Структура системы

Структура систем

Предположения о характере функционирования систем

Для получения ММ процесса функционирования системы, чтобы она охватывала широкий класс реальных объектов, в общей теории систем исходят из общих предположений о характере функционирования системы:

1) система функционирует во времени; в каждый момент времени система может находиться в одном из возможных состояний;

2) на вход системы могут поступать входные сигналы;

3) система способна выдавать выходные сигналы;

4) состояние системы в данный момент времени определяется предыдущими состояниями и входными сигналами, поступившими в данный момент времени и ранее;

5) выходной сигнал в данный момент времени определяется состояниями системы и входными сигналами, относящимися к данному и предшествующим моментам времени.

Первое предположение отражает динамический характер процесса функционирования в пространстве и времени. При этом процесс функционирования протекает как последовательная смена состояний системы под действием внешних и внутренних причин.

2 и 3 – отражают взаимодействие системы с внешней средой.

В 4 и 5 предложениях отражается реакция системы на внутренние факторы и воздействия внешней среды: последействие и принцип физической реализуемости.

Последействие – тенденции, определяющие поведение системы в будущем, зависят не только от того, в каком состоянии находится система в настоящий момент времени, но и в той или иной степени от ее поведения в предыдущие моменты времени.

Принцип физической реализуемости: система не реагирует в данный момент времени на «будущие» факторы и воздействия внешней среды.

И так, структура – это устойчивая упорядоченность в пространстве и во времени ее элементов и связей между ними, определяющая функциональную компоновку системы и ее взаимодействие с внешней средой;

Структура имеет множество описаний и интерпретаций. Для получения адекватного знания о структуре системы, о строении системы, необходимо построить множество описаний, каждое из которых будет охватывать лишь некоторые аспекты структуры как целостности.

Приведем примеры структур. Вещественная структура сборного моста состоит из его отдельных, собираемых на месте секций. Грубая структурная схема такой системы укажет только эти секции и порядок их соединения. Последнее и есть связи, которые здесь носят силовой характер. Пример функциональной структуры — это деление двигателя внутреннего сгорания на системы питания, смазки, охлаждения, передачи силового момента и др.Пример системы, где вещественные и функциональные структуры слиты, — это отделы проектного института, занимающиеся разными сторонами одной и той же проблемы. Типичной алгоритмической структурой будет алгоритм (схема) программного средства, указывающая последовательность действий. Также алгоритмической структурой будет инструкция, определяющая действия при отыскании неисправности технического объекта.

Примерами структур других типов является деление книги на главы. Ситуация с книгой интересна тем, что здесь основа деления может быть информационной (в научной литературе), вещественной (для типографии глава — это количество бумаги и рабочего труда) или более сложной, например, основанной на наборе эстетических воздействий на читателя (для художественной литературы).

Характеристика структур типами связей. Структура системы может быть охарактеризована по имеющимся в ней (или преобладающим) типам связей. Простейшими из них являются последовательное, параллельное соединение элементов и обратная связь (рис. 2).

Рис. 2. Простейшие типы связей

Поясним понятие обратной связи. Оно означает, что результат функционирования элемента влияет на поступающие, на него воздействия. Как правило, обратная связь выступает важным регулятором в системе. Крайне редко встречается система без того или иного вида обратной связи.

Модульное строение системы. Перейдем к введению следующей важной группы понятий. До сих пор мы называли связью воздействия одного элемента (или группы элементов) на другой элемент (группу). Ничто не мешает распространить понятие связи и на взаимодействие системы с «надсистемой», которую обычно называют внешней средой. Следующий шаг в исследовании связей в системе состоит в выделении для данного элемента:

а) всех тех воздействий, которые он испытывает со стороны других элементов и среды;

б) воздействий, которые он оказывает на другие элементы и среду.

Первую группу воздействий принято называть входами (воздействия «на элемент»), а вторую—выходами (воздействия «от элемента»).

Как правило, выходы элемента определяются входами и его внутренним строением. В этом смысле говорят, что выход есть функция от входа и самого элемента.

