Меньков А.В., Острейковский В.А. Теоретические основы автоматизированного управления

Подождите немного. Документ загружается.

ются таими же объетивно влияющими на процесс формирова-

ния цели фаторами, а и внешние.

Далее следет отметить, что даже на самом верхнем ровне

иерархии системы имеет место множественность целей. Анали-

зиря проблем, необходимо читывать цели всех заинтересован-

ных сторон. Среди множества целей желательно попытаться най-

ти или сформировать лобальню цель. Если это о сделать не

дается, то следет проранжировать цели в поряде их предпоч-

тения для снятия проблемы в анализиремой системе.

Исследование целей заинтересованных в проблеме лиц долж-

но предсматривать возможность их точнения, расширения или

даже замены. Это обстоятельство является основной причиной

итеративности системно о анализа.

На выбор целей сбъета решающее влияние оазывает та

система ценностей, оторой он придерживается. Поэтом при

формировании целей необходимым этапом работ является выяв-

ление системы ценностей, оторой придерживается лицо, при-

нимающее решение. Та, например, различают техноратичес-

ю и манистичесю системы ценностей. Со ласно первой

системе природа провоз лашается а источни неисчерпаемых

ресрсов, челове — царь природы. Всем известен тезис Мичри-

на: «Мы не можем ждать милостей от природы. Взять их  нее —

наша задача». Гманистичесая система ценностей оворит о том,

что природные ресрсы о раничены, что челове должен жить в

армонии с природой и т. д. Подробный анализ этих систем цен-

ностей выполнен В.П. Зинчено (1988 .). Пратиа развития че-

ловечесо о общества поазывает, что следование технорати-

чесой системе ценностей приводит  па бным последствиям.

С др ой стороны, полный отаз от техноратичесих ценностей

тоже не имеет оправдания. Необходимо не противопоставлять

эти системы, а размно дополнять их и формлировать цели раз-

вития системы с четом обеих систем ценностей.

3.4.3. Анализ стртры системы

Любая задача системно о анализа начинается с построения мо-

дели исследемой системы. Для решения задачи построения моде-

ли необходимо вначале произвести изчение стртры системы,

выполнить анализ ее омпонентов, выявить взаимосвязи межд от-

дельными элементами. Чтобы обоснованно проводить анализ

стртры системы, необходимо рассмотреть ряд понятий и опреде-

лений, харатеризющих строение и фнционирование системы.

Стртра отражает определенные взаимосвязи, взаиморас-

положение составных частей системы, ее стройство, строение.

При описании системы недостаточно перечислить элементы, из

оторых она состоит. Требется отобразить систем птем расчле-

нения ее на подсистемы, омпоненты и элементы и поазать, а-

им птем обеспечивается в объете выполнение поставленной

цели. Для выполнения таой процедры и вводят понятие стр-

тры. Таим образом, стртра отражает наиболее сщественные

взаимоотношения межд элементами и их рппами, оторые ма-

ло меняются при изменениях в системе и обеспечивают сщест-

вование системы и ее основных свойств. Стртра харатеризет

ор анизованность системы, стойчивю порядоченность ее эле-

ментов и связей. Стртра системы — состав системы и схема

связей межд ее элементами. Понятие стртры можно опреде-

лить следющим образом: совопность отношений, заданных на

множестве подсистем и элементов, образющих неоторю сис-

тем, называется стртрой этой системы.

Следющее понятие, оторое бдем рассматривать, — связь.

Данное понятие входит в любое определение системы наряд с по-

нятием элемент и обеспечивает возниновение и сохранение стр-

тры и целостных свойств системы. Понятие «связь» харатеризет

одновременно и статичесое строение системы, и динамичесое ее

поведение. Связь определяют а о раничение степени свободы

элементов. Связь харатеризется направлением, силой и харате-

ром. По первом призна связи делят на направленные и нена-

правленные. По втором призна различают сильные и слабые

связи. По харатер выделяют связи подчинения, равноправные, е-

нетичесие, связи правления. Различают таже связи по направ-

ленности процессов — прямые и обратные. Обратные связи мо т

быть положительными, сохраняющими тенденции происходящих в

системе изменений то о или ино о параметра, и отрицательными —

противодействющими тенденциям изменения выходно о парамет-

ра. Обратная связь направлена на сохранение, стабилизацию треб-

емо о значения параметра. Обратная связь является основой при-

способления систем  изменяющимся словиям сществования, ос-

новой саморе лирования и развития систем.

Следющее понятие — цель системы — важное понятие, лежа-

щее в основе развития систем. Цели системы — желательные со-

стояния или резльтаты поведения системы. Глобальная цель сис-

темы — онечное состояние,  отором стремится система в сил

своей стртрной ор анизации. Цель можно таже определить

следющим образом: цель — это сбъетивный образ (абстрат-

ная модель) несществюще о, но желаемо о состояния среды,

оторое решило бы вознишю проблем. В пратичесих при-

менениях цель — это идеальное стремление, оторое позволяет

оллетив видеть перспетивы или реальные возможности,

обеспечивающие своевременное завершение очередно о этапа на

пти  идеальным стремлениям. Цель дости ается птем реше-

ния задач. Задачи системы — цели, оторые желательно достичь

 определенном момент времени в пределах определенно о пе-

риода фнционирования системы.

Для описания системы создается ее модель. Модель — это от-

ражение стртры системы, ее элементов и взаимосвязей на-

правленное на отображение определенной рппы свойств. Со-

здание модели системы позволяет предсазывать ее поведение в

определенном диапазоне словий.

