Различные виды структур имеют специфические особенности и могут рассматриваться как самостоятельные понятия теории систем и системного анализа.
Структура может быть представлена в виде графа, в матричной форме, в форме теоретико-множественных описаний, с помощью языка алгебры и прочее.
Рассмотрим основные типы структур.
Линейная (последовательная) структура (рис. 4 а) характеризуется тем, что каждый элемент связан с двумя другими. При выходе из строя хотя бы одного элемента (связи) структура разрушается. Примером такой структуры является конвейер.
Кольцевая структура (рис. 4 б) отличается замкнутостью, любые два элемента обладают двумя направленными связями. Это повышает скорость обмена информацией, делает структуру более живучей.
Сотовая структура (рис. 4 в) характеризуется наличием резервных связей, что повышает надежность (живучесть) функционирования структуры, но приводит к повышению ее стоимости.
Многосвязная структура (рис. 4 г) имеет структуру полного графа. За счет наличия кратчайших путей надежность ее функционирования максимальная, эффективность функционирования высокая, однако стоимость тоже максимальная.
Звездная структура (рис. 4 д) имеет центральный узел, который выполняет роль центра, все остальные элементы системы являются подчиненными.
| 
|
| а – линейная | б - кольцевая |
| 
|
| в – сотовая | г - многосвязная |
| 
|
| д – звезда | е - графовая |
| Рис. 4. Типы структур | |
Графовая структура (рис. е) используется обычно при описании производственно- технологических систем.
Сетевая структура или сеть (см. рис. 5) представляет собой декомпозицию системы во времени. Она отображает порядок действия технических систем (телефонная сеть, электрическая сеть и т. п.), этапы деятельности человека (при производстве продукции - сетевой график, при проектировании - сетевая модель, при планировании - сетевой план и т. д.).
При применении сетевых моделей пользуются определенной терминологией: вершина, ребро, путь критический путь и т.д. Элементы сети могут быть расположены последовательно и параллельно.
Сети бывают разные. Наиболее распространены и удобны для анализа однонаправленные сети. Но могут быть и сети с обратными связями, с циклами.
Для анализа сложных сетей существует математический аппарат теории графов, прикладная теория сетевого планирования и управления, имеющая широкую распространенность при представлении процессов организации производства и управления предприятиями.
Рис.5
Иерархическая структура получила наиболее широкое распространение при проектировании систем управления. Все элементы, кроме верхнего и нижнего уровней обладают, как командными, так и подчиненными функциями управления. Иерархические структуры представляют собой декомпозицию системы в пространстве.
Иерархические структуры, в которых каждый элемент нижележащего уровня подчинен одному узлу (вершине) вышестоящего уровня называют иерархическими или древовидными структурами с сильными связями (рис. 6).
Структуры, в которых каждый элемент нижележащего уровня может быть подчинен двум и более узлам (вершинам) вышестоящего уровня называют иерархическими или древовидными структурами со слабыми связями (рис. 7).
Рис. 6
Рис.7
Пример 1.
Иерархия каталогов в ОС может быть деревом или сетью.
Дерево (MS-DOS) - файлу разрешено входить только в один каталог (иерархическая структура с сильными связями, рис. 8 а);
 |
Сеть (UNIX) - файл может входить сразу в несколько каталогов (рис.8 б).
Иерархия каталогов в MS DOS
 |
Иерархия каталогов в UNIX
В общем случае термин иерархия означает соподчиненность, порядок подчинения низших по должности и чину лиц высшим. Термин возник как наименование «служебной лестницы» в религии, широко применяется для характеристики взаимоотношений в аппарате управления государством, армией и т. д. Концепция иерархии была распространена на любой согласованный по подчиненности порядок объектов.
Матричные структуры. Структуры систем можно представить не только в графическом, но и в табличном (матричном) виде, что позволяет представить взаимоотношения между уровнями иерархической структуры.
Иерархическая структура с сильными связями может быть представлена матричной структурой (табл. 1). Такое представление иногда удобнее на практике, например, при оформлении планов работ, когда нужно указать исполнителей, формы отчетности и т.п.
Взаимоотношения между уровнями иерархии со «слабыми» связями могут быть представлены в виде двумерной матричной структурой (табл. 2) Важной особенностью такого представления является возможность отразить не только наличие связей, но и их силу: либо словами («сильная» – «слабая»), либо путем введения количественных характеристик силы связи.
Таблица 1
| 1. … | 1.1. … | 1.1.1. … |
| 1.1.2 . … | ||
| 1.1.3. … | ||
| 1.2. … | 1.2.1. … | |
| 1.2.2. … | ||
| 2. … | 2.1. … | 2.1.1. … |
| 2.1.2. … |
Таблица 2
| 1 | 2 | |
| 1.1 1.2 2.1 | + + - | + - + |
В иерархических структурах важно лишь выделение уровней соподчиненности, а между уровнями и между компонентами в пределах уровня могут быть любые взаимоотношения. В соответствии с этим существуют структуры, использующие иерархический принцип, но имеющие специфические особенности, и их целесообразно выделить особо. Это так называемые многоуровневые иерархические структуры.
М.Месаровичем предложены особые классы иерархических структур типа «страт», «слоев», «эшелонов»", отличающиеся принципами взаимоотношения элементов в пределах уровня и правом вмешательства вышестоящего уровня в организацию взаимоотношений между элементами нижележащего.
Учитывая важность этих видов структур для решения проблем управления предприятиями в современных условиях многоукладной экономики, для проблемы проектирования сложных систем, остановимся на их характеристике несколько подробнее.
Страты. 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 детализацией 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 уровня абстрагирования. Для каждого уровня существуют характерные особенности, законы и принципы, с помощью которых описывается поведение системы на этом уровне.
Таким образом, можно задать систему семейством моделей с целью отображения многочисленных особенностей объекта. Такое представление названо стратифицированным, а уровни абстрагирования - стратами.
Основные страты изучения систем: макроскопический и микроскопический анализы.
Макроскопический анализ заключается в игнорировании деталей структуры системы и наблюдении только общего поведения системы как целого.
Цель макроскопического анализа состоит в создании модели изучаемой системы в ее взаимодействии с окружением (модель «вход-выход» - модель типа «черный ящик»).
Микроскопический анализ детально описывает каждый из компонентов системы; центральным при этом является понятие элемента: изучаются связи и функции элементов, структура системы и др.
К задачам микроанализа можно отнести следующие:
· выделение элементов в системе;
· изучение каждого из элементов;
· установление структуры системы;
· выявление связей между элементами.
Технологии интернета вещей
Фото: Ingram Publishing / DIOMEDIA
Дата: 2019-02-02, просмотров: 275.