Язык входов и выходов переносится на произвольную совокупность элементов, включая и всю систему целиком. И здесь можно говорить обо всех входящих и выходящих воздействиях. Это не просто удобный, но весьма плодотворный подход к рассмотрению системы, поскольку, характеризуя группу элементов только входами и выходами, мы получаем возможность оперировать этой частью системы, не вникая, как связаны и взаимодействуют между собой ее элементы. Таким образом, мы уходим от детализации в описании при сохранении основных особенностей системы.

Группа элементов системы, описываемая только своими входами и выходами и обладающая определенной цельностью, называется модулем .

Система может представляться набором модулей и сама рассматриваться как модуль. Модульное построение системы, как правило, определяет ее декомпозицию. Нередко оно определяет и структуру. Однако значение понятия модуля в системном анализе и смежных с ним дисциплинах еще шире. Деление системы на модули — это удобный и наиболее распространенный прием работы с искусственными системами, включая их создание (проектирование), проверку, настройку, усовершенствование. Именно модульное строение системы в сочетании с принципом введения все более крупных модулей при сохранении обозримого объема входов и выходов позволяет рассматривать в принципе сколь угодно сложные системы. Примерами реализации этого положения на практике являются создание из сотен тысяч элементов (материальных, информационных, энергетических) вычислительных машин 4-го поколения, а также создание информационных систем и вычислительных сетей, охватывающих целый ряд стран, включая их многоуровневое программное обеспечение. Разработка таких систем обычно идет «сверху», с продумыванием назначения, входов и выходов модулей верхнего уровня, и, далее, спускается вниз, детализируя систему все в большей степени.

Схематическое изображение модуля приведено на рис. 1.5. Здесь

хj внешние (от «надсистемы») воздействия на элементы модуля J;

х * ij связи от других элементов системы на элементы модуля J;

x * j связи (воздействия) от элементов модуля J на другие элементы системы;

x * ik —связи (воздействия) от элементов модуля на среду, их также можно рассматривать как часть fj функции системы F, которая реализуется модулем J .

Заметим также, что понятие модуля близко к концепции «черного ящика» в кибернетике — так называют объект, в котором известна только зависимость выходов от входов. Однако в отличие от такой крайней ситуации здесь, при исследовании сложных систем, мы обычно в состоянии проанализировать, что же происходит внутри модуля, но нам удобно не делать этого на определенной стадии рассмотрения.

Важность понятий модуля, входа, выхода подчеркивается и большим количеством их синонимов в различных разделах науки и техники. Так, например, синонимом модуля являются:

1) в технике — «агрегат9quot;, «блок9quot;, «узел9quot;, «механизм9quot;;

2) в программировании — подпрограмма, «программный модуль», «логический блок»;

3) в организации и управлении — «подразделение9quot;, «комиссия9quot;.

Типичными входами и выходами являются пары: «сигнал—отклик9quot;, «воздействие (раздражение) — реакция», «запрос — ответ», «аргумент —решение», или, более широко «информация — принятие решения», «управление — движение» и др.

Чем больше сторон и свойств элементов участвуют во взаимодействии, тем сложнее оказывается структура.

Близким к понятию структуры является термин “декомпозиция”.

Декомпозицией называется деление системы на части, удобное для каких-либо операций с этой системой. Примерами декомпозиции будут: рассмотрение физического явления или математическое описание отдельно для данной части системы; разделение объекта на отдельно проектируемые части, зоны обслуживания; другие частично или полностью независимые манипуляции с частями системы.

Важнейшим стимулом и сутью декомпозиции является упрощение системы, слишком сложной для рассмотрения целиком. Такое упрощение может:

а) фактически приводить к замене системы на некоторую другую, в каком-то смысле соответствующую исходной — как правило, это делается вводом гипотез об отбрасывании или ослаблении отдельных связей в системе;

б) полностью соответствовать исходной системе и при этом облегчать работу с ней — такая декомпозиция, называемая строгой, требует специальных процедур согласования и координации рассмотрения частей.

Выделим три класса структур: иерархические, неиерархические и смешанные (см. рис.3). Иерархия – это упорядоченность компонентов по степени важности (многоступенчатость, служебная лестница).

