Виды и формы представления структур

Структурные представления, как было отмечено выше, мо­гут являться средством исследования систем.

Различные виды структур имеют специфические особенности и могут рассматриваться как самостоятельные понятия теории систем и системного анализа. Кратко охарактеризуем основные из них (рис. 1.5).

Обычно понятие структура связывают с графическим отобра­жением. Однако это не обязательно. Структура может быть пред-31

ставлена в матричной форме, в форме теоретико-множественных описаний, с помощью языка топологии, алгебры и других средств моделирования систем.

Сетевая структура или сеть (рис. 1.5 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 и т. д.).

В виде сетевых моделей будут представляться методики систем­ного анализа в последующих главах.

При применении сетевых моделей пользуются определенной терминологией:

вершина, ребро, путь, критический путл и т. д. (2.24, 2.25, 2.32 и др. ]. 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 [2.36, 2.15, 2.27 и др.], прикладная теория сетево­го планирования и управления (2.24, 2.25, 2.32, 2.46 и др.], имеющая широкую распространенность при представлении процессов орга­низации производства и управления предприятиями.

Иерархические структуры (рис. 1.5 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. 1.5 б и в), а большее число уровней декомпозиции (структуризации).

Структуры типа рис. 1.5 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. 1.5 в, 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. 1.5 б и в, соот­ветствуют матричные структуры рис. 1.5 е, ж. Отношения, имею­щие вид "слабых" связей между двумя уровнями на рис. 1.5 в, по­добны отношениям в матрице, образованной из составляющих этих двух уровней на рис. 1 .5ж.

 

 

Наибольшее распространение имеют древовидные иерархиче­ские структуры, с помощью которых представляются конструкции сложных технических изделий и комплексов (рис. 1.6), структуры классификаторов и словарей, структуры целей и функций (см. гл. 4), производствен­ные структуры (рис. 1.7), организационные структуры предприя­тий (см. гл. 5).

Иерархии со "сла­быми" связями приме­няют в тех случаях,

 

когда цели сформулированы слишком близко к идеальным устрем­лениям и недостаточно средств для их реализации (см. гл. 4), для представления некоторых видов организанизационных структур (см., напри­мер линейно-функци­ональные структуры в гл. 5, вертикаль­ные связи в структуре управления государ­ством на рис. 1.14).

В общем слу­чае термин иерар­хия (от греческого

"герорхмх") шире, он означает соподчиненность, порядок подчи­нения низших по должности и чину лиц высшим, 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 имеющие специфические особенности, и их целесообразно выделить особо.

Многоуровневые иерархические структуры. В теории систем М.Месаровича [1.33] предложены особые классы иерархических структур типа "страт", "слоев", "эшелонов", отличающиеся различ­ными принципами взаимоотношений элементов в пределах уровня и различным 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.

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 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. Такое представление названо стратифицированным, а уровни абстрагирования - стратами[\.33].

В качестве простейшего примера стратифицированного описания в [1.33] при­водится отображение ЭВМ в виде двух страт (рис. 1.8), нижняя - физические опера­ции (система описывается на языке физических зако­нов, управляющих рабо­той и взаимодействием ее механических и электрон­ных элементов): верхняя - математические и логиче­ские операции (програм­мирование и реализация программ, осуществляе­мые с помощью абстра­ктных, нефизических поня-               Рис. 1.8 тий, информационные по­токи, команды языков программирования и т. п.). При этом отмечается, что в принципе может представлять интерес описание системы (ЭВМ) и на других уровнях абстрагирования, помимо названных двух основных. При конструировании неко­торых электронных компонентов может представить интерес страта атомной физи­ки, а при разработке сложного программного обеспечения, систем с разделением времени - системная страта

Аналогичное представление используется при разработке банков и баз данных, в которых принято выделять физический уровень хранения данных, логический Уровень и системно-логический уровень

 

.

Примером стратифицированного описания может также служить рассмотренное выше (предложенное Ю.И.Черняком в [13]) выделе­ние уровней абстрагирования системы от философского или теоре­тико-познавательного описания ее замысла до материального во­площения (рис. 1.9).

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 - технологи-чекие 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.).

Пример использования такого представления при проектирова­нии системы управления предприятиями и организациями будет приведен в гл. 5.

