- •«Белгородский государственный национальный исследовательский университет»
- •Теория систем и системный анализ
- •Предисловие
- •Содержание
- •Тема 1. Системные исследования 9
- •Тема 2. Моделирование и анализ систем. Основные подходы 18
- •Тема 3. Технологии системного моделирования 50
- •Тема 4. Технология объектного моделирования и анализа 125
- •4.2. Требования к объектному моделированию бизнес-систем 151
- •4.3. Case-инструментарий объектного моделирования и анализа 170
- •Тема 5. Технология системно-объектного моделирования и анализа 182
- •Тема 6. Графический язык моделирования бизнес-процессов bpmn. 231
- •Тема 1. Системные исследования
- •1.1. Структура самостоятельного научного направления
- •1.2. Структура системных исследований
- •1.3. Эволюция системного подхода
- •Вопросы для повторения
- •Резюме по теме
- •Тема 2. Моделирование и анализ систем. Основные подходы
- •2.1. Традиционный системный подход
- •2.1.1. Особенности и проблемы традиционного системного подхода и системного анализа
- •2.1.2. Причины существования проблем традиционного системного подхода и системного анализа
- •2.2. Объектно-ориентированный подход
- •2.2.1. Особенности объектно-ориентированного подхода
- •2.2.2. Необходимость интеграции объектного и системного подходов
- •2.3. Системология – системный подход ноосферного этапа развития науки
- •2.3.1. Основные понятия
- •2.3.2. Системология – язык теории организации, логистики и инжиниринга бизнеса
- •2.3.3. Системологический и объектно-ориентированный подход
- •Вопросы для повторения
- •Резюме по теме
- •Тема 3. Технологии системного моделирования
- •3.1. Технология системно-структурного моделирования и анализа «3-View Modeling»
- •3.1.1. Диаграммы потоков данных: нормативная система; построение модели; словарь данных; спецификация процесса
- •Нормативная система
- •Построение модели
- •Словарь данных
- •3 {Болт} 7 – от 3 до 7 итераций
- •1 {Болт} – 1 и более итераций
- •Спецификация процесса
- •3.1.2. Диаграммы «сущность-связь»: нотация Чена; нотация Баркера; построение модели
- •Нотация Чена
- •Нотация Баркера
- •Построение модели
- •3.1.3. Диаграммы переходов состояний
- •3.2. Стандарты системного моделирования и анализа серии «Icam deFinition»
- •3.2.1. Стандарт функционального моделирования idef0
- •3.2.2. Стандарт информационного моделирования idef1
- •3.2.3. Стандарт моделирования баз данных idef1x
- •3.2.4. Стандарт моделирования сценариев idef3.
- •3.2.5. Стандарт моделирования онтологий idef5
- •3.3. Case-инструментарий системного моделирования и анализа
- •3.3.1. Назначение и возможности «AllFusion Process Modeler/bPwin»
- •3.3.2. Особенности «bPwin»
- •3.3.3. Недостатки инструментария системного моделирования
- •Вопросы для повторения
- •Резюме по теме
- •Тема 4. Технология объектного моделирования и анализа
- •4.1.1. Сущности: структурные; поведенческие; группирующие; аннотационные
- •Структурные сущности
- •Поведенческие сущности
- •Группирующие сущности
- •Аннотационные сущности
- •4.1.2. Отношения
- •4.1.3. Диаграммы
- •4.1.4. Процесс объектно-ориентированного моделирования/проектирования: начальная фаза; исследование; построение; внедрение; дополнительные средства
- •Начальная фаза проекта (Inception)
- •Исследование (Elaboration)
- •Построение (Construction)
- •Внедрение (Transition)
- •Дополнительные средства
- •4.2. Требования к объектному моделированию бизнес-систем
- •4.2.1. Внешняя модель бизнес-системы
- •4.2.2. Внутренняя модель бизнес-системы
- •4.2.3. Пример uml-модели бизнес-системы
- •4.2.4. Пример модели информационного обеспечения бизнеса
- •4.3. Case-инструментарий объектного моделирования и анализа
- •4.3.1. Назначение и возможности «ibm Rational Software Architect»
- •4.3.2. Интерфейс «ibm Rational Software Architect»
- •4.3.3. Представление модели в «ibm Rational Software Architect»: представление вариантов использования; логическое представление; представление компонент; представление размещения
- •Представление вариантов использования
- •Логическое представление
- •Представление компонент
- •Представление размещения
- •4.3.4. Недостатки инструментария объектного моделирования
- •Вопросы для повторения
- •Резюме по теме
- •Тема 5. Технология системно-объектного моделирования и анализа
- •5.1. Методология системно-объектного моделирования и анализа
- •5.1.1. Системологический подход «Узел-Функция-Объект»
- •5.1.2. Адаптивная нормативная система уфо-анализа
- •5.1.3. Классификация бизнес-систем
- •5.2. Процедура системно-объектного моделирования и анализа
- •5.2.1 Алгоритм уфо-анализа.
