Лекция: И количественные методы описания ИС.

В последнее время широко используются три системных понятия: “системный анализ”, “теория систем” и “системный подход”. Между ними часто ставят знак тождества, что приводит к некоторой путанице. Слова “система” и связанные с ним термины получили в последнее время очень широкое распространение. Это связана с тем, что на передний план все более и более выступает необходимость изучения сложных комплексов (систем). токая необходимость определяется резким усложнением создаваемых технических конструкции, устройств, технологий и всех совокупностей хозяйственных связей.

Подробность изучения биологических объектов и проблем экологии, которые с каждым годом становятся все более и более актуальными, также приводит исследователя к сложнейшим системам.

Системный анализ изучает развитие сложных систем. сложность изучаемых и проектируемых систем приводит к необходимости создания специальной, качественно новой технике исследования, именуемой системами имитации – специально организованными системами математических моделей, воспроизводящих в ЭВМ функционирование проектируемого или изучаемого комплекса. На исследование динамики процесса, позволяющие увидеть перспективы и наметить цели, — это лишь один из аспектов системного анализа.

Один из трудных вопросов, который изучается в рамках системного анализа, относится к проблемам проектирования иерархической организации. Любые более или менее сложные системы всегда организованы по иерархическому принципу, связи с тем, что централизованная обработка информации и принятие решений часто бывают невозможными из-за большого объема информации, которую следует собирать и перерабатывать, из-за возникающих при этом задержан и искажений и т.д. Если речь идет о проектировании технических систем, то задача исследования систем состоит прежде всего в разработке самой функциональной схемы, которая может быть реализована заведомо не единственным способом, и в определении частных целей. Значительно сложнее обстоит дело, когда речь идет о народно — хозяйственных комплексах, функционирование элементов которых зависит от того, как управляют ими люди. В отличие от машины человек всегда имеет собственные цели и интересы, и проектировщику системы уже недостаточно только формулировать цели для нижних звеньев.

Теория иерархических систем, которая занимается некоторыми из аспектов этой проблемы является одной из важнейших частей системного анализа.

Таким образом, системный анализ – это техническая дисциплина, развивающая методы проектирования сложных технических народно-хозяйственных систем, организационных структур и т.д. Системный анализ как дальнейшее развитие теории исследования операции включает в себя последнюю со всем арсеналом средств, развитых в ее рамках. Поскольку любой анализ сложных систем невозможен без использования ЭВМ, то когда говорят о методах системного анализа, имеют обычно в виду процедуры, основанные на использовании ЭВМ.

Наряду с термином “системный анализ” большое распространение получил термин “теория систем”.

Возникновение “теории систем”связывает с именем известного биолога Людвига фон Бертеланфи, который в 50-х годах в Канаде организовал центр системных исследований и опубликовал большое количество книг. Теория систем в отличие от системного анализа относится скорее к методологии науки.

Методы системного анализа опираются не описание тех или иных фактов, явлений, процессов. В настоящее время очень широкое распространение получило слово “модель”. Если при описании моделей используется язык математики, то имеются в виду математические модели. Построение математических моделей является основой всего системного анализа. Это центральный этап исследования или проектирования любой системы. От качества модели зависит судьба всего последующего анализа. Проблеме математического моделирования состоит в описание этих принципов отбора в терминах и тех переменных, которые согласно взглядом исследователя наиболее полно характеризуют изучаемый предмет. Принципы отбора сужают множество допустимых движений, отбрасывая те, которые не могут быть реализованы. Чем более совершена модель, тем точнее оказывается наш прогноз. В различных областях знания принципы отбора движений разные.

Современная наука рассматривает три уровня организации материи: неживая материя, и самая высокая организация материи мыслящая, познающая себя материя – общество.

