13. Иерархическое представление структуры системы. Пример.

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

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

Наибольшее распространение имеют древовидные иерархические структуры, с помощью которых представляются коне сложных технических изделие и комплексов (рис. 1.6), структуры классификаторов и словарей, структуры целей и функций, производствен­ные структуры (рис. 1.7), организационные структуры предприя­тий.

Иерархии со "сла­быми" связями приме­няют в тех случаях, когда цели сформулированы слишком близко к идеальным устремлениям и недостаточно средств для их реализации для представления некоторых видов организационных структур

В общем слу­чае термин иерар­хия шире, он означает соподчиненность, порядок подчи­нения низших по должности и чину лиц высшим, возник как наименование "служебной лестницы" в религии, широко приме для характеристики взаимоотношений в аппарате управления государством, армией и т. д., затем концепция иерархии была рас­пространена на любой согласованный по подчиненности порядок объектов.

14. Стратифицированное представление структуры системы. Пример.

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.

В качестве простейшего примера стратифицированного описания приводится отображение ЭВМ в виде двух страт 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 понятий, 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.

Пример:

Система

Страта 6: философское или теоретико-познавательное описание замысла системы

Страта 5: Представление системы на языке выбранной научной теории

Страта 4: Проектное представление системы

Страта 3: Конструкция (конструкторская документация)

Страта 2: Технология (технологическая документация)

Страта1: Материальное воплощение системы

Стратифицированное представление мо­жет использоваться и как средство последо­вательного углубления представления о сис­теме, ее детализации: 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 понять и реализовать общий замысел системы, сконструировать систему, необходимо реализовать нижележащее страты.

15. Матричное представление структуры системы. Пример. В форме матричного представления могут быть представлены взаимоотношения между уровнями иерархической структуры. Например, древовидная иерархическая структура, приведенная на рис. б, может быть представлена матричной структурой, приведенной на рис. е, 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 дескриптивного 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 (ж) могут быть представлены взаимоотношения между уровнями иерархии со "слабыми” связями (рис. в); 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. 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