Ф
едеральное
агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Рязанский государственный радиотехнический университет
Теория систем и системный анализ
Методические указания к лабораторным работам
Рязань 2008
Теория систем и системный анализ: Методические указания к лабораторным работам. / Рязанский государственный радиотехнический университет; Сост. И.Ю. Филатов, В.В. Золотарев. Рязань, 2008. 60 с.
Ц елью лабораторных работ является получение практических навыков применения системного подхода на примере моделирования информационных процессов. Изучение и практическое освоение методов качественного анализа и принятия решений.
Предназначено для студентов специальностей 230105 и 080801, изучающих дисциплину «Теория систем и системный анализ». Может быть использовано студентами всех специальностей при изучении дисциплин, связанных с проектированием и разработкой сложных систем.
Лабораторная работа № 1 п остроение многоуровневых иерархических структур
Цель работы. Получение навыков представления информационных систем с помощью многоуровневых иерархических структур: страт, слоёв, эшелонов.
Методические указания
Структурные представления могут являться средством исследования систем. Различные виды структур имеют свои особенности. Существуют следующие виды структур: сетевые, иерархические, многоуровневые иерархические, матричные, с произвольными связями и др. Структура может быть представлена в форме теоретико-множественных описаний, матричной, графической с помощью языка топологии, алгебры и других средств моделирования системы.
Сетевая структура, или сеть (рис 1.1, а), представляет собой декомпозицию системы во времени. Такие структуры могут отображать порядок действия технической системы (телефонная сеть, железнодорожная сеть), этапы деятельности человека (при производстве продукции – сетевой график, при проектировании – сетевая модель, при планировании – сетевой план и т.д.). Для анализа сложных сетей существует математический аппарат теории графов, прикладная теория сетевого планирования и управления.
Иерархические структуры представляют собой декомпозицию системы в пространстве (рис. 1.1, б-г). Все компоненты (вершины, узлы) и связи (дуги, соединения узлов) существуют в этих структурах одновременно (не разнесены во времени). Также структуры могут иметь большое число уровней декомпозиции (структуризации).
Структуры типа рис 1.1, б, в которых каждый элемент ниже лежащего уровня подчинен одному узлу вышестоящего, называют древовидными структурами, структурами типа «дерева», иерархическими структурами с «сильными» связями.
Рис. 1.1
Структуры типа рис 1.1, в, в которой элемент нижележащего уровня может быть подчинен двум и более узлам вышестоящего, называют иерархическими структурами со слабыми связями.
Иерархическим структурам рис 1.1, б - в соответствуют матричные структуры рис. 1.1, д, е. Отношения имеют вид слабых связей между двумя уровнями на рис. 1.1, в подобно отношениям в матрице, образованной из составляющих этих двух уровней на рис. 1.1, е.
Наибольшее распространение имеют древовидные иерархические структуры, с помощью которых представляются конструкции сложных технических изделий и комплексов (рис. 1.2), структуры классификаторов и словарей, структуры целей и функций, производственные структуры (рис. 1.3), организационные структуры предприятий.
Рис. 1.2
Рис. 1.3
В общем случае термин иерархия (соподчиненность) означает порядок подчинения низших по должности и чину лиц высшим, широко применяется для характеристик взаимоотношений в аппарате управления государством, армией и т.д., кроме того, концепция иерархии распространяется на любой согласованный по подчиненности порядок объектов.
Поэтому, в принципе, в иерархических структурах важно лишь выделение уровней соподчинения, а между уровнями и между компонентами в пределах уровня могут быть любые взаимоотношения. В связи с этим существуют структуры, использующие иерархические принципы, но имеющие специфические особенности.
В теории систем М.Месаровича предложены особые классы иерархических структур типа «страт», слоев, «эшелонов», отличающихся различными принципами взаимоотношений элементов в пределах уровня и различным правом вмешательства вышестоящего уровня в организацию взаимоотношений между элементами нижележащего. Такие классы называют многоуровневые иерархические структуры.