Chương 1 tổng quan về hệ thống

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NỘI DUNG TRÌNH BÀY Quan niệm hệ thống Mô tả hệ thống Đặc trưng hệ thống Phân loại hệ thống Các bước phát triển hệ thống Phân tích thiết kế hệ thống - hai giai đoạn trung tâm vòng đời phát triển hệ thống Quan điểm phương pháp nghiên cứu hệ thống QUAN NIỆM VỀ HỆ THỐNG Hình 1: Đồng hồ để bàn Hình 2: TV hình phẳng HỆ THỐNG NHÂN TẠO Con người thiết kế chế tạo Hình 3: Xe đạp QUAN NIỆM VỀ HỆ THỐNG Hệ thống khái niệm nguyên thủy – dùng khái niệm biết để định nghĩa hệ thống Tập hợp phần tử Tập hợp mối quan hệ phần tử Tạo thành thể thống để có chức hay mục tiêu (của hay người gán cho) hệ thống VÍ DỤ VỀ HỆ THỐNG Máy bay tập hợp yếu tố động cơ, thùng nhiên liệu, thân, cánh quạt, đuôi, càng, bánh xe, mạng điện Các yếu tố liên kết chặt chẽ với Hình 4: Máy bay Toàn máy bay có tính chất bay Tính chất quy thành tính chất yếu tố, mối liên kết riêng rẽ VÍ DỤ VỀ HỆ THỐNG Bè chuối tập hợp yếu tố gồm chuối liên kết với tre Toàn bè chuối có tính chất thăng ổn định, không bị lật Hình 5: Trẻ em chơi bè làm thân chuối trước nhà bị ngập lụt làng Truni Indonesia Từng yếu tố (câu chuối) mối liên kết (thanh tre) đứng riêng rẽ tạo nên tính chất thăng ổn định bè chuối không bị lật QUAN NIỆM VỀ HỆ THỐNG Hệ thống theo định nghĩa chung Tín hiệu vào (Input) Tín hiệu (Output) HỆ THỐNG tổ hợp cấu thành từ nhiều thành phần mà tồn mối quan hệ tín hiệu vào tín hiệu Một hệ thống có tín hiệu vào tín hiệu gọi hệ thống tín hiệu vào tín hiệu - hệ đơn tín hiệu (gọi tắt hệ đơn) Một hệ thống có nhiều tín hiệu vào nhiều tín hiệu gọi hệ thống đa tín hiệu vào đa tín hiệu - hệ đa tín hiệu (gọi tắt hệ đa) QUAN NIỆM VỀ HỆ THỐNG Hệ thống tập hợp phần tử liên kết với cách chặt chẽ thành thể nhằm thực số chức định CÁC LƯU Ý VỀ HỆ THỐNG Khi xác định hệ thống, điều quan trọng đưa đối Đối với hệ thống máy móc nhân tạo (đồng hồ, tivi, xe đạp …): Mỗi chi tiết máy phần tử hệ thống tượng cần khẳng định đối tượng có thuộc vào hệ thống hay không – đối tượng có phải phần tử Đối với nhiều hệ thống, đối tượng thuộc hệ thống đối tượng không thuộc hệ thống vấn đề vô phức tạp hệ thống hay không CÁC LƯU Ý VỀ HỆ THỐNG Hệ thống máy móc nhân tạo (đồng hồ, tivi, xe đạp …) Chỉ rõ liên kết Các liên kết rõ ràng (vừa liên kết định vị, vừa liên kết chức năng): Các phần tử (chi tiết hay linh kiện) rời rạc tạo nên thể (hệ thống) thực chức định Nếu bỏ thiếu phần tử, hệ thống tan rã phần hệ thống Đối với nhiều hệ thống, phần tử chúng có nhiều loại liên kết khác nhau, thể nhiều hình thức khác với nhiều mức độ khác nên việc lựa chọn liên kết để đưa vào hệ thống vấn đề phức tạp 10 THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH HỆ THỐNG CÁC BƯỚC PHÂN TÍCH HỆ THỐNG Xác định rõ yếu tố, phận bên hệ thống với bên hệ thống (môi trường), yếu tố, phận cấu thành hệ thống Phân chia hệ thống thành hệ con, phân tích vị trí, chức chúng hệ thống, ý đến thứ bậc cấu trúc hệ thống Nghiên cứu đầy đủ mối liên hệ yếu tố, hệ hệ thống mối liên hệ hệ thống với môi trường Nghiên cứu phương thức tác động qua lại yếu tố, phận cấu thành hệ thống, hệ thống với