Формы представления стртр. Стртрные представления

являются средством исследования систем. Одн и т же систем

можно представить различными стртрами, необходимый вы-

бор оторых обсловлен содержанием исследований, проводи-

мых на данном этапе. Принятый способ описания стртр —

рафичесое изображение. В таом рафе элементы, омпонен-

ты, подсистемы и прочие объеты системы отображаются в виде

вершин рафа, связи межд объетами представляют в виде д .

Рассмотрим основные способы представления стртр.

Сетевые стртры представляют отображение взаимосвязи

объетов межд собой. Их применяют для представления ор а-

низационных стртр, для изображения стртрных схем

систем, для представления информационно о обеспечения и т. д.

С помощью сетевых стртр отображаются пространственные

взаимосвязи межд элементами, а правило, одно о иерархи-

чесо о ровня. Примером сетевой стртры может слжить

стртрная схема ЭВМ (рис 3.1), элементами оторой являются

ÂÇÓ

ÀËÓ

ÎÇÓ

ÏÓ

ÓÓ

ÓB

ыв

Рис. 3.1. Упрощенная стртрная схема ЭВМ: УВв — стройство

ввода информации, ВЗУ — внешнее запоминающее стройство,

АЛУ — арифметио-ло(ичесое стройство, ОЗУ — оперативное

запоминающее стройство, УУ — стройство правления,

ПУ — пльт правления, УВыв — стройство вывода информации

стройство ввода информации, оперативное запоминающее ст-

ройство, внешнее запоминающее стройство, арифметио-ло и-

чесое стройство, стройство вывода информации, стройство

правления и пр. На рисне стрелами поазаны связи межд

элементами.

Различают следющие виды сетевых стртр. Линейные

стртры со стро о порядоченным взаимоотношением эле-

ментов «один  одном». Примером линейной стртры может

слжить схема одно о из аналов (любо о) аварийной защиты

энер облоа ядерной энер етичесой станови (ЯЭУ). Каналы

строятся по принцип линейно о соединения рппы стройств:

датчи — бло питания — вторичный прибор, ре истрирющий

информацию с датчиа (рис. 3.2).

Древовидная стртра представляет собой объединение мно-

их линейных подстртр. Примером может слжить схема под-

системы аварийной защиты энер облоа ЯЭУ. Подсистема состо-

ит из рппы однотипных аналов, аждый из оторых дблирет

работ др их (рис 3.3).

Кольцевая стртра (циличесая) имеет замнтые онт-

ры в соответствющих рафах. С помощью циличесих стртр

изображаются схемы цирляции информации в системах.

Обобщенная сетевая стртра харатеризется мно очислен-

ными межэлементными связями.

Иерархичесие стртры представляют собой деомпозицию

системы в пространстве. Применяются, прежде все о, для описа-

ния подчиненности элементов в стртрах правления. Термин

иерархия означает соподчиненность, порядо подчинения низ-

ших по должности лиц высшим. В настоящее время онцепция

ÊÍÊ ÓÇÑ

Ñõåìà

ÁÏ

ÊÍÊ ÓÇÑÁÏ

ëîãèêè

ÊÍÊ ÓÇÑÁÏ

Рис. 3.2. Схема анала аварийной защиты энер,облоа ЯЭУ:

КНК — амера нейтронная омпенсирющая (датчи нейтронно(о

потоа), БП — бло питания, УЗС — стройство защиты по сорости

нарастания мощности (вторичный прибор)

Рис. 3.3. Схема подсистемы аварийной защиты энер,облоа ЯЭУ:

схема ло(ии — ло(ичесая схема выработи си(нала аварийной защиты

обеспечивающие своевременное завершение очередно о этапа на

пти  идеальным стремлениям. Цель дости ается птем реше-

ния задач. Задачи системы — цели, оторые желательно достичь

 определенном момент времени в пределах определенно о пе-

риода фнционирования системы.

Для описания системы создается ее модель. Модель — это от-

ражение стртры системы, ее элементов и взаимосвязей на-

правленное на отображение определенной рппы свойств. Со-

здание модели системы позволяет предсазывать ее поведение в

определенном диапазоне словий.

Формы представления стртр. Стртрные представления

являются средством исследования систем. Одн и т же систем

можно представить различными стртрами, необходимый вы-

бор оторых обсловлен содержанием исследований, проводи-

мых на данном этапе. Принятый способ описания стртр —

рафичесое изображение. В таом рафе элементы, омпонен-

ты, подсистемы и прочие объеты системы отображаются в виде

вершин рафа, связи межд объетами представляют в виде д .

Рассмотрим основные способы представления стртр.

Сетевые стртры представляют отображение взаимосвязи

объетов межд собой. Их применяют для представления ор а-

низационных стртр, для изображения стртрных схем

систем, для представления информационно о обеспечения и т. д.

С помощью сетевых стртр отображаются пространственные

взаимосвязи межд элементами, а правило, одно о иерархи-

чесо о ровня. Примером сетевой стртры может слжить

стртрная схема ЭВМ (рис 3.1), элементами оторой являются

ÂÇÓ

ÀËÓ

ÎÇÓ

ÏÓ

ÓÓ

ÓB

ыв

Рис. 3.1. Упрощенная стртрная схема ЭВМ: УВв — стройство

ввода информации, ВЗУ — внешнее запоминающее стройство,

АЛУ — арифметио-ло(ичесое стройство, ОЗУ — оперативное

запоминающее стройство, УУ — стройство правления,

ПУ — пльт правления, УВыв — стройство вывода информации

стройство ввода информации, оперативное запоминающее ст-

ройство, внешнее запоминающее стройство, арифметио-ло и-

чесое стройство, стройство вывода информации, стройство

правления и пр. На рисне стрелами поазаны связи межд

элементами.

