Системный анализ и принятие решений Лекция 7 Декомпозиция – процедура СА.

Коробов Александр Сергеевич 710-4271 [email protected]

1

Аналитическое исследование

• В основе анализа лежит декомпозиция • «Расчлените каждую изучаемую вами задачу на столько частей (…), сколько потребуется, чтобы их было легко решить» (Р. Декарт) • Целое можно объяснить только через структурные части в виде структурного целого. 2

Модель системы - основа и результат декомпозиции

• Обычно объект анализа сложен и слабоструктурирован.

• Основанием декомпозиции является модель системы.

• В результате декомпозиции получается модель системы Объект Модель Декопо зиция Новая модель 3

Модель для декомпозиции

• • • • Состав и структура модели зависят от целей анализа и личности эксперта, т.е. она субъективна Полнота декомпозиции это вопрос завершенности модели Модель системы и модель системы для декомпозиции неидентичны Иногда для декомпозиции удобно брать модель надсистемы, а после декомозиции вычленять модель системы 4

Формальные и содержательные модели

• Формальная модель является неким шаблоном реальной модели.

• Наполнение формальной модели содержанием позволяет непропустить, что-то важное (обеспечение полноты) • Декомпозировать имеет смысл только содержательные модели Форма льная модели Модель Декопо зиция Новая модель Объект 5

Компромисс между полнотой и простотой

• Полнота – объект должен быть рассмотрен максимально всесторонне и подробно.

• Простота – все дерево должно быть максимально компактным как «вширь», так и «вглубь».

• Компромисс достигается с помощью понятия существенности • В модель-основание включаются только компоненты, существенные по отношению к цели анализа (релевантные).

• Для обеспечения полноты используется элемент «все остальное» 6

Обеспечение полноты модели

• Полнота обеспечивается с помощью

итеративности

– последовательной декомпозиции вновь полученной модели • Модель может считаться полной если конечные элементы модели не требуют дальнейшего разложения, т. е. получение результата простого, понятного, заведомого выполнимого • В данном случае конечные элементы модели будем называть элементарными • Неэлементарные фрагменты подлежат дальнейшей декомпозиции по неиспользовавшейся ранее модели-основанию • В результате декомпозиции может быть получена несимметричная модель 7

Сложность в процессе декомпозиции

• В ходе декомпозиции может возникнуть момент, при котором квалификации эксперта недостаточно для дальнейшего разложения. Сложность из-за отсутствия информации преодолевается путем расширения круга экспертов • Сложность может возникать из-за отнесения ветви дерева к несущественным, что может служить основанием пересмотра модели-основания и начала декомпозиции заново • Невозможность дальнейшей декомпозиции в науке может быть полезна для научного исследования, но абсолютна неприемлема в управлении 8

Наиболее часто применяемые стратегии декомпозиции

• Функциональная декомпозиция. • Декомпозиция по жизненному циклу. • Декомпозиция по физическому процессу. • Декомпозиция по подсистемам (структурная декомпозиция). • Декомпозиция по входам для организационно экономических систем. • Декомпозиция по типам ресурсов, потребляемых системой. • Декомпозиция по конечным продуктам системы. • Декомпозиция деятельности человека.

9

Функциональная декомпозиция

• Декомпозиция базируется на анализе функций системы. При этом ставится вопрос, что делает система, независимо от того, как она работает.

• Основанием разбиения на функциональные подсистемы служит общность функций, выполняемых группами элементов.

10

Декомпозиция по жизненному циклу

• Признак выделения подсистем — изменение закона функционирования подсистем на разных этапах цикла существования системы «от рождения до гибели».

– Для жизненного цикла управления организационно-экономической системы выделяют этапы планирования, инициирования, координации, контроля, регулирования.

– Для информационных систем разделяют этапы обработки информации: регистрацию, сбор, передачу, обработку, отображение, хранение, защиту, уничтожение.

11

Декомпозиция по физическому процессу

• Признак выделения подсистем — шаги выполнения алгоритма функционирования подсистемы, стадии смены состояний. Хотя эта стратегия полезна при описании существующих процессов, результатом её часто может стать слишком последовательное описание системы, которое не будет в полной мере учитывать ограничения, диктуемые функциями друг другу. При этом может оказаться скрытой последовательность управления. Применять эту стратегию следует, только если целью модели является описание физического процесса как такового.

12

Декомпозиция по подсистемам (структурная декомпозиция) • Признак выделения подсистем — сильная связь между элементами по одному из типов отношений (связей), существующих в системе (информационных, логических, иерархических, энергетических и т. п.).