môi trường nhằm tìm đặc trưng (thuộc tính) hệ thống Làm rõ trình điều khiển hệ thống để nhận thức hoạt động, hoạt động hướng đích hệ thống Phân tích hệ thống không nhằm nghiên cứu cấu trúc mà 34 nghiên cứu trình phát triển hệ thống PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG Thiết kế hệ thống việc vạch kiến trúc hệ thống kỹ thuật (cả phần cứng phần mềm), bao gồm việc xác định yếu tố thành phần, chức chúng, mối liên hệ chúng với … để tạo lập nên hệ thống thống nhằm thực công việc dự định 35 QUAN ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG Quan điểm nghiên cứu hệ thống • Quan điểm vĩ mô (nghiên cứu chức năng) • Quan điểm vi mô (nghiên cứu cấu trúc) • Quan điểm nghiên cứu hỗn hợp (nghiên cứu cấu trúc chức năng) Phương pháp nghiên cứu • Phương pháp mô hình hóa • Phương pháp hộp đen • Phương pháp phân tích hệ thống 36 QUAN ĐIỂM NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG Quan điểm nghiên cứu xuất phát quy định phương hướng suy nghĩ, cách xem xét hiểu vấn đề hệ thống Những gồm góc nhìn người nghiên cứu, phương pháp phương tiện người nghiên cứu sử dụng 37 QUAN ĐIỂM NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG QUAN ĐIỂM VĨ MÔ QUAN ĐIỂM VI MÔ QUAN ĐIỂM HỐN HỢP Quan điểm vĩ mô quan điểm nghiên cứu khía cạnh bên hệ thống Quan điểm vĩ mô trả lời câu hỏi: • Mục tiêu hệ thống gì? • Môi trường hệ thống gi? • Đầu vào, đầu hệ thống gì? Quan điểm vĩ mô quan điểm nghiên cứu hệ thống quan quản lý vĩ mô Quan điểm vi mô quan điểm nghiên cứu vào bên hệ thống Quan điểm vi mô trả lời câu hỏi: • Phần tử hệ thống gì? • Hệ thống có phần tử nào? • Giữa phần tử có tồn mối quan hệ nào? Quan điểm vĩ mô quan điểm nghiên cứu nhà quản lý trực tiếp hệ thống Quan điểm hỗn hợp kết hợp quan điểm vĩ mô vi mô vào thông tin có vào mục đích nghiên cứu 38 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG Phương pháp mô hình hóa Phương pháp hộp đen Phương pháp phân tích hệ thống 39 PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA Phương pháp mô hình hóa ƯU ĐIỂM VÀ HẠN CHẾ phương pháp nghiên cứu hệ thống thông qua mô hình Dễ thực hiện, tốn biết rõ yếu tố đầu Đòi hỏi người nghiên cứu vào, đầu cấu trúc phải có kiến thức chuyên hệ thống môn vững Mô hình mô tả hệ thống qua đặc trưng hệ nhờ kinh nghiệm nhận thức người Mô hình bao gồm luận đề, công thức, sơ đồ, chương trình máy tính 40 PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA TRÌNH TỰ THỰC HIỆN PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA Xây dựng mô hình hệ thống phải nghiên cứu Quan sát, thử nghiệm mô hình, thu nhận kết thử nghiệm Phân tích, nghiên cứu kết thu rút kết luận ban đầu Đối chiếu kết luận rút từ mô hình với kết thực tế để đối chứng xem kết luận rút từ mô hình lý thuyết có chuẩn xác hay không Chỉnh lại kết rút từ mô hình (nếu thấy cần thiết) cho phù hợp với 41 thực tế, sau đem sử dụng lý thuyết xây dựng PHƯƠNG PHÁP HỘP ĐEN Phương pháp hộp đen phương pháp nghiên cứu hệ thống biết rõ yếu tố đầu vào, đầu ra, song yếu tố cấu trúc hệ thống (đó hộp đen) Nhiệm vụ nghiên cứu phải xác định rõ mối quan hệ đầu với đầu vào hệ thống không thiết phải tìm cấu