Взаимосвязь элементов нижестоящего и вышестоящего уровней

Элементы нижестоящего уровня могут влиять на действия вышестоящего элемента как непосредственно, снабжая его всей запрашиваемой им информацией, так и косвенно, посредством принимаемых ими решений, ибо конечный успех вышестоящего элемента зависит от того, как работают системы нижестоящего уровня. В ходе обмена информацией, имеющего место до принятия решения, вышестоящий элемент имеет превосходство над эле­ментами нижестоящего уровня и может затребовать информацию нужного ему вида. Обычно эта информация касается того, какое решение собираются принять элементы нижестоящего уровня, т. е. она связана с оценкой процесса принятия решения ниже­стоящими элементами. Эти элементы, в свою очередь, могут использовать посылаемую наверх информацию как дополнитель­ную переменную, определяющую выбор решения на нижестоящем уровне, с целью обеспечения для себя более выгодных условий. Однако, если процесс — динамический и если учитывается вме­шательство после принятия решения, то элементы нижестоящего уровня должны принимать во внимание тот факт, что слишком большие расхождения между информацией, посылаемой до при­нятия решения, и следующим за этим реальным событием могут привести к нежелательной реакции со стороны вышестоящего элемента. Обычно в процессе обмена информацией, происходящего до принятия решения, нижестоящий элемент может сообщить вышестоящему элементу ту информацию, которая максимизирует его потенциальный выигрыш; но он должен при этом соблюдать «чувство меры», ибо от него могут потребовать разумного объяс­нения любого расхождения, возникающего в период после при­нятия решения.

4. Почему именно иерархические структуры?

При обсуждении иерархических систем постоянно возникает вопрос, почему они так распространены в природе или почему необходимо при проектировании систем наделять их именно такой структурой. Очевидный недостаток многоуровневой системы состоит в сложности ее поведения и управления ею: функциониро­вание такой системы нелегко проанализировать, ею трудно управ­лять и не всегда легко воздействовать на нее извне. Для проекти­рования новых систем на основе одноуровневого подхода обычно имеется определенная совокупность знаний и понятий, примени­мых на самых различных стадиях проектирования. Многоуровне­вые же системы требуют совершенно новых разработок. Но в таком случае возникает вопрос, дает ли использование многоуровневого подхода какие-то преимущества по сравнению с полностью интегрированным и централизованным подходом. На этот вопрос мы и пытались дать ответ (по крайней мере, в качественной форме) на протяжении данной главы. Имеет смысл выделить и подчерк­нуть еще раз ряд доводов в пользу многоуровневого подхода.

Интеграция

Иерархическое упорядочение часто связано с процессом изме­нения структуры уже существующей системы в целях повышения эффективности ее работы. При создании объединенной (или «инте­грированной») системы управления промышленным комплексом редко имеется возможность коренной перестройки и рационализа­ции всего комплекса ввиду наличия ряда экономических, технических и социальных ограничений. По существу приходится исходить из имеющейся уже системы регулирования рабочих процессов и управления на нижнем уровне, добавляя к ней управ­ление более высокого уровня и осуществляя тем самым интеграцию всего управления системой. В этом случае ситуация несколько напоминает раздельное проектирование технологического про­цесса и системы управления им. В настоящее время уже довольно ясно, что систему нужно проектировать как целое, а не начинать с процесса и затем просто добавлять необходимое управление. Несмотря на то что можно привести примеры, в которых при проектировании технологии процесса учитывается и наличие управляющих подсистем, общесистемный подход, не делающий никаких разделений, все еще не реализован.

Аналогично при проектировании интегрированной управляю­щей системы начинают с заданного процесса и управления на ниж­нем уровне с таким расчетом, чтобы координация взаимодей­ствующих подсистем содействовала достижению целей более высокого уровня, охватывающих все более и более обширные части системы.

Стратификация

Описания или модели сложных систем часто могут быть полу­чены лишь на основе стратификации с учетом физических под­систем, управленческих и экономических аспектов и т. п. Кроме того, глобальная задача, для осуществления которой создается система, может быть конкретизирована путем установления иерар­хии необходимых работ и подзадач.

Ограниченные возможности элементов (модулей) системы

Предположим, что подлежащая выполнению задача такова, что ее нельзя решить применением ни одного из имеющихся в наличии решающих элементов. В системах «линейного» функцио­нирования в таких случаях образуют многоэшелонную иерар­хию, а в системах с «многофазным» принципом работы используют многослойный подход или декомпозицию многоэшелонного типа, в которой единственный решающий элемент используется для последовательного решения всех подзадач. Очевидным примером является задача оптимизации с помощью ЭВМ, объем памяти которой настолько ограничен, что программированию поддаются только полученные после декомпозиции подзадачи. Следует отметить, что многоуровневый подход к решению сложных задач, как правило, является важным методом в системотехнике. Исходя из сложной глобальной задачи, образуют иерархию подзадач. Затем по очереди решают подзадачи с использованием по возможности единственного решающего элемента. Дрью и др. [24] приводят интересные данные о применении этого подхода при разработке транспортных систем.