Классификация методов, применимых в моделировании СКИС

Таблица 1.2

По характеру аспекта СКИС, по которому проводится моделирование, можно выделить структурное моделирование и функциональное (поведенческое) моделирование. Выделение указанных двух классов моделирования имеет фундаментальное значение в методологии функционирования систем вообще и в методологии моделирования СКИС в частности. Относительно содержания моделирования СКИС наиболее важным является функциональное моделирование. Вместе с тем, следует отметить, что в практическом отношении трудно, а иногда и невозможно в функциональном моделировании СКИС избежать свойств структурных моделей. Так, например, при построении модели регрессионного анализа, отображающей функциональную зависимость производительности ИС от дефектов обработки данных, необходимо структурировать дефекты обработки до уровня переменных уравнения множественной регрессии [78, 96, 99, 109, 111, 116, 140].

В методологии моделирования СКИС понятие «моделирование» является важной теоретико-познавательной категорией. Оно характеризует одно из принципиальных направлений в познании рассматриваемой проблемы. Ценность моделирования заключается в том, что модель в определенной мере отображает существенные свойства оцениваемой ИС. Моделирование проводится при необходимости переноса определенных свойств ИС, или отдельной компоненты, в форме ее образа, модели. На основе созданных моделей становится возможным последующее изучение и рационализация СКИС. Для успешного выявления и изучения этих свойств важно наличие соответствующих теорий, аксиом, гипотез, методов, которые бы являлись достаточно обоснованными для установления допустимых упрощений при моделировании СКИС.

В методологии моделирования СКИС следует учитывать, что моделирование может применяться в комплексе с другими методами общенаучного и специального уровня. К общенаучным можно отнести следующие известные методы: определение, сравнение, анализ, синтез, индукция, дедукция, классификация, редукция и др. Относительно специальных методов особую значимость имеет модельный эксперимент. Отличие указанного эксперимента от обычного заключается в том, что в процесс изучения СКИС включается как бы промежуточное звено — модель, выступающая в данном случае одновременно и средством, и объектом экспериментального исследования, заменяющим оригинал, то есть функционирующую ИС.

В эмпирическом отношении структура моделирования СКИС представляется совокупностью категорий практического характера. Реализация процесса моделирования, так же как и самого процесса улучшения качества ИС, невозможна без управления. Таким образом, можно допустить, что моделирование СКИС должно рассматриваться как особый модуль, как подсистема более высокоуровневой системы, например, КС УКИС, которую можно представить в виде функциональной схемы, построенной в соответствии с логикой организации [98].

В технологическом плане моделирование СКИС в определенной мере можно отобразить структурой жизненного цикла КС УКИС не в ее маркетинговом аспекте, а в более широком смысле. Моделирование СКИС как процесс состоит из совокупности этапов. Относительно логической последовательности этапов технологии моделирования в зависимости от уровня (масштаба) создаваемой модели могут быть предусмотрены следующие этапы технологии моделирования.

• 1. Формулировка цели и задач моделирования.
• 2. Сбор исходного материала по моделируемому объекту СКИС.
• 3. Анализ состояния изучаемого (моделируемого) объекта СКИС.
• 4. Составление плана работ по созданию моделей.
• 5. Разработка дескриптивной модели.
• 6. Разработка формализованной модели.
• 7. Разработка натурной и/или компьютерной модели.
• 8. Сбор дополнительного исходного материала для выполнения экспериментального исследования моделей (при необходимости).
• 9. Подготовка и проведение эксперимента с применением ЭВМ.
• 10. Проверка адекватности созданных моделей СКИС и достоверности полученных результатов проведенного эксперимента.
• 11. Оформление отчета о результатах работ по моделированию СКИС.
• 12. Апробация выполненных результатов в форме препринтов, семинаров и др.

