Теорія і методи системологічного моделювання та їх застосування для інформаційно-аналітичного супроводження організаційних систем

Формалізація процесів побудови й удосконалення системно-об'єктних моделей засобами теорії патернів можлива шляхом інтерпретації нормативної системи системологічного аналізу та моделювання мовою даної теорії. В основі такої інтерпретації лежить представлення моделей організаційних систем у вигляді взаємозалежних алфавітних утворюючих (JAO-елементів), що в теорії патернів відповідає складанню з утворюючих “конфігурацій”. На підставі правил та обмежень на припустимі комбінації утворюючих виділяється множина R регулярних конфігурацій. У даному випадку як такі правила пропонується розглядати правила маніпулювання символами JAO-елементів (вони ж правила системної декомпозиції). У термінах теорії патернів дані правила можуть бути сформульовані в такий спосіб.

Правило приєднання (ПП): дві утворюючі g_i, вузол якої (L₁ⁱ)L₂ⁱ, і g_j, вузол якої (L₁^j)L₂^j, можуть бути приєднані один до одного, якщо виконується хоча б одне з рівностей: L^j₂ = (Lⁱ₁); Lⁱ₂ = (L^j₁).

Правило балансу (ПБ): у вузол (L₁)L₂ регулярної конфігурації можна поставити утворюючу g_i (JAO-елемент), функція Lⁱ₂(Lⁱ₁) якої належить класу функцій L₂(L₁), тобто справедливий вираз: Lⁱ₂(Lⁱ₁) L₂(L₁). Чи за умови

D^ex = L₂(L₁), Dⁱⁿ = Lⁱ₂(Lⁱ₁): Dom D^ex Dom Dⁱⁿ; Im D^ex Im Dⁱⁿ.

Правило реалізації (ПР): у вузлі (L₁)L₂ регулярної конфігурації може знаходитися тільки така утворююча g_i (екземпляр JAO-елемента), у якої об'єкт Lⁱ₂lⁱ₁ належить класу об'єктів L₂l₁, тобто справедливий вираз: Lⁱ₂lⁱ₁ L₂l₁. Чи за умови (Dⁱⁿ = L₂l₁) і функціональності (О^f = Lⁱ₂lⁱ₁): Dom Dⁱⁿ Dom O^f; Im Dⁱⁿ Im O^f.

Можливість збирати з JAO-елементів регулярні конфігурації, перетворення подібності й оператори, що можуть бути визначені на множинах JAO-елементів та конфігурацій з них, дозволяють задати алгебру, як адаптацію алгебри зображень теорії патернів до потреб системологічного аналізу. Основним оператором цієї алгебри є оператор приєднання (рис. 5), який є аналогом бінарного оператора теорії патернів, що забезпечує попарне приєднання зв'язків утворюючих відповідно до їхніх показників. Однак, з урахуванням особливостей JAO-елементів як утворюючих, він виконується тільки при дотриманні визначених умов, що відповідають правилам побудови регулярних конфігурацій: умови приєднання (УП) - правила приєднання, що реалізує бінарний оператор: z₁₁₂z₂ = z₃; умови балансу (УБ) - y_1i(t) = x_2i(t): F_z3|₁₂ = F_z1 F_z2; умови реалізації (УР) - y_1i x_2i, тобто має існувати конструктивна фізична можливість реалізації з'єднання об'єктів, що реалізують функції F_z1 і F_z2.

У теорії патернів передбачена можливість визначати класи еквівалентності на множинах регулярних конфігурацій. Ці класи розглядаються як патерни третього рівня та називаються “зображеннями”. Вони є конфігураціями, у яких визначені тільки зовнішні зв'язки. З погляду предмета та задач системологічного аналізу доцільно розглядати три правила ідентифікації та визначення, таким чином, класів еквівалентності на множинах регулярних конфігурацій:

По-перше, правило Ш_у, що дозволяє ідентифікувати (визначити) клас конфігурацій еквівалентних по своїх зовнішніх зв'язках, тобто по вузлах відповідних їм JAO-елементів. Очевидно, що перетворення подібності f_у має сенс тільки в рамках одного класу Ш_у-еквівалентності.