trúc hệ thống 42 PHƯƠNG PHÁP HỘP ĐEN TRÌNH TỰ THỰC HIỆN PHƯƠNG PHÁP HỘP ĐEN Quan sát đầu vào đầu Tiến hành phân tích vừa định tính, vừa định lượng để tìm quy luật vận hành hệ thống Kiểm tra quy luật vừa tìm so với thực tế Chỉnh lí lại kết đưa vào sử dụng 43 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỆ THỐNG Phương pháp phân tích hệ thống phương pháp nghiên cứu hệ thống chưa biết yếu tố đầu vào, đầu yếu tố cấu trúc hệ thống Nhiệm vụ nghiên cứu phải phân tích hệ thống ban đầu thành loạt phân hệ nhỏ hơn, có mối liên hệ ràng buộc lẫn dù yếu bỏ qua 44 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỆ THỐNG Các yêu cầu phân tích hệ thống: • Không cắt rời phân hệ, phần tử khỏi hệ thống mà phải luôn ý đến tác động chúng trở lại hệ thống • Do hệ thống chỉnh thể, có tính trội, nên cần ý tới tính trội dù yếu • Hệ thống phát triển hệ mở, nên xem xét phải đặt hệ thống hệ thống khác lớn • Các hệ thống phức tạp hệ có cấu phân cấp nên dù phân hệ có tương tác với song chúng phải đối xử phân hệ tương đối độc lập, tạo nên từ phân hệ nhỏ • Các hệ thống phức tạp có cấu khác tùy theo gốc độ quan sát • Phương pháp phân tích hệ thống đòi hỏi sáng tạo nghiên cứu 45 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỆ THỐNG TRÌNH TỰ THỰC HIỆN PHƯƠNG PHÁP HỆ THỐNG Xác định mục tiêu Xác định môi trường Phân tích nguồn lực Phân tích cấu trúc Nghiên cứu hệ thống toàn thể  46 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỆ THỐNG TRÌNH TỰ THỰC HIỆN PHƯƠNG PHÁP HỆ THỐNG Xác định mục tiêu nội dung quan trọng cần nghiên cứu xác định mục tiêu không ảnh hưởng tới bước Xác định môi trường: Phân biệt thuộc hệ thống nghiên cứu không thuộc hệ thống nghiên cứu mà thuộc môi trường Phân tích nguồn lực: Nguồn lực tất yếu tố phương tiện mà hệ thống sử dụng để thực mục tiêu Phân tích cấu trúc: Phân chia hệ thống thành phân hệ nhỏ để nghiên cứu chi tiết Việc phân chia đòi hỏi sáng tạo khoa học nghệ thuật Nghiên cứu hệ thống toàn thể: Nghiên cứu khả phối hợp, khả liên kết phần tử thành hệ thống 47  TÀI LIỆU SỬ DỤNG TRONG BÀI GIẢNG Nguyễn Địch (Chủ biên), Bùi Công Cường, Lê Văn Phùng, Thái Thanh Sơn, Lý thuyết hệ thống điều khiển học, Nxb Thông tin truyền thông, 2009 Phan Dũng, Tư logic, biện chứng hệ thống, NXB Trẻ, 2010 Phan Dũng, Các quy luật phát triển hệ thống (các quy luật sáng tạo đổi mới), NXB Trẻ, 2010 Jamshid Gharaiedaghi, Tư hệ thống - quản lý hỗn độn phức hợp - sở cho thiết kế kiến trúc kinh doanh, NXB Khoa học xã hội, 2005 48 ... lý 13 MÔ TẢ HỆ THỐNG Phần tử hệ thống Hệ thống phân cấp hệ thống Liên kết phần tử hệ thống tính trội hệ thống Tính cưỡng hệ thống hệ thống bị cưỡng Mục tiêu chức hệ thống 14 PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG... thống trừu tượng- Hệ thống cụ thể - Hệ thống hỗn hợp Hệ thống lớn hệ thống nhỏ Hệ thống đơn giản hệ thống phức tạp Hệ thống tĩnh hệ thống động Hệ thống tất định hệ thống xác suất Hệ thống có mục tiêu,... khác 25 HỆ THỐNG ĐÓNG VÀ HỆ THỐNG MỞ Hệ thống ĐÓNG Hệ thống MỞ Là hệ thống quan hệ với môi trường Là hệ thống tác động tích cực với môi trường 26 HỆ THỐNG TẤT ĐỊNH VÀ HỆ THỐNG XÁC SUẤT Hệ thống tất