гих свойств тела был приведен выше. Другие примеры применения физического структурного моделирования будут приведены в конце данной главы.

Для моделирования управляемых систем широко применя-

ются иерархические структурные схемы, предполагающие нали-

чие нескольких уровней обработки информации и принятия решений. Основная задача иерархической структуры – распределение функций обработки информации и принятия решений между отдельными элементами. На рисунке 3.7 приведен пример двухуровневой веерной иерархической структуры управления системой. В данной системе существует один привилегированный элемент, который имеет возможность управлять остальными элементами. Этот привилегированный элемент обычно называется

центром (Ц), а остальные элементы – производителями (Пi, i=1÷n).

Рисунок 3.7 – Двухступенчатая веерная структурная схема

Отношениями в данной модели служат условия обмена информацией, денежными и материальными ресурсами между центром и производителями. Следует отметить, что в приведенной структурной схеме отношения между производителями (горизонтальные связи) отсутствуют. Неравноправие элементов системы проявляется в том, что центр назначает правила формирования воздействий на производителей, и тем самым имеет возможность направлять в нужное для него русло действия нижних элементов. Данную схему несложно обобщить до многоуровневой веерной структуры, которая широко используется в экономике.

В заключение данного параграфа можно отметить следующее. Как было показано, структурные модели нашли широкое

96

применение в различных областях целенаправленной деятельности человека. В некоторых случаях они помогают построить модель исследуемой системы или процесса, а иногда – являются единственно эффективным инструментом при моделировании.

3.2 Способы построения структурных моделей

Не упрощайте жизнь, она и так проста: В ней всюду и всему отведены места. Не усложняйте жизнь, она и так сложна: Чтоб разобраться в ней, вторая жизнь нужна.

В. Кривилев

При структурном моделировании широко применяются методы анализа и синтеза. С помощью методов анализа производится разделение рассматриваемого объекта на части и исследование каждой из этих частей в отдельности. Методы синтеза, наоборот, служат для соединения частей в целое. Следует отметить, что при структурном моделировании методы анализа и синтеза необходимо применять совместно. Важно не просто разбить целое на отдельные элементы, но и соединить эти элементы таким образом, чтобы они снова образовали единое целое. С этой точки зрения синтез является завершающим этапом анализа, так как только после этого этапа можно объяснить целое через его части – в виде структуры целого. Это связано с тем, что при анализе теряются важные свойства объекта как целого (разобранный автомобиль не поедет), так и отдельных его элементов (оторванный руль "не рулит"). Поэтому, как отмечал один из ведущих специалистов по системному анализу Р. Акофф, результатом анализа является лишь вскрытие структуры системы, знание о том, как система работает, но не понимание того, почему и зачем она это делает. Только после синтеза можно объяснить поведение системы, рассматривая каждый элемент и его роль через призму всей системы.

Таким образом, анализ и синтез нельзя рассматривать как отдельные методы. Они дополняют друг друга и при структурном

97

моделировании должны применяться совместно. Только в этом случае построенная структурная модель будет отражать основные свойства исследуемого объекта согласно поставленным целям.

Рассмотрим теперь методы анализа и синтеза более подробно. Начнем с методов анализа, которые нашли широкое применение в науке и практике. В математике давно с успехом применяются такие аналитические методы, как разложение функций в ряды, спектральный анализ, дифференциальное и интегральное исчисление; в физике – методы молекулярной динамики; на производстве – конвейерная технология изготовления.

Как было отмечено выше, основной операцией при анализе является разделение целого на части. В дальнейшем эту операцию будем называть декомпозицией, и понимать под ней метод разложения системы на отдельные элементы. В результате декомпозиции исходная система распадается на подсистемы, задача

– на подзадачи и т.д. При необходимости операция декомпозиции может повторяться несколько раз, что приводит к древовидным структурам системы. Основной проблемой при декомпозиции является ее неоднозначность. Понятно, что одну и ту же систему можно разбить на различные подсистемы в зависимости как от опыта исследователя, так и от применяемой методики анализа. Поэтому в системном анализе существуют специальные критерии для обоснования процесса декомпозиции. Одним из таких критериев являются полнота декомпозиции. В свою очередь, полнота декомпозиции связана с полнотой модели системы, взятой в качестве исходной при декомпозиции. Как было указано в предыдущем параграфе, в системном анализе рассматривается только четыре формальные модели системы: "черного ящика", состава, структуры и "белого ящика". Очевидно, что для декомпозиции подходят только последние три модели, которые позволяют рассматривать систему через взаимодействие ее отдельных элементов. Поэтому одной из проблем системного анализа является накопление наборов полных формальных моделей для различных исследуемых систем, которые в теории искусственного интеллекта получили название фреймов. Известны фреймы для некоторых информационных, организационных и социальных систем. Одна-

98