По-друге, правило Ш_ф, що дозволяє ідентифікувати (визначити) клас конфігурацій еквівалентних за своїми функціональними характеристиками, тобто за функціями, відповідними JAO-елементами. Очевидно, що перетворення подібності f_ф має сенс тільки в рамках одного класу Ш_ф-еквівалентності.

По-третє, правило Ш_о, що дозволяє ідентифікувати (визначити) клас конфігурацій еквівалентних за своїми об'єктними характеристиками, тобто за об'єктами, відповідними JAO-елементами. Очевидно, що перетворення подібності f_о має сенс тільки в рамках одного класу Ш_о-еквівалентності.

При цьому з визначення вузла, функції й об'єкта на основі базової ієрархії випливає, що класи еквівалентності конфігурацій знаходяться в такому співвідношенні:

Ш_о Ш_ф Ш_у.

Зазначене дозволяє розглядати будь-який JAO-елемент, з погляду його вузла (зв'язків), без обліку його функціональних та об'єктних характеристик, як зображення системи, що відповідає цьому елементу. Це, у свою чергу, дозволяє розглядати контекстну модель будь-якої системи, на якій представлені тільки її взаємодії, як зображення цієї системи, що може бути розкрите шляхом її декомпозиції за допомогою різних конфігурацій JAO-елементів.

Можливість задавати такі правила використана для класифікації контекстних моделей організаційних систем, у вигляді класифікації їхніх образів (см. табл.), тому що абстракції зображень розглядаються як патерни четвертого рівня: „образи”.

Таблиця. Класифікація контекстних моделей (образів) організаційних систем

Адаптація патернів усіх рівнів до особливостей системологічного аналізу дозволяє представити процедуру декомпозиції як послідовний перехід з використанням перетворень подібності від абстрактного образу системи до її контекстного представлення на рівні зображення, потім від цього зображення до класу конфігурацій функціональних вузлів, потім до класу складних утворюючих чи конфігурацій з функціональних об'єктів і, нарешті - до екземпляра утворюючої в процесі реалізації системи. Дана модель (рис. 6) дозволяє формалізувати процес декомпозиції системи з обліком визначеного контекстного представлення та бібліотеки JAO-елементів, що задається.

З метою формалізації процедур синтезу систем як JAO-елементів засобами теорії патернів доведені твердження про властивості синтезованого елемента з погляду його вузлових, функціональних та об'єктних характеристик. Таким чином показано, що властивості цілого (звичайно, тільки в тому випадку, якщо система може бути представлена у вигляді “вУзла”, “Функції” та “Об'єкта”) є різницю між об'єднанням усіх відповідних властивостей елементів цілого й об'єднанням пересічних властивостей.

При цьому для JAO-елементів g_jp і g_jp+1 (p = 1, …, q - 1) з мультимножини G = {g_j}^m_j=1: J(z) - множина структурних характеристик і J(g_jp) = In(g_jp) Out(g_jp); A(z) - множина функціональних характеристик і A(g_jp) = Dom(g_jp) Im(g_jp); O(z) - множина об'єктних характеристик і O(g_jp) = Pin(g_jp) Pot(g_jp); множина їх пересічних вихідних та вхідних зв'язків Out_p = Out(g_jp) In(g_jp+1); множина їхній пересічних галузей значень та галузей визначень функцій Im_p = Im(g_jp) Dom(g_jp+1); множина їх приєднаних вихідних та вхідних інтерфейсів Pot_p = Pot(g_jp) Pin(g_jp+1). Тоді справедливо:

J(z) = J(g_jp)|^q_p=1 \ Out_p |^q_p=1; A(z) = A(g_ip)|^q_p=1 \ Im_p|^q_p=1; O(z) = O(g_ip)|^q_p=1 \ Pot_p|^q_p=1.

Уведемо такі позначення: Ф = {f_k}^r_k=1 - множина імен типів функціональних характеристик JAO-елементів, де f_k - ім'я k-го типу галузі визначення (значень) функції елемента g_j, r - число різних типів даних галузей. При цьому Im(g_jp) Ф і Dom(g_jp) Ф. S = {s_t}^h_t=1 - множина імен типів об'єктних характеристик JAO-елементів, де s_t - ім'я t-го типу вхідного (вихідного) порту (інтерфейсу) об'єкта елемента g_j, h - число різних типів портів (інтерфейсів). При цьому Pot(g_jp) S і Pin(g_jp) S. L = {l_i}ⁿ_i=1 - множина імен типів зв'язків, де l_i - ім'я i-го типу зв'язку, n - число різних типів зв'язків. При цьому In(g_jp) L і Out(g_jp) L.

