XVII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2025

Анализ состояния системы и её взаимодействия с окружающей средой представляет собой комплексное исследование, направленное на изучение текущего состояния сложной проблемосодержащей системы, её структуры, функций и взаимосвязей с внешними факторами. Данный анализ является важным, поскольку он позволяет получить целостное представление о функционировании системы, её сильных и слабых сторонах, а также выявить угрозы и возможности для её развития [1].

От правильности анализа зависит точность выявленных проблем, оценка состояния системы и разработка эффективных решений. Неправильное понимание процессов проведения анализа системы может привести к искажению результатов, что, в свою очередь, повлияет на успешность принимаемых управленческих решений и их дальнейшее внедрение в проблемосодержащую систему. Функциональное моделирование в нотации IDEF0 позволит решить данную проблему путём формализации и описания процесса проведения анализа системы в простом для понимания графическом виде, что обеспечит аналитику лучшее понимание использования данных проблемосодержащей системы в проведении анализа.

Функциональное моделирование — это метод, направленный на описание и изучение функциональных аспектов системы. Основной целью функционального моделирования является выявление всех значимых процессов системы, их взаимосвязей, управляющих воздействий и механизмов. Одним из наиболее распространенных методов функционального моделирования является нотация IDEF0 (Integration Definition for Function Modeling). Это структурированный подход для создания моделей в рамках заданной системы, который применяется для моделирования и анализа сложных систем. Он ориентирован на представление функциональной структуры системы в виде диаграмм, которые помогают лучше понять, как система работает в целом [2].

Нотация IDEF0 состоит из нескольких ключевых элементов:

• Процесс. Представляется прямоугольником, внутри которого указано название процесса. Данный элемент на диаграмме описывает, что делает система, то есть, какое действие преобразует входы в выходы.

• Входы. Связи в виде стрелок, направленные в блок процесса с левой стороны. Показывают данные или материалы, которые поступают в систему для выполнения определенной функции. Материал или информация именуются входом, если в процессе они способны преобразоваться в выход.

• Выходы. Связи в виде стрелок, направленные от блока процесса с правой стороны. Показывают результаты работы процесса, которые передаются в другие функции или выходят из системы.

• Механизмы. Стрелки, направленные снизу блока процесса. Это ресурсы, которые используются для выполнения процесса, то есть люди, устройства, инструменты или другие системы, обеспечивающие выполнение процессов.

• Управляющие воздействия. Стрелки, направленные сверху блока процесса, обозначают условия или ограничения, в которых должен быть выполнен процесс. Эти условия определяют, как именно процесс может быть реализован или какие ограничения существуют на его выполнение.

• Функциональная декомпозиция. IDEF0 поддерживает многоуровневую декомпозицию, что позволяет представлять систему на различных уровнях детализации. На высоком уровне моделируются общий (главный) процесс системы, на более низких уровнях — подпроцессы, функции, либо операции [3].

Для выполнения функционального моделирования анализа системы и среды в IDEF0 необходимо выделить основные этапы проведения анализа.

Выделяются следующие основные этапы анализа состояния системы и среды:

1. Обоснование выбора сложной системы. Определяется и обосновывается выбор системы для анализа, исходя из её сложности, многокомпонентности и важности для исследования. Необходимость анализа сложной системы оправдывается её высокой степенью интеграции и взаимозависимости элементов.

2. Обоснование выбора многофакторной проблемы, возникшей в сложной системе. Осуществляется выявление и обоснование многофакторной проблемы, возникающей в системе, которая обусловлена взаимодействием множества факторов, с целью показать, как различные элементы системы и внешней среды влияют друг на друга.

3. Определение взаимосвязи системы с окружающей средой. На этом этапе создаётся визуализация, которая описывает взаимодействие системы с внешней средой, что позволяет выделить ключевые компоненты системы, их связи и потоки входных и выходных данных, а также влияние внешних факторов на систему.

4. Анализ требований акторов. Проводится изучение интересов и требований различных акторов (участников) системы. Понимание этих требований помогает оценить, как система должна функционировать для удовлетворения внешних и внутренних потребностей, выявив дополнительные проблемы системы.