- •5.2.2. Примеры уфо-моделей.
- •5.3. Case-инструментарий системно-объектного моделирования и анализа
- •5.3.1. Назначение и возможности «ufo-toolkit»
- •5.3.2. Особенности функционирования «ufo-toolkit»
- •5.3.3 Технология представление моделей в «ufo-toolkit»
- •Торгово-закупочная деятельность
- •Вопросы для повторения
- •Резюме по теме
- •Тема 6. Графический язык моделирования бизнес-процессов bpmn.
- •6.1. Назначение и область применения.
- •6.2. Диаграммы бизнес-процессов (bpd).
- •6.2.1. Элементы потока.
- •6.2.2. Соединяющие элементы.
- •6.2.3. Зоны ответственности и артефакты.
- •6.2.4. Правила соединения Элементов потока.
- •6.3. Соотношение bpmn, xpdl, bpel, bpml.
- •6.3.1. Стандарты sgml и xml
- •6.3.5. Соотношение языков.
- •6.4. Case-инструментарий бизнес-моделирования в нотации bpmn.
- •6.4.1. Назначение и возможности.
- •6.4.2. Особенности функционирования и интерфейса.
- •6.4.3. Примеры моделей в нотации bpmn.
- •6.4.4. Недостатки моделирования в нотации bpmn.
- •Вопросы для повторения
- •Резюме по теме
- •Вместо заключения
- •Представление dfd-диаграммы с помощью уфо-модели
- •Представление idef0-диаграммы с помощью уфо-модели.
- •Представление bpmn-диаграммы с помощью уфо-модели.
- •Глоссарий
- •Список литературы
1.2. Структура системных исследований
Любая концепция системного подхода функционирует и развивается в рамках самостоятельного научного направления, носящего название системные исследования. Рассмотрим специфику этого направления с целью уточнения места и особенностей основного предмета нашего рассмотрения, то есть системологии.
Системные исследования – одно из самых современных и молодых научных направлений. Они представлены, в настоящее время, системным подходом, общей или абстрактной теорией систем и системным анализом. Данные дисциплины составляют определенные аспекты или стороны современных системных исследований. По своим задачам названные компоненты системных исследований, выходят за рамки существующего сегодня дисциплинарного членения науки и техники. Получаемые этими компонентами результаты применимы к целым комплексам научных и технических дисциплин [1]. Главным из этих компонентов является системный подход, имеющий методологическую природу и общенаучный междисциплинарный характер [2]. Ведущая, ключевая роль системного подхода обусловлена его положением в структуре взаимодействия компонентов системных исследований.
В рамках системных исследований используются средства концептуального и методологического анализа в соединении с формальным аппаратом современной логики и некоторых разделов математики. Специалистами в этой области разрабатываются принципы, на основе которых разрабатываются системные модели объектов произвольной природы и системные методы их исследования. Результатом этих исследований и разработок, с учетом специфики подхода, являются, во-первых, методы анализа особого класса природных и социальных объектов, наиболее адекватным названием которых можно считать термин «сложные системы», а, во-вторых, средства систематизации, классификации и упорядочения научных (и не только научных) знаний.
Системные исследования, в целом, и системный подход, в частности, представляют собой определенный этап в развитии методов познания, методов исследовательской и конструкторской деятельности, способов описания природы естественных или искусственных объектов, то есть определенный этап в развитии науки.
