Загальні ВІДОМОСТІ

Навчальна дисципліна «Системний аналіз» входить до переліку дисциплін циклу професійної та практичної підготовки нормативної частини змісту освітньо-професійної програми Галузевого стандарту вищої освіти України з напряму підготовки 6.050101 «Комп’ютерні науки», який затверджений і введений в дію наказом Міністерства освіти і науки України від 26.05.2010 р. № 485.

Навчальна дисципліна згідно Стандарту направлена на формувань у студентів «знання теоретичних і практичних основ методології системного аналізу для дослідження складних міждисциплінарних проблем різної природи, методів формалізації системних завдань, що мають суперечливі цілі, невизначеності та ризики; уміння вирішувати практичні науково-технічні та соціально-економічні завдання міждисциплінарного характеру». Зміст вмінь, якими має володіти випускник НУХТ, наступний:

- аналізувати та вибирати обчислювальні методи розв’язання задач проектування інформаційних систем за критеріями мінімізації обчислювальних витрат, стійкості, складності тощо;

- вибирати стратегії для планування життєвого циклу системи;

- визначати організаційну, економічну, технічну та операційну здійсненність проекту;

- аналізувати організаційне оточення, існуючі системи, синтезувати вимоги до системи;

- розробляти вимоги та специфікації компонентів інформаційних систем і об’єктів професійної діяльності.

Навчальна дисципліна «Системний аналіз» включає до свого складу згідно Стандарту наступні змістовні модулі:

· предметна область та основні поняття системного аналізу;

· системний аналіз бізнес-процесів об’єктів комп’ютеризації;

· розкриття невизначеностей та аналіз багатофакторних ризиків.

Предметом або об’єктами навчальної дисципліни «Системний аналіз», на який повинна бути спрямована пізнавальна діяльність студентів, є:

o побудова системних моделей проблемних ситуацій;

o поняття і закономірності системного аналізу;

o системний аналіз функціональної структури управління, рішень з інформаційного забезпечення, з алгоритмічного забезпечення систем управління, з процесів актуалізації даних, з інформаційної підтримки процесів прийняття рішень;

o розкриття невизначеностей у задачах системного аналізу;

o задачі і методи системного аналізу багатофакторних ризиків;

o стандарти документування системних рішень.

Метою курсу є забезпечення базової профілюючої підготовки по спеціальності, навчання раціонального використання сучасної системної методології, перспективних математичних методів та програмних засобів розв’язання системних задач.

Основним постулатом системного аналізу є те, що вона є між- і надпредметною дисципліною, тобто має зв’язки з усіма дисциплінами підготовки бакалаврів. Особливо слід відмітити зв’язки з наступними дисциплінами: «Теорія імовірності»; «Методи та засоби комп’ютерних інформаційних технологій»; «Комп’ютерні мережі»; «Математичні методи оптимізації та дослідження операцій». Вона забезпечує дисципліни: «Основи проектування систем штучного інтелекту»; «Основи автоматизованого проектування складних об’єктів»; «КС харчових виробництв».

Навчальна дисципліна має важливу роль у підготовці майбутніх фахівців у галузі розробки та експлуатації систем і технологій, в засвоєнні та використанні методології системного аналізу. Важливим є вміння визначати проблеми, будувати системи їх розв’язання, створювати інформаційні системи підтримки прийняття рішень.

