Понятия, характеризующие строение систем: структура.
Структура. Система может быть представлена простым перечислением элементов или "черным ящиком" (моделью "вход - выход"). Однако чаще всего при исследовании объекта такого представления недостаточно, так как требуется выяснить, что собой представляет объект, что в нем обеспечивает выполнение поставленной цели, получение требуемых результатов. В этих случаях систему отображают путем расчленения на подсистемы, компоненты, элементы с взаимосвязями, которые могут носить различный характер, и вводят понятие структуры.
Структура (от латинского "structure", означающего строение, расположение, порядок) отражает определенные взаимосвязи, взаиморасположение составных частей системы, ее устройство (строение).
При этом в сложных системах структура включает не все элементы и связи, между ними, а лишь наиболее существенные компоненты и связи, которые мало меняются при текущем функционировании системы и обеспечивают существование системы и ее основных свойств. Иными словами, структура характеризует организованность системы, устойчивую упорядоченность элементов и связей.
Структурные связи обладают относительной независимостью от элементов и могут выступать как инвариант при переходе от одной системы к другой, перенося закономерности, выявленные и отраженные в структуре одной изних, на другие. При этом системы могут иметь различную физическую природу.
Одна и та же система может быть представлена разными структурами в зависимости от стадии познания объектов или процессов, от аспекта их рассмотрения, цели создания. При этом по мере развития исследований или в ходе проектирования структура системы может изменяться.
Структурные представления, как было отмечено выше, могут являться средством исследования систем.
Различные виды структур имеют специфические особенности и могут рассматриваться как самостоятельные понятия теории и системного анализа.
Обычно понятие структура связывают с графическим отображением. Однако это не обязательно. Структура может быть представлена в матричной форме, в форме теоретико-множественных описаний, с помощью языка топологии, алгебры и других средств моделирования систем.
Рис.3.1
Сетевая структура или сеть (рис. 3.1 а) представляет собой декомпозицию системы во времени.
Такие структуры могут отображать порядок действия технической системы (телефонная сеть, электрическая сеть и т. п.), этапы деятельности человека (при производстве продукции - сетевой график, при проектировании - сетевая модель, при планировании - сетевой план я т. д.).
Иерархические структуры (рис. 3.1 б- д) представляют собой декомпозицию системы в пространстве. Все компоненты (вершины, узлы) и связи (дуги, соединения узлов) существуют в этих структурах одновременно (не разнесены во времени). Такие структуры могут иметь не два (как для простоты показано на рис. 3.1 б и в), а большее число уровней декомпозиции (структуризация). Структуры типа рис. 3.1 б, в которых каждый элемент нижележащего уровня подчинен одному узлу (одной вершине) вышестоящего (и это справедливо для всех уровней иерархии), называют древовидными структурами, структурами типа "дерева", структурами, на которых выполняется отношение древесного порядка, иерархическими структурами с "сильными" связями.
Структуры типа рис. 3.1в, в которой элемент нижележащего уровня может быть подчинен двум и более узлам (вершинам) вышестоящего, называют иерархическими структурами со "слабыми* связями.
Иерархическим структурам, приведенным на рис. 3.1б и в, соответствуют матричные структуры рис. 3.1е, ж. Отношения, имеющие вид "слабых" связей между двумя уровнями на рис. 5.1в, подобны отношениям в матрице, образованной из составляющих этих двух уровней на рис. 3.1ж.
Рис. 3.2
Наибольшее распространение имеют древовидные иерархические структуры, с помощью которых представляются конструкции сложных технических изделий и комплексов (рис. 5.2), структуры целей и функций, производственные структуры (рис. 3.3), организационные структуры предприятий. Иерархии со "слабыми" связями применяют втех случаях, когда цели сформулированы слишком близко к идеальным устремлениям и недостаточно средств для их реализации, для представления некоторых видов организационных структур.
В общем случаетермин иерархия шире, он означает соподчиненность, порядок подчинения низших по должности и чину лицвысшим, возник как наименование "служебной лестницы" в религии, широко применяется для характеристики взаимоотношений в аппарате управления государством, армией и т. д., затем концепция иерархии была распространена на любой согласованный по подчиненности порядок объектов.
Поэтому, в принципе в иерархических структурах важно лишь выделение уровней соподчиненности, а между уровнями и между компонентами в пределах уровня, в принципе, могут быть любые взаимоотношения. В соответствии с этим существуют структуры, использующие иерархический принцип, но имеющих особенности, и их целесообразно выделить особо.
Рис. 3.3
Многоуровневые иерархические структуры. Это особые классы иерархических структур типа "страт", "слоев", "эшелонов", отличающиеся различными принципами взаимоотношений элементов в пределах и различным правом вмешательства вышестоящего уровня в организацию взаимоотношений между элементами нижележащего.
