Перспективы разработки программного обеспечения для визуализации результатов теоретико-множественного анализа сложных систем



В данной статье рассмотрена актуальность проведения теоретико-множественного анализа. Проведен анализ предметной области. Рассмотрены недостатки существующих программных решений. Создана функциональная модель реализации визуализации сложной системы.

Ключевые слова: теоретико-множественный анализ, сложная система, информационные технологии, функциональная модель, концепция реализации программы

В настоящее время активно развиваются исследования сложных систем в разных областях науки. Это связанно с необходимостью в управлении такими системами, устранении дефектов в их функционировании, прогнозе развития и повышении их эффективности. Потребности общества растут и приводят к необходимости выполнения научно-исследовательских работ в области совершенствования управления сложными системами и обработки больших объемов информации. Для совершенствования существующих технологий необходимо [1]:

1) системно исследовать изучаемые области;

2) выявлять системные связи;

3) осуществлять поиск закономерностей функционирования элементов системы;

4) определить закономерности развития объектов и процессов с учетом с отраслевых особенностей.

Выделяют несколько этапов научного исследования в области прикладных наук. Чаще всего выделяют семь последовательных ступеней, характеризующие этапы научного исследования. Структура и этапы научного исследования выглядят так [2]:

1) определение проблемы и формулировка задачи исследования;

2) выдвижение и обоснование гипотезы;

3) теоретическое исследование — анализ и синтез основных закономерностей: обобщение явлений, связей, получение большего объема информации для обоснования гипотезы;

4) экспериментальные исследования;

5) обзор результатов;

6) подведение итогов, формулирование выводов и их целесообразность начальной поставке задачи;

7) осмысливание результатов.

Рассмотрим подробнее теоретическое исследование. Это анализ и синтез основных закономерностей, которые дают фундаментальные науки по отношению к исследуемому объекту. На этом этапе происходит получение новых закономерностей с помощью аппарата разных наук. Цель, преследуемая при изучении теории, заключается в обобщении явлений, связей, получении большего объема информации для обоснования гипотезы. В рамках такого исследования проводится теоретико-множественный анализ, который проводит анализ структуры системы. В зависимости от выдвинутых целей и изучаемой системы выделяются её элементы, существующие взаимодействия между ними, что приводит к выявлению структуры системы [3].

Система — это множествоэлементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующее целостность и единство и имеющее некую структуру [1].

Структурированность или строение системы — это способ организации системы как целого, составленного из частей. Именно структура системы устанавливает механизмы взаимодействия элементов между собой и с системой в целом.

Теоретико-множественный анализ проводится для изучения строения системы и функционирования её элементов между собой. Представление таких взаимодействий очень наглядно можно представить в виде схемы, однако на схеме нет возможности полностью описать всю систему — она становится перегруженной и теряет свое основное достоинство — наглядность. Так, например, свойства элементов системы стоит описывать отдельно, используя для этого таблицу. Этот инструмент позволит структурировать данные. Таким образом, результаты теоретико-множественного анализа представляют в виде схемы, наглядно представляющей структуру системы и взаимодействие между элементами, а так же таблице, подробно описывающей свойства элементов системы.

При изучении теоретико-множественного анализа были выделены критерии, необходимые разрабатываемой программе, а именно: автоматизация создания графического представления, возможность описания сложной системы, автоматическое изменение внесенных данных в обоих представлениях [3].

На данный момент перед исследователем стоит большой выбор программных продуктов позволяющих оформить результаты теоретико-множественного анализа. Наиболее популярными являются программные продукты компании Microsoft, такие как Word, Excel, Visio, рассмотрим их достоинства и недостатки [4].

Программный продукт MicrosoftVisio предназначен для построения схем, организационных диаграмм, блок-схем и планов. Visio позволяет представить результаты теоретико-множественного анализа в виде схемы, однако этого не достаточно. Необходимо подробное описание свойств и качеств, как элементов, так и взаимодействий.

Программный продукт MicrosoftExcel предоставляет в качестве инструмента таблицу для описания данных об элементах и их взаимодействиях. Что позволяет структурировано представить данные. Для представления данных в виде схемы существует возможность вставки фигур. Однако, для построения и редактирования схемы в MSExcel потребуется больше времени, чем при использовании программного продукта MSVisio. Программа MSExcel позволяет представить, как схему системы, так и её описание, но ни схема, ни описание между собой не связаны, таким образом есть вероятность расхождения данных в представлениях, причём, чем больше и сложнее система, тем больше вероятность появления опечатки. Так же существует необходимость отслеживать соответствие двух представлений при внесении, каких-либо изменений и доработок в систему.

MSWord — программа предназначенная для создания, просмотра и редактирования текстовых документов, имеющая такие же инструменты для построения схем, что и MSExcel. Описание системы в MSWord может представлять собой текст. Так же существует возможность представлять описание в виде таблиц, однако их составление займет большие объемы времени, нежели при работе в MSExcel. Программа MSWord имеет те же возможности по построению схем, что и MSExcel и следственно имеет те же проблемы и недостатки, уступая при этом MSVisio. Однако для построения отчета по проделанной работе этот программный продукт лучший из рассмотренных, он позволяет вставлять схемы и картинки, сделанные в MSVisio и обрабатывать таблицы скопированные из MSExcel.

