще цели на текущем уровне №n? да – переход к п.6, нет –
переход к п.7
6. Переход к следующей цели текущего уровня №n и повторение п.3
7. Увеличение номера уровня на 1 и переход к п.2
09.01.2024

74.

ИНДУКТИВНЫЙ СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ ДЕРЕВА ЦЕЛЕЙ
1. Определяется множество неделимых элементарных действий,
без которых цель системы не достигается
2. Близкие по смыслу действия объединяются в родительскую
цель, средствами достижения которой они являются
3. Близкие по смыслу родительские цели объединяются по тому же
принципу
4. Окончание алгоритма – объединение очередного множества
целей в глобальную цель системы
09.01.2024

75.

ПРИМЕР. ДЕРЕВО ЦЕЛЕЙ ДЛЯ СИСТЕМЫ НПС (НАЧАЛО)
Вернуть к жизни после
остановки сердца
Запустить сердце
Заставить кровь
перемещаться
Осуществлять
сдавливание
грудной клетки
Восстановить
ритм
Осуществлять
сдавливание с
заданным
интервалом
Фатально не повредить организм
Не сломать ребра
Осуществлять
процесс без
избытка давления
Не вызвать
кровоизлияния
внутренних органов
Осуществлять
процесс точно
Запустить сердце
вовремя
Не вызвать
переломов черепа и
сотрясений
Укладывать
аккуратно
09.01.2024

76.

ПРИМЕР. НЕПОЛНОЕ ДЕРЕВО ЦЕЛЕЙ СИСТЕМЫ
Какую систему
рассматривают студенты?
Какая у них цель исследования?
Есть ли ошибки в дереве?
09.01.2024

77.

ПРИМЕР. ОШИБОЧНО СОСТАВЛЕННОЕ ДЕРЕВО ЦЕЛЕЙ
Какую систему
рассматривают студенты?
Какая у них цель исследования?
Какие ошибки в дереве?
09.01.2024

78.

ТЕОРИЯ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ
ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ

79.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АСПЕКТ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА
Цель системы – что «хочет» система
Функция системы – что хочет от системы внешний мир
Пересекаются ли множества целей и функций? Для каких систем пересекаются теснее?
Как реализовать функциональный аспект?

80.

СПОСОБЫ РЕАЛИЗАЦИИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АСПЕКТА
Экспертный способ
Лексический анализ текста (в том числе использование результатов
структурного анализа)
Использование результатов реализации целевого аспекта
Тестирование
Как бы вы организовали работу с экспертами при выявлении функций?
Какие слова в тексте ищет автоматизированный лексический анализ при выявлении функций?
Можно ли пользоваться результатами структурного аспекта при выявлении функций?
Как пользоваться результатами целевого?
09.01.2024

81.

ПРИМЕР. СТРУКТУРА СИСТЕМЫ НМС И ФУНКЦИИ
Зачем мы все это делаем?
Что из представленного на
диаграмме структуры
является полезным
результатом?
А зачем нужно обеспечить
движение крови?
09.01.2024

82.

ПРИМЕР. ФРАГМЕНТ ДЕРЕВА ЦЕЛЕЙ НПС И ФУНКЦИИ
Что из целей является
одновременно и функцией?
09.01.2024

83.

ПРИМЕР. ДИАГРАММА ФУНКЦИЙ СИСТЕМЫ НПС
Можно ли найти еще какие-то варианты использования системы какими-то объектами надсистемы?
09.01.2024

84.

ПРИМЕР. ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ НПС. ИТОГОВЫЙ ВАРИАНТ
Как использовать результаты анализа для достижения цели?
09.01.2024

85.

ПРИМЕРЫ
Функции какой системы
здесь анализируются?
Что можно посоветовать
(и с какой целью) по
результатам анализа
09.01.2024

86.

ПРИМЕРЫ
Функции какой системы
здесь анализируются?
Что можно посоветовать
(и с какой целью) по
результатам анализа
Сравните уровень
абстракции моделей этой и
предыдущей системы
09.01.2024

87.

ТЕОРИЯ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ
ОКРУЖЕНИЕ СИСТЕМЫ

88.

КОММУНИКАЦИОННЫЙ АСПЕКТ СИСТЕМЫ
Окружение системы – совокупность элементов надсистемы,
состоящих с системой во взаимодействии, которое нельзя
игнорировать на выбранном уровне абстракции
На каких системных свойствах основывается анализ окружения системы?
Что такое открытая и закрытая система? Правда ли все системы открыты?
Как выявить окружение системы и взаимодействие системы с окружением?
Как представить результаты анализа?

89.