В стратифицированном виде можно представить проблему моделирования текс­та: буквы - слова - предложения - абзацы - текст, при этом могут быть введены правила преобразования элементов одного уровня в другой (синтеза или, наоборот, разборки текста), что может быть полезно при создании автоматизированных ин­

формационных систем и систем аналигико-синтстичсской обработки текстов, при разработке языков моделирования, языков автоматизации проектирования (см. примеры в гл. 8).

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. Этот же принцип мо­жет быть положен в основу выделения страт в структуре функцио­нальной части АСУ (см. пример структуры ФЧ АСУ ВАЗа в гл. 8).

Стратифицирован­

ное представление мо­жет использоваться и как средство последо­вательного углубления представления о сис­теме, ее детализации, (рис. 1.10): чем ниже опускаемся по иерар­хии страт, тем более детальным становит­ся раскрытие систе­мы; чем выше под­нимаемся, тем яснее становится смысл и значение всей систе­мы. Объяснить наз­начение системы с помощью элементов нижней страты в сложных системах практически невозможно.

Например, изучение принципов построения и функционирования отдельных клеток организма, каким бы детальным оно ни было, не позволяет понять построе­ние и функционирование органов, которые состоят из этих клеток, а изучение орга­нов не позволит полностью понять функционирование всего организма в целом. Но, с другой стороны, чтобы правильно поветь и реализовать общий замысел системы, сконструировать систему, необходимо реализовать нижележащие страты.

Сказанное отображает в структуре суть одной из основных за­кономерностей теории систем, рассматриваемую в параграфе 1.5 -закономерности целостности, что помогает приблизить теоретиче­ские исследования закономерностей к практическому их примене­нию.

Идею детализации системы на каждом последующем уровне Ф.Е. Темников [1.48] иллюстрировал так, как показан на рис. 1.11, хотя термин страты в тот период не исполь­зовался.

Начинать изучение системы можно с любой страты (в том числе, с находящейся в середине стратифицированного представления). В про­цессе исследования мо­гут добавляться новые страты, изменяться под­ход к выделению страт. На каждой страте мо­жет использоваться свое описание, своя мо­дель, но система сохра­няется до тех пор, пока не изменяется предста­вление на верхней страте - ее концепция,

замысел, который нуж-           Рис. i.n но стремиться не иска­зить при раскрытии на каждой последующей страте.

Слои. Второй вид многоуровневой структуризации предло­жен М-Месаровичем для организации процессов принятия решений. Для уменьшения неопределенности ситуации выделяются уровни сложности принимаемого решения - слои, т. е. определяется сово­купность последовательно решаемых проблем. При этом выделение проблем осуществляется таким образом, чтобы решение вышеле­жащей проблемы определяло бы ограничения (допустимую степень упрощения) при моделировании на нижележащем уровне, т. е. сни­жало бы неопределенность нижележащей проблемы, но без утраты замысла решения общей проблемы.

Многослойную иерархию можно проиллюстрировать рис. 1.12:

каждый слой представляет собой блок D, принимающий решения и вырабатывающий ограничения А} для нижележащего (”' - 1)-го бло­ка.

В качестве примера рассмотрим многослойную иерархию при­нятия решения по управлению каким-либо процессом. В ней мож­но выделить [1.33] три основных аспекта проблемы принятия реше­ния в условиях неопределенности, приведенные на рис. 1.13.

Нижний слой, самый "близкий" к управляемому процессу, - слой выбора. Задача этого слоя - выбор способа действий т. Прини­мающий решения элемент (блок) получает данные (информацию) об управляемом процессе и, применяя алгоритм, полученный на верх­них слоях, находит нужный способ действия, т. е. последователь­ность управляющих воздействий на управляемый процесс. Алго­ритм может быть определен непосредственно как функциональное отображение D, дающее решение для любого набора начальных данных.

 

Для примера предположим, что заданы выходная функция Р и фунхция оценки G, а выбор действий {т} снован на применении оценки G к Р. Используя теорети­ко-множественные представления выходную функцию можно определить как отоб ражсние Р-. М х V -> У, где М- множество альтернативных действий, Y - множе­ство возможных результатов на выходе (или "выходов"), V - множс(?гво неопреде­ленностей, адекватно отражающее отсутствие знаний о зависимости между действи­ем m и выходом Y.