З урахуванням того факту, що J(g_jp) L, A(g_ip) Ф и O(g_ip) S, де L, Ф і S, попередні виразі можна представити в такому вигляді: J(z) L \ Out_p |^q_p=1; A(z) Ф \ Im_p|^q_p=1; O(z) S \ Pot_p|^q_p=1. Останні вирази є формальним описом так називаного “системного ефекту” чи системологічного відношення “підтримки функціональної здатності цілого”.

Результати аналізу та синтезу систем значною мірою залежать від тих елементів, на які здійснюється декомпозиція чи з яких збирається ціла система. У зв'язку з цим досліджені властивості бібліотечних JAO-елементів (складових концептуальної моделі предметної галузі), якими вони мають володіти для забезпечення аналізу чи синтезу цілісного (контекстного) представлення системи у вигляді зображення шляхом побудови відповідної конфігурацій. При цьому використовуються наступні вихідні визначення.

Визначення 1. Вхідний зв'язок a зображення I з'єднаний з вихідним зв'язком b зображення I за допомогою конфігурації утворюючих g₁, g₂, …, g_k, якщо: a In(g₁); Out(g_q) In(g_q+1) (q = 1, …, k-1); b Out(g_k)... Цей факт позначатимемо в такий спосіб: <a, g₁, g₂, …, g_k, b>...

Визначення 2. Конфігурація утворюючих відповідає зображенню I, якщо кожний зв'язок з множина In(I) за допомогою цієї конфігурації з'єднаний зі зв'язком з множина Out(I) і навпаки, тобто: a In(I) b Out(I) : <a, g₁, g₂, …, g_k, b>, b Out(I) a In(I) : <a, g₁, g₂, …, g_k, b>...

Далі сформульовано й обґрунтовано необхідні умови існування конфігурації, що відповідає необхідному зображенню.

Твердження 1. Якщо існує конфігурація, що відповідає зображенню I, то: In(I) (In(g_j)); Out(I) (Out(g_j)), де j = 1, …, m... Отже, для побудови конфігурації, що відповідає зображенню необхідно, щоб у бібліотеці були елементи, що забезпечують вхідні та вихідні зв'язки зображення.

Потім сформульовано достатні умови виключення JAO-елемента з бібліотеки, на тій основі, що він не може бути включений у конфігурацію, що відповідає зображенню.

Твердження 2. Якщо: Out(g_j) Out(I) = ; Out(g_j) (In(g_j)) = чи In(g_j) In(I) = ; In(g_j) (Out(g_j)) = , то утворююча g_j не входить у конфігурацію, що відповідає необхідному зображенню I. Таким чином, це буде вірним тоді, коли елемент не можна приєднати до жодного входу чи виходу зображення та ні до якого іншого елемента конфігурації.

Нарешті з використанням ряду допоміжних тверджень доведена лема, що визначає властивості бібліотечних JAO-елементів, наявності яких досить для побудови з них конфігурації, що відповідає зображенню, тобто контекстному представленню системи чи вимогам, що висуваються до неї.

Лема. Якщо {G^p }^q_p=1 : G^p G, такі, що: 1. g_j1 G¹ In(I) In(g_j1) і In(I) _G1 In(g_j1), 2. g_jq G^q Out(I) Out(g_jq) і Out(I) _Gq Out(g_jq), 3. g_jp G^p (g_jp-1 G^p-1 : Out(g_jp-1) In(g_jp) ) (g_jp+1 G^p+1 : Out(g_jp) In(g_jp+1) ) для будь-якого p = 2, …, q-1, те g G^p складають конфігурацію, що відповідає зображенню I.

Представлені та доведені умови використовуються як формальні алгоритмічні засоби для формування бібліотеки JAO-елементів, перевірки її коректності та відповідності предметній галузі.