СПОСОБЫ РЕАЛИЗАЦИИ КОММУНИКАЦИОННОГО АСПЕКТА
Экспертный способ
Лексический анализ текста
Реализация элементного/структурного аспекта для надсистемы
09.01.2024

90.

СПОСОБЫ ОПИСАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ОКРУЖЕНИЕМ
1. Структурная диаграмма (Class diagram, Object diagram)
2. Коммуникационная диаграмма (Component diagram)
3. Диаграмма размещения (Deployment diagram)
09.01.2024

91.

ПРИМЕР. СТРУКТУРНАЯ ДИАГРАММА НАДСИСТЕМЫ НПС
Какие взаимодействия вредны? Как их устранить или уменьшить?
Какие взаимодействия полезны? Как их усилить?
Предложите иные системы, с которыми может взаимодействовать НПС
09.01.2024

92.

ЕЩЕ ПРИМЕР
Поведение какой системы моделируется?
Что можно порекомендовать (и какая
могла бы быть цель исследования) по
этой диаграмме для системы?
09.01.2024

93.

ЕЩЕ ПРИМЕР
Поведение какой системы моделируется?
Что можно порекомендовать (и какая
могла бы быть цель исследования) по
этой диаграмме для системы?
09.01.2024

94.

ЕЩЕ ПРИМЕР
Поведение какой системы моделируется?
Что можно порекомендовать (и какая
могла бы быть цель исследования) по
этой диаграмме для системы?
09.01.2024

95.

ЕЩЕ ПРИМЕР. ДИАГРАММА РАЗМЕЩЕНИЯ
Поведение какой системы моделируется?
Что можно порекомендовать (и какая
могла бы быть цель исследования) по
этой диаграмме для системы?
В чем особенности диаграмм
Component и Deployment?
Когда какая полезнее?
09.01.2024

96.

ТЕОРИЯ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ
РЕСУРСЫ СИСТЕМЫ

97.

РЕСУРСНЫЙ АСПЕКТ СИСТЕМЫ
Ресурсы системы – материальные и нематериальные элементы
надсистемы, используемые системой для достижения системного
эффекта и поддержания функционирования
Какие материальные элементы надсистемы может использовать система?
Какие нематериальные?
Как выявить ресурсы системы? Постарайтесь найти минимум четыре способа

98.

СПОСОБЫ РЕАЛИЗАЦИИ РЕСУРСНОГО АСПЕКТА
Экспертный способ
Лексический анализ текста
Реализация коммуникационного аспекта
Анализ поведения системы
Что надо спрашивать у эксперта?
Какие слова нужно искать в тексте
Как поможет (и почему) коммуникационная диаграмма?
И на что надо обратить внимание при анализе диаграмм поведения?
09.01.2024

99.

ПРИМЕР. РЕСУРСЫ ДЛЯ НМС НА ОСНОВЕ ДИАГРАММЫ
СОСТОЯНИЙ
Чтобы оставаться в состоянии, нужно:
- Врач в сознании (планирование)
- Врач и помощник (подготовка)
- Физическая сила врача (выполнение)
- Знания врача (выполнение, оценка)
Что нужно, чтобы переходить из состояния
в состояние?
Являются ли перечисленные элементы ресурсами?
Почему?
09.01.2024

100.

КЛАССИФИКАЦИЯ РЕСУРСОВ
Нерасходуемые ресурсы (пространство, сотрудник, инструмент и т.д.) –
элементы надсистемы, которые не уменьшают свое количество
пропорционально времени функционирования системы
Расходуемые ресурсы (солнечная энергия, топливо, время и т.д.)
Восполняемые ресурсы – расходуемые ресурсы, количество которых в
надсистеме может увеличиться (солнечная энергия, нефть, время)
Невосполняемые ресурсы – расходуемые ресурсы, количество которых не
умеет увеличивать надсистема
Приведите примеры невосполняемых ресурсов
Какие ресурсы надо экономить в первую очередь?
Зависит ли классификация ресурсов от уровня абстракции?
09.01.2024

101.

ПРИМЕР. РЕСУРСЫ ДЛЯ НМС НА ПРИМЕРЕ КОММУНИКАЦИОННОЙ
ДИАГРАММЫ
Что из надсистемы нужно
НМС?
- Опора
- ? Климатические
параметры ?
Является ли выявленное ресурсами?
Расходуемые они или нерасходуемые? Восполняемые или нет?
09.01.2024

102.

ПРИМЕР. РЕСУРСЫ НПС НА ОСНОВЕ ДИАГРАММЫ АКТИВНОСТИ
Что нужно, чтобы выполнить действия, нужно?
Что нужно, чтобы начать действие?
Закончить действие?
Является ли ресурсами (и какого типа) то, что вы нашли
09.01.2024

103.