Аналогично функция оценки G есть отображение G: М х Г-” V. где V - множе­ство величин, которые могут быть связаны с характеристиками качества работы системы. Если множество V состоит из единственного элемента или является пус­тым, т. е. относительно результата на выходе для данного действия т нет неопре­деленности, выбор может основываться на оптимизации: найти такое т' в M, чтобы величина v' = G (m ', Р(т)), была меньше, чем г = G (/ n, /</”)) для любого Другого действия те M. Если U — более богатое множество, приходится предлагать некоторые другие процедуры для выбора способа решения. Возможно при этом придется ввести и некоторые другие отображения, помимо Р и G. Но в общем случае для того, чтобы определить задачу выбора на первом слое, необходимо уточнить множество неопределенностей V, требуемые отношения Р, G и т. д. Это осу­ществляется на верхних слоях.

Вышележащий по отношению к рассматриваемому слою - слои обучения или адаптации. Задача этого слоя - конкретизировать множество неопределенностей U, с которым имеет дело слой выбора. Множество неопределенностей U рассмат­ривается здесь как множество, включающее в себя все незнание о поведении системы и отражающее все гипотезы о возможных источниках и типах таких неопределенно­стей. U может быть получено с помощью наблюдений и внешних источников ин­формации. Назначение рассматриваемого слоя - сузить множество неопределенно­стей V и таким образом упростить модель слоя выбора. В случае стационарности системы и среды множество V может быть предельно сужено вплоть до одного элемента, что соответствует идеальному обучению. Однако в общем случае U может включать не только существующие, но и предполагаемые системой принятия реше­ния неопределенности, и в случае необходимости U может быть полностью измене­но, расширено, в том числе за счет изменения ранее принятой базисной гипотезы.

Третий, в данном случав верхний. — слой самоорганизации. На этом слое выби­раются структура, функции н стратегии, используемые на нижележащих слоях, та­ким образом, чтобы по возможности приблизиться к отображению цели, которая обычно задается в форме вербального описания. Если цель не достигается, могут быть изменены функции P ” G на первом слое или стратегия обучения на втором.

Многослойные системы принятия решений полезно формиро­вать для решения задач планирования и управления промышлен­ными предприятиями, отраслями, народным хозяйством в целом. При постановке и решении таких проблем нельзя раз и навсегда определить цели, выбрать конкретные действия: экономические и технологические условия производства непрерывно изменяются. Все это можно отразить в многослойной модели принятия решений.

Примером приложения идеи выделения слоев могут служить многоуровневые экономико-математические модели планирования и управления отраслями, народ­ным хозяйством, разрабатываемые в кашей стране в 70-80-х гг. [2.33 и др], а позднее - я промышленными предприятиями (см., например, работы доктора экономических наук, профессора СПбГГУ В-А.Дуболазова [2.42], гл. 5 в (9] и др.).

Эшелоны. Понятие многоэшелонной иерархической структу­ры вводится в [1.33] следующим образом: система представляется в виде относительно независимых, взаимодействующих между собой подсистем: при этом некоторые (или все) подсистемы имеют права принятия решений, а иерархическое расположение подсистем (мно­гоэшелонная структура) определяется тем, что некоторые из них находятся под влиянием или управляются вышестоящими. Струк­турные представления такого типа условно иллюстрируются рисун­ком 1.4 д и более детально - рис. 1.14. Уровень такой иерархии на­зывают эшелоном.

Основной отличительной особенностью многоэшелонной струк­туры является предоставление подсистемам всех уровней определен­ной свободы в выборе их собственных решений; причем эти реше­ния могут быть (но не обязательно) не теми решениями, которые бы выбрал вышестоящий уровень. В [1.33] показывается, что предоста­

вление свободы действий в принятии решений компонентам всех эшелонов иерархической структуры повышает эффективность ее функционирования.

Подсистемам предоставляется определенная свобода и в выборе целей. Поэтому многоэшелонные структуры называют также много­целевыми.

В таких системах могут быть использованы разные способы принятия решений. Естественно, что при предоставлении прав са­мостоятельности в принятии решений подсистемы могут формиро­вать противоречащие друг другу ("конфликтные") цели и решения, что затрудняет управление, но является в то же время одним из условий повышения эффективности функционирования системы. Разрешение конфликтов достигается путем вмешательства выше­стоящего эшелона. Управляющие воздействия для разрешения этих противоречий со стороны вышестоящих уровней иерархии могут быть разной силы.

