Анализ и синтез систем презентация

Декомпозиция
Декомпозиция – последовательное расчленение системы на подсистемы.
Результат определяется составом используемых признаков декомпозиции (оснований декомпозиции) и порядком их применения
Способы задания оснований декомпозиции:
Указывается только наименование признака разбиения.
Состав получаемых подсистем всегда разный (зависит от системы).
Примеры: временной, пространственный признак, «виды конечного продукта»
2. Перечисляются подсистемы, получаемые в процессе декомпозиции.
Т.о. основание декомпозиции рассматривается как модель состава.
Примеры: <объект управления, система управления>, <предмет деятельности, конечный продукт, средства деятельности, исполнители>.
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.1. Декомпозиция систем

Стандартные основания декомпозиции
СОД для систем организационно-технологического типа (предприятий):
1. Система – среда. Выделение исследуемой системы и окружающей среды.
2. Макросреда – микросреда. Макросреда – это совокупность факторов общественной жизни, оказывающих влияние на исследуемую систему, микросреда – совокупность организаций, непосредственно или опосредованно связанных с системой.
3. Подсистемы макросреды: «производство» (технологическое, экономичес-кое окружение), «природа» (географическое окружение), «социум» (социально-культурное окружение), «управление» (политико-правовое окружение).
4. Подсистемы микросреды: вышестоящие органы управления, нижестоящие (подведомственные) организации, поставщики, партнеры, клиенты (потребители, заказчики), конкуренты.
5. Система управления – объект управления. Выделение в исследуемой системе управляемой подсистемы (включающей исполнителей, оборудование, ресурсы) и управляющей (аппарат управления).
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.1. Декомпозиция систем

Стандартные основания декомпозиции
6. Основная – обеспечивающая деятельность. Основная деятельность связана с производством конечных продуктов системы для потребителей. Обеспечивающая деятельность обеспечивают работу основных процессов, ее задача – формирование и обслуживание инфраструктуры.
7. Виды конечных продуктов. Декомпозиция основной деятельности на подсистемы, производящие различные конечные продукты (оказывающие различные виды услуг).
8. Жизненный цикл. Жизненный цикл – это цепочка процессов, составляющих путь следования продукта: от его замысла до утилизации и переработки отслужившего свой срок продукта.
9. Виды обеспечивающей деятельности: обслуживание оборудования; обеспечение энергоресурсами; обслуживание зданий; управление персоналом;
10. Технологические этапы. Декомпозиция подсистемы, выполняющей некоторый вид производственной деятельности (основной или обеспечивающей), на подсистемы, соответствующие отдельным этапам деятельности (подпроцессам, работам, операциям), предусмотренным технологией.
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.1. Декомпозиция систем

Стандартные основания декомпозиции
12. Жизненный цикл управления: прогнозирование; перспективное планирование; оперативное планирование; организация; руководство; учет и контроль; регулирование.
13. Этапы переработки информации: регистрация, сбор, передача, хранение, обработка, отображение, уничтожение.
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.1. Декомпозиция систем
11. Структурные элементы деятельности: предмет деятельности, конечный продукт, средства деятельности, исполнители.

Стандартные основания декомпозиции
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.1. Декомпозиция систем

Принципы формирования и применения СОД
При применении для конкретной системы типовые подсистемы конкретизируются.
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.1. Декомпозиция систем
СОД должны отражать инвариантный состав систем определенного класса

Принципы формирования и применения СОД
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.1. Декомпозиция систем
СОД должны обеспечивать выделение более или менее самостоятельно функционирующих подсистем
Связи между подсистемами должны быть минимальными,
внутри подсистем - максимальными
В одном случае лучше сначала выделить подсистемы по конечным продуктам, а потом по жизненному циклу, в другом случае - наоборот

Принципы формирования и применения СОД
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.1. Декомпозиция систем
СОД должны обеспечивать получение относительно полной совокупности подсистем (элементов)
Не должны оставаться элементы, которые не отнесены ни к одной подсистеме
Примеры полной совокупности:
<начальный этап, основной этап, заключительный этап>;
<внешние связи, внутренние связи>;
<объект управления, система управления>

Принципы формирования и применения СОД
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.1. Декомпозиция систем
СОД должны обеспечивать выделение подсистем, которые не включают друг друга
Продажа заказного изделия
Производство изделия
Сборка изделия
Доставка заказчику
Изготовление деталей
Прием заказа

