Формальные модели систем

При формальном описании систем используются специальные средства и методики, позволяющие создать однозначно трактуемые модели систем. Моделирование систем включает создание морфологической, функциональной и информационной моделей.

Морфологическая модель содержит:

· модель границы системы;

· модель внешней среды;

· модель входов;

· модель выходов;

· модель состава системы;

· модель структуры системы.

Описание системы начинается с представления черного ящика. Выделяются границы системы, ее входы и выходы. Описывается внешняя среда системы. Из среды выделяют наиболее значимые с точки зрения активности взаимодействия с системой объекты, которые называют актуальной средой. Актуальная среда делится на среду прямого воздействия и среду косвенного воздействия. Уровень формализации может быть повышен путем применения для описания входов и выходов математических конструкций типа множеств либо векторов.

Для формализации состава системы может быть использована алгебра множеств.

При описании структуры системы могут использоваться следующие компоненты:

· линейная структура (например, конвейер, линия метро);

· древовидная структура (например, производственный процесс);

· матричная структура (например, работа сотрудников в отделе);

· сетевая структура (отражается виде сетевого графика, например, последовательность выполнения работ).

· кольцевая структура (например, трамвайный маршрут).

В моделях структуры системы часто используются иерархии. Иерархии – определенный вид древовидной структуры системы. Они бывают доминантными (элементы нижнего уровня подчиняются элементам верхнего уровня) и холархиями (существует подчинение не только по схеме «верх-низ», но и «низ-верх»). Доминантные системы бывают полными (присутствуют все связи подчинения) и неполными (часть связей подчинения отсутствуют).

При описании сложной системы их состав и структуру можно описывать на различных уровнях абстрагирования. В теории многоуровневых иерархических систем принято выделять 6 уровней (страт).

Философские или теорретико-позновательные описания замысла системы (страты системы):

Страта 5 Представление системы на языке выбранной теории.

Страта 4 Проектное представление системы.

Страта 3 Конструкция системы. (конструкторская документация).

Страта 2 Технология (технологическая документация)

Страта 1 Материальная воплощение идеи.

Профессиональный программист должен рассматривать программу на следующих уровнях.

· Программный код.

· Алгоритм и архитектура программы.

· Взаимодействие пользователя и программы.

· Назначение создаваемой программы.

Для представления структуры системы может применяться гиперкомплексная матрица (под гиперкомплексностью понимается свойства матрицы, состоящая в том, что ее элементами являются объекты разной природы). Эта матрица строится по следующим правилам.

· Определить число иерархических уровней и число элементов на каждом уровне.

· Установить взаимосвязи между элементами и подсистемами на каждом уровне.

· Сформировать матрицу в виде квадрата, условная длина стороны которого определяется общим числом элементов на самом нижнем уровне иерархии.

· Сторона квадрата разбивается на части, число которых равно количеству элементов на самом высоком уровне иерархии.

· Полученный квадрат на главной диагонали в свою очередь разбивается на части, соответствующее числу элементов на следующем уровне иерархии. Процесс иерархического разбиения продолжается до тех пор, пока все уровни будут учтены.

· По главной диагонали выписываются элементы системы, представляя тем самым модель состава системы.

· Формируется модель структуры системы. Ячейка, расположенная выше главной диагонали с координатами i, j отображает связь между элементами главной диагонали i,i и j,j по правилу: выход элемента i,i соединен со входом элемента j,j. Ячейка ниже главной диагонали с координатами i, j отображает связи между элементами главной диагонали i,i и j,j по правилу: выход элемента j,j соединен со входом элемента i,i.

Примечание – для облегчения составления матрицы рекомендуется вести обозначения элемента и потоков между ними с использованием индексов. Индекс показывает глубину иерархии и порядковый номер элемента на этом уровне в этой подсистеме. При обозначении потоков между элементов указывается индекс выхода, затем индекс входного элемента.

Дата добавления: 2015-06-04