Различают следющие виды сетевых стртр. Линейные

стртры со стро о порядоченным взаимоотношением эле-

ментов «один  одном». Примером линейной стртры может

слжить схема одно о из аналов (любо о) аварийной защиты

энер облоа ядерной энер етичесой станови (ЯЭУ). Каналы

строятся по принцип линейно о соединения рппы стройств:

датчи — бло питания — вторичный прибор, ре истрирющий

информацию с датчиа (рис. 3.2).

Древовидная стртра представляет собой объединение мно-

их линейных подстртр. Примером может слжить схема под-

системы аварийной защиты энер облоа ЯЭУ. Подсистема состо-

ит из рппы однотипных аналов, аждый из оторых дблирет

работ др их (рис 3.3).

Кольцевая стртра (циличесая) имеет замнтые онт-

ры в соответствющих рафах. С помощью циличесих стртр

изображаются схемы цирляции информации в системах.

Обобщенная сетевая стртра харатеризется мно очислен-

ными межэлементными связями.

Иерархичесие стртры представляют собой деомпозицию

системы в пространстве. Применяются, прежде все о, для описа-

ния подчиненности элементов в стртрах правления. Термин

иерархия означает соподчиненность, порядо подчинения низ-

ших по должности лиц высшим. В настоящее время онцепция

ÊÍÊ ÓÇÑ

Ñõåìà

ÁÏ

ÊÍÊ ÓÇÑÁÏ

ëîãèêè

ÊÍÊ ÓÇÑÁÏ

Рис. 3.2. Схема анала аварийной защиты энер,облоа ЯЭУ:

КНК — амера нейтронная омпенсирющая (датчи нейтронно(о

потоа), БП — бло питания, УЗС — стройство защиты по сорости

нарастания мощности (вторичный прибор)

Рис. 3.3. Схема подсистемы аварийной защиты энер,облоа ЯЭУ:

схема ло(ии — ло(ичесая схема выработи си(нала аварийной защиты

иерархии распространена на любой со ласованный по подчинен-

ности порядо объетов. В иерархичесих стртрах важно

лишь выделение ровней соподчиненности, а межд ровнями и

межд омпонентами в пределах ровня, в принципе, мо т быть

любые взаимоотношения. Примером применения иерархичесой

стртры может слжить изображение схемы ЭВМ с детализа-

цией на аждом новом ровне иерархии (рис 3.4).

Таим образом, рассмотрены основные понятия, с помощью

оторых осществляется решение задачи анализа системы. Для

решения задачи в том виде, в отором она была сформлирована

в п. 3.4.1, на данном этапе необходимо произвести изчение стр-

тры системы, анализ ее омпонентов, выявление взаимосвязей

межд отдельными элементами, т. е. осществить стртрню

деомпозицию системы. Основное содержание процедр, выпол-

няемых на данном этапе, состоит в том, чтобы под отовить ин-

формацию  проведению работ по построению модели системы.

3.4.4. Сбор данных о фнционировании системы

Решение задачи, сформлированной в предыдщем пара ра-

фе, а именно: изчение стртры системы, анализ ее омпонен-

тов, выявление взаимосвязей межд отдельными элементами, —

преследет цель отразить статичесое состояние системы. Одна-

о при проведении системно о анализа исследователя интерес-

ют вопросы, асающиеся изчения свойств системы. Свойства

системы реализются в процессе ее фнционирования, т. е. в

процессе динамичесо о поведения системы. Чтобы построить

модель системы, оторая имела бы возможность отражать свойс-

тва и харатеристии системы, реализющиеся в процессе ее

фнционирования во времени, необходимо, помимо стртры

Ãåíåðàòîð

òàêòîâîé

÷àñòîòû

Âûïîëíÿåìàÿ

îïåðàöèÿ

Ðåãèñòð

ôëàãîâ

Ðåãèñòðîâàÿ

ïàìÿòü

Ðåãèñòð

êîìàíäû

Ðåãèñòð

àäðåñà

Ïðîãðàììíûé

ñ÷åò÷èê

óïðàâëåíèÿ

Ïóëüò

Öåíòðàëüíûé ïðîöåññîð

Àðèôìåòèêî-ëîãè÷åñêîå óñòðîéñòâî

Óñòðîéñòâî óïðàâëåíèÿ

Рис. 3.4. Фра,мент схемы ЭВМ

системы, знать ее параметры. Поэтом следющим этапом ра-

бот при проведении системно о анализа является сбор данных

о фнционировании системы и исследование информационных

потоов.

Основное содержание данно о этапа состоит в идентифиа-

ции параметров системы с целью последюще о влючения их в

модель. Этот этап связан с определением числовых значений па-

раметров системы в режиме ее фнционирования. Параметры

системы подразделяются на внтренние и внешние.

Внешние параметры системы — харатеристии фнциони-

рования системы, слжащие поазателями ачества ее работы

а едино о цело о. В ачестве примера внешних параметров

рассмотрим параметры автоматизированной системы. К таовым

относятся:

— общая производительность системы по обработе данных;

— объем передаваемой информации;

— достоверность выходной эспериментальной информации;

— точность полчения резльтатов (для информации, задан-

ной оличественно);

— оличественные харатеристии надежности системы;

— объем использемой в системе аппаратры (объем памяти,

оличество преобразователей формы информации, оли-

чество внешних стройств и т. д.);

— время задержи с момента постпления в систем исход-

ных данных до момента выдачи оончательных резльта-

тов (во время решения определенной задачи);

— стоимость системы (с четом разработи математичесо о

обеспечения);

— поазатели добства системы в эсплатации (наличие

элементов «психоло ичесо о омфорта») и др.