Для иерархических структур характерно наличие управляющих (командных) подсистем. В неиерархических структурах функции управления распределены между всеми элементами или группами элементов. Как правило, наличие иерархии является признаком высокого уровня организации, в функциональном отношении иерархические системы более экономны. Избыточность структуры свидетельствует о нецелесообразном расходе ресурсов, расточительности, которая оправдана только в том случае, если целью является дальнейшее развитие системы, ее морфологическая перспектива. Для описания структур применяются графы.

Рис.3. Классификация структур по связям: 1,2 – иерархическая; 3,4 – многосвязная; 5 — сотовая

Строго иерархической называется структура, удовлетворяющая следующим условиям:

1) каждая подсистема является либо управляющей, либо подчиненной, либо (по отношению к различным подсистемам) то и другое одновременно;

2) существует, по крайней мере, только одна подчиненная система;

3) существует одна и только одна управляющая подсистема;

4) любая подчиненная подсистема непосредственно взаимодействует с одной и только одной управляющей (обратное утверждение не обязательно).

Неиерархические структуры являются производными от многосвязной структуры, в которой каждая подсистема непосредственно взаимодействует с любой другой. Неиерархические структуры удовлетворяют следующим требованиям:

1) не существует подсистемы, которая является только управляющей;

2) не существует подсистемы, которая является только подчиненной;

3) любая подчиненная подсистема взаимодействует более чем с одной управляющей (обратное утверждение необязательно).

Смешанные структуры представляют собой различные комбинации иерархической и неиерархической структур.

Любая иерархия, в принципе, сужает возможности и особенно гибкость системы. Элементы нижнего уровня сковываются доминированием сверху, они способны влиять на это доминирование (управление) лишь частично и, как правило, с задержкой. Однако введение иерархии резко упрощает создание и функционирование системы, и поэтому ее можно считать вынужденным, но необходимым приемом рассмотрения сложных технических систем.

5.189.137.82 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам.

Системы. Понятие, структура системы, свойства систем

Рис. 1. Понятие системы

«Система – это комплекс взаимодействующих компонентов».

«Система – это множество связанных действующих элементов».

«Система – это не просто совокупность единиц. а совокупность отношений между этими единицами».

И хотя понятие системы определяется по-разному, обычно все-таки имеется в виду, что система представляет собой определенное множество взаимосвязанных элементов, образующих устойчивое единство и целостность, обладающее интегральными свойствами и закономерностями.

Мы можем определить систему как нечто целое, абстрактное или реальное, состоящее из взаимозависимых частей.

Системой может являться любой объект живой и неживой природы, общества, процесс или совокупность процессов, научная теория и т. д. если в них определены элементы, образующие единство (целостность) со своими связями и взаимосвязями между ними, что создает в итоге совокупность свойств, присущих только данной системе и отличающих ее от других систем (свойство эмерджентности).

Система (от греч. SYSTEMA, означающего «целое, составленное из частей») представляет собой множество элементов, связей и взаимодействий между ними и внешней средой, образующих определенную целостность, единство и целенаправленность. Практически каждый объект может рассматриваться как система.

Система – это совокупность материальных и нематериальных объектов (элементов, подсистем), объединенных какими-либо связями (информационными, механическими и др.), предназначенных для достижения определенной цели и достигающих ее наилучшим образом. Система определяется как категория, т.е. ее раскрытие производится через выявление основных, присущих системе свойств. Для изучения системы необходимо ее упростить с удержанием основных свойств, т.е. построить модель системы.

Система может проявляться как целостный материальный объект, представляющий собой закономерно обусловленную совокупность функционально взаимодействующих элементов.

Важным средством характеристики системы являются ее свойства . Основные свойства системы проявляются через целостность, взаимодействие и взаимозависимость процессов преобразования вещества, энергии и информации, через ее функциональность, структуру, связи, внешнюю среду.

Свойство – это качество параметров объекта, т.е. внешние проявления того способа, с помощью которого получают знания об объекте. Свойства дают возможность описывать объекты системы. При этом они могут изменяться в результате функционирования системы. Свойства – это внешние проявления того процесса, с помощью которого получается знание об объекте, ведется за ним наблюдение. Свойства обеспечивают возможность описывать объекты системы количественно, выражая их в единицах, имеющих определенную размерность. Свойства объектов системы могут изменяться в результате ее действия.

