1.5. Виды и формы представления структур

Структурные представления - средство исследования систем. Виды структур - понятия системного анализа.

Структура может быть представлена в виде графа, в матричной форме, в форме теоретико-множественных описаний, с помощью языка алгебры и прочее.

Сетевая структура (сеть) (рис.1.2) представляет собой декомпозицию системы во времени. Она отображает порядок действия технических систем, этапы деятельности человека (при производстве продукции - сетевой график, при проектировании - сетевая модель, при планировании -сетевой план и т. д.).

Иерархические структуры представляют собой декомпозицию системы в пространстве. Все компоненты и связи существуют одновременно (не разнесены во времени). Структуры имеют уровни декомпозиции.

Рис.1.2

В древовидных структурах (рис.1.3) каждый элемент нижележащего уровня подчинен одному узлу вышестоящего уровня. Это иерархические структуры с «сильными» связями.

Иерархические структуры со «слабыми» связями (рис.1.4) отличаются тем, что элемент нижележащего уровня может быть подчинен двум и более узлам (вершинам) вышестоящего уровня.

Иерархические структуры могут быть представлены матричными ( табл.1.1 и табл.1.2).

Рис.1.3

Рис.1.4

Таблица1.1 Таблица 1.2

Уровень	Связи		Уровень	Связи
1	1-1 1-2 1-3 2-4 2-5		1	1-1 1-2 1-3 2-1 2-4 2-5
2	1-1 2-2		2	1-1 2-2

В [11] 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.

Можно задать систему семейством моделей с целью отображения многочисленных особенностей объекта. Каждая модель описывает объект с точки зрения соответствующего уровня абстрагирования. Такое представление названо стратифицированным, а уровни абстрагирования - стратами [11] (рис 1.5).

Рис.1.5

При разработке банков и баз данных выделяют физический уровень хранения данных, логический и системно-логический уровень.

В [10] Ю.И.Черняк выделил уровни абстрагирования в пределах от философского до материального воплощения (рис. 1.6).

Рис.1.6

Выделение страт в структуре функционирования АСУ соответствует сложившимся уровням управления: управление технологическими процессами и организационное управление предприятием.

Начинать изучение системы можно с любой страты. В процессе исследования могут добавляться новые страты, изменяться подход к выделению страт, но система сохраняется до тех пор, пока не изменяется представление на верхней страте, т.е. ее концепция, замысел системы.

Для организации процессов принятия решений, уменьшения неопределенности ситуации выделяются уровни сложности принимаемого решения, или слои. При этом определяется совокупность последовательно решаемых проблем. Решение вышележащей проблемы определяет ограничение при моделировании на нижележащем уровне.

На рис. 1.7 показано, что каждый слой D_i есть блок, принимающий решение и вырабатывающий ограничение X_j-1 для нижележащего D_i-1-го блока.

Рис.1.7

На рис. 1.8 приведен пример многослойной иерархии принятия решения по управлению, причем выделены [11] три аспекта проблемы принятия решений в условиях неопределенности.

Нижний слой - слой выбора, задача которого - выбор способа действия m. Алгоритм выбора действия зависит от входа и выхода процесса и определяется верхним слоем.

Например, задана выходная функция Р и функция оценки G, а выбор действия m основан на применении оценки G к Р. Выходную функцию можно определить как отображение Р: MUY, где М - множество альтернативных действий, U - множество неопределенностей, Y - множество возможных результатов на выходе.

Функция оценки G: МYV, где V - множества величин, связанных с качеством работы системы.

Задача слоя обучения или адаптации - конкретизировать множество неопределенностей U, с которым имеет дело слой выбора. Множество U включает в себя все незнания о поведении системы и отражает все особенности о возможных источниках и типах таких неопределенностей. Назначение этого слоя - сузить множество неопределенностей U, т.е. упростить модель слоя выбора.

Рис.1.8

На слое самоорганизации выбираются структура, функции и стратегии, используемые на нижележащих слоях, таким образом, чтобы приблизиться к отображению цели, которая обычно задается в форме вербального описания.

Если цель не достигнута, то могут быть изменены функции P и G на первом слое или стратегия обучения на втором.

Многослойные системы принятия решений полезны для решения задач планирования и управления промышленными предприятиями, отраслями, народным хозяйством в целом.

Понятие многоэшелонной иерархической структуры вводится в [11] следующим образом.

Система представлена в виде относительно независимых, взаимодействующих между собой подсистем, имеющих иерархическое расположение (рис.1.9). Некоторые из подсистем находятся под влиянием или управляются вышестоящими. Уровень такой иерархии называют эшелоном.

Подсистемы всех уровней свободны в выборе собственных решений, которые могут и не быть решениями верхнего уровня. Свобода повышает эффективность функционирования системы в целом.

Рис.1.9

Подсистемам предоставлена свобода в выборе целей, поэтому многоэшелонные структуры называют еще многоцелевыми.

Разрешение возможных конфликтов достигается путем вмешательства вышестоящего эшелона, причем управляющие воздействия могут быть разной силы. Их делят на "управления" и "координации". Координации тоже могут быть разной силы.