 

Для того, чтобы на это обратить внимание в [1.33] разделены понятия собственно "управления" и "координации". При этом послед­няя может иметь разную силу воздействия ("вмешательства") н осуществляется в разной форме. В связи с этим теорию многоуров­невых систем М.Месаровича иногда называют теорией координа­ции. В этой теории рекомендуется, чтобы в процессе принятия ре­шений подсистемы не всегда стремились бы отстаивать свои инте­ресы. доводя дело до конфликтных ситуаций, а вступали бы в коа­лиции.

В зависимости от принятых принципов (конфликты) или коали­ции), силы и форм вмешательства вышестоящих эшелонов в дела нижележащих процесс принятия решения может происходить по-разному, т. е. по-разному может быть организована система управления принятием решений, поэтому многоэшелонные, много­целевые иерархические структуры называют в [1.33] также организа­ционной иерархией.

Отношения, подобные принятым в эшелонированных структурах, реализуются в практике управления в форме так называемых холдинговых структур или холдингов. Правила взаимоотношений между фирмами, банками, торговыми домами и другими организациями, входящими в холдинг, оговариваются в соответствующих договорах и других нормативно-правовых и нормативно-технических документах.

Матричные структуры. В форме матричного представления мо­гут быть представлены взаимоотношения между уровнями иерар­хической структуры. Например, древовидная иерархическая струк­тура, приведенная на рис. 1.56, может быть представлена матрич­ной структурой, приведенной на рис. \.5е, 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 и 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 (см. гл. 4), поскольку при использовании таких диалоговых процедур пер­воначально не известно количество ветвей на каждом уровне иерар­хии.

В виде двумерной матричной структуры (рис. }.5ж) могут быть представлены взаимоотношения между уровнями иерархии со "слабыми" связями (рис. 1.5в); 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. Но в этих случаях графическое их представление становится неудобным, и то­гда применяют символическое алгебраическое представление, пред­ставление многомерной структуры в виде тензора (см. гл. 3).

Кроме того, матричные структуры сложных систем могут быть представлены и в форме, когда одна или даже все оси структуры образованы как иерархические, что, например, имеет место при представлении организационных структур, сочетающих линейный, функциональный и программно-целевой принципы управления (см. гл. 5).

42

Смешанные иерархические структуры с вертикальными и гори­зонтальными сякзми. 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 и горизонтальные взаимодействия между элементами (подсистемами) одного уровня.

Впервые идея структур такого вида предложена В.М.Глушко-вым при разработке общегосударственной автоматизированной системы управления (ОГАС) (8.2, с. 141].

В качестве примера приведем модель структуры управления государством, кото­рая была положена в основу концепции ОГАС. В нашей стране управление всегда осуществлялось с использованием смешанного принципа территориально-отра­слевого управления. В соответствии с этим принципом органы территориального и отраслевого управления не могут рассматриваться как подчиненные друг другу. Это всегда затрудняло графическое представление структуры управления страной, осо­бенно проявилось в связи с необходимостью представления структуры функцио­нальной части ОГАС, что и потребовало применения нового вида структур.

На рис. 1.15 за основу принято многоуровневое представление: на верхнем уровне расположены общегосударственные (территориальные) и отраслевые органы управления (отраслевые министерства); на среднем - республиканские (союзных республик) органы управления, в числе которых нередко были и республиканские отраслевые министерства; на нижнем - предприятия и организации. Для простоты на рисунке не показан еще один уровень управления - региональный, т. е. уровень областей, краев, автономных республик. В этой структуре существовала древовидная иерархическая подчиненность исполнительных органов управления регионального, республиканского и общегосударственного уровней: в частности, Госплан СССР имел аналогичные органы управления в союзных республиках, при усилении прин­ципа регионального управления в период реформ 70-х гг. - плановые комиссии при исполнительных органах управления областями, краями и т. д. Аналогично -Госснаб и ряд других общегосударственных органов управления.

В то же время предприятия и организации имели, как правило двойное подчине­ние отраслевым министерствам и территориальным (региональным, республикан­ским) органам управления, т. с. имела место иерархия со "слабыми" связями.

В свою очередь, между общегосударственными органами управления при приня­тии решений по сложным проблемам устанавливаются горизонтальные взаимодей­ствия, для согласования решений, взаимного обмена информацией и т. д. Аналогич­ные связи существовали между соответствующими органами республиканского управления. В период предоставления большей самостоятельности регионам и развития хозяйственной самостоятельности предприятий (хозрасчет, самофинанси­рование и т. п.) горизонтальные связи стали возникать и на нижних уровнях.