Принципы формирования и применения СОД
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.1. Декомпозиция систем
На каждом шаге декомпозиции должно использоваться только одно основание декомпозиции
Выбор СОД на каждом шаге зависит от того, какая последовательность была применена ранее для выделения декомпозируемой подсистемы
Некоторые из СОД могут применяться несколько раз подряд
Например, декомпозиция на технологические этапы производства некоторого продукта может быть проведена только после того, как будет выделена подсистема производства данного продукта
Например, СОД «Технологические этапы»,может быть применено сначала для выделения укрупненных стадий производства, а затем применительно к каждой из этих стадий – для выделения подэтапов и т. д. (вплоть до операций)

Алгоритм декомпозиции
1. Выбор системы (подсистемы) для декомпозиции, являющейся терминальной вершиной дерева и не помеченной, как элементарная. Если все терминальные вершины элементарны, то КОНЕЦ.
2. Проверка выбранной системы на элементарность. Если подсистема элементарна, то она помечается и осуществляется возврат на шаг 1.
3. Выбор наиболее подходящего основания декомпозиции
4. Проведение декомпозиции
5. Переход на шаг 1.
Последовательность шагов:
Пример.
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.1. Декомпозиция систем

страты
классы
слои
эшелоны

Страты
Этот вид иерархии позволяет описывать систему на разных уровнях абстрагирования, т.е. детальности описания.
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.2. Виды иерархий
На каждой страте имеется свой собственный набор терминов, концепций и принципов, с помощью которых описывается поведение системы.
Отношения между подсистемами смежных уровней относятся к типу «целое-часть».
То, что является объектом рассмотрения на данной страте, более подробно раскрывается на нижележащей страте

Примеры страт
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.2. Виды иерархий
Структура системы понимания
естественного языка:
Работа компьютера:
описание на языке физических законов управления работой электронных элементов
описание работы программ (математические, логические операции)
процедуры анализа слов (выделения основ, аффиксов) и определения грамматических признаков
процедуры разбора предложений (поиска связей между словами и т. д.)
процедуры интерпретации на формальный язык (определение семантических падежей)
процедуры синтеза формального описания ситуации

Слои
Этот вид иерархии используется для структуризации процессов принятия сложных решений.
Глобальная цель
Отношения между подсистемами смежных слоев имеют смысл:
«средство-цель» - подцели есть средства достижения вышестоящей цели,
«причина-следствие» -достижение цели вышестоящего уровня есть следствие достижения подцелей,
«аргумент-функция» - вышестоящая цель есть функция от нижестоящих целей,
«ситуация-действие» - для достижения ситуации, соответствующей цели, требуется выполнение действий, реализующих подцели.
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.2. Виды иерархий
Подцель 1
Подцель 2
Подцель 1.1
Подцель 1.2
Подцель 2.1
Подцель 2.2
Сложную проблему, подлежащую решению, разбивают на множество последовательно расположенных более простых подпроблем, решение которых позволяет решить и исходную проблему.

Пример слоев
Глобальные цели развития
Направления деятельности
Стратегии (задачи)
Целевые программы мероприятий
…
…
…
Слои принятия решений процесса разработки программы развития социально-экономической системы:
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.2. Виды иерархий
Финансовый блок
Социальный блок
Производственный блок
Энергетическая стратегия
Промышленная политика
Внешнеэкономи-ческая стратегия
Электрическое освещение
Энергетические обследования
Автоматизация учета

Эшелоны
Это понятие иерархии относится к многоуровневым системам управления. Принимающие решение элементы располагаются иерархически в том смысле, что некоторые из них управляются другими решающими элементами
Элементы верхнего уровня хотя и обусловливают целенаправленную деятельность элементов нижних уровней, но не полностью управляют ею.
Принимающим решения элементам предоставлена некоторая свобода в выборе их собственных решений.
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.2. Виды иерархий
Отношения между подсистемами смежных эшелонов имеют смысл: «управление-подчинение».