Для підвищення ефективності моделювання організацій у теорію патернів введений особливий клас так званих “логістичних конфігурацій”. При цьому конфігурація розглядається як логістична, якщо кожний вихідний зв'язок у ній або повторює вхідну, або є зв'язком такого типу, якого ще не було в даному ланцюжку, починаючи з першого зовнішнього входу. За допомогою даного класу конфігурацій будуються математичні моделі ОС, що враховують реальні потоки, які протікають у них, що завжди мають логістичний характер.

Визначення 3. Конфігурація <g_j1, …, g_jp, …, g_jq> називається логістичною (Л) якщо p (p = 1, …, q - 1) з J(Л) = In(g_j1) Out(g_jq), Out_p випливає (для вузлів) Out_p Out_p-1 Out_p L \ ((Out_k |^p-1_k=1) In(g_j1)). Відповідно з A(Л) = Dom(g_j1) Im(g_jq), Im_p випливає (для функцій) Im_p Im_p-1 Im_p Ф \ ((Im_k |^p-1_k=1) Dom(g_j1)). Відповідно з O(Л) = Pin(g_j1) Pot(g_jq), Pot_p випливає (для об'єктів) Pot_p Pot_p-1 Pot_p S \ ((Pot_k |^p-1_k=1) Pin(g_j1)).

Синтез логістичних конфігурацій має деяку специфіку, якщо потрібно, щоб результуюча конфігурація також була логістичної. Тому автором розроблені й у вигляді твердження доведені правила складання таких конфігурацій.

Твердження 4. Комбінація логістичних конфігурацій є логістичною конфігурацією, якщо (на прикладі комбінації двох конфігурацій Л_q = <g_j1, …, g_jp, …, g_jq> і Л_t = <g_jq+1, …, g_jv, …, g_jt>) v = q + 1, …, t з Out_q = (Out(g_jq) In(g_jq+1)) випливає (для вузлів) Out_v L \ ((Out_k |^q_k=1) In(g_j1)). Відповідно з Im_q = (Im(g_jq) Dom(g_jq+1)) випливає (для функцій) Im_v Ф \ ((Im_k |^q_k=1) Dom(g_j1)). Відповідно з Pot_q = (Pot(g_jq) Pin(g_jq+1)) випливає (для об'єктів) Pot_v S \ ((Pot_k |^q_k=1) Pin(g_j1)).

Результатом моделювання ОС з обліком логістичних потоків як логістичних конфігурацій є доведення теореми, яка визначає достатні умови побудови моделі ОС, що відповідає її контекстному представленню, з урахуванням вимог логістики. При цьому OutG^p = _G^p Out_j - об'єднання вихідних зв'язків вузлів по всіх елементах g_j з G^p. ImG^p = _G^p Im_j - об'єднання галузей значень функцій по всіх елементах g_j з G^p. PotG^p = _G^p Pot_j - об'єднання вихідних портів об'єктів по всіх елементах g_j з G^p.

Теорема. При виконанні умов леми, якщо для всіх G^p 1. OutG^p OutG^p-1 OutG^p L \ ((OutG^k |^p-1_k=1) In(I)). 2. ImG^p ImG^p-1 ImG^p Ф \ ((ImG^k |^p-1_k=1) Dom(I)). 3. PotG^p PotG^p-1 PotG^p S \ ((PotG^k |^p-1_k=1) Pin(I)), те g G^p складають логістичну конфігурацію, що відповідає зображенню I.

У завершенні патернового моделювання процедур системологічного аналізу сформульовані конкретні способи оптимізації, що дозволяють направляти процес удосконалення ОС з погляду їхніх взаємодій (вузлових характеристик), функціонування та характеристик складу (об'єктних характеристик). Дані вирази є конкретизацією виразу міри системності:

для структурних характеристик:

_Sj = |In(I)| |Out(I)| \ (| ^q_p=1 (InG^p \ OutG^p-1)| | ^q_p=1 (OutG^p \ InG^p+1)|);

для функціональних характеристик:

_Sa = |Dom(I)| |Im(I)| \ (| ^q_p=1 (DomG^p \ ImG^p-1)| | ^q_p=1 (ImG^p \ DomG^p+1)|);

для функціональних характеристик:

_So = |Pin(I)| |Pot(I)| \ (| ^q_p=1 (PinG^p \ PotG^p-1)| | ^q_p=1 (PotG^p \ PinG^p+1)|).