Внтренние параметры системы — харатеристии, поазыва-

ющие особенности техничесих решений, принятых при ор ани-

зации системы в целом и отдельных техничесих средств, входя-

щих в состав системы, а таже в совопности влияющие на зна-

чения внешних параметров системы. Примерами внтренних

параметров автоматизированных систем являются:

— вид и харатеристии си налов для представления инфор-

мации в системе, в аналах связи — при обмене информа-

цией межд отдельными звеньями системы;

— способ одирования информации; вид приоритетности при

приеме и обработе информации от различных источниов;

— способ ор анизации про раммы-диспетчера;

— быстродействие отдельных элементов и т. д.

иерархии распространена на любой со ласованный по подчинен-

ности порядо объетов. В иерархичесих стртрах важно

лишь выделение ровней соподчиненности, а межд ровнями и

межд омпонентами в пределах ровня, в принципе, мо т быть

любые взаимоотношения. Примером применения иерархичесой

стртры может слжить изображение схемы ЭВМ с детализа-

цией на аждом новом ровне иерархии (рис 3.4).

Таим образом, рассмотрены основные понятия, с помощью

оторых осществляется решение задачи анализа системы. Для

решения задачи в том виде, в отором она была сформлирована

в п. 3.4.1, на данном этапе необходимо произвести изчение стр-

тры системы, анализ ее омпонентов, выявление взаимосвязей

межд отдельными элементами, т. е. осществить стртрню

деомпозицию системы. Основное содержание процедр, выпол-

няемых на данном этапе, состоит в том, чтобы под отовить ин-

формацию  проведению работ по построению модели системы.

3.4.4. Сбор данных о фнционировании системы

Решение задачи, сформлированной в предыдщем пара ра-

фе, а именно: изчение стртры системы, анализ ее омпонен-

тов, выявление взаимосвязей межд отдельными элементами, —

преследет цель отразить статичесое состояние системы. Одна-

о при проведении системно о анализа исследователя интерес-

ют вопросы, асающиеся изчения свойств системы. Свойства

системы реализются в процессе ее фнционирования, т. е. в

процессе динамичесо о поведения системы. Чтобы построить

модель системы, оторая имела бы возможность отражать свойс-

тва и харатеристии системы, реализющиеся в процессе ее

фнционирования во времени, необходимо, помимо стртры

Ãåíåðàòîð

òàêòîâîé

÷àñòîòû

Âûïîëíÿåìàÿ

îïåðàöèÿ

Ðåãèñòð

ôëàãîâ

Ðåãèñòðîâàÿ

ïàìÿòü

Ðåãèñòð

êîìàíäû

Ðåãèñòð

àäðåñà

Ïðîãðàììíûé

ñ÷åò÷èê

óïðàâëåíèÿ

Ïóëüò

Öåíòðàëüíûé ïðîöåññîð

Àðèôìåòèêî-ëîãè÷åñêîå óñòðîéñòâî

Óñòðîéñòâî óïðàâëåíèÿ

Рис. 3.4. Фра,мент схемы ЭВМ

системы, знать ее параметры. Поэтом следющим этапом ра-

бот при проведении системно о анализа является сбор данных

о фнционировании системы и исследование информационных

потоов.

Основное содержание данно о этапа состоит в идентифиа-

ции параметров системы с целью последюще о влючения их в

модель. Этот этап связан с определением числовых значений па-

раметров системы в режиме ее фнционирования. Параметры

системы подразделяются на внтренние и внешние.

Внешние параметры системы — харатеристии фнциони-

рования системы, слжащие поазателями ачества ее работы

а едино о цело о. В ачестве примера внешних параметров

рассмотрим параметры автоматизированной системы. К таовым

относятся:

— общая производительность системы по обработе данных;

— объем передаваемой информации;

— достоверность выходной эспериментальной информации;

— точность полчения резльтатов (для информации, задан-

ной оличественно);

— оличественные харатеристии надежности системы;

— объем использемой в системе аппаратры (объем памяти,

оличество преобразователей формы информации, оли-

чество внешних стройств и т. д.);

— время задержи с момента постпления в систем исход-

ных данных до момента выдачи оончательных резльта-

тов (во время решения определенной задачи);

— стоимость системы (с четом разработи математичесо о

обеспечения);

— поазатели добства системы в эсплатации (наличие

элементов «психоло ичесо о омфорта») и др.

Внтренние параметры системы — харатеристии, поазыва-

ющие особенности техничесих решений, принятых при ор ани-

зации системы в целом и отдельных техничесих средств, входя-

щих в состав системы, а таже в совопности влияющие на зна-

чения внешних параметров системы. Примерами внтренних

параметров автоматизированных систем являются:

— вид и харатеристии си налов для представления инфор-

мации в системе, в аналах связи — при обмене информа-

цией межд отдельными звеньями системы;

— способ одирования информации; вид приоритетности при

приеме и обработе информации от различных источниов;

— способ ор анизации про раммы-диспетчера;

— быстродействие отдельных элементов и т. д.

О раничения, наладываемые на внтренние параметры, свя-

заны с онечностью распространения элетрома нитных волн, с

онечностью возможных типов использемых блоов и элемен-

тов аппаратры системы, с дисретностью числа ячее запомина-

ющих стройств и т. д. Разделение на внешние и внтренние па-

раметры весьма словно. Обычно  внешним относят те параметры,

на оторые задаются о раничения, определяемые назначением

системы или вызванные словиями ее фнционирования.