На самом нижнем уровне – уровне неживой материи – основными принципами отбора является законы сохранения: вещества, импульса, энергии и т.д. Любое моделирование должно начинаться с выбора основных переменных, с помощью которых он записывает законы сохранения. Необходимо учитывать второй закон термодинамики, принципы минимума диссипации энергии, устойчивости. Очень важны всякого рода условия (ограничения): граничные, начальные и т.д. поэтому процесс моделирования начинается с записи законов сохранения.

На общественном уровне организации материи появляется совершенно новые явление – трудовая деятельность. Поэтому для описания моделей в этом области мы должны пользоваться терминами трудовой деятельности людей, экономическими терминами. В качестве примера рассмотрим известные балансовые соотношения. Обозначим через х -вектор производимой продукции. Например х1 – количество выплавленной стали, х2 — цветных металлов, х3 – металлорежущих станков и т.д. Через [[a ij ]] – матрицу прямых затрат, т.е. величина a ij определяет количество продукции вида i, необходимого для производства единицы продукции вида j.

Тогда очевидно следующее балансовое соотношение:

Хi = E a ij Xi+Yi, или иначе Ч=ФЧ+Н,

где вектор Y={Y1, …, Yn} носит название вектора конечного продукта. Он может быть использован на инвестиции, потребление, отправлен на склад и т.д.

Структура ИС составляет совокупность отдельных ее частей, называемых подсистемами. Подсистема – это часть системы, выделенная по какому-либо признаку.

Общую структуру ИС можно рассматривать как совокупность подсистем независимо от сферы применения.

В этом случае говорят о структурном признаке классификации, а подсистемы называют обеспечивающими. Таким образом структура любой ИС может быть представлены совокупностью обеспечивающих подсистем.

Среди обеспечивающих подсистем обычно выделяют информационное, техническое, математическое, программное, организационное и правовое обеспечение.

Информационное обеспечение. Назначение подсистемы информационного обеспечения состоит в своевременном формировании и выдаче достоверной информации для принятия управленческих решений.

Информационное обеспечение – совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации, унифицированных систем документации, схем информационныых потоков, циркулирующих в организации, а также методология без данных.

Важным понятием при работе с информацией является классификация объектов. Классификация – система распределения объектов (предметов, явлений, процессов, понятий) по классам соответствии с определенным признаком. Система классификации позволяет сгруппировать объекты и выделить определенные классы, которые будут характеризоваться рядом общих свойств. Классификация объектов – это процедура группировки на качественном уровне, направленная на выделение однородных свойств. Применительно к информации как к объекту классификации выделенные классы называют информационными объектами.

Свойства информационного объекта определяется информационными параметрами, называемыми реквизитами. Реквизиты представляется либо числовыми данными, например вес, стоимость, год, либо признаками, например цвет, марка, машины, фамилия.

Реквизит – логический неделимый информационный элемент, описывающий определенное свойства объекта, процесса, явления и т.д.

Пример 1. Информация о каждом студенте в отделе кадров университета систематизирована и представлена посредством одинаковых реквизитов.

• Фамилия, имя, отчество;
• Пол;
• Год рождения;
• Место рождения;
• Адрес проживания;
• Факультет и т.д.

Все перечисленные реквизиты характеризует свойства

информационного объекта “Студент”.

Кроме выявления общих свойств информационного объекта классификация нужна для разработки алгоритмов и процедур обработки информации, представленной совокупностью реквизитов.

Пример 2. Алгоритм обработки информационных объектов фирмы позволяют получить информации об объемах продаж, о прибыли, заказчиках, видах производимой продукции и т.д.

При любой классификации желательно, чтобы соблюдались следующие требования:

· Полнота охвата объектов рассматриваемой области;

· Однозначность реквизитов;

· Возможность включения новых объектов.

В любой стране разработаны и применяется государственные,

отраслевые, региональные классификаторы.

Классификатор – систематизированный свод наименований и код классификационных группировок.

При классификации широко используются понятие классификационный признак и значение классификационного признака, которые позволяют установить сходство или различие объектов.

Разработаны три метода классификации объектов: иерархический, фасетный, дескрипторный.