Номір цілі	Зміст цілі

1. Студент повинен знати
1.1	Основні поняття методології системного аналізу та синтезу
1.2	Поняття проблеми, цілі та системної задачі. Побудова цілереалізуючої та об’єктнореалізуючої систем
1.3	Типи систем опису підприємств, виробництв і технологічних процесів. Формальний опис і критерії побудови багаторівневих ієрархічних систем
1.4	Типові задачі (координації і самокерування) багаторівневих ієрархічних систем
1.5	Задачі та методи системного аналізу багатофакторних ризиків
1.6	Стандарти документування системних рішень
1.7	Методологія програмування життєвих циклів
2. Студент повинен уміти:
2.1	Описувати проблемну ситуацію функціонування інформаційної системи або її компонентів
2.2	Аналізувати і формулювати проблемну ситуацію
2.3	Визначати головну ціль розробки або розвитку інформаційної системи, здійснювати декомпозицію головної цілі, розробляти систему реалізації проблеми
2.4	Розкривати невизначеності у задачах системного аналізу
2.5	Здійснювати системний аналіз рішень з функціонального, інформаційного, математичного та інших видів забезпечень інформаційних систем
2.6	Розробляти моделі функціонування систем та їхніх компонентів
2.7	Розробляти людино-машинні алгоритми розв’язання задач системного управління складними об’єктами ієрархічної структури на базі ідеології системної оптимізації
3. Студент повинен мати навички:
3.1	Аналізувати та вибирати обчислювальні методи розв’язання задач проектування інформаційних систем за критеріями мінімізації обчислювальних витрат, стійкості, складності тощо
3.2	Визначати організаційну, економічну, технічну та операційну здійсненність проекту
3.3	Аналізувати організаційне оточення, існуючі системи, синтезувати вимоги до системи
3.4	Вибирати стратегії для планування життєвого циклу системи
3.5	Розробляти вимоги та специфікації компонентів інформаційних систем і об’єктів професійної діяльності

№ п/п	Тема та зміст лекцій	Кількість годин за формою навчання	№ цілі
денної	заочн.	скор.	2 вищ.

Розділ 1 «Виникнення та розвиток системного аналізу»
1.1	Мета, задачі і об’єкти системного аналізу. Основні етапи становлення та розвитку системного аналізу як наукової дисципліни
1.2	Основні поняття системного аналізу		0.5
1.3	Моделювання – важливий процес системного аналізу: основні поняття, типи моделей систем		0.5
1.4	Багаторівневі ієрархічні системи керування: принципи і властивості; формальний опис; задачі координації і самокерування; технологічні особливості функціонування системи		0.5
1.5	Критерії якості функціонування багаторівневих ієрархічних систем		0.5
Розділ 2 «Системний аналіз як методологія розв’язання проблем»
2.1	Проблемна ситуація: визначення та формулювання проблеми		0.5
2.2	Виявлення цілі та її декомпозиція (побудова цілереалізуючої підсистеми)		0.5
2.3	Генерування альтернатів (побудова об’єктнереалізуючої підсистеми)		0.5
2.4	Вибір раціональних шляхів розв’язання проблеми		0.5
Розділ 2 «Системний аналіз як методологія розв’язання проблем»
3.1	Історія розвитку автоматизованих систем управління в України		0.5
3.2	Основні принципи побудови АСОУ
3.3	Методологія розробки комплексно-цільових програм створення і розвитку республіканської автоматизованої системи управління Україною
Розділ 4 «Системний аналіз бізнес-процесів об’єктів комп’ютерізації»
4.1	Системна оптимізація: основні поняття, технологічні особливості групового прийняття рішень в багаторівневої ієрархічної системи
4.2	Методологія програмування життєвих циклів систем		0.5
4.3	Приклади розв’язання системних задач з інформаційного, алгоритмічного, програмного, математичного та інших видів забезпечення автоматизованих систем управління		0.5
Розділ 5 Розкриття невизначеностей та аналіз багатофакторних ризиків
5.1	Роль вимірювань при створенні моделей систем		0.5
5.2	Методи аналізу систем в умовах невизначеності
5.3	Задачі та методи аналізу багатофакторних ризиків
Загалом

В результаті вивчення дисципліни студенти повинні знати:

· задачі та цілі системного аналізу складних об’єктів; його місце при проектуванні комп’ютерних інформаційних технологій та систем; принципи системного підходу розробки систем; етапи системного аналізу;

· роль моделювання при системному аналізі, моделі складних систем; модульний принцип побудови моделей, класифікація моделей, аналітичні, графічні та стохастичні моделі систем та їх елементів. Моделі та методи декомпозиції систем та їх синтезу;

· моделі та методи декомпозиції цілей системи, побудови та аналізу дерева цілей, аналізу ключових факторів ефективності функціонування системи;

· методологію системного аналізу, етапи його проведення;

· методи, моделі та принципи реалізації етапів структурного та об’єктно-орієнтованого системного аналізу;

· особливості системного аналізу на основі структурного та об’єктно-орієнтованому підходів;

· інформаційні аспекти системного аналізу, моделі інформаційних потоків системи, концептуальні моделі предметної області системи, системи класифікації та кодування інформації, представлення поза машинної інформаційної бази;

· функціональні аспекти системного аналізу, моделі та методи, стандарти представлення результатів;

· процедурні, організаційні та технологічні аспекти системного аналізу, моделі та методи, стандарти представлення результатів;

· основи, структуру, та зміст постановок задач системи – як етапу її синтезу;

· місце та задачі системного аналізу на різних етапах проектування комп’ютерних інформаційних систем.

