CC BY
95
УДК 004.9
Караханян А.А. студент 2 курса
направление подготовки 09.03.03 «Прикладная информатика»
Гуманитарно-педагогическая академия ФГАОУВО «КФУ им. В.И. Вернадского»
филиал в г. Ялте научный руководитель: Таран В.Н., к.техн.н.
доцент Россия, г. Ялта
КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА
Аннотация. В статье рассмотрены методы системного анализа и их классификация. Выделены этапы системного анализа и соответствующие им задачи.
Ключевые слова: системный анализ, классификация методов, сложная система, моделирование.
Karakhanyan A.A.
student
2 course, direction of training 09.03.03 "Applied Informatics" Humanities and Pedagogical Academy (branch) of "V.I. Vernadsky Crimean Federal University "in Yalta
Russia, Yalta Scientific adviser: Taran V.N.
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor CLASSIFICATION OF SYSTEM ANALYSIS METHODS
Annotation. The article discusses the methods of system analysis and their classification. The stages of system analysis and the corresponding tasks are highlighted.
Keywords: system analysis, classification of methods, complex system, modeling.
Системный анализ - это анализ объекта или процесса с точки зрения его частей, состояний, взаимосвязей. Другими словами, последовательность действий по установлению структурных связей между элементами исследуемых сложных систем. Системный анализ опирается на комплекс общенаучных, экспериментальных, естественнонаучных, статистических, математических методов, и проводится с применением вычислительной техники.
Задачи системного анализа удобно сформулировать в соответствии с этапами (рис. 1):
Рис. 1. Этапы системного анализа
Существует много методов системного анализа. Также существуют разные подходы к классифицированию методов системного анализа. Подобное разнообразие объясняется многообразием целей применения методов системного анализа. Часто классификация имеет научно-предметную направленность. Например, методы, используемые в технике, экономике, психологии, лингвистике и т.д.
В работе Ю. И. Черняка подход к классификации следующий: все методы представляются в виде четырех групп, базирующихся на принципах применения методов в системных исследованиях: количественные, графические, неформальные и методы моделирования. Таким образом, классификация вполне соответствует логике системного анализа - описание идеи (выдвижение и обоснование гипотезы) и ее реализация различными формализованными способами, используя разработку математических и имитационных моделей.
Волкова В.Н. и Денисов А.А. в учебнике «Основы теории систем и системного анализа» вводят термин «методы формализованного представления систем», представляющий единую систему методов
системного анализа.
Аналитические методы. Применение аналитических методов позволяет описать свойства многомерной и системы с различными связями, которая представляется обособленной точкой, двигающейся в п-мерном пространстве, движение которой описывается помощью функции ^х). Возможно также отображение точками двух или более систем, или их части и рассмотрение взаимодействия этих точек. Поведение точек в пространстве и их взаимодействие описывается аналитическими закономерностями, и может быть представлено в виде
- величин;
- функций;
- уравнений;
- систем уравнений [1].
Аналитические методы есть основа классической математики (методы поиска экстремума функции, дифференциального и интегрального исчисления, вариационного исчисления и многие другие) и математического программирования (методы теории алгоритмов, теории игр и т.п.).
Статистические методы. Использование статистических методов дает возможность показать систему с помощью случайных процессов и событий, описывающиеся соответствующими статистическими закономерностями и вероятностными характеристиками. Теперь система представляется в виде области, «размытой» точки в п-мерном пространстве, в которую переводится система посредством оператора с учетом ее свойств.
Статистические методы - основа таких дисциплин как теория вероятностей, математической статистики, статистического имитационного моделирования, исследования операций. Статистические методы чаще всего используются для исследования сложных самообучающихся, саморазвивающихся систем. Применяются статистические методы в прикладной информатике для моделирования разных систем и создания программной реализации моделей. Используются в таких методах теорий, как: стохастического программирования, статистического анализа и массового обслуживания, распознавания образов.
Теоретико-множественные методы. Теоретико-множественные методы дают возможность описать систему в универсальных понятиях «элемент множества», «множество» и «отношения на множествах». Множества можно задать двумя способами: перечислением элементов и названием характеристического свойства. Во время использования этих методов между элементами возможно введение любых отношений, базирующихся на математической логике, используемой в качестве формального языка описания отношений между элементами, относящимся к различным множествам. Теоретико-множественные методы дают нам возможность описывать не простые системы на формальном языке моделирования. Эти методы применяются в случаях, когда крупную и
сложную систему невозможно представить только методами одной единственной области, а при этом требуется взаимопонимание специалистов в области разных наук. Благодаря теоретико-множественным методам происходит развитие новых языков программирования и автоматизации проектирования систем, используемых в прикладной информатике.