6-й розділ присвячений проектуванню програмного CASE-інструментарію, що автоматизує запропонований метод системологічного аналізу та моделювання, а також порівняльному дослідженню даного методу з відомими технологіями.

Проектування та реалізація програмного CASE-інструментарію здійснювалися відповідно до рекомендацій та вимог RUP на розробку об'єктно-орієнтованих програм. У процесі проектування було здійснено прототипування CASE-інструментарію, розроблено та реалізовано три прототипи. При цьому за допомогою пакета Rational Rose розроблялися діаграми з застосуванням UML.

Основою функціональної специфікації CASE-інструмента, є такі варіанти його використання:

Концептуальне моделювання 1: модифікація базової ієрархії типів зв'язків та побудова класифікації зовнішніх функціональних та внутрішніх підтримуючих зв'язків розроблювальної системи (предметної галузі).

Концептуальне моделювання 2: модифікація класифікації “вУзли -Функції - Об'єкти” (JAO-класифікації чи JAO-бібліотеки) для конкретної предметної галузі (побудова шаблона) чи для системи, що моделюється (розробка проекту).

Декомпозиція розроблювальної системи: ідентифікація “проточних” функціональних вузлів (вузлів та функцій) усередині системи, що з'єднують входи системи з її виходами, на основі вхідних та вихідних зв'язків системи шляхом заповнення таблиці “Вузли системи” (рядка - входи; стовпці - виходи).

Об'єктне моделювання системи: побудова візуальної графоаналітичної моделі взаємодії об'єктів розроблювальної системи (системно-об'єктної моделі), починаючи з її контекстної моделі.

Імітація функціонування системи: візуалізація зміни стану системи (ступенів активності екземплярів JAO-елементів у діаграмі взаємодії об'єктів) у часі та появи на виходах JAO-елементів потоків відповідно до їхніх функцій.

Складання, візуалізація та друкування звітної документації: друк діаграм; складання та друк списків чи таблиць зв'язків, вузлів, функцій (із прив'язкою до вузлів), об'єктів (із прив'язкою до функцій); складання, візуалізація та печатка звітів за результатами імітації.

У завершенні розділу виконано порівняльне дослідження системологічної об'єктно-орієнтованої методології аналізу та моделювання зі стандартизованими методами традиційного системного аналізу (SADT (IDEF0) та DFD (SSADM)), існуючими засобами імітаційного моделювання (DYNAMO, GPSS та РДО), а також деякими допоміжними засобами ООА (Linguistic-based Information Analysis - LIA). В усіх випадках порівняння отримано позитивні результати, що підтверджують переваги розроблених методологій та методу.

7-й розділ присвячений апробації та впровадженню результатів дисертаційного дослідження.

Технологія системологічного моделювання відпрацьовувалася на різних “учбово-тренувальних” прикладах.

1). Виконано аналіз та моделювання ОС сфери обслуговування. Отримано модель взаємодії об'єктів, що відбиває функціональну та субстанціальну структуру системи, і забезпечує імітацію бізнес-процесів.

2). Проведено аналіз та моделювання ІС підтримки бізнес-процесів на прикладі одне-продуктового складського господарства.

3). Виконано проектування системи керування ліфтами. Отримано системно-об'єктну модель, придатну для програмної реалізації будь-якими стандартними засобами. Дане проектування продемонструвало переваги методу в порівнянні зі стандартними засобами OOA, технологією системного аналізу 3VM та інформаційно лінгвістичним аналізом - LIA, використаних в аналогічному проекті класиками системного структурного аналізу (Е. Йордан та ін.). При цьому виявлено, що технологія системологічного аналізу забезпечує зниження розмаїтості при вирішенні конкретних задач та придатна для використання не тільки досвідченими аналітиками, але і співробітниками без спеціальної підготовки.

Впровадження результатів дисертації здійснено на державному підприємстві “Завод ім. В.А. Малишева”. При цьому виконано моделювання взаємодії підрозділів виробничої системи відповідно до діючих нормативних документів з метою аналізу можливості і доцільності їхнього використання. На першому кроці моделювання систематизовані основні зв'язки виробничого підприємства у вигляді класифікацій речовинних зв'язків (V), зв'язків за даними (D) і зв'язків по керуванню (C). В моделі враховано півтора десятка видів речовинних зв'язків, більше 60-и видів зв'язків за даними і півсотні видів зв'язків по керуванню.

