4. Характеристики многоуровневых иерархических структур информационных систем

Различают две группы характеристик структур ИС:

1. характеристики связаны с иерархичностью системы;

2. характеристики, оценивающие качество функционирования ИС заданной структуры.

К первой группе относятся: число уровней иерархии; число подсистем на каждом уровне иерархии; степень централизации; норма управляемости; мера равномерности связей; степень специализации подсистем; характер взаимосвязи между подсистемами и уровнями иерархии и т.д.

Ко второй группе характеристик относятся: эффективность; надежность; живучесть; гибкость структуры; быстродействие; достоверность обработки данных; загрузка технических средств и узлов и т.д.

Ряд из перечисленных характеристик имеет количественную меру, другие - качественную меру. Число уровней иерархии и число подсистем на каждом уровне характеризуют соответственно «высоту» организационной структуры и «ширину» каждого ее уровня.

Одной из важнейших характеристик организационной структуры системы является степень централизации и норма управляемости (размах контроля). Степень централизации служит мерой разделения полномочий между уровнями системы.

Для каждой пары смежных уровней (n-1), n; n=2, 3, N степень централизации вычисляется по формуле:

,

где W_n, W_n-1 - число задач, решаемых на уровнях.

Объем решаемых задач может быть оценен через количество перерабатываемой информации на уровне n.

Тогда степень централизации всей ИС рассчитывается по формуле:

,

где β_n – весовые коэффициенты, учитывающие специфику системы.

Чем больше значение α, тем выше степень централизации системы. Смещение основной массы решений в сторону высшего уровня иерархии отражает повышение степени централизации. Это повышение отождествляется с повышением управляемости подсистем и увеличением переработки информации на верхних уровнях. Повышение степени децентрализации соответствует увеличению самостоятельности подсистемы и уменьшению информации, перерабатываемой на верхних уровнях.

Степень централизации тесно связана с нормой управляемости, характеризующей объем задач, решением которых эффективно управляет руководитель. На практике норма управляемости определяется количеством работников, подчиненных одному руководителю и для различных уровней и подсистем ИС неодинакова.

Мера равномерности вертикальных связей характеризует степень отклонения связей в анализируемой системе по сравнению с равномерной линейной иерархической структурой. В равномерной структуре каждый элемент n-го уровня имеет одинаковое число вертикальных связей или подчиненных ему элементов (n – 1) уровня.

Равномерность для n уровня R_n определяется по формуле:

,

где а_i – число связей i элемента n уровня с элементами (n – 1) уровня;

а_ср – среднее число связей;

k – число элементов на n уровне.

Для многоуровневой системы мера равномерности вертикальных связей вычисляется по формуле:

,

где m – число уровней системы.

Для равномерных вертикальных связей R=1.

Степень специализации управляющих подсистем можно выразить отношением числа однородных задач, выполняемых подсистемой, к общему числу задач этого же типа, решаемых всей системой управления. Степень специализации i-подсистемы по управлению l-го вида оценивается по формуле:

,

где - число однородных задач типа l, выполняемых подсистемой i=1,2,..k (могут быть трудозатраты на решение).

Неравномерность функциональной специализации можно определить следующим образом. Пусть имеется k структурных элементов, которые должны выполнить L функций или управленческих задач. Для выполнения l-ой функции (l=1,2,..L), исходя из ее трудоемкости или других соображений, назначается k_l элементов, причем:

∑k_l = k и k_l › 0.

При ограниченном числе структурных элементов, выполняющих каждую функцию, число возможных вариантов распределения k элементов по L функциям может быть рассчитано по формуле:

.

При большом значении k выше записанную формулу можно аппроксимировать зависимостью:

Значение D максимально в случае равномерной специализации, когда каждую функцию выполняет одинаковое число структурных элементов, т.е.

k₁= k₂ = …k_L = k/L; при этом D_max = ln L.

Неравномерность функциональной специализации F можно характеризовать отношением числа возможных вариантов распределения структурных элементов по функциям управления в исследуемой структуре (для принятых значений k_l ) к D_max:

Эффективность ИС во многом зависит от степени совершенства ее организации и функциональной структуры. Тогда можно говорить о некоторой эффективности структуры, обеспечивающей максимальную эффективность системы в целом. Однако связь между структурой и эффективностью системы управления чрезвычайно трудно выявить и тем более формализовать.