5. Ретроспективный анализ. Данный этап заключается в исследовании прошлых событий и тенденций, что позволяет выявить закономерности, которые могут помочь в принятии решений по текущим проблемам системы.

6. SWOT-анализ. Осуществляется оценка сильных и слабых сторон системы, а также выявление возможностей и угроз, которые исходят как от внутренних факторов, так и от внешней среды.

7. Выводы по итогам выполненного анализа. Формулируются общие выводы, основанные на проведённом анализе, с целью оценки текущего состояния системы (выявленных проблем) и выработки рекомендаций для её улучшения [4].

Имея данные по основным этапам процесса проведения анализа, необходимо действовать по следующему алгоритму построения данной нотации.

1. Выделение главного процесса анализа.

В данном случае главным процессом на высоком (нулевом) уровне диаграммы является осуществление анализа состояния системы и среды. В соответствии с правилами нотации, вид блока данного процесса представлен на рисунке, с названием процесса в глагольной форме (рисунок 1).

Рисунок 1 – Вид блока процесса осуществления анализа состояния системы и среды

2. Обозначение входов и выходов.

Имея блок процесса нулевого уровня, можно обозначить входы и выходы данного процесса. Для этого необходимо определиться, какие данные должны пройти через данный процесс, и какой должен получится результат. В соответствии с основными этапами проведения анализа, указанными выше, входами являются: «Данные о характеристиках системы», «Данные о текущем состоянии системы», «Данные о связях системы с внешней средой», «Данные опроса акторов», «Данные о функционировании системы на протяжении большого периода времени»; выходом является: «Сформированные выводы по итогам выполненного анализа» и «Ранжированный список выявленных новых проблем». Обозначения входов и выходов представлены на рисунке 2.

Рисунок 2 –Входы и выходы процесса анализа состояния системы и среды.

3. Обозначение управляющих воздействий и механизмов выполнения анализа.

Поскольку процесс осуществления анализа состояния системы и среды выполняется аналитиком при помощи необходимого программного обеспечения, основываясь на конкретных правилах данного анализа, управляющим воздействием будет являться методика выполнения анализа, а механизмами, непосредственно, сам аналитик и его ПО. На данном этапе диаграмма IDEF0 принимает полный вид на нулевом уровне (рисунок 3).

Рисунок 3 – Вид диаграммы IDEF0 на нулевом уровне

4. Функциональная декомпозиция процесса верхнего уровня.

Сформировав верхний уровень диаграммы и обладая информацией о ключевых этапах анализа состояния системы и окружающей среды, возможно провести функциональную декомпозицию процесса выполнения данного анализа на первом уровне (можно провести декомпозицию до более низких уровней, в случае необходимости большей детализации). Это позволяет представить процесс в формализованном и наглядном виде, что способствует более чёткому выявлению особенностей анализа (рисунок 4) [5].

Таким образом функциональное моделирование в нотации IDEF0 позволяет наилучшим образом рассмотреть принципы проведения анализа состояния системы и среды в понятном графическом виде. Несмотря на то, что успех применения самого анализа во многом зависит от качества его реализации, включая грамотный выбор данных (на которых строится анализ), использование данного метода диаграмм поможет аналитику наилучшим образом понять процесс анализа, что позволит ему добиться явного и исчерпывающего результата.

Рисунок 3 – Вид диаграммы IDEF0 на первом уровне декомпозиции

Список использованной литературы

1. Введение в системный анализ [Электронный ресурс]. URL: https://systems-analysis.ru/assets/systems_analysis_peregudov.pdf

2. Функциональное моделирование сложных систем [Электронный ресурс]. URL: https://www.litres.ru/book/elena-shaforostova/funkcionalnoe-

3. Методология функционального моделирования IDEF0 [Электронный ресурс]. URL: https://kpfu.ru/staff_files/F1506701798/Metodichka_IDEF.pdf

4. Анализ состояния системы и среды [Электронный ресурс]. URL: https://studfile.net/preview/9862545/

5. Функциональная декомпозиция [Электронный ресурс]. URL: https://studfile.net/preview/10043723/page:5/