Выделяют следующиеосновные свойства системы:

· Система есть совокупность элементов . При определенных условиях элементы могут рассматриваться как системы.

· Наличие существенных связей между элементами . Под существенными связями понимаются такие, которые закономерно, с необходимостью определяют интегративные свойства системы.

· Наличие определенной организации , что проявляется в снижении степени неопределенности системы по сравнению с энтропией системоформирующих факторов, определяющих возможность создания системы. К этим факторам относят число элементов системы, число существенных связей, которыми может обладать элемент.

· Наличие интегративных свойств . т.е. присущих системе в целом, но не свойственных ни одному из ее элементов в отдельности. Их наличие показывает, что свойства системы, хотя и зависят от свойств элементов, но не определяются ими полностью. Система не сводится к простой совокупности элементов; декомпозируя систему на отдельные части, нельзя познать все свойства системы в целом.

· Эмерджентностъ несводимость свойств отдельных элементов и свойств системы в целом.

· Целостность – это общесистемное свойство, заключающееся в том, что изменение любого компонента системы оказывает воздействие на все другие ее компоненты и приводит к изменению системы в целом; и наоборот, любое изменение системы отзывается на всех компонентах системы.

· Делимость – возможна декомпозиция системы на подсистемы с целью упрощения анализа системы.

· Коммуникативность . Любая система функционирует в окружении среды, она испытывает на себе воздействия среды и, в свою очередь, оказывает влияние на среду. Взаимосвязь среды и системы можно считать одной из основных особенностей функционирования системы, внешней характеристикой системы, в значительной степени определяющей ее свойства.

· Системе присуще свойство развиваться , адаптироваться к новым условиям путем создания новых связей, элементов со своими локальными целями и средствами их достижения. Развитие – объясняет сложные термодинамические и информационные процессы в природе и обществе.

· Иерархичность. Под иерархией понимается последовательная декомпозиция исходной системы на ряд уровней с установлением отношения подчиненности нижележащих уровней вышележащим. Иерархичность системы состоит в том, что она может быть рассмотрена как элемент системы более высокого порядка, а каждый ее элемент, в свою очередь, является системой.

· Важным системным свойством является системная инерция, определяющая время, необходимое для перевода системы из одного состояния в другое при заданных параметрах управления.

· Многофункциональность – способность сложной системы к реализации некоторого множества функций на заданной структуре, которая проявляется в свойствах гибкости, адаптации и живучести.

· Гибкость – это свойство системы изменять цель функционирования в зависимости от условий функционирования или состояния подсистем.

· Адаптивность – способность системы изменять свою структуру и выбирать варианты поведения сообразно с новыми целями системы и под воздействием факторов внешней среды. Адаптивная система – такая, в которой происходит непрерывный процесс обучения или самоорганизации.

· Надежность это свойство системы реализовывать заданные функции в течение определенного периода времени с заданными параметрами качества.

· Безопасность способность системы не наносить недопустимые воздействия техническим объектам, персоналу, окружающей среде при своем функционировании.

· Уязвимость – способность получать повреждения при воздействии внешних и (или) внутренних факторов.

· Структурированность – поведение системы обусловлено поведением ее элементов и свойствами ее структуры.

· Динамичность – это способность функционировать во времени.

Любая система имеет цель и ограничения . Цель системы может быть описана целевой функцией U1 = F (х, у, t. ), где U1 – экстремальное значение одного из показателей качества функционирования системы.

Поведение системы можно описать законом Y = F(x), отражающим изменения на входе и выходе системы. Это и определяет состояние системы.

Состояние системы – это мгновенная фотография, или срез системы, остановка ее развития. Его определяют либо через входные взаимодействия или выходные сигналы (результаты), либо через макропараметры, макросвойства системы. Это совокупность состояний ее n элементов и связей между ними. Задание конкретной системы сводится к заданию ее состояний, начиная с зарождения и кончая гибелью или переходом в другую систему. Реальная система не может находиться в любом состоянии. На ее состояние накладывают ограничения – некоторые внутренние и внешние факторы (например, человек не может жить 1000 лет). Возможные состояния реальной системы образуют в пространстве состояний системы некоторую подобласть ZСД (подпространство) – множество допустимых состояний системы.

