РОЗДІЛ 2
НАУКОВІ ОСНОВИ СИСТЕМНОГО ПІДХОДУ
2.1. Системний підхід до проектування інформаційних освітніх систем
Розробка методології раціонального проектування складних технічних систем одержала назву системного проектування або системотехніки. У роботах ряду авторів системне проектування трактується як системний аналіз [24-27].
Системний підхід до проектування - один з молодих напрямків науки і виділений в самостійну дисципліну зі своєю аксіоматикою, теоретичним апаратом і областями додатків.
Повніше усього системний підхід розвитий стосовно до проектування систем керування, які характеризуються складністю розв'язуваних задач і необхідністю розгляду проблеми в цілому.
Системне проектування - це методологія рішення складних проблем, яка заснована на концепції системи. Система є те, що вирішує проблему. Визначаючи "рішення проблеми" як "цілеспрямовану систему", системний підхід тим самим дозволяє уявити процес рішення проблеми як процес створення і використання системи відповідно до етапів її життєвого циклу [25].
При цьому ефективність рішення проблем залежить у першу чергу від методів, які застосовуються для виконання функцій рішення складових проблеми.
У будь-якій системі існує два основних і різноманітних по ролі підпроцеса:
- основний процес;
- зворотній зв'язок ( а також вхід, вихід і обмеження).
Поняття "процесу" є центральним поняттям системного підходу в рішенні проблеми, що являє собою різницю між існуючою і бажаною ситуацією.
Основний зміст системного підходу полягає не стільки у формальному математичному апараті, що описує "системи", "рішення проблеми" і не в спеціальних математичних методах, а в його концептуальному, тобто понятійному апараті, у його ідеях, підході й установках.
У загальному випадку, виходячи з концепцій системного проектування, рішення проблеми традиційно включає наступні етапи:
- ідентифікація (виявлення) проблеми;
- оцінка актуальності проблеми;
- визначення мети (установлення критеріїв і обмежень);
- виявлення (розкриття) структури системи і її дефектних елементів;
- визначення структури системи для побудови набору варіантів;
- знаходження, оцінка і вибір варіанта (альтернативи);
- підготовка рішення (визначення процесу реалізації);
- узгодження знайденого рішення (визнання рішення колективом виконавців і керівників);
- запуск процесу реалізації рішень (реалізація рішення);
- керування процесом реалізації рішення;
- оцінка реалізації і її наслідків (ефективності).
Об'єкт проектування - складна система. Нижче викладаються основні концепції системного проектування стосовно до складних систем, як керованих систем логіко-динамічного класу.
Під керованою системою тут розуміється система, яка має такі характерні ознаки, як:
- підсистеми, кожна з яких має власну ціль функціонування, підпорядковану загальній цілі системи в цілому;
- велике число зв'язків між підсистемами;
- розгалужену інформаційну мережу й ін [28].
Це призводить до необхідності підходити до проектування керованої системи як складної системи.
Процес системного проектування керованої системи як складної містить у собі два основних етапи: етап зовнішнього (макропроектування) й етап внутрішнього проектування (мікропроектування).
Перший етап включає вибір функцій, структури системи і її складу, а також визначення системних характеристик і принципів функціонування підсистем, причому, основними питаннями першого етапу є:
* розробка системи критеріїв (якості функціонування й оцінки варіантів системи);
* побудова архітектури (складу) системи;
* дослідження реалізованих алгоритмів керування для прийнятої системи критеріїв;
* формалізація процесів функціонування системи;
* розробка математичної моделі системи і її підсистем;
* синтез і дослідження оптимальних режимів функціонування системи та ін.
Основна задача другого етапу полягає в розробці проектних рішень, пов'язаних із технічною реалізацією системи, оптимізацією характеристик, параметрів системи і її підсистем, на основі прийнятої математичної моделі, що задовольняє критеріям якості.
Системний аналіз дозволяє сформулювати основні задачі, вирішення яких і складає основу системного підходу до проектування керованої системи.
Таким чином, вирішення проблеми повинно містити, принаймні, три основних положення:
* чітке визначення цілей створення системи і сукупності розв'язуваних нею задач;
* перелік і характеристики діючих на систему факторів, які підлягають обов'язковому врахуванню при розробці системи і її моделі;
* вибір показників ефективності процесів та якості результатів.
Для розробки методики розрахунку показників ефективності, а також для дослідження різноманітних властивостей системи необхідна її математична модель [18]. Відомості про систему, що отримані в результаті моделювання й експерименту, дають можливість обґрунтувати оптимальну структуру системи, визначити оптимальні значення її параметрів і переконатися в тому, що обраний варіант системи відповідає цілі її розробки і має достатню ефективність.
Як підсумок, вищесказаному наведемо визначення проектування з використанням системного підходу (системне проектування), яке подане проф. К.Д. Жуком, а саме: системне проектування - це процес побудови проектів складних об'єктів, як цілеорієнтованих систем в категоріях системних властивостей (будови, функціонування, розвитку), системних ресурсів (час, кошти, людиновитрати) та структури життєвих циклів (наукових досліджень, проектування, виготовлення та використання) [29].
При проектуванні складних систем часто здійснюється вибір одного з декількох можливих варіантів системи. Критерієм для такого вибору служить, у першу чергу, значення показника ефективності системи, причому перевагу з еквівалентних показників ефективності одержує менш складний із них.
Тоді як окремий випадок можна розглянути спрощення:
,