Схема на рисунке 1.2 иллюстрирует функции каждого из компонентов современных системных исследований по аналогии с функциями объекта, теории (концепции), метода, методики и методологии самостоятельной научной дисциплины (научного направления) [3, 4].
Главной целью научно-исследовательской деятельности является познание свойств и сущности объекта, который в рамках системных исследований
Рис. 1.2. - Схема
взаимодействия компонентов системных
исследований.
представляет собой систему, как предельную абстракцию объекта исследований произвольной природы.
Накопление, хранение и передачу знаний об объекте (системе) обеспечивает концепция или теория, обслуживающая данное научное направление, которая в рамках системных исследований представляет собой общую или абстрактную теорию систем, как теорию (концепцию) предельной степени абстракции. Из множества существующих определений этой теории можно упомянуть следующее.
Общая теория систем — это научная и методологическая концепция исследования объектов, представляющих собой системы. Она тесно связана с системным подходом и является конкретизацией его принципов и методов. Первый вариант общей теории систем был выдвинут Людвигом фон Берталанфи, основная идея которого состоит в признании изоморфизма законов, управляющих функционированием системных объектов.
Получение новых феноменологических, эмпирических знаний об объекте (системе) обеспечивают методики исследований, которые в рамках системных исследований должны представлять собой системный анализ, как единственно возможный способ получения данных о предельно абстрактном объекте, то есть системе. Из множества существующих определений этого анализа можно упомянуть следующие.
Системный анализ — это совокупность приемов научного познания, представляющая собой последовательность действий по установлению структурных связей между переменными или элементами исследуемой системы. Опирается на комплекс общенаучных, экспериментальных, естественнонаучных методов. Системный анализ возник в эпоху разработки компьютерной техники. Успех его применения при решении сложных задач во многом определяется современными возможностями информационных технологий. Н.Н. Моисеев приводит, по его выражению, довольно узкое определение системного анализа: «Системный анализ — это совокупность методов, основанных на использовании ЭВМ и ориентированных на исследование сложных систем — технических, экономических, экологических и т.д. Результатом системных исследований является, как правило, выбор вполне определенной альтернативы: плана развития региона, параметров конструкции и т.д. Поэтому истоки системного анализа, его методические концепции лежат в тех дисциплинах, которые занимаются проблемами принятия решений: исследование операций и общая теория управления».
Выведение на основе новых феноменологических и ранее установленных концептуальных знаний новых знаний, логически устанавливаемых, о данном объекте обеспечивается методом исследования. Метод, как средство выведения новых знаний о предельно абстрактных объектах (системах), в рамках системных исследований является системным подходом. Из множества существующих определений этого подхода можно упомянуть следующее.
Системный подход — это методическое направление исследования, в основе которого лежит рассмотрение объекта как целостного множества элементов в совокупности отношений и связей между ними, то есть рассмотрение объекта как системы. Говоря о системном подходе, можно говорить о некотором способе организации наших действий, таком, который охватывает любой род деятельности, выявляя закономерности и взаимосвязи с целью их более эффективного использования. При этом системный подход является не столько методом решения задач, сколько методом постановки задач. Как говорится, «Правильно заданный вопрос — половина ответа». Это качественно более высокий, нежели просто предметный, способ познания.
Эффективность всей научной деятельности за счет согласования и усовершенствования всех ее компонентов, особенно в «нештатных» ситуациях, обеспечивается методологией, которая в рамках системных исследований представляет собой диалектический принцип системности.
Рассмотренный способ представления структуры взаимодействия компонентов системных исследований позволяет предположить, что с увеличением сложности, общности, абстрактности объекта исследований методы и методики исследований должны все в большей степени соответствовать системному подходу и системному анализу. Системная концепция или теория конкретного научного направления при этом должны все более соответствовать абстрактной теории систем, а методология – принципам диалектики.
Анализ специфики и структуры системных исследований показывает, таким образом, что системный подход, в общем, и системология, в частности, представляют собой универсальный метод изучения и исследования сложных объектов произвольной природы. Это и делает знание основных положений системологического подхода в настоящее время чрезвычайно актуальным, а их использование в научной практике чрезвычайно эффективным и продуктивным.