При описании параметров системы определению подлежат:

идентифиатор параметра, единицы измерения, диапазон измене-

ния, ачественные харатеристии (однозначный — мно означ-

ный, ре лиремый — не ре лиремый), место применения в мо-

дели. Параметры отражают свойства системы. Одни из них опре-

делить достаточно просто. Например, таие параметры, а объем

памяти, оличество внешних стройств, стоимость системы, спо-

соб одирования информации, вид приоритетности, при приеме

и обработе информации от различных источниов можно пол-

чить на основании изчения доментации на систем. Др ие же

параметры определяются опосредованно, на основании обработ-

и информации, полченной в резльтате наблюдений за работой

системы. К таим параметрам относятся параметры, харатериз-

ющие надежность системы, ачество фнционирования, точ-

ность полчения оличественных резльтатов и т. п. Наблюдения

с целью сбора данных мо т проводиться в процессе фнциони-

рования системы, либо же для сбора данных ор анизются специ-

альные эспериментальные исследования. В таом слчае оворят,

что данные полчены в резльтате пассивноо эсперимента. Во

втором слчае имеет место ативный эсперимент. Ативный эс-

перимент проводится по специально составленном план с ис-

пользованием методов планирования эсперимента. При этом

предсматривается возможность изменения входных параметров,

влияющих на процесс фнционирования системы. Исследется

изменение выходных параметров системы в зависимости от ров-

ней входных параметров. Резльтаты испытаний фисирются с

помощью измерений, т. е. изображения резльтатов опыта в виде

символов, номеров или чисел. Измерение — это ал оритмичесая

операция, оторая данном наблюдаемом состоянию системы

или процесса ставит в соответствие определенное обозначение:

число, номер или символ. Таое соответствие обеспечивает то, что

резльтаты измерений содержат информацию об исследемой

системе. Требемая информация в виде оцено параметров пол-

чается птем преобразования резльтатов измерения, или, а еще

оворят, с помощью обработи эспериментальных данных.

Современное понимание измерений сщественно шире толь-

о оличественных измерений. Есть наблюдаемые явления, в при-

нципе не допсающие числовой меры, но оторые можно фиси-

ровать в «слабых» шалах, и эти резльтаты читывают в моделях,

полчая ачественные, но вполне начные выводы. Расплывча-

тость неоторых наблюдений признана их неотъемлемым свойс-

твом, отором придана стро ая математичесая форма, и разра-

ботан формальный аппарат работы с таими наблюдениями.

По решности измерений таже являются неотъемлемым, естес-

твенным и неизбежным свойством процесса измерения. Причи-

нами это о являются наличие неопределенностей в процессе

наблюдения, вантование резльтатов измерения, шмы аппара-

тры и т. д. Широое распространение полчили статистичесие

измерения, т. е. оценивание фнционалов распределения веро-

ятностей по зафисированным наблюдениям значений реализа-

ции слчайно о процесса. Этот ласс измерений имеет особое

значение потом, что большое число входных и выходных поа-

зателей реализется в виде слчайных величин.

3.4.5. Исследование информационных потоов

В слчае, о да анализирют социотехничесие системы (ор-

анизационные, человео-машинные, автоматизированные), по-

мимо определения параметров системы для построения модели

важное значение приобретают вопросы исследования информа-

ционных потоов, цирлирющих в системе. Анализ информа-

ционных потоов позволяет выявить схем работы объетов п-

равления, обеспечивает информационное отображение объета

правления, взаимосвязь межд е о элементами, стртр и ди-

нами информационных потоов. Изчаются формы домен-

тов и недоментированных сообщений. В процессе изчения

информационных потоов анализирются следющие рппы

доментов:

1. Официальные положения и инстрции, ре ламентирю-

щие фнции подразделений и определяющие срои и процед-

ры обработи информации и принятия решений.

2. Входные доменты, источнии оторых находятся вне

системы.

3. Систематичеси обновляемые записи в виде артоте или

ни , использемые в процессе работы.

4. Промежточные доменты, полчаемые и использемые в

процессе обработи данных.

5. Выходные доменты.

О раничения, наладываемые на внтренние параметры, свя-

заны с онечностью распространения элетрома нитных волн, с

онечностью возможных типов использемых блоов и элемен-

тов аппаратры системы, с дисретностью числа ячее запомина-

ющих стройств и т. д. Разделение на внешние и внтренние па-

раметры весьма словно. Обычно  внешним относят те параметры,

на оторые задаются о раничения, определяемые назначением

системы или вызванные словиями ее фнционирования.

При описании параметров системы определению подлежат:

идентифиатор параметра, единицы измерения, диапазон измене-

ния, ачественные харатеристии (однозначный — мно означ-

ный, ре лиремый — не ре лиремый), место применения в мо-

дели. Параметры отражают свойства системы. Одни из них опре-

делить достаточно просто. Например, таие параметры, а объем

памяти, оличество внешних стройств, стоимость системы, спо-

соб одирования информации, вид приоритетности, при приеме

и обработе информации от различных источниов можно пол-

чить на основании изчения доментации на систем. Др ие же

параметры определяются опосредованно, на основании обработ-

и информации, полченной в резльтате наблюдений за работой

системы. К таим параметрам относятся параметры, харатериз-

ющие надежность системы, ачество фнционирования, точ-

ность полчения оличественных резльтатов и т. п. Наблюдения

с целью сбора данных мо т проводиться в процессе фнциони-

рования системы, либо же для сбора данных ор анизются специ-

альные эспериментальные исследования. В таом слчае оворят,

что данные полчены в резльтате пассивноо эсперимента. Во

втором слчае имеет место ативный эсперимент. Ативный эс-

перимент проводится по специально составленном план с ис-

пользованием методов планирования эсперимента. При этом

предсматривается возможность изменения входных параметров,

влияющих на процесс фнционирования системы. Исследется

изменение выходных параметров системы в зависимости от ров-

ней входных параметров. Резльтаты испытаний фисирются с

помощью измерений, т. е. изображения резльтатов опыта в виде

символов, номеров или чисел. Измерение — это ал оритмичесая

операция, оторая данном наблюдаемом состоянию системы

или процесса ставит в соответствие определенное обозначение:

число, номер или символ. Таое соответствие обеспечивает то, что

резльтаты измерений содержат информацию об исследемой

системе. Требемая информация в виде оцено параметров пол-

чается птем преобразования резльтатов измерения, или, а еще

оворят, с помощью обработи эспериментальных данных.

Современное понимание измерений сщественно шире толь-

о оличественных измерений. Есть наблюдаемые явления, в при-

нципе не допсающие числовой меры, но оторые можно фиси-

ровать в «слабых» шалах, и эти резльтаты читывают в моделях,

полчая ачественные, но вполне начные выводы. Расплывча-

тость неоторых наблюдений признана их неотъемлемым свойс-

твом, отором придана стро ая математичесая форма, и разра-

ботан формальный аппарат работы с таими наблюдениями.

По решности измерений таже являются неотъемлемым, естес-

твенным и неизбежным свойством процесса измерения. Причи-

нами это о являются наличие неопределенностей в процессе

наблюдения, вантование резльтатов измерения, шмы аппара-

тры и т. д. Широое распространение полчили статистичесие

измерения, т. е. оценивание фнционалов распределения веро-

ятностей по зафисированным наблюдениям значений реализа-

ции слчайно о процесса. Этот ласс измерений имеет особое

значение потом, что большое число входных и выходных поа-

зателей реализется в виде слчайных величин.

3.4.5. Исследование информационных потоов

В слчае, о да анализирют социотехничесие системы (ор-

анизационные, человео-машинные, автоматизированные), по-

мимо определения параметров системы для построения модели

важное значение приобретают вопросы исследования информа-

ционных потоов, цирлирющих в системе. Анализ информа-

ционных потоов позволяет выявить схем работы объетов п-

равления, обеспечивает информационное отображение объета

правления, взаимосвязь межд е о элементами, стртр и ди-

нами информационных потоов. Изчаются формы домен-

тов и недоментированных сообщений. В процессе изчения

информационных потоов анализирются следющие рппы

доментов:

1. Официальные положения и инстрции, ре ламентирю-

щие фнции подразделений и определяющие срои и процед-

ры обработи информации и принятия решений.

2. Входные доменты, источнии оторых находятся вне

системы.

3. Систематичеси обновляемые записи в виде артоте или

ни , использемые в процессе работы.

4. Промежточные доменты, полчаемые и использемые в

процессе обработи данных.

5. Выходные доменты.

Анализ информационных потоов осществляется с помо-

щью специально разработанных методов: рафичесо о, метода с

использованием сетевой модели, рафоаналитичесо о и метода

с использованием рафов типа «дерево». Графичесий метод при-

меняется для описания потоов информации лавным образом

на мароровне, о да решается задача анализа общей схемы ра-

боты объетов правления. Здесь отношения межд элементами

потоа, в виде оторых выстпают доменты, изображают

стртрно-информационно-временной схемой. На схеме при-

водятся ратие пояснения, описывающие движение информа-

ции и материальных потоов.

Метод с использованием сетевой модели состоит в следющем.

В ачестве события сетевой модели фи рирет определенный

домент. Если домент представляет собой резльтат выполне-

ния аой-либо работы, то он является онечным, если же он бдет

использоваться в дальнейшем ходе выполнения работ, таой до-

мент бдет начальным. Под работой понимается определенная

задача или фнция, выполняемая элементом ор ана правления.

Графоаналитичесий метод основан на анализе матрицы

смежности информационно о рафа. В данном слчае исходны-

ми для анализа информационных потоов являются данные о

парных отношениях межд наборами информационных элемен-

тов, формализемые в виде матрицы смежности. Под информаци-

онными элементами понимают различные типы входных, проме-

жточных и выходных данных. Матрица смежности — вадрат-

ная бинарная матрица с оличеством стро (и столбцов), равным

оличеств информационных элементов. В аждой позиции мат-

рицы смежности записывают единиц, если межд соответствю-

щими элементами матрицы сществет отношение, то есть ин-

формация одно о домента использется при формировании

др о о, и в соответствющей позиции ставится ноль, если отно-

шения нет. Далее матрице смежности ставится в соответствие

раф информационных взаимосвязей. Множеством вершин ра-

фа является множество информационных элементов, д и отра-

жают взаимосвязи межд элементами. Д а пристствет, если в

матрице смежности отношение межд элементами отмечено еди-

ницей, и отстствет в противном слчае. Анализ рафа позволяет

выявить информационню зависимость межд входными, проме-

жточными и выходными доментами, харатер зависимости,

становить направление движения информации. Графоаналити-

чесий метод является развитием метода с использованием сете-

вой модели и позволяет проводить более детальный анализ ин-

формационных потоов.