На другому кроці, у результаті класифікування зв'язків створена бібліотека JAO-елементів для виробничих систем, що реалізована в інструментальному CASE-засобі. Дана бібліотека містить у собі зображення/образи (чи контекстні представлення) підрозділів, а також опис їхніх функцій. При цьому виконане балансування вхідних та вихідних зв'язків підрозділів з їхніми модельним функціями. Усього враховано два види елементів речовинного виробництва, 12 видів підрозділів інформаційного виробництва, а також 11 видів підрозділів, що виконують розподільчо-контрольні операції.

На третьому кроці, у результаті системологічного моделювання виробничої системи за допомогою розробленого CASE-інструментарію отримані діаграми, що відповідають рівням ділової активності: першого рівня ділової активності, що відповідає рівню матеріальних потоків та речовинного виробництва, другого та третього рівнів.

При цьому опис підрозділів виробничої системи та їхніх взаємодій за допомогою формально-семантичного алфавіту з використанням формальних правил, врахованих у програмному інструменті, дозволило:

визначити цілісність та коректність аналізованих документів з погляду можливості побудувати по їх описах працююче підприємство;

формальним чином виділити підрозділи, що не зв'язані з бізнес-процесом, здійснюваним даним підприємством;

визначити конкретний внесок підрозділів у цей бізнес-процес;

автоматизованим способом виробити рекомендації з забезпечення функціонального балансу при взаємодії підрозділів.

Крім того, виконано специфічний вид аналізу, зв'язаний з обліком “організмічного” підходу до бізнесу, тобто проаналізовані взаємозв'язки рівнів діяльності виробничої системи в порівнянні з взаємозв'язками рівнів активності живих організмів. Даний аналіз показав, що системним відповідно до аналізованих документів є тільки перший рівень, тобто сам матеріальний виробничий процес. Системність, тобто організованість, другого рівня активності можна охарактеризувати тільки як часткову. Третій рівень відповідно до аналізованих документів узагалі не може бути нормально організований. Даний результат цілком відповідає положенням сучасної теорії організації й інжиніринга бізнесу. Подібний аналіз дозволяє виробити рекомендації з удосконалювання діяльності чи організації підприємства та порівнювати ОС між собою з погляду їхньої відповідності сучасним вимогам.

У Додатках наведено допоміжні матеріали: схема наукового напрямку; приклад алфавіту; основні поняття теорії патернів; діаграми проектування CASE-інструментарію; словник; акти впровадження.

ВИСНОВКИ

У рамках виконання дисертаційного дослідження вирішена проблема створення теорії, системологічних методів та інструментального CASE-засобу моделювання організацій та ділових процесів, що вперше дозволяють формалізовано оперувати з візуальними графоаналітичними моделями ОС, результати застосування яких можуть вперше використовуватися безпосередньо в ході OOD ІС. Вирішення даної проблеми забезпечує підвищення адекватності моделей ОС та ділових процесів, зниження на порядок трудомісткості їхньої побудови за рахунок більшого ступеня автоматизації аналітичної діяльності. Це дозволяє, у свою чергу, підвищити ефективність процедур проектування, перепроектування, удосконалення й оптимізації діяльності організацій та підприємств у рамках консалтингових проектів та проектів по реінжинірінгу бізнесів-процесів. Даний результат отримано на основі узгодження системного й об'єктно-орієнтованого підходів, шляхом використання концептуального апарата функціональної системології та математичного апарата теорії патернів. При цьому:

Проаналізовано та сформульовано проблеми системного аналізу, що виникають у зв'язку з появою і впровадженням ООП розробки ІС і, зокрема, проблема “ортогональності системного й об'єктного підходу”. Показано, що для вирішення даної проблеми необхідно розробити засоби, що забезпечують цілісне формальне представлення системи без обліку її складу, структури та стану (“інкапсуляція”); впровадити в процедуру системного аналізу процедуру ККМ (“абстрагування й ієрархія”); погодити результати функціональної й об'єктної декомпозицій системи; створити формалізовані засоби опису операцій з візуальними графоаналітичними моделями (діаграмами) (розділ 1).