По логике развития и/или этапам исследования моделирование можно условно разделить на концептуальное, формализованное и физическое [121, 169, 217, 219]. Основной задачей концептуального моделирования СКИС является отображение содержания исследуемых объектов СКИС. Этот вид моделирования в основном строится на основе использования дескриптивных (описательных) средств естественного языка. Вместе с тем, на данном этапе моделирования могут в определенной мере применяться и формальные средства, например, рисунки, формулы. На данном этапе разрабатывается идеализированное представление СКИС средствами естественного языка.

Формальное моделирование можно условно разделить на два подкласса — графическое и математическое. Графические средства отображают структурные компоненты СКИС и связи между ними более сжато и вместе с тем достаточно информативно. В решении задач СКИС трудно переоценить значение этапа математического моделирования. В рамках этого вида моделирования задействуется довольно широкий арсенал формальных средств. Основное предназначение математических моделей СКИС состоит в обеспечении условия необходимости и достаточности, в более четком обозначении существенных свойств объектов, взаимосвязи между элементами структуры, устранения малоинформативных признаков моделируемого компонента СКИС, количественной и качественной определенности изучаемых элементов в решении задач СКИС, построения физической модели СКИС и др.

Натурное и физическое моделирование строится на основе результатов концептуального и формализованного моделирования. Оно имеет основной задачей получение макета (натуры) и/или реально действующей физической модели системы СКИС. Здесь могут применяться традиционные и математические средства, а также аппаратные средства — ЭВМ, сети телекоммуникаций и др. Физическая модель представляет собой реально функционирующую, но редуцированную систему СКИС. Редукция может проводиться в данном случае не по содержательным признакам оцениваемой ИС, а по ее количественному вектору. Так, например, объем привлекаемых к изучению документов может быть взят на уровне репрезентативной выборки, но видовой состав документов, как правило, привлекается к моделированию полностью с целью сохранения семантической целостности данных, содержащихся в документах.

В решении практических задач каждый этап моделирования базируется на результатах предшествующего и таким образом осуществляется логическая взаимосвязь между моделями. В технологическом плане каждое из вышеуказанных видов моделирования может идентифицироваться как этап моделирования СКИС и/или его отдельных частей как объектов моделирования. При этом не обязательно, что указанные виды моделирования относятся к каждому объекту. Но в любом случае математическое и/или натурное моделирование не обходится без составления концептуальной модели.

Отдельные объекты моделирования могут иметь только дескриптивное, то есть концептуальное отображение, например, идентификация структуры моделирования в оценке качества функционирования ИС. Очень часто в рамках этапа моделирования применяется комбинированный набор средств моделирования. Так, например, на этапе физического моделирования могут применяться математические, аппаратные, информационные и другие средства.

Важную составляющую имеет эффективность моделирования [98, 151]. В нашем случае эффективность моделирования СКИС можно представить в двух аспектах — научном и практическом. В научном плане эффективность моделирования можно оценить через проверку адекватности моделей [101]. Так, например, адекватность математических моделей, разработанных средствами математической статистики, можно проверить путем анализа статистических оценок, проверки гипотез и др. В соответствии с ранее сформулированным принципом эффективности СКИС проверка эффективности в практическом плане может быть выполнена путем определения, например, эффективности моделирования СКИС в виде экономии ресурсов в решении задач моделирования — временных, трудовых, финансовых и др.

В методологии важное место в решении задач занимают средства СКИС [101]. В типологический ряд можно включить научные, административные, экономические, технические и другие виды средств. Каждый из приведенных на схеме видов может быть дифференцирован на подвиды и т.д. Средства СКИС используются в реализации методов, моделей и организации СКИС. Научные ресурсы применяются, например, для реализации задач логики организации.

С учетом вышеизложенного можно констатировать, что методология СКИС характеризуется следующими основными условиями.

• 1. СКИС относится к классу сложных трудно формализуемых систем.
• 2. В решении задач СКИС следует учитывать структурные и функциональные (параметрические) свойства.
• 3. СКИС предполагает применение широкого спектра методов и средств решения задач.
• 4. На начальных этапах наиболее востребованными представляются методы анализа и синтеза, в частности, синтеза систем СКИС.
• 5. В настоящее время не существует однозначно эффективных универсальных алгоритмов решения задач анализа и синтеза СКИС.
• 6. В решении конкретных задач СКИС эти методы могут сочетаться, взаимодополняя друг друга.
• 7. Алгоритмы анализа и синтеза могут использовать различные эвристики в их широком понимании относительно предметной области СКИС.