Равновесие – способность системы в отсутствие внешних возмущающих воздействий или при постоянных воздействиях сохранять свое состояние сколь угодно долго.

Устойчивость – это способность системы возвращаться в состояние равновесия после того, как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних или внутренних возмущающих воздействий. Эта способность присуща системам, когда отклонение не превышает некоторого установленного предела.

Структура системы – совокупность элементов системы и связей между ними в виде множества.Структура системы означает строение, расположение, порядок и отражает определенные взаимосвязи, взаимоположение составных частей системы, т.е. ее устройства и не учитывает множества свойств (состояний) ее элементов.

Система может быть представлена простым перечислением элементов, однако чаще всего при исследовании объекта такого представления недостаточно, т.к. требуется выяснить, что представляет собой объект и что обеспечивает выполнение поставленных целей.

Рис. 2. Структура системы

Понятие элемента системы. По определению элемент – это составная часть сложного целого. В нашем понятии сложное целое – это система, которая представляет собой целостный комплекс взаимосвязанных элементов.

Элемент – часть системы, обладающая самостоятельностью по отношению ко всей системе и неделимая при данном способе выделения частей. Неделимость элемента рассматривается как нецелесообразность учета в пределах модели данной системы его внутреннего строения.

Сам элемент характеризуется только его внешними прояв­лениями в виде связей и взаимосвязей с остальными элемен­тами и внешней средой.

Понятие связи.Связь – совокупность зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы. Установить связь между двумя элементами – это значит выявить наличие зависимостей их свойств. Зависимость свойств элементов может иметь односторонний и двусторонний характер.

Взаимосвязи – совокупность двухсторонних зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы.

Взаимодействие – совокупность взаимосвязей и взаимоотношений между свойствами элементов, когда они приобретают характер взаимосодействия друг другу.

Понятие внешней среды. Система существует среди других материальных или нематериальных объектов, которые не вошли в систему и объединяются поняти­ем «внешняя среда» – объекты внешней среды. Вход характеризует воздействие внешней среды на систему, выход – воздействие системы на внешнюю среду.

По сути дела, очерчивание или выявление системы есть разделение некоторой области материального мира на две части, одна из которых рассматривается как система – объект анализа (синтеза), а другая – как внешняя среда.

Внешняя среда – набор существующих в пространстве и во времени объектов (систем), которые, как предполагается, оказывают действие на систему.

Внешняя среда – это совокупность естественных и искусственных систем, для которых данная система не является функциональной подсистемой.

Рассмотрим ряд типовых структур систем, использующихся при описании организационно-экономических, производственных и технических объектов.

Обычно понятие «структура9quot; связывают с графическим отображением элементов и их связей. Однако структура может быть представлена и в матричной форме, форме теоретико-множественного описания, с помощью языка топологии, алгебры и других средств моделирования систем [11].

Линейная (последовательная) структура (рис. 8) характеризуется тем, что каждая вершина связана с двумя соседними При выходе из строя хотя бы одного элемента (связи) структура разрушается. Примером такой структуры является конвейер.

Структура системы

Кольцевая структура (рис. 9) отличается замкнутостью, любые два элемента обладают двумя направлениями связи. Это повышает скорость общения, делает структуру более живучей.

Сотовая структура (рис. 10) характеризуется наличием резервных связей, что повышает надежность (живучесть) функционирования структуры, но приводит к повышению ее стоимости.

Структура системы

Многосвязная структура (рис. 11) имеет структуру полного графа. Надежность функционирования максимальная, эффективность функционирования высокая за счет наличия кратчайших путей, стоимость — максимальная.

Звездная структура (рис. 12) имеет центральный узел, который выполняет роль центра, все остальные элементы системы являются подчиненными.

Структура системы

Графовая структура (рис. 13) используется обычно при описании производственно-технологических систем.

Структура системы

Сетевая структура (сеть) — разновидность графовой структуры, представляющая собой декомпозицию системы во времени.

Например, сетевая структура может отображать порядок действия технической системы (телефонная сеть, электрическая сеть и т