Таким образом, выявлены следующие функции, необходимые программному продукту предназначенному для визуализации результатов теоретико-множественного анализа сложных систем:

– описание элементов объектно-множественной сложной системы;

– графическое представление объектно-множественной сложной системы;

– введение данных пользователем единожды.

Представленные Программные продукты имеют различные, но не достаточно широкие специализации. Программы, позволяющие полное выполнение визуализации, не предусматривают какой-либо автоматизации, т. е. существует необходимость ввода данных исследователем дважды: при описании системы и при создании её схемы. Возможность создания схемы на основе описания, например, представленного в виде таблицы позволило бы исключить появление расхождений в обоих представлениях при минимальных затратах со стороны исследователя.

На основе выдвинутых функций, необходимых программе специализируемой на оформлении результатов теоретико-множественного анализа, на рис. 1 представлена функциональная модель [5]. Она содержит три блока, т. е. программный продукт позволит реализовать три этапа: создание элементов, создание взаимосвязей между ними, а так же редактирование самого графического представления.

Рис. 1. Функциональная модель создания графического представления

Для создания элемента необходимы входные данные об элементе, такие как название элемента, его описание и, соответственно, система, которой он принадлежит. Для создания взаимосвязи между элементами, указывается вид связи, обозначение, описание данной связи и связуемые элементы.

Активно развивающиеся информационные технологии, позволяющие хранить все большие объемы информации. Существует множество программ позволяющих визуализировать результаты теоретико-множественного анализа, однако эти программы универсальны и позволяют оформить лишь часть результата. Необходима программа, позволяющая автоматизировать данный процесс полностью. В данной статье были выделены функции необходимые программному продукту, создана функциональная модель и структура программного продукта.

Литература:

1. Логунова О. С. Теория и практика обработки экспериментальных данных на ЭВМ / О. С Логунова, Е. А. Ильина, Ю. Б. Кухта, Л. Г. Егорова, Д. В. Чистяков — Магнитогорск: изд-во Магнитогорск. гос. ун-та им Г. И. Носова, 2015. — 276 с.
2. Этапы научного исследования [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://fb.ru/article/3804/etapyi-nauchnogo-issledovaniya — свободный, дата обращения 10.04.15.
3. Ильина Е. А., Чеканова Е. Д. Теоретико-множественная модель взаимодействия компонентов системы // Электронный научный журнал «Apriori. cерия: естественные и технические науки» — Выпуск № 6 2015 г.
4. Чеканова Е. Д. Разработка программного обеспечения для визуализации результатов теоретико-множественного анализа сложных систем // Ab ovo… (С самого начала…). — 2015. — № 1. С 38–43
5. «Информационные системы в экономике: учебник для студентов вузов, обучающихся по специальностям «Финансы и кредит», «Бухгалтерский учет, анализ и аудит» и специальностям экономики и управления (060000) / Под ред. Г. А. Титторенко. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2008. — 463с.
6. Ильина Е. А., Чеканова Е. Д., Дёрина Н. В. О проблемах визуализации результатов теоретико-множественного анализа // Мир науки и инноваций. — 2015. — Т.3. — № 2(2). — С.6–8.
7. Ilina E. A., Chekanova E. D., Dyorina N. V. The issues of set-theoretic analysis result visualization // SWorldJournal. — 2015. — Т.J21510. — № 2. — С.95–98.
8. Визуализация результатов научной деятельности: учеб. пособие / О. С. Логунова и др. — Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им Г. И. Носова, 2015. — 85 с.
9. Логунова О. С., Ильина Е. А. Методика исследования предметной области на основе теоретико-множественного анализа // Математическое и программное обеспечение систем в промышленной и социальной сферах. — 2012. — № 2. — С. 281–291.
10. Логунова О. С., Ильина Е. А. Структуризация лексикографической информации при разработке программного обеспечения // Математическое и программное обеспечение систем в промышленной и социальной сферах. — 2014. — № 1 (4). — С. 87–91.
11. Logunova O. S., Ilyina E. A., Aref'eva D. Y., Dyorina N. V. Index analysis of academic staff publication activity control // Математическое и программное обеспечение в промышленной и социальной сферах. — 2015. — № 1. — С. 43–47.
12. Логунова О. С., Ильина Е. А. Структуризация лексикографической информации при разработке программного обеспечения // Математическое и программное обеспечение систем в промышленной и социальной сферах. — 2014. — № 1(4). — С. 87–91.
13. Чеканова Е. Д., Ильина Е. А. О визуализации результатов теоретико-множественного анализа // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. — 2015. — Т. 3. — № 8–1 (19–1). — С. 385–389. DOI: 10.12737/15455.