2. Структуры и функции
2.1. Понятие структуры
Неразрывно с понятием Система связано понятие Структура. Обычно под Структурой понимается то, что остается неизменным в системе при изменении ее состояния, или реализации различных форм поведения. Структура (от лат. structura - строение, расположение, порядок) отражает наиболее существенные взаимоотношения между элементами и их группами. Неразрывность понятий система и Структура позволяет рассматривать Структуру как свойство системы – ее структурированность. Изучение этого свойства позволяет углубить наше представление о системе и ее особенностях.
Поскольку существует много определений понятия система, то аналогично существует и множество определений понятия Структура. Часто структура понимается как рисунок, как некоторая внешняя картина, раскрывающая устройство системы.
Структурой системы называется ее расчленение на группы элементов с указанием связи между ними, неизменное во время рассмотрения и дающее представление о системе в целом.
Одна и та же система может быть представлена различными структурами, в зависимости от целей исследования системы, от выбранного элементного состава системы. Выявляя структуру системы, прежде всего, выявляем ее элементный состав, и уже этот элементный состав дает первую структурную характеристику системы. Далее, выявляя связи между элементами, уточняем структуру системы. Выявляя различные виды связей: причинно-следственные, материальные, функциональные, организационные, алгоритмические и др. можно строить различные структуры.
Структуру системы удобно изображать в виде графических схем: графов, блок-схем, диаграмм. Такие схемы называют структурными.
С точки зрения системного анализа следует различать два важных вида структур: материальная структура и концептуальная структура.
Ранее мы отмечали, что существует два вида систем, принципиально различных по своей природе: системы реальные (материальные) и концептуальные (абстрактные). Естественно, что и структура этих двух видов систем будет различной.
Для систем реальных можно всего выделить некую материальную структуру, в которой структурные связи обусловлены строением самой системы или организационными связями между ее элементами. И, естественно, структура такой системы будет материальной, т.е. определяться реальными обменами ресурсов в физическом мире.
Для систем абстрактных, элементами которой выступают понятия, и связи будут понятиями. Структура такой системы будет абстрактной. И хотя ее можно представить графически, как и структуру материальную, тем не менее, в этом случае структуру определяют представления человека, анализирующего реальную систему.
2.2. Понятие иерархии
Как уже ранее отмечалось, понятие иерархия обозначает определенный порядок, соподчиненность. Поэтому это понятие было распространено на согласованный порядок элементов в структуре системы.
Введение иерархии в структуру позволяет облегчить исследование сложных систем. Применительно к системам иерархия проявляется в следующем:
Система всегда составлена из других систем.
Для любой системы всегда может быть найдена другая система, ее охватывающая.
Из этих двух систем система, включающая в себя другую, называется системой высшего уровня по отношению к системе, которую она содержит и которую называют системой низшего уровня.
Иерархия систем существует вследствие того, что системы более низкого уровня являются составными частями систем более высокого уровня.
Система низшего уровня, в свою очередь, может быть рассмотрена в качестве системы высшего уровня для систем, которые включены в нее.
В настоящее время широко используются три вида иерархии, позволяющих рассматривать систему с различных точек зрения:
- иерархия описания или абстрагирования системы (страты),
- иерархия процессов принятия решений (слои),
- иерархия организационного взаимодействия (эшелоны).
Страты (от лат. stratum - настил). Иерархия уровней описания системы или абстрагирования обусловлена следующим: с одной стороны, необходимо иметь достаточно детальное описание системы, а с другой стороны, это описание должно быть обозримым. Выполнить это требование можно лишь при использовании соответствующей иерархии описаний системы. При этом для описания системы на каждом уровне иерархии используется свое множество моделей системы.
Чтобы отличить этот вид иерархии от других, для нее используется термин – стратифицированное описание Различные уровни описания системы, присущие этому виду иерархии, называют с т р а т а м и. На рис.2.1. видно, что любой объект, рассматриваемый на некоторой страте, может более детально рассмотрен на нижележащей страте. Причем, если на нижних стратах рассматривается функционирование систем, то на верхних – их взаимодействие между собой.
Таким образом, обращаясь к нижним стратам получаем более детальное описание системы, а по мере продвижения вверх по стратам добиваемся большего понимания целей и назначения системы.
Рис. 2.1. Взаимодействие между стратами
Слои. Поскольку любая проблема может рассматриваться как система, то следующий вид иерархии связан с уровнями сложности процессов принятия решений. В большинстве проблем, для решения которых используется системный анализ, само решение многоэтапно и может быть представлено в виде множества последовательных решений (Рис.2.2). Такую иерархию называют иерархией слоев принимаемых решений, а саму систему принятия решений – многослойной системой.
Эшелоны. Организационные иерархии построены по следующему принципу: системы верхнего уровня являются принимающими решения (управляющими), а системы нижнего уровня управляемыми. Например, типичной организационной иерархией обладают структуры воинского подчинения или государственные структуры (так называемая «вертикаль власти»). Каждый уровень иерархии в таких системах называют эшелоном.
Из вышерассмотренных видов иерархии видно, что формирование структуры в общем случае предполагает декомпозицию системы - расчленение ее на подсистемы.
Рис. 2.2. Многослойная иерархия решений.
С другой стороны, если структурные отношения и состав элементов задан, систему можно построить, используя методы композиции – объединения отдельных элементов в некоторые группы, обладающие свойством целостности.
Методы декомпозиции и композиции часто используемый инструмент системного аналитика.