Необходимость выделения типовых функциональных элементов

Методы анализа систем на предсказуемость поведения с це-лью повышения безопасности их функционирования являются ресурсоемкими. Одним из путей снижения затрат на проведение подобного анализа является использование системного подхода и применение методов функциональной стандартизации при анали-зе и синтезе систем.

В п.1.2. представлены основные подходы, используемые при анализе систем на предсказуемость поведения. Среди них необ-ходимо особенно выделить следующие:

- система рассматривается как целостная совокупность эле-ментов (подсистем) с определением перечня взаимосвязей между элементами;

- возможность разбиения системы на элементы (подсисте-мы), цели функционирования которых подчинены общей цели функционирования всей системы;
- наличие большого числа взаимосвязанных и взаимодейст-вующих между собой элементов.

Следовательно, возможно выделение в составе системы та-ких элементов, которые отвечают требованию функциональной целостности, то есть реализуют определенный, конечный набор функций. В зависимости от уровня рассмотрения, сложности реа-лизации и решаемых задач можно говорить о функциональных элементах, функциональных блоках, функциональных подсисте-мах и т.д. В дальнейшем, для простоты изложения, будем их на-зывать функциональными элементами (ФЭ).
Необходимость выделения ФЭ возникает на следующих стадиях жизненного цикла системы:

- при анализе ее структуры и состава для уже реализованных систем,
- при анализе особенностей их функционирования для по-вышения качества разработки,

- при проектировании (синтезе) новых систем для использо-вания накопленного опыта разработок с целью сокращения за-трат,

- при тестировании на соответствие заявленным характери-стикам,

- при интеграции системы с другими системами с целью вы-деления типовых точек взаимодействия и определения правил реализации этого взаимодействия.
При этом, согласно [37-39], что в качестве ЭС полезно рас-сматривать не любые ее части, а только те, которые обладают свойством функциональной законченности. Также известно, что в различных системах, относящихся к одному и тому же классу, всегда можно выделить достаточное число ЭС, которые выпол-няют одинаковые функции, следовательно, можно говорить о не-котором наборе типовых функциональных ЭС (ТФЭ). Понимая, что крайне редко удается построить систему только из типовых элементов, в ней выделяют часть, которую можно реализовать на основе ТФЭ, и часть, реализуемую на основе новых разработок.
Рассмотрим подробнее, как выделение ТФЭ в составе сис-темы снижает ресурсоемкость методов анализа на предсказуе-мость.
Пусть имеется некий набор ТФЭ, предназначенных для реа-лизации какого-либо класса систем. Если применить к каждому типу ТФЭ один из методов анализа на предсказуемость поведе-ния, описанный в предыдущей главе, а описание характеристик ТФЭ дополнить результатами этого анализа, то, в дальнейшем, для подобных элементов возможно заменить выполнение опера-ции анализа на предсказуемость поведения подстановкой заранее полученных результатов.

Если предположить, что для ряда ТФЭ уже выполнен пред-варительный анализ на предсказуемость поведения, то объем об-щего анализа существенно сокращается.

При этом, объем сокра-щения зависит от двух факторов:

- от соотношения числа ЭС, реализуемых на основе ТФЭ, и ЭС, реализуемых на основе новых разработок;

- от числа самих ТФЭ, для которых уже выполнен анализ на предсказуемость.
Очевидно, что чем больше соотношение в первом случае, и больше число – во втором, тем сокращение объема является бо-лее существенным. Покажем это на основе математических вы-кладок.
Пусть n– общее число ЭС, а n_ТФЭ - число элементов систе-мы, которые могли бы быть реализованы на основе ТФЭ, n_ТФЭ – общее число типовых элементов. В 3.9 было показано, что для УСС, состоящего из nЭС, необходим объем итераций анализа:

Если часть ЭС можно реализовать на основе ТФЭ, то есть при общем числе ЭС nЭС объем ТФЭ составляет n_ТФЭ, то объем операций анализа сокращается на величину:

В числовом выражении, для случая, например, когда k₁ = 1, k₂ = 3, m = 3, n_ЭС = 200, n_ТФЭ = 120, значение сокращения будет составлять:

что составляет 64% экономии ресурсов. Следовательно, вы-деление ТФЭ в составе системы, предварительное выполнение анализа на предсказуемость поведения и правильное формирова-ние описания ТФЭ с учетом результатов анализа сокращает объ-ем ресурсных затрат на выполнение анализа УСС.