В результаті вивчення дисципліни студенти повинні вміти:

· проводити системний аналіз об’єкта комп’ютеризації;

· проводити декомпозицію системи з функціональної, організаційної, інформаційної, процедурної, технологічної точок зору;

· проводити аналіз цілей побудови системи та ключових факторів ефективності системи;

· проводити діагностичний аналіз діючої системи;

· визначати вимоги до системи, що створюється;

· формулювати та оцінювати варіанти побудови системи;

· проводити аналіз та синтез логічного проекту системи, що створюється;

· будувати моделі системи та її елементів в різних умовах визначеності даних та ступеня формалізації процедур.

Практичні заняття з дисципліни проводяться з метою набуття студентами навичок з реалізації різних складових системного аналізу та проектування при структурному та об’єктно-орієнтованому підходах:

· побудова багатоаспектних моделей декомпозиції системи (з функціональної, організаційної, інформаційної, процедурної, технологічної точок зору) на різних етапах системного аналізу – при дослідженні існуючої системи і при побудові архітектури системи, що створюється;

· побудова альтернативних видів функціональних моделей інформаційної технології та моделей потоків даних;

· застосування методів експертних оцінок на різних етапах системного аналізу та проектування систем;

· застосування методів вибору варіантів побудови системи;

· специфікація процесів системи (постановка задач системи);

· опис різних типів прецедентів системи та системних операцій;

· побудова концептуальних інформаційних моделей предметного середовища;

· проведення класифікації та кодування інформації;

№ п/п	Тема та зміст практичних занять	Кількість годин за формою навчання	№ цілі
денної	заочн.	скор.	2 вищ.

Тема 1	Основні поняття системного аналізу
Тема 2	Моделювання		0.5
Тема 3	Типи систем		0.5
Тема 4	Загальні положення управління в системах		0.5
Тема 5	Багаторівнева ієрархічна система управління
Тема 6	Загальні характеристики якості функціонування багаторівневих ієрархічних структур		0.5
Тема 7	Проблемна ситуація. Симптоми, тенденції, види, формулювання проблем		0.5
Тема 8	Системний аналіз як методологія розв’язання проблеми
Тема 9	Історія розвитку АСУ в України		0.5
Тема 10	Методологія комплексно - цільового планування розвитку РАСУ		0.5
Тема 11	Системна оптимізація		0.5
Тема 12	Види координації в багаторівневих ієрархічних системах		0.5
Тема 13	Методологія програмування життєвих циклів		0.5
Тема 14	Статистичні методи побудови моделей розв’язання задач		0.5
Тема 15	Планування повного факторного експерименту побудови моделі керування технологічним процесом		0.5
Тема 16	Розкриття невизначеності в моделях задач керування методом аналізу ієрархій
Загалом

Тема 1. Основні поняття системного аналізу (4 год.)

Мета заняття – закріплення основних понять системного аналізу та набуття навичок використання понять при аналізі проблемних ситуацій і розв’язання їх.

Загальний огляд основних понять системного аналізу. Студенти повинні засвоїти наступні поняття:

§ Системність. Системність це, з одного боку, володіння ознаками системи, а з іншого – загальна властивість матерії, форма її існування, а також невід’ємна властивість людської практики та мислення.

Розглядається з студентами системність всесвіту і системний аналіз як наукова дисципліна розглядає питання підвищення рівня системності розвитку суспільства, людини, об’єктів тощо. Приклади підвищення системності розвитку людства.

§ Системний підхід. Основні принципи системного підходу.

Системний підхід — це напрям методології наукового пізнання і практики, в основі якого лежить розгляд об’єктів як систем.