ОЦЕНКА КОЛИЧЕСТВА РЕСУРСОВ. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ
ПОТРЕБЛЕНИЯ РЕСУРСОВ В БУДУЩЕМ
Подход:
Анализ статистических данных о функционировании системы и
надсистемы
Методы:
1. Определение экстремальных значений по выборке
2. Построение доверительного интервала
3. Построение регрессии среднего (зависимости от времени)
4. Построение регрессии границ доверительного интервала
09.01.2024

104.

ПОСТРОЕНИЕ ДОВЕРИТЕЛЬНОГО ИНТЕРВАЛА
D
D
R z a
;
R
z
a
1
1
n
n
2
2
D – дисперсия
Z – квантиль стандартного нормального распределения (табличный параметр, в таблице ниже – U)
a – вероятность попадания значения потребляемого ресурса в интервал (в таблице ниже – p)
09.01.2024

105.

РЕГРЕССИОННЫЙ АНАЛИЗ
Проверка наличия зависимости (ковариация, корреляция, статистический
критерий Колмогорова и т.д.)
2. Визуальное
определение
структуры
зависимости
(линейная,
полиномиальная, экспоненциальная, тригонометрическая и т.д.)
3. Определение параметров зависимости с помощью МНК (метод
наименьших квадратов) или метода максимального правдоподобия
4. Определение значимости зависимости (коэффициент детерминации)
1.
Исходные данные:
Масштабная выборка значений потребляемых ресурсов в разные периоды времени
Результат:
Функция одного (время) или нескольких (время и другие параметры) переменных,
позволяющая прогнозировать потребление ресурса в будущем
09.01.2024

106.

ТЕОРИЯ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ
ВОЗНИКНОВЕНИЕ СИСТЕМНОГО ЭФФЕКТА

107.

ИНТЕГРАЦИОННЫЙ АСПЕКТ СИСТЕМЫ
Системный эффект – свойство системы, возникающее только после
объединения элементов в систему, которым не обладает ни один
элемент по отдельности
Что формирует системный эффект?
Какой системный эффект имеют ваши системы?
Какой системный эффект у системы НПС? Он единственный?
Как сформулировать системный эффект?

108.

СПОСОБЫ ВЫЯВЛЕНИЯ СИСТЕМНОГО ЭФФЕКТА
Экспертный способ
Лексический анализ текста
Тестирование
Что надо спрашивать у эксперта?
Какие слова нужно искать в тексте?
Есть ли возможность использовать результаты реализации иных аспектов?
09.01.2024

109.

ЧТО ФОРМИРУЕТ СИСТЕМНЫЙ ЭФФЕКТ?
1. Связи между элементами
2. Связи с надсистемой
3. Силы связей
4. Свойства (параметры) элементов
5. Свойства надсистемы
6. Число (повторяющихся) элементов
КАК ОНО ФОРМИРУЕТ СИСТЕМНЫЙ ЭФФЕКТ?
09.01.2024

110.

КАК ИЗМЕРИТЬ СИСТЕМНЫЙ ЭФФЕКТ?
Шкалы измерения:
Номинальная
Порядковая
Интервальная
Относительная
Абсолютная
В какой шкале измеряются величины системных эффектов ваших систем?
Величина системного эффекта НПС?
Что делать, если оказалось, что системный эффект имеет шкалу ниже интервальной?
09.01.2024

111.

СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ УРОВНЯ ШКАЛЫ ИЗМЕРЕНИЯ
Кодирование – присвоение значениям номинальной шкалы числовых
(порядковых) кодов
Понижение объективности
Интерполяция – установление расстояния между значениями
порядковой шкалы
Понижение достоверности
09.01.2024

112.

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ДАННЫХ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ НА
СИСТЕМНЫЙ ЭФФЕКТ
1. Эксперимент с варьированием параметров
2. Анализ существующих данных
В обоих случаях результатом является таблица:
Столбцы – имена параметров системы, надсистемы, элементов системы,
которые могут влиять на величину системного эффекта
Последний столбец – величина системного эффекта
Строки – различные инциденты (моменты времени, точки пространства)
с измеренными значениями параметров и системного эффекта
Как планировать эксперимент с варьированием параметров?
И что делать дальше?
09.01.2024

113.

ЭКСПЕРИМЕНТ С ВАРЬИРОВАНИЕМ ПАРАМЕТРОВ
a. Для каждого параметра из m штук, который может оказывать
влияние на системный эффект, определяется n уровней
b. Определяется множество арифметических векторов со всеми
возможными комбинациями значений уровней факторов –
факторное пространство (может быть сокращено)
c. Для каждой точки факторного пространства в ходе эксперимента
определяется величина системного эффекта
Как сократить факторное пространство? И зачем?
09.01.2024

114.