Метод с использованием рафов типа «дерево» применяют для

описания системы потоов информации. Строится раф взаимо-

связи поазателей и та называемые рафы расчетов, описываю-

щие преобразование информации в процессе формирования от-

дельных поазателей. При построении дерева взаимосвязи поа-

зателей ребра ориентирют с четом иерархии от исходных 

резльтирющим. Таой подход позволяет строить рафы с более

высоой степенью рпнения. Полченный омплес рафов

отражает процесс движения и преобразования информации в

системе.

3.4.6. Построение моделей системы

Материалы, изложенные в предыдщих двх пара рафах, ре-

шают задачи изчения стртры системы, выявления парамет-

ров, харатеризющих фнционирование системы и влияющих

на эффетивность и ачество ее работы, анализа информацион-

ных потоов, цирлирющих в системе. Данные этапы являются

предварительными этапами работы по построению модели сис-

темы, цель этих этапов — выявление основных стртрных эле-

ментов, динамичесих и информационных омпонент системы.

После выяснения этих вопросов переходят  решению основной

задачи — построению модели системы.

Построение математичесой модели системы есть процесс

формализации определенных сторон сществования, жизнеде-

ятельности системы, ее поведения с точи зрения онретной ре-

шаемой задачи. Различают статичесие и динамичесие модели.

Статичесая модель отражает онретное состояние объета.

Примером статичесой модели является стртрная схема сис-

темы. Динамичесая модель описывает процесс изменения состо-

яний системы. При решении задач системно о анализа цели ис-

следования залючаются в изчении харатеристи системы,

про нозировании птей развития системы, сравнении вариантов

развития и т. п., т. е. интересются, в основном, вопросами дина-

мичесо о поведения систем. Следовательно, можно сазать, что

динамичесие модели находят более широое применение, чем

статичесие.

Следющий вопрос, на отором следет остановиться при об-

сждении подходов  построению математичесой модели, это

целевое предназначение модели. Перед тем а пристпать  со-

зданию математичесой модели, необходимо яснить сщество

решаемой задачи, для оторой создается данная модель. Оши-

бочной бдет разработа модели системы, описывающая все сто-

Анализ информационных потоов осществляется с помо-

щью специально разработанных методов: рафичесо о, метода с

использованием сетевой модели, рафоаналитичесо о и метода

с использованием рафов типа «дерево». Графичесий метод при-

меняется для описания потоов информации лавным образом

на мароровне, о да решается задача анализа общей схемы ра-

боты объетов правления. Здесь отношения межд элементами

потоа, в виде оторых выстпают доменты, изображают

стртрно-информационно-временной схемой. На схеме при-

водятся ратие пояснения, описывающие движение информа-

ции и материальных потоов.

Метод с использованием сетевой модели состоит в следющем.

В ачестве события сетевой модели фи рирет определенный

домент. Если домент представляет собой резльтат выполне-

ния аой-либо работы, то он является онечным, если же он бдет

использоваться в дальнейшем ходе выполнения работ, таой до-

мент бдет начальным. Под работой понимается определенная

задача или фнция, выполняемая элементом ор ана правления.

Графоаналитичесий метод основан на анализе матрицы

смежности информационно о рафа. В данном слчае исходны-

ми для анализа информационных потоов являются данные о

парных отношениях межд наборами информационных элемен-

тов, формализемые в виде матрицы смежности. Под информаци-

онными элементами понимают различные типы входных, проме-

жточных и выходных данных. Матрица смежности — вадрат-

ная бинарная матрица с оличеством стро (и столбцов), равным

оличеств информационных элементов. В аждой позиции мат-

рицы смежности записывают единиц, если межд соответствю-

щими элементами матрицы сществет отношение, то есть ин-

формация одно о домента использется при формировании

др о о, и в соответствющей позиции ставится ноль, если отно-

шения нет. Далее матрице смежности ставится в соответствие

раф информационных взаимосвязей. Множеством вершин ра-

фа является множество информационных элементов, д и отра-

жают взаимосвязи межд элементами. Д а пристствет, если в

матрице смежности отношение межд элементами отмечено еди-

ницей, и отстствет в противном слчае. Анализ рафа позволяет

выявить информационню зависимость межд входными, проме-

жточными и выходными доментами, харатер зависимости,

становить направление движения информации. Графоаналити-

чесий метод является развитием метода с использованием сете-

вой модели и позволяет проводить более детальный анализ ин-

формационных потоов.

Метод с использованием рафов типа «дерево» применяют для

описания системы потоов информации. Строится раф взаимо-

связи поазателей и та называемые рафы расчетов, описываю-

щие преобразование информации в процессе формирования от-

дельных поазателей. При построении дерева взаимосвязи поа-

зателей ребра ориентирют с четом иерархии от исходных 

резльтирющим. Таой подход позволяет строить рафы с более

высоой степенью рпнения. Полченный омплес рафов

отражает процесс движения и преобразования информации в

системе.

3.4.6. Построение моделей системы

Материалы, изложенные в предыдщих двх пара рафах, ре-

шают задачи изчения стртры системы, выявления парамет-

ров, харатеризющих фнционирование системы и влияющих

на эффетивность и ачество ее работы, анализа информацион-

ных потоов, цирлирющих в системе. Данные этапы являются

предварительными этапами работы по построению модели сис-

темы, цель этих этапов — выявление основных стртрных эле-

ментов, динамичесих и информационных омпонент системы.

После выяснения этих вопросов переходят  решению основной

задачи — построению модели системы.

Построение математичесой модели системы есть процесс

формализации определенных сторон сществования, жизнеде-

ятельности системы, ее поведения с точи зрения онретной ре-

шаемой задачи. Различают статичесие и динамичесие модели.

Статичесая модель отражает онретное состояние объета.