Иерархическая система классификации строится следующим образом:

· Исходное множество элементов составляет 0-й уровень и делится в

зависимости от выбранного классификационного признака на классы (группировки), которые образуют 1-й уровень;

· Каждый класс 1-го уровня соответствии со своим, характерным для него классификационным признаком делится на подклассы, которые образует 2-й уровень;

· Каждый класс 2-го уровня аналогично делится на группы, которые образуют 3-й уровень и т.д.

0-й уровень __________

1-й уровень________

2-й уровень____

3-й уровень___

В иерархической системе классификации каждый объект на любом уровне должен быть отнесен к одному классу, который характеризуются конкретным значением выбранного классификационного признака.

Количества уровней классификации, соответствующие числу признаков, характеризует глубину классификации.

Достоинство иерархической системы классификации:

• Простота построения;
• Использование независимых классификационных признаков в различных ветвях иерархической структуры.

Недостатки иерархической системы классификации:

• Жесткая структура, которая приводит к сложности внесения изменений, так как приходится перераспределять все классификационные группировки;
• Невозможность группировать объекты по заранее не предусмотренным сочетаниям признаков.

Фасетная система классификации в отличии от иерархической

позволяет выбирать признаки классификации независимо как друг от друга, так и семантического содержания классификациируемого объекта. Признаки классификации называются фасетами (facet – рамка). Каждый фасет (Фi) содержит совокупность однородных значений данного классификационного признака.

Пример 3. Фасет цвет содержит значения: красный, белый, зеленый, черный, желтый.

Фасет специальность содержит название специальность.

Фасет образование содержит значения: среднее, среднее специальное, высшее.

Схема построения фасетной системы классификации в виде таблицы отображенный на рисунке.

Фасеты.

Ф1 Ф2 Ф3 Фi Фn

Значения 2

фасетов i

k

Названия столбцов соответствуют выделенным классификационным признакам (фасетам), обозначенным Ф1, Ф2, Ф3,…Фi,…Фn. Например цвет, размер одежды, вес и т.д.

Произведена нумерация строк таблицы. В каждой клетке таблицы хранится конкретное значение фасета.

Процедура классификации состоит присвоении каждому объекту соответствующих значений из фасетов. При этом могут быть использованы не все фасеты. Для каждого объекта задается конкретная группировка фасетов структурной формулой, в которой отражается их порядок следования:

Ks=(Ф1, Ф2,…Фi,…Фk),

где Фi – i-й фасет;

n — количество фасетов.

При построении фасетной системы классификации необходимо, чтобы значения, используемые в различных фасетах, не повторялись.

Достоинство фасетной системы классификации:

• Возможность создания большой емкости классификации, т.е. использования большого числа признаков классификации и их значений для создания группировок;
• Возможность простой модификации всей системы классификации без изменения структуры существующих группировок.

Недостатком фасетной системы классификации является сложность ее

построения, так как необходимо учитывать все многообразие классификационных группировок.

Дескрипторная система классификации.

Для организации поиска информации, для ведения тезаурусов (словарей) эффективно используется дескрипторная (описательная) система классификации. Суть дескрипторного метода классификации заключается в следующем:

• Отбирается совокупность ключевых слов и словосочетаний, описывающих определенную предметную область или совокупность однородных объектов. Причем среди ключевых слов могут находится синонимы;
• Выбранные ключевые слова и словосочетания подвергаются нормализации, т.е. из совокупности синонимы выбирается один или несколько наиболее употребляемых.
• Создается словарь дескрипторов, т.е. словарь ключевых слов и словосочетаний, отобранных в результате процедуры нормализации.

Между дескрипторами устанавливаются связи, которые позволяют

расширить область поиска информации. Связи могут быть трех видов:

• Синонимические, указывающие некоторую совокупность ключевых слов как синонимы;
• Рода — видовые, отражающий включение некоторого класса объектов в более представительный класс;
• Ассоциативные, соединяющие дескрипторы, обладающими общими свойствами