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ НА СИСТЕМНЫЙ ЭФФЕКТ
1. Отбор в таблице (в факторном пространстве) строк с максимальным значением
системного эффекта и аналитическая интерпретация
2. Выявление логических правил и закономерностей методами Data Mining
3. Определение зависимости (парной и множественной корреляцией, например,
или дисперсионным анализом) между параметрами и системным эффектом
В том числе построение формулы этой зависимости
Z(t)
Параметры
надсистемы
Параметры системы и
ее элементов
Величина
системного
эффекта
Y = f (X, Z, t)
09.01.2024

115.

ПРИМЕР. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
ЭКСПЕРИМЕНТА С ВАРЬИРОВАНИЕМ ПАРАМЕТРОВ
Дано:
Эксперт определил, что на системный эффект может влиять 2 параметра, a [a1,a3] и
b [b1,b3]. Пусть для каждого параметра определено 3 уровня (промежуточные значения
a2 и b2 – середины интервалов шкалы)
Факторное пространство и результаты измерения:
Какой вывод можно сформулировать?
Какую дать рекомендацию?
09.01.2024

116.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ. ДИСПЕРСИОННЫЙ АНАЛИЗ
a. Факторы, которые подозреваются в участии в
формировании системного эффекта, разбиваются на
уровни f1, f2, … fk
b. В соответствии с уровнями факторов данные разбиваются
на k групп, в каждой группе n1, n2, … nk строк
c. Рассчитываются средние значения s1, s2, … sk измерений
системного эффекта в каждой группе и общее среднее
значение по всем измерениям s
d. Рассчитываются межгрупповая и внутригрупповая
дисперсия и статистика F
e. Если F > f1-a (k–1,n–k), то считается, что фактор оказывает
значимое влияние на системный эффект, и дальше остается
только выяснить природу этого влияния
09.01.2024

117.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ. КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ АНАЛИЗ
Коэффициент Пирсона (коэффициент парной линейной корреляции для
интервальных шкал)
Коэффициент Спирмена (коэффициент парной линейной корреляции для
порядковых шкал)
09.01.2024

118.

ПРИМЕР. КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ АНАЛИЗ
Какой вывод можно сформулировать?
Что делать дальше в этом случае?
Что делать дальше, если коррелирующие пары были найдены?
09.01.2024

119.

ТЕОРИЯ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ

120.

ИСТОРИЧЕСКИЙ (ВРЕМЕННОЙ) АСПЕКТ СИСТЕМЫ
Цель: исследование процесса развития системы и прогнозирование
дальнейших изменений
Как связано поведение системы и исторический аспект?
Можно ли описать процесс развития системы математической моделью?

121.

СПОСОБЫ ВЫЯВЛЕНИЯ ПРОЦЕССА РАЗВИТИЯ
Экспертный способ
Лексический анализ текста
Ретроспективный анализ данных
Что надо спрашивать у эксперта?
Какие слова нужно искать в тексте?
09.01.2024

122.

СПОСОБЫ ОПИСАНИЯ ПРОЦЕССА РАЗВИТИЯ
Диаграмма состояний
Временная диаграмма
И их комбинация
09.01.2024

123.

ПРИМЕР. ИСТОРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРЕДПРИЯТИЯ ПО
ПРОИЗВОДСТВУ МОБИЛЬНОГО МЕДОБОРУДОВАНИЯ
Что можно порекомендовать
предприятию в условиях
прохождения разных состояний?
09.01.2024

124.

ПРИМЕР. ИСТОРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРЕДПРИЯТИЯ ПО
ПРОИЗВОДСТВУ МОБИЛЬНОГО МЕДОБОРУДОВАНИЯ
09.01.2024

125.

ПРИМЕР. ВРЕМЕННАЯ ДИАГРАММА
09.01.2024

126.

ПРИМЕР. КЛЮЧЕВЫЕ СОБЫТИЯ
Какие ключевые события А, В, С могли привести к переходу в иное состояние?
Всегда ли переход в иное состояние приводит к смене структуры зависимости параметра от времени?
Какого рода рекомендации можно предложить на основе анализа временных диаграмм?
09.01.2024

127.

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ
1. Определение (визуально) структуры зависимости параметра от времени
2. Построение общей формулы зависимости данного вида
3. Определение параметров формулы (с помощью метода наименьших
квадратов, например) – построение регрессии
4. Определение качества построенной регрессии
5. Вычисление прогноза
При выполнении каких условий (гарантиях) можно осуществлять прогнозирование?
Можно ли в общем случае гарантировать качество прогноза зависимости одного параметра от
времени? Назовите минимум две причины невозможности подобных гарантий и предложите
рекомендации по их устранению
09.01.2024

128.

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ. ПРИМЕР.