На основе вышеизложенных условий общую схему синтеза СКИС можно отобразить средствами структурно-параметрического синтеза, основанного на морфологии систем [2]. В работе предложен способ, который формирует структурные и параметрические свойства систем в рамках так называемой интегративной модели. С позиций системного подхода данный вид синтеза представляется наиболее адекватным сущности СКИС. С учетом сущности СКИС и методологических условий построим обобщенную схему синтеза систем СКИС (рис.2). Синтез систем СКИС можно представить совокупностью модулей. Каждый модуль реализует определенный уровень синтеза. Первый уровень представляет собой модуль идентификации структуры СКИС.

Идентификация может быть выполнена заданием морфологического множества, в частности, классификацией в виде рисунка или таблицы. Морфологическое множество можно упорядочить различными способами, создавая системы классификационных признаков. Этот модуль идентифицирует структуру СКИС, но не обеспечивает получение его спецификации.

Второй модуль является отображением морфологического множества уровня спецификации и содержит спецификации различных структур рассматриваемого класса систем СКИС. Применив в задаче синтеза первый модуль, можно идентифицировать СКИС, назвав значения его классификационных признаков. Но такая модель не содержит параметрическую информацию о структуре идентифицированной системы СКИС. Для формирования структуры СКИС необходим набор базовых параметризованных моделей, представляющий собой множество спецификаций базовых структур. По условию соединения 1-го модуля с набором параметризованных моделей, а также компиляции — задания и реализации правил генерации спецификации СКИС по его идентификатору, может быть получена модель на новом уровне синтеза. Модель содержит необходимую информацию о морфологическом множестве и позволяет получить спецификацию структуры соответствующей системы СКИС.

Рис. 2. Обобщенная схема синтеза систем совершенствования качества ИС

Третий модуль представляет уровень имитации или универсальных моделей. В этом модуле модель морфологического множества дополнена функциональной моделью. В решении задач СКИС, кроме возможности формирования структуры, должна быть обеспечена возможность формирования системы уравнений, описывающей процессы СКИС. Таким образом, в схеме синтеза должен быть предусмотрен уровень, который бы обеспечивал не только всесторонний анализ структуры СКИС, но и функциональный. Такая модель будет обобщенной моделью СКИС, имитирующей функционирование системы СКИС с применением средств компьютерного моделирования.

Четвертый модуль реализует процессы интеграции и применяет эвристики, как общие, относящиеся к определенному виду систем СКИС, так и специфические, для конкретных систем. В соответствии с этой схемой каждый модуль более высокого уровня иерархии включает в себя все модули более низких уровней. В совокупности эти модули должны обеспечивать условия реализации методологии в решении задач создания и развития систем СКИС. Третий модуль должен обеспечивать всесторонний анализ различных систем СКИС. Однако структурно-параметрический синтез СКИС будет возможен при условии модуля, обеспечивающего такой алгоритм. Поскольку пока отсутствуют универсальные алгоритмы, позволяющие проводить такой синтез, поэтому целесообразно использовать различные решения других предметных областей. При условии обогащения третьего модуля знаниями задания на синтез и решениями, применяемыми при проектировании систем СКИС, то получим четвертый модуль. Этот модуль представляет собой обобщающую модель, дополненную алгоритмом синтеза. Необходимо, чтобы модель отражала полную и достоверную информацию по предметной области СКИС.

На основе рассмотренной методологии СКИС и методики формирования дефиниций можно принять следующее определение этого понятия — «методология совершенствования качества информационных систем — это совокупность принципов, логики организации, методов и средств, реализация которых направлена на решение задач по обеспечению и улучшению качества информационных систем» [101].