Обґрунтовано, що як методологічну базу вирішення зазначених задач доцільно використовувати функціональну системологію, що розглядає систему як функціональний об'єкт, функція якого обумовлена функцією об'єкта більш високого ярусу. При цьому показано, що в рамках системологічного підходу існує можливість розглядати як системи не тільки об'єкти, але і класи об'єктів, а також те, що функціональна системологія на концептуальному рівні добре погодиться як з об'єктно-орієнтованим світоглядом, так і з теорією організації, логістикою й інжинірингом бізнесу (розділ 2).

Для забезпечення системного аналізу засобами побудови ККМ, а також з метою удосконалення процедури виявлення класів у ході ООА та OOD розроблена категоріальна ієрархія класів, що забезпечує можливість обґрунтованої декомпозиції на класи предметної галузі і що дозволяє використовувати при вирішенні кожної конкретної задачі свій конкретний набір засобів моделювання відповідно до основного методологічного принципу системного аналізу - принципом типової структуризації (розділ 2).

Для моделювання організацій відповідно до вимог, так називаного “організмічного” підходу, що розвивається в даний час у рамках інжиніринга бізнесу, розроблена модель рівнів ділової активності. Дана модель уперше представляє функціонування організації в тому вигляді, у якому може бути представлене функціонування живого організму, і дозволяє визначати ступінь відповідності організації сучасним вимогам (розділ 2).

Запропоновано системологічний підхід до системи як функціонального “проточного” об'єкта реалізований шляхом одночасного представлення й опису структурних, функціональних та об'єктних характеристик системи, тобто шляхом представлення системи як “вУзла - Функції - Об'єкта” (JAO-елемента). Даний підхід вперше забезпечує інтеграцію функціональної й об'єктної декомпозицій системи та побудову системно-об'єктних моделей, що враховують особливості системного й об'єктного підходів (розділ 3).

Вперше запропоновано теорію системологічного моделювання у вигляді формальної (аксіоматичної) системи. Для цього шляхом логіко-математичного опису ієрархії “вУзли - Функції - Об'єкти” сформульовані аксіоми теорії, що представляють собою аналітичну модель предметної галузі високого рівня абстракції. Розроблено правила спеціалізації аксіом для завдання алфавіту й опису конкретних предметних галузей у термінах “вузол”, “функція”, “об'єкт”. Сформульовано правила маніпулювання символами “вузлів”, “функцій” та “об'єктів”. На підставі цих правил доведено твердження, які вперше формально обґрунтовують деякі положення функціональної системології: поняття “адаптована система”, “міра системності” (що дозволяє використовувати останню як інтегральний принцип оптимізації ОС) (розділ 3).

Вперше запропоновано метод системологічного аналізу та моделювання для побудови системно-об'єктних моделей, що погоджується з вимогами та процедурами OOD. Даний результат отримано шляхом упровадження в процедуру системного аналізу процедури ККМ, а в процедуру об'єктного аналізу та моделювання - процедури представлення об'єктів як функціональних “проточних” вузлів, а також за рахунок інтеграції функціональної й об'єктної декомпозиції системи. Для його створення розроблена формально-семантична нормативна система, що включає формально-семантичний алфавіт та правила маніпулювання його символами. Для створення формально-семантичного алфавіту розроблено конструктивний спосіб його формування на основі ККМ. Істотною особливістю даного способу завдання алфавіту є наявність визначень для всіх символів, тобто їхньої семантики (розділ 4).

Сформульовано основні етапи (алгоритм) методу (системологічного) аналізу та моделювання, основаних на застосуванні розробленої нормативної системи. Проведення системного аналізу відповідно до даного алгоритму дозволяє одержувати результати аналізу, що погодяться з вимогами OOD ІС. Алгоритм системологічного аналізу та моделювання покладений в основу проектування та реалізації відповідного CASE-інструментарію (розділ 4).

