Системный подход к построению информационных систем

Практическое использование информационных технологий тесно связано с вопросами маркетинга и менеджмента информационных ресурсов, технологий и услуг, методологией проектирования информационных систем, управления качеством и стандартизации информационных технологий. В настоящее время в целом сформировалась идеология и практика применения информационных технологий. Однако необходима организация информационных процессов и технологий как системы, для построения которой целесообразно применить системный подход.

Наиболее полно системный подход проявился при проектировании информационных систем. Предложена методология проектирования информационных систем как коллективного процесса. Проанализированы основные этапы и задачи внедрения и сопровождения информационных технологий на основе объектно-ориентированной технологии как основы создания открытых, гибких, многофункциональных систем для различных предметных областей. Значительное внимание уделено вопросам формирования модели предметной области использования различных средств для автоматизации процесса проектирования, анализу качества проектирования.

6.1.1.Основные понятия системологии

Всякая информационная система базируется на информационной модели предметной области. Такая модель получается в результате системного анализа. Для того чтобы разобраться в этих вопросах, надо познакомиться с основными положениями науки, которая называется системологией.

Система – это сложный объект, состоящий из взаимосвязанных частей (элементов) и существующий как единое целое. Всякая система имеет определенное назначение (функцию, цель).

Любой объект окружающего мира можно рассматривать как систему. Системы бывают материальные, нематериальные и смешанные. Примерами материальных систем являются дерево, здание, человек, планета Земля, Солнечная система. Примеры нематериальных систем – это разговорный язык, математика. Пример смешанной системы – ВУЗ. Она включает в себя как материальные части (здание, оборудование, тетради, учебники и пр.), так и нематериальные (учебные планы, программы).

Всякая система определяется не только набором своих частей, но также порядком и способом объединения этих частей в единое целое. Все части (элементы) системы находятся в определенных отношениях или связях друг с другом. Здесь мы выходим на следующее важнейшее понятие системологии – понятие структуры.

Структура – это порядок объединения элементов, составляющих систему.

Можно еще сказать так: структура – это внутренняя организация системы. Например, чем различаются различные строительные сооружения: жилой дом, заводской цех, торговый центр? Все эти сооружения строятся из одних и тех же элементов (кирпичей, блоков, свай, балок и других деталей), но имеют разные конструкции в соответствии с их назначением. Применяя язык системологии, можно сказать, что они различаются по структуре.

Многие из вас увлекались игрой с конструкторами строительными, электрическими, радиотехническими и другими. Все детские конструкторы устроены по одному принципу: имеется множество типовых деталей, из которых можно собирать различные изделия. Эти изделия различаются порядком соединения деталей, т. е. у них разная структура.

Для сложных систем характерно наличие большого числа взаимно связанных, взаимодействующих между собой элементов. При этом связь между элементами А и В системы может отличаться от связи между элементами В и А. Если система имеет N элементов и каждый элемент связан с каждым, то общее число связей равно N(N – 1). Если все N элементов имеют по М состояний, то общее число состояний S для такой системы равно M ^N. Например, для системы при М = 2 и N = 3 имеем S = 2³ = 8 состояний.

Максимальное число связей в подобной системе равно 6. Если поведение системы описывается процессом перехода из одного состояния в другое, то общее число возможных переходов равно S ². Для рассматриваемого примера число сценариев возможного поведения системы равно S = 8² = 64.

Поведение системы усложняется с ростом числа элементов системы. Так, для системы из 10 элементов при М = 2 число состояний S равно 1024, а число сценариев 1 048 576. Данное обстоятельство, с одной стороны, говорит о сложности систем и многовариантности их поведения. С другой стороны, следует ожидать наличия больших трудностей, возникающих при изучении и моделировании систем.

Из всего сказанного можно сделать следующий вывод.

Всякая система обладает определенным элементным составом и структурой. Свойства системы зависят от того и от другого. Даже при одинаковом составе системы с разной структурой обладают разными свойствами, могут иметь разное назначение.

С зависимостью свойств различных систем от их структуры вам приходилось и еще предстоит встретиться в разных дисциплинах. Например, известно, что графит и алмаз состоят из молекул одного и того же химического вещества – углерода. Но в алмазе молекулы углерода образуют кристаллическую структуру, а у графита структура совсем другая – слоистая. В результате алмаз – самое твердое в природе вещество, а графит – мягкий, из него делают грифели для карандашей (рис. 6.1).

а

б

Рис. 6.1 Молекулярная структура:

а – алмаза, б – графита

Еще пример из физики: все радиосистемы состоят из одинаковых деталей (резисторов, конденсаторов, транзисторов, трансформаторов и пр.); разная структура соединения этих деталей придает разные свойства системам.

Сформулируем следующее важное положение системологии.