Представление структуры организационного управления страной в форме, по­добной рис. 1.15, помогает принимать решения о преобладании в разные периоды развития экономики разных принципов - территориального и отраслевого.

43

Разумеется, на рис. 1.15 иллюстрирован только общий принцип взаимоотноше­ний между различными органами управления страной, а реальная структура форми­руется с помощью соответствующих нормативно-правовых и нормативно-методи­ческих документов, в которых регламентируются конкретные взаимодействия между органами управления.

 

Рис;. 1.15

Смешанный характер носит и организационная структура современно­го предприятия (объединения, акционерного общества и т. п.). Как будет показано в гл. 5, линейный принцип управления реализуется в оргструкту-рах с помощью древовидных иерархических структур, линейно-функ­циональные оргструктуры представляют собой иерархию со "слабыми" связями, программно-целевые структгуры основаны на приоритете горизон­тальных связей, матричные (тензор1дые) - на равноправии составляющих многомерной организационной структуры.

Оргструктуры, называемые матгричными, являются фактически тоже смешанн-дми, поскольку они сочетадот матричные и иерархические пред­ставления.

Структуры с произвольными связями. Этот вид структур обыч­но используется на начальном этгапе познания объекта, новой про­блемы, когда идет почек 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 ctovktvd. В связи с

неясностью взаимодействий между элементами вначале стремятся установить и представить графически все связи (рис. 1.16 а). Однако такие представление не добавляет ничего нового к представлению элементов без связей (рис. 1.16 б), поскольку принятие решений связано всегда с установлением наиболее существенных связей для принятия решения.

Представление типа рис. 1.16 а правомерно в тех случаях, когда хотя бы устанавливает­ся сила связей, их на­правленность. В приве­денном же виде это представление анало­гично квадрату К.Ма­левича, который каждый может воспринимать по-своему.

Следует отметить, что приведенные на рис. 1.16 представления фактически являются различными подходами к исследованию проблемы: можно не имея вначале ни одной связи, искать я оценивать их последовательно, используя, например, один из методов морфологического моделирования - метод систематического покрытия поля (см. гл. 2), или друше методы анализа пространства состояний путем введе­ния тех или иных мер близости; а можно действовать по принципу Родена, сформу­лированному в стихотворной форме Николаем Доризо: "Взяли камень, убрали ю камня все лишнее, и остались прелестные эти черты."^\

Формируются структуры с произвольными связями путем уста­новления возможных отношений между предварительно выделен­ными элементами системы, введения ориентировочных оценок си­лы связей, и, как правило, после предварительного формирования и анализа таких структур связи упорядочивают и получают иерархи­ческие или сетевые структуры.

Классификации систем

Примеры классификаций систем. Системы разделяют на клас­сы по различным признакам, и в зависимости от решаемой задачи можно выбирать разные принципы классификации.

Предпринимались попытки классифицировать системы по виду отображаемого объекта (технические, биологические, экономиче­ские и т. п. системы); по виду научного направления, используемого для их моделирования (математические, физические, химические и Др.). Системы делят на детерминированные и стохастические; от­крытые и закрытые; абстрактные и материальные (существующие в объективной реальности) и т. д.

Классификации всегда относительны. Так, в детерминирован ной системе можно найти элементы стохастичности, и, напротив детерминированную систему можно считать частным случаем сто хаотической (при вероятности равной единице). Аналогично, если принять во внимание диалектику субъективного и объективного в системе, то станет понятной относительность разделения системы на абстрактные и объективно существующие: это могут быть ста дии развития одной и той же системы.

Действительно, естественные и искусственные объекты, отражаясь в сознании человека, выступают в роли абстракций, понятий, а абстрактные проекты создава­емых систем воплощаются в реально существующие объекты, которые можно ощу. тить, а при изучении снова отразить в виде абстрактной системы.

Однако относительность классификаций не должна останавлк вать исследователей. Цель любой классификации - ограничить вы бор подходов к отображению системы, сопоставить выделенным классам приемы и методы системного анализа и дать рекомендации по выбору методов для соответствующего класса систем. При этом система, в принципе, может быть одновременно охарактеризована несколькими признаками, т. е. ей может быть найдено место одно временно в разных классификациях, каждая из которых может ока заться полезной при выборе методов моделирования.

Рассмотрим для примера некоторые из наиболее важных клас сификаций систем.