Логические методы. Логические методы представляются языком описания систем в понятиях алгебры логики, той самой, что лежит в основе работы любого компьютера, функционирования его микроэлементов. Методы получили наибольшее распространение под названием Булева алгебры, как двоичное представление о состоянии элементарных схем ЭВМ. С помощь логических методов описываются системы в виде упрощенных структур на основе законов математической логики. Состояние любого элемента рассматривается как «Истина» или «Ложь» (1 или 0). Логические методы расширяют возможности применения системного анализа в прикладной информатике. Используются эти методы для создания моделей сложных систем, законом математической логики.
Лингвистические, семиотические методы. Методы, предназначенные для разработки специальных языков описания систем в виде понятий тезауруса, т.е. множества смысловыражающих звеньев языка с определёнными смысловыми взаимосвязями. Используются методы в прикладной информатике для формального представления грамматики соединения понятий в содержание смысловых выражений. Семиотика основывается на символах, знаковой системе, знаковой ситуации, т.е. для символического описания содержания в вычислительной технике. В прикладной информатике выделены следующие области работы в знаковой системе:
■ прагматика - оценка и сравнение разных языков программирования, программ и систем согласно критериям эффективности их использования;
■ семантика как часть лингвистики, изучающей соотношения между элементами языка и их смысловые значения, определяет смысловые конструкции языка программирования;
■ синтактика раздел семиотики, занимающейся изучением внутренней знаковой структуры сочетания знаков и правила образования организованных текстов;
■ синтаксис - изучает правила расстановки знаков в тексте, на основе законов грамматики.
Лингвистические и семиотические методы применяются в том случае, когда для начального этапа исследования не удаётся формализовать принятие решений в плохо формализуемых ситуациях и невозможно применить аналитические и статистические методы. Рассмотренные методы являются основой развития языков программирования, моделирования и автоматизации проектирования систем.
Графические методы. Графические методы дают нам возможность
наглядно изобразить объект в качестве образа системы, ее структуры и связей в обобщенном виде. Такие методы бывают и линейно-плоскостными, и трёхмерными объемными. Графические представления позволяют наиболее наглядно описать объект, ситуацию или процесс для принятия решения при динамично изменяющихся условиях. Эти методы используются для проведения структурно-функционального анализа систем и происходящих процессах внутри данных систем, в особенности во время построения информационно-управляющих систем. В таких системах нужно принимать в расчёт взаимодействие людей, структурных организаций и технических девайсов. Методы широко применяют для получения управляющих решений на базе сетевого планирования.
Модель (от латинского modulus - мера) - это аналог объекта исследования, находящегося с ним в такой соответствии, которое позволяет получить новое знания про этот объект. Моделирования - метод опосредствованного познания с помощью искусственных или природных систем, которые сохраняют некоторые особенности объекта исследования, что дает возможность получить новое знания про объект-оригинал [2].
Выводы. В системном анализе применяются все типы методов. На каждой стадии исследования выбираются и применяются методы, позволяющие при наилучшем сочетании создать обоснованную и подтверждённую доказательствами площадку исследования. Таким образом применение тех или иных методов системного анализа является делом научного творчества и основой для новых научных открытий.
Таким образом, для прогнозирования сложных процессов предлагается использовать модели и методы, базирующиеся на разных алгоритмах исследования [3]. Каждая группа методов использует специальные методы, для которых разработаны некоторые модели и алгоритмы их применения [4].
Использованные источники:
1. Волкова В.Н., Денисов А.А. Основы теории систем и системного анализа. Учебник. - СПб.: Издательство СПбГТУ, 1999
2. Згуровський М.З. Основи системного анаизу / М.З. Згуровський, Н.Д. Панкратова. - К.: Видавнича група BHV, 2007. - 544 с.
3. Таран В.Н. Практическое внедрение разработанных методов прогнозирования оползневых процессов Южного берега Крыма / В.Н. Таран // Вестник Национального технического университета Харьковский политехнический институт. Серия: Информатика и моделирование. 2010. № 21. С. 162-172.
4. Таран В.Н. Модели и методы анализа и прогнозирования сложных процессов / В.Н. Таран // Математические машины и системы. 2014. №3. 119124