Пример эшелонов
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.2. Виды иерархий

Классы
Данный вид иерархии используется для классификации понятий.
Иерархию составляют классы понятий, связанные отношениями «общее – частное».
Класс понятий, лежащий ниже по иерархии, включает в себя декомпозируемый класс (все его свойства), добавляя к нему некоторые дополнительные свойства, т.е. уточняя его, конкретизируя. Перенос свойств классов понятий на подклассы называют наследованием.
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.2. Виды иерархий

Морфологический анализ
Метод морфологического анализа (МА) разработан в 1930-е годы швейцарским астрономом Ф. Цвикки для конструирования астрономических приборов.
В проектируемом объекте выбирают группу основных признаков.
В качестве признаков могут быть элементы конструкции, функции, свойства элементов.
Для каждого признака предлагаются различные альтернативные варианты его реализации.
Затем предложенные варианты комбинируют между собой.
Из всего множества получаемых комбинаций выбираются допустимые, а затем наиболее эффективные варианты по некоторым критериям качества
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.3. Композиция систем

Этапы морфологического анализа
Формулируются: проблемная ситуация, требования (ограничения) к проектируемому объекту, критерии оценки качества вариантов.
Выделяются признаки и разрабатываются альтернативные варианты для каждого признака.
Морфологическая таблица
Количество комбинаций:
N = n1 × n2 × … × nm,
ni – число вариантов по i-тому признаку
Пример:
N = 3 × 2 × 3 × 2 = 36
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.3. Композиция систем
Этап 1. Постановка задачи
Этап 2. Морфологический анализ

Этапы морфологического анализа
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.3. Композиция систем
Формируются комбинации по всем признакам и выбираются совместимые и наилучшие комбинации
Сначала комбинируются два признака и отбрасываются наихудшие комбинации. Оставшиеся комбинации комбинируются с еще одним признаком и т.д.
Морфологическая таблица
Этап 3. Морфологический синтез
1-й шаг синтеза
2-й шаг синтеза
3-й шаг синтеза

Пример морфологического анализа
Пример. Подведение коммуникаций
Результаты
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.3. Композиция систем

Метод Волковой В.Н.
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.3. Композиция систем
Метод представляет собой пошаговую процедуру формирования иерархии функций сложной системы, каждой из которой затем сопоставляется цель, связанная с соответствующей функцией.
В качестве признаков - стандартные основания декомпозиции, а в качестве альтернативных вариантов значений признаков – подсистемы (функции), порождаемые этими основаниями декомпозиции.
Множество значений одного признака называется классификатором.

Метод Волковой В.Н.
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.3. Композиция систем

Метод Казарновского
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.3. Композиция систем
Метод структурно-функционального проектирования Казарновского позволяет порождать управляющие и управляемые функции производственной системы, а также структуры для их реализации путем комбинирования элементарных родов деятельности и структурных элементов деятельности.
Метод относится к группе методов порождающих грамматик.
Формируется некий язык, алфавит которого составляют «элементарные действия», а синтаксис – правила комбинирования этих действий.

Метод Казарновского
Основные роды деятельности:
h – производство;
v – жизнеобеспечение;
p – организация (адаптация);
c – управление;
f – обновление.
Признаки комбинирования – виды деятельности (функции)
Комбинации по правилу «присоединения слева»:
vh – жизнеобеспечение производства;
ph – организация производства;
ch – управление производством;
fh – обновление производства;
Более сложные комбинации:
pvh – организация жизнеобеспечения производства;
cfh – управление обновлением производства;
pcfh – организация управления обновлением производства;
fcvh – развитие управления жизнеобеспечением производства;
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.3. Композиция систем

Метод Казарновского
Функции, связанные с элементами структуры:
i – обеспечение предметами деятельности,
k – обеспечение инструментами,
l – обеспечение энергией,
o – вывод продукции,
t – технологическое преобразование
cih – управление получением сырья для производства
ich – получение входных данных для управления производством;
tcfh – преобразование информации (принятие решения) в процессе управления обновлением производства
ocvh – вывод (передача) решения по управлению жизнеобеспечением производства.
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.3. Композиция систем
Основные роды деятельности:
h – производство;
v – жизнеобеспечение;
p – организация (адаптация);
c – управление;
f – обновление.
Функции, связанные с элементами структуры, также можно комбинировать с любыми элементарными или составными функциями.
Интерпретация функций (определение их содержания) в значительной мере условна и зависит от соглашений. Например, в деятельности по созданию нового объекта можно условиться считать подфункцию tf – проектированием, of – внедрением

Метод синтеза задач управления
Раздел 3. Анализ и синтез систем
Тема 3.3. Композиция систем
В основе данного метода лежит последовательное формирование множества задач управления, функций переработки информации и сопоставление каждой из функций информационных и программно-технических средств их реализации.
В качестве признаков выступают стандартные основания декомпозиции:
жизненный цикл производства
жизненный цикл управления
жизненный цикл переработки информации