Вперше засобами теорії патернів формалізовано нормативну систему методу системного аналізу (у даному випадку системологічного) шляхом представлення алфавітних елементів даної нормативної системи як елементарних об'єктів теорії патернів (утворюючих), а правил маніпулювання ними у вигляді правил побудови регулярних конфігурацій з утворюючих у даній теорії. Це дозволило адаптувати до потреб системологічного аналізу та моделювання алгебраїчний апарат теорії патернів - алгебру зображень. Застосування алгебраїчного апарата теорії патернів уперше дозволило вирішити задачу розробки формальних засобів опису операцій модифікації й удосконалення візуальних графоаналітичних системно-об'єктних моделей (діаграм) організаційних систем (розділ 5).

Сформульовано необхідні та достатні умови, яким має відповідати бібліотека алфавітних елементів нормативної системи (тобто концептуальна модель предметної галузі), для побудови моделі організаційної системи, що відповідає її контекстному представленню. Даний результат досягнуть шляхом введення в теорію патернів нового класу утворюючих (JAO-елементів) та конфігурацій (“логістичних”), а також доказу ряду нетривіальних тверджень та теореми (розділ 5).

Формалізовані процедури аналізу (декомпозиції) та синтезу (агрегування) моделей ОС з урахуванням характеристик конкретної предметної галузі її діяльності. Отриманий математичний опис ряду закономірностей, що виникають при приєднанні систем друг до друга, у їхній патерновому представленні, у тому числі "системного ефекту". Формалізація процедури аналізу здійснена шляхом представлення процесу декомпозиції складної системи у виді процесу переходу від патерна верхнього рівня до патерну нижнього рівня з урахуванням операцій і перетворень розробленого алгебраїчного апарата. Математичний опис процедури синтезу отримано шляхом формалізації у виді образів і зображень контекстних моделей ОС і розробки їхньої класифікації, а також шляхом розробки і реалізації компонентного підходу до побудови моделей ОС за допомогою бібліотек модельних компонентів, що містять їх вузлові (структурні), функціональні та об'єктні характеристики. Це дозволило алгоритмізувати процедури декомпозиції й агрегації ОС та підвищити їх об'єктивність (розділ 5).

Вперше запропоновано класифікацію патернових моделей (образів та зображень) ОС. Це дозволило створити бібліотеку модельних компонентів для моделювання виробничих систем, шляхом представлення типових підрозділів виробничого підприємства у вигляді елементів, що відповідають образам та зображенням теорії патернів (розділ 5, 7).

Спроектовано та реалізовано у рамках ООП програмний інструментальний CASE-засіб, що автоматизує процедури системологічного аналізу. Розроблений CASE-засіб є першої програмною системою даного класу, основаної на знаннях, і дозволяє підвищити рівень автоматизації аналітичної діяльності (розділ 6).

Пропонована технологія моделювання ОС апробована та відпрацьована шляхом її використання для моделювання реальних бізнесів-процесів та організаційних систем. Це дозволило провести порівняльне дослідження ряду відомих технологій та засобів моделювання із системологічною технологією, що показала її переваги (розділ 6, 7).

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМою ДИСЕРТАЦІЇ

1. Маторин С.И. Анализ и моделирование бизнес-систем: системологическая объектно-ориентированная технология / Под ред. М.Ф. Бондаренко; Предисловие Э.В. Попова. (ISBN 966-659-049-2) Харьков: ХНУРЭ, 2002. 322 с.

2. Маторин С.И. Детерминантный анализ системы переработки информации человека // Проблемы бионики. 1998. №49. С.72-80.

3. Маторин С.И. Детерминантный анализ эволюции системы переработки информации человека // Проблемы бионики. 1999. №50. С. 120-130.

4. Маторин С.И. Определение и системологическое обоснование базовой иерархии классов для создания нормативной системы объектно-ориентированного анализа и проектирования // Вестник ХГПУ. Новые решения в современных технологиях. 2000. №79. С. 22-25.

5. Маторин С.И. О новом научном направлении системологического анализа сложных динамических объектов // Вестник ХГПУ. Новые решения в современных технологиях. 2000. №81. C. 15-18.

6. Маторин С. И. Моделирование бизнес-систем на основе биологической метафоры // Радиоэлектроника и информатика. 2000. №3. С. 144-150.

7. Маторин С.И. УФО-анализ // АСУ и приборы автоматики. 2001. №4. С. 3-12.