1.2.2.3. Структура систем и объектов управления
Структура и иерархия. Структура - это расчленение системы на части с указанием связей между ними. Это расчленение постоянно на все время рассмотрения системы и осуществляется оно с целью более наглядного выявления основных свойств системы. Разделение может быть материальным, алгоритмическим, функциональным и т. п. В группы элементы объединяются по принципу простых и более сильных связей, а разграничение производится по принципу более слабых связей. (2.13) отражает факт расчленения системы на подсистемы.
Примеры: институт (факультет, кафедры, службы обеспечения), алгоритм (подпрограммы, функции, операторы), книга - информационное (научная литература), материальное при изготовлении, содержательно-эстетическое для художественной литературы.
Мы уже упоминали, что возможно графическое отображение структуры системы. Объекты, группы объектов, образующие блоки, обозначаются прямоугольниками, связи между ними - линиями со стрелками:
Все разнообразие возможных структур можно свести по определенным правилам преобразования структурных схем к трем представленным схемам последовательного, параллельного и соединения с обратной связью (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Схемы соединения подсистем: а) последовательное, б) параллельное, в) с обратной связью
Возможно деление не по принципу тесноты связей, который используется в структуре, а по иным соображениям, например, для достижения удобства описания, или с точки зрения физических явлений, или для удобства проектирования и т.п. Такое разделение для упрощения представления называют декомпозицией системы.
1.2.2.4. Иерархия в системах управления.
Иерархией называется структура с наличием подчиненности, т. е. неравноправных связей между элементами или блоками системы, когда воздействия в одном направлении существенно более значимы, чем в другом. Часто при наличии между объектами двусторонней связи каналы не равноценны: в одну сторону идут управления, в другую информация.
Примеры: государство, университет, предприятие и т.п.
Рис.1.4. Примеры иерархических структур
Наиболее распространенные древовидная и ромбовидная иерархические структуры (рис.1.4). Иерархия сужает возможности низших уровней, гибкость системы, ее эффективность, но она существенно упрощает задачу принятия решения и структуру, по крайней мере, на первый взгляд.
1.2.2.5. Иерархия целей в системах управления.
В большинстве систем, рассматриваемых в практической деятельности, протекают, развиваются некоторые процессы. При этом именно характер развития этих процессов и представляет интерес. Естественно, что процессы эти должны развиваться некоторым желательным в каком-либо смысле для нас образом, приближаться к некоторой определенной цели. При создании искусственных систем в рамках системного подхода цель является побудительным мотивом создания системы. Т.к. система влияет на внешнюю среду через выходные величины, то цель, скорее всего, должна выражаться через них. Кроме того, состояние самой системы, также представляет интерес, поэтому и состояния могут участвовать в формировании цели. Таким образом, процессы в системе должны развиваться целенаправленно и целенаправленность является важнейшей характеристикой системы.
Управление представляет собой целенаправленное вмешательство в эволюцию системы. Управления идут к системе извне. Они формируются некоторым управляющим модулем (модулем принятия решения).
В сложной системе имеется множество целей управления. Каждая подсистема может иметь свою цель. Цели могут совпадать, существенно различаться и противоречить одна другой. В иерархической системе каждый уровень имеет свои цели, которые можно выстроить в порядке важности или приоритета. В результате получается дерево целей, подобное структуре системы и отражающее структуру целей. Построение дерева целей с указанием каждой из них места и соподчиненности называется структуризацией целей. В сложной системе структура целей может быть достаточно сложной и сама представлять собой некую систему, в которой цели могут рассматриваться последовательно, параллельно, с обратной связью.