Існує декілька принципів системного підходу:

- кінцевої мети: все підпорядковане досягненню кінцевої мети;

- єдності: розгляд системи як цілого і як сукупності елементів;

- зв’язності: розгляд частки системи або системи в цілому разом із її зв’язками з навколишнім світом;

- модульної побудови: необхідне виділення модулів системи та розгляд її як сукупність модулів;

- ієрархії: ранжирування елементів системи по їх підпорядкуванню;

- функціональності: сумісний розгляд структури і функціонального призначення системи з пріоритетом функцій;

- розвитку: врахування динаміки розвитку системи та її здібності до розвитку;

- невизначеність: урахування невизначеності і випадковості в системі.

Розглядаються зазначені принципи на прикладах спільно зі студентами.

Системарозглядається як конструкція взаємодіючих елементів, об’єднаних в підсистеми для досягнення мети функціонування (цільової функції).Під елементомрозуміємо об’єкт (матеріальний, енергетичний, інформаційний, інший), котрий володіє рядом важливих для нас властивостей, але внутрішня його побудова не має значення для мети дослідження.

Розглядається і коментується зі студентами на прикладах поняття емерджентності, зовнішніх і внутрішніх зв’язків, середовища. Студенти наводять приклади цих компонент системи.

Розглядаються приклади природних і штучних, складних, великих та інших видів систем.

Розглядаються наступні принципи створення структури системи:

- вимога розгляду сукупності елементів системи як одного цілого;

- властивість системи не є додатком властивостей її елементів. Система володіє особливими властивостями, котрих не має жодний елемент;

- наявність максимуму функції ефективності системи;

- обов’язковий облік зовнішніх зв’язків. Система, яку аналізуємо, є частиною (підсистемою) більш великої системи;

- необхідність ділення системи, яку розглядаємо;

- життєдіяльність системи у часі, тобто наявність технологій, процесів.

Студенти поділяються на групи по 4-6 чол. Кожній групі даються завдання:

1) за 10-15 хвилин навести аргументи в доказ того, що деяке поняття (наприклад, мурашник, університет, медицина, економіка, готель, кішка і інші) є системою. Звіт і обговорення – 5-7 хвл. на кожну групу.

2) кожна група студентів приводить приклади и аналізує методи стимулювання покупців в торгівлі дитячими товарами; продуктами харчування; автомобілями; одягом; ліками; побутовими приладами; навчальними програмами.

Мета – розгляд поняття моделі, основних типів моделей та процесу моделювання.

В енциклопедичному визначенні під поняттям модель розуміється образ (відображення, опис, схема, креслення, графік, план, карта і т. ін.) або прообраз якого-небудь об’єкту або системи об’єктів, яки використовуються при визначених умовах в якості їх “замінника” або “представника” (див. рис.).

Місце моделі у життєдіяльності людини можна представити наступним чином:

Спільно зі студентами розглядаються приклади наведених понять.

Цільове призначення моделей дозволяє з їх множини виділити наступні основні типи з такими ознаками:

1. Ознака «взаємозв’язок між моделлю та оригіналом», встановлений при цільової діяльності, ділить множину моделей на пізнавальні та прагматичні.

2. Залежно від мети вивчення стану об’єкту моделі діляться на статичні та динамічні.

3. Людина для утворення моделі має два типи матеріалів - засоби своєї свідомості та засоби оточуючого її матеріального світу. Залежно від матеріалу і способу побудови моделі можуть бути абстрактними або матеріальними.

4. В залежності від направленості моделювання розрізняють моделі структури об’єкту або моделі його поведінки.

Математична модель відноситься до класу абстрактних чи знакових моделей, побудованих засобами математики (наприклад, у вигляді систем рівнянь, графів, логічних формул і т. п). Вона є могутнім засобом пізнання зовнішнього світу, а також прогнозування і управління. Вона представляє собою спрощення, ідеалізацію реальної ситуації. Дякуючи цьому виникли невагомі нерозтяжні нити, математичні маятники, нев’язкі рідини, тобто не існуючи у реальному житті поняття. У той же час практика їх визначила добрим аналогом реальних ситуацій.

Питання студентам: назвати приклади і ознаки, які створюють зазначені групи моделей.

Розглядаються поняття, приклади математичних моделей. Вимоги до моделей (скінченність, спрощеність, адекватність).

Основні етапи моделювання та їх особливості. Розглядається зі студентами приклад моделювання виробничої програми підприємства.