Открытые и закрытые системы. Понятие открыта системы ввел Л. фон Берталанфи [1.6]. Основные отличительны! черты открытых систем - способность обмениваться со средой мае сой, энергией и информацией. В отличие от них закрытые или замк иутые системы предполагаются (разумеется, с точностью до приня той чувствительности модели) полностью лишенными этой способ ности, т. е. изолированными от среды.

Возможны частные случаи: например, не учитываются гравита ционные и энергетические процессы, а отражается в модели си стемы только обмен информацией со средой; тогда говорят об ив формационно-проницаемых или соответственно об информацией но-непроницаемых системах.

С моделью открытой системы Берталанфи можно познакомиться в [1.6, 1.7, 1.6:

Там же рассматриваются некоторые интересные особенности открытых систо Одна из наиболее важных состоит в следующем. В открытых системах "проявляют термодинамические закономерности, которые кажутся парадоксальными и прот воречат второму началу термодинамики" ([1.7], с. 42). Напомним, что второй закс термодинамики ("второе начало"), сформулированный для закрытых систем, хара теризует систему ростом энтропии, стремлением к неупорядоченности, разрушений

Проявляется этот закон и в открытых системах (например, стар' ние биологических систем). Однако в отличие от закрытых в о"

46

 

крытых системах возможен "ввод энтропии", ее снижение; "по­добные системы могут сохранять свой высокий уровень и даже раз­виваться в сторону увеличения порядка сложности" ([1.7], с. 42), т. е. в них проявляется рассматриваемая в следующем разделе законо­мерность самоорганизации (хотя Берталанфи этот термин еще не использовал). Именно поэтому важно для системы управления под­держивать хороший обмен информацией со средой.

Целенаправленные, целеустремленные сис­темы. Как уже отмечалось, не всегда при изучении систем можно применять понятие цель. Однако при изучении экономических, ор­ганизационных объектов важно выделять класс целенаправленных или целеустремленных систем [13, 4.1].

В этом классе, в свою очередь, можно выделить системы, в ко­торых цели задаются извне (обычно это имеет место в закрытых системах), и системы, в которых цели формируются внутри систе­мы (что характерно для открытых, самоорганизующихся систем).

Закономерности целеобрачоваяия в самоорганизующихся системах рассматри­ваются ниже. Методики, помогающие формировать и анализировать структуры це­лей, характеризуются в гл. 4.

Классяфккяцв! сметем по сложности. Существует несколько подходов к разделению систем по сложности. Так, Г.Н.Поваров связывает сложность с размерами системы [1.34].

В то же время существует точка зрения, что большие (по ве­личине, количеству элементов) и сложные (по сложности связей, алгоритмов поведения) системы - это разные классы систем [13].

Б.С.Флейшман за основу классификации принимает слож­ность поведения системы [1.52].

Одна из наиболее полных и интересных классификаций по уров­ням сложности предложен?” К.Боулдингом [1.10, 1.63]. Выделенные в ней уровни приведены в табл. 1.1.

В классификации К.Боулдинга каждый последующий класс включает в себя предыдущий, характеризуется большим проявле­нием свойств открытости и стохастичности поведения, более ярко выраженными проявлениями закономерностей иерархичности и историчности (рассматриваемых ниже), хотя это не всегда отмеча­ется, а также более сложными "механизмами" функционирования и развития.

Оценивая классификации с точки зрения их использования при выборе методов моделирования систем, следует отметить, что такие рекомендации (вплоть до выбора математических методов) имеются в них только для классов относительно низкой сложности (в клас­сификации К.Боулдинга, например, - для уровня неживых систем),

47

а для более сложных систем оговаривается, что дать такие реко­мендации трудно.

Поэтому ниже подробнее рассматривается классификация, в ко­торой делается попытка связать выбор методов моделирования со всеми классами систем. Основанием для этой классификации яв­ляется степень организованности.

Таблица 1.1

Тип системы	Уровень сложности	Примеры
Неживые си­стемы	Статические структуры (остовы) Простые динамические структуры с задан­ным законом поведения Кибернетические системы с управляемыми циклами обратной связи	Кристаллы Часовой меха­низм Термостат
Живые системы	Открытые системы с самосохраняемой структурой (первая ступень, на которой возможно разделение на живое и неживое) Живые организмы с низкой способностью воспринимать информацию Живые организмы с более развитой способ­ностью воспринимать информацию, но не обладающие самосозн< 12345678910Следующая ⇒ Поделиться с друзьями: Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы... Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями... Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции... Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...  © cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста. Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы! 0.11 с.