• Для описания всей системы должна быть построена составная модель, объединяющая все отдельные модели.

13

Декомпозиция по входам для организационно-экономических систем • Признак выделения подсистем: источник воздействия на систему, это может быть вышестоящая или нижестоящая система, а также существенная среда. 14

Декомпозиция по типам ресурсов, потребляемых системой.

• Формальный перечень типов ресурсов состоит из энергии, материи, времени и информации (для социальных систем добавляются кадры и финансы). 15

Декомпозиция по конечным продуктам системы.

• Основанием могут служить различные виды продукта, производимые системой.

16

Декомпозиция деятельности человека

.

• Выделяется субъект деятельности; – объект, на который направлена деятельность; – средства, используемые в процессе деятельности; – окружающая среда, все возможные связи между ними.

17

Структуризация

• Расчленение системы на части при ее исследовании или проектировании • Первоначально был распространен термин декомпозиция, однако в середине 70 гг прошлого века С.П. Никаноров предложил различать эти два понятия.

• Во многих работах по СА между терминами Д. и С. различий не делается 18

Различия структуризации и декомпозиции

• Д. применяется при расчленении технических объектов, для которых известна причина возникновения целостности (новых свойств у собранного изделия) • С. применяется, когда неизвестны причины возникновения целостности, т.е. на каждом уровне иерархии свойства целого не равны сумме свойств элементов и наблюдается неопределенность частично раскрываемая расчленением, но не объясняемая полностью, как это имеет место при Д.

19

Иерархическая структура работ

• ИСР (WBS) – разбивает работы над проектом на элементарные • Создание ИСР – идентификация работ первый шаг к ресурсному обеспечению • ИСР является основанием для определения состава операций 20

Описание ИСР

• Верхние уровне ИСР обычно отражают главные области работ • Элементарными являются фрагменты работ в результате которых получаются измеримые материальные результаты, поддающиеся проверке.

• Полная совокупность результатов работ обеспечивает результат (принцип полноты) • Создание корректной ИСР гарантирует, что проект содержит всю необходимую работу и не содержит ненужной работы.

21

Пример формальной модели

• Рассмотрим стадии создания автоматизированной системы рекомендуемые ГОСТ 34.601-90 АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ. СТАДИИ СОЗДАНИЯ.

22

Стадии создания АС (ГОСТ 34.601-90)

1. Формирование требований к АС 1.1. Обследование объекта и обоснование необходимости создания АС. 1.2. Формирование требований пользователя к АС. 1.3. Оформление отчёта о выполненной работе и заявки на разработку АС (тактико-технического задания) 2. Разработка концепции АС.

2.1. Изучение объекта. 2.2. Проведение необходимых научно-исследовательских работ. 2.3. Разработка вариантов концепции АС, удовлетворяющего требованиям пользователя. 2.4. Оформление отчёта о выполненной работе.

3. Техническое задание.

Разработка и утверждение технического задания на создание АС.

23

Стадии создания АС (ГОСТ 34.601-90) (2)

4. Эскизный проект.

4.1. Разработка предварительных проектных решений по системе и её частям.

4.2. Разработка документации на АС и её части.

5. Технический проект.

5.1. Разработка проектных решений по системе и её частям. 5.2. Разработка документации на АС и её части. 5.3. Разработка и оформление документации на поставку изделий для комплектования АС и (или) технических требований (технических заданий) на их разработку. 5.4. Разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта объекта автоматизации.

6. Рабочая документация.

6.1. Разработка рабочей документации на систему и её части. 6.2. Разработка или адаптация программ.

24

Стадии создания АС (ГОСТ 34.601-90) (3)

7. Ввод в действие.

7.1. Подготовка объекта автоматизации к вводу АС в действие. 7.2. Подготовка персонала. 7.3. Комплектация АС поставляемыми изделиями (программными и техническими средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями). 7.4. Строительно-монтажные работы. 7.5. Пусконаладочные работы. 7.6. Проведение предварительных испытаний. 7.7. Проведение опытной эксплуатации. 7.8. Проведение приёмочных испытаний.

8. Сопровождение АС 8.1. Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами.

8.2. Послегарантийное обслуживание.

25

Пример декомпозиции (постановка задачи)

• Задача: разработать механизм подачи антикоагулянта в кровь со скоростью от 0 до 5 мл в час • Выбор объекта: тихоходный электропривод с системой управления 26

Пример декомпозиции

Исполнительный механизм Редуктор Система подачи Привод Система управления Шаговый двигатель Ротор Статор 27