Учитывая важность этих видов структур для решения управления предприятиями в современных условиях многоукладной экономики, для проблемы проектирования сложных систем, остановимся на их характеристике несколько подробнее.
С т р а т ы. При отображении сложных систем основная проблема состоит в том, чтобы найти компромисс между простотой описания, позволяющей составить и сохранять целостное представление об исследуемом или проектируемом объекте, и описания, позволяющей отразить многочисленные особенности конкретного объекта. Один из путей решения этой проблемы - задание системы семейством моделей, каждая из которых описывает поведение системы с точки зрения соответствующего уровни абстрагирования. Для каждого уровня существуют характерные особенности, законы и принципы, с помощью которых описываетсяповедение системы на этом уровне. Такое представление стратифицированным, а уровни абстрагирования – стратами.
Примером стратифицированного описания может также служить выделение уровней абстрагирования системы от философского или теоретико-познавательного описания ее замысла до материального воплощения (рис. 3.4).
Рис. 3.4
Такое представление помогает понять, что одну и ту же систему на разных стадиях познания и проектирования можно (и нужно) описывать различными выразительными средствами, т. е. как бы на разных "языках": философском или теоретико-познавательном - вербальное описание замысла, концепции; научно-исследовательском - в форме моделей разного рода, помогающих глубже понять и раскрыть замысел системы; проектном - техническое задание и технический проект, для разработки и представления которого могут понадобиться математические расчеты, принципиальные схемы; конструкторском - конструкторские чертежи, сопровождающая их документация; технологическом - технологические карты, стандарты и другая технологическая документация (конструкторская и технологическая страты могут быть объединены); материальное воплощение, реализация системы - детали, блоки, собранное изделие или созданная система, принципы функционирования которой отражены в соответствующей нормативно-технической и нормативно-методической документации (инструкциях по эксплуатации, положениях и т. п.).
Страты могут выделяться по разным принципам. Например, при представлении системы управления предприятием страты могут соответствовать сложившимся уровням управления: управление технологическими процессами (собственно производственным процессом) и организационное управление предприятием. Если предприятие входит в объединение, то к этим двум стратам может быть добавлен уровень управления объединением.
Матричные структуры. В форме матричного представления могут быть представлены взаимоотношения между уровнями иерархической структуры. Например, древовидная иерархическая структура, приведенная на рис. 3.1б, может быть представлена матричной структурой, приведенной на рис. 3.1е, что иногда удобнее на практике при оформлении планов, поскольку помимо иерархической соподчиненности тематической основы плана, в нем нужно еще указать исполнителей, сроки выполнения, формы отчетности н др. сведения, необходимые для контроля выполнения плана. Разновидностью такого вида матричного представления иерархических взаимоотношений используется в толковых словарях, в информационно-поисковых языках дескрипторного типа, в автоматизированных диалоговых процедурах анализа целей и функций, поскольку при использовании таких диалоговых процедур первоначально не известно количество ветвей на каждом уровне иерархии.
В виде двумерной матричной структуры (рис. 3.1ж) могут быть представлены взаимоотношения междууровнями иерархии со "слабыми" связями (рис. 3.1в); при этом помимо наличия связей в матрице может быть охарактеризована и сила связей либо словами ("сильная" - "слабая"), либо путем введения количественных характеристик силы (значимости, длительности и т. п.) связи.
Матричные структуры могут быть и многомерными.
Смешанные иерархические структуры с вертикальными и горизонтальными связями. В реальных системах организационного управления (особенно на уровне региона, государства) могут быть использованы одновременно несколько видов иерархических структур - от древовидных до многоэшелонных. Такие иерархические структуры можно назвать смешанными. При этом основой объединения структур могут служить страты, и поэтому, в принципе, можно считать их развитием стратифицированного представления.
В таких смешанных иерархических структурах могут быть как вертикальные связи разной силы (управление, координация), так н горизонтальные взаимодействия между элементами (подсистемами) одного уровня.
Рис. 3.5
Структуры с произвольными связями. Этот вид структур обычно используется на начальном этапе познания объекта, новой проблемы, когда идет поиск способов установления взаимоотношений между перечисляемыми компонентами, нет ясности в характере связей между элементами, и не могут быть определены не только последовательности их взаимодействия во времени (сетевые модели), но и распределение элементов по уровням иерархии.
При этом важно обратить внимание на достаточно распространенную ошибку при применении произвольных структур. В связи с неясностью взаимодействий между элементами вначале стремятся установить и представить графически все связи (рис. 3.5 а). Однако такие представление не добавляет ничего нового к представлению элементов без связей (рис. 3.5 б), поскольку принятие решений связано всегда с установлением наиболее существенных связей для принятия решения.
Понятия, характеризующие функционирование и развитие систем:
Дата добавления: 2015-10-19; просмотров: 1427;