Примером статичесой модели является стртрная схема сис-

темы. Динамичесая модель описывает процесс изменения состо-

яний системы. При решении задач системно о анализа цели ис-

следования залючаются в изчении харатеристи системы,

про нозировании птей развития системы, сравнении вариантов

развития и т. п., т. е. интересются, в основном, вопросами дина-

мичесо о поведения систем. Следовательно, можно сазать, что

динамичесие модели находят более широое применение, чем

статичесие.

Следющий вопрос, на отором следет остановиться при об-

сждении подходов  построению математичесой модели, это

целевое предназначение модели. Перед тем а пристпать  со-

зданию математичесой модели, необходимо яснить сщество

решаемой задачи, для оторой создается данная модель. Оши-

бочной бдет разработа модели системы, описывающая все сто-

роны, все аспеты сществования и развития системы. Таая мо-

дель бдет излишне ромозда и сорее все о непри одна для

проведения аих-либо серьезных исследований. Модель все да

должна быть онретной, нацеленной на решение поставленной

задачи. Для оцени харатеристи надежности системы необхо-

димо строить модель надежностню, для решения задач про но-

зирования развития производственных процессов необходимо

строить производственню модель, для решения эономичесих

задач — эономичесю модель. Если перед системными анали-

тиами ставится задача исследования ряда аспетов, то целесооб-

разнее создавать несольо моделей, а не пытаться разрабатывать

всеобъемлющю одн модель. Правда, в этом слчае необходимо,

чтобы разные модели, отражающие различные аспеты сщест-

вования и развития системы, были взаимосвязаны по входным и

выходным параметрам и харатеристиам системы. Таая взаи-

мосвязь дости ается птем проведения итеративных расчетов на

моделях. То есть осществляется последовательный расчет моде-

лей. Те параметры, оторые известны до проведения расчетов, за-

даются в ачестве входных в аждой из моделей, де их пристс-

твие необходимо. Недостающие параметры полчаются расчет-

ным птем и последовательно влючаются в модели от первой 

последющим по мере проведения расчетов. На начальном этапе

эти параметры заменяются оценами, принадлежащими области

определения параметра. По мере полчения резльтатов модели

должны точняться и процесс расчетов по точненным моделям

должен повторяться. В этом залючается итеративность процес-

са. Расчеты преращаются, о да исследователь отмечает сходи-

мость процессов точнения параметров.

Далее рассмотрим типы математичесих моделей. Выделяют

два ласса моделей: аналитичесие и имитационные. В аналити-

чесих моделях поведение сложной системы записывается в виде

неоторых фнциональных соотношений или ло ичесих сло-

вий. Наиболее полное исследование дается провести в том сл-

чае, о да полчены явные зависимости, связывающие исомые

величины с параметрами сложной системы и начальными сло-

виями ее изчения. Однао это дается выполнить тольо для

сравнительно простых систем. Для сложных систем исследовате-

лю приходится идти на прощение реальных явлений, дающее

возможность описать их поведение и представить взаимодейс-

твия межд омпонентами сложной системы. Это позволяет из-

чить хотя бы неоторые общие свойства сложной системы, на-

пример, оценить стойчивость системы, харатеристии надеж-

ности и т. п. Для построения математичесих моделей имеется

мощный математичесий аппарат (фнциональный анализ, ис-

следование операций, теория вероятностей, математичесая ста-

тистиа, теория массово о обслживания и т. д.). Наличие матема-

тичесо о аппарата и относительная быстрота и ле ость полче-

ния информации о поведении сложной системы способствовало

повсеместном и спешном распространению аналитичесих

моделей при анализе харатеристи сложных систем.

Ко да явления в сложной системе настольо сложны и мно-

ообразны, что аналитичесая модель становится слишом р-

бым приближением  действительности, системный аналити

вынжден использовать имитационное моделирование. В имитаци-

онной модели поведение омпонента сложной системы описыва-

ется набором ал оритмов, оторые затем реализют ситации,

возниающие в реальной системе. Моделирющие ал оритмы

позволяют по исходным данным, содержащим сведения о на-

чальном состоянии сложной системы, и фатичесим значениям

параметров системы отобразить реальные явления в системе и

полчить сведения о возможном поведении сложной системы для

данной онретной ситации. На основании этой информации

аналити может принять соответствющие решения. Отмечается,

что предсазательные возможности имитационно о моделирова-

ния значительно меньше, чем  аналитичесих моделей.

Вопрос о том, аой модели следет отдать предпочтение при

проведении исследований харатеристи системы, не является

очевидным. Аналитичесая модель имеет неоторые преимщест-

ва по сравнению с имитационной моделью. Во-первых, аналити-

чесая модель дает решение поставленной задачи в заонченной

форме. Во-вторых, применение аналитичесой модели обеспечи-

вает лбин анализа. С помощью аналитичесих моделей можно

проводить исследование харатеристи в неоторой области опре-

деления параметров, в оторой модель адеватна описываемым

явлениям или процессам. Применение аналитичесих моделей

позволяет полчить решение в виде фнциональной зависимости

исследемых харатеристи от параметров модели. Имитационная

модель за один цил ее применения производит расчет харате-

ристи в одной точе. Для полчения фнциональной зависи-

мости выходной харатеристии от параметров модели необхо-

димо провести мно оратные расчеты на имитационной модели.

С др ой стороны, построить аналитичесю модель для

сложной системы очень трдно. При таом построении требется

принимать сщественные прощающие предположения, оторые

мо т привести  том, что построенная модель бдет неадеватна

описываемым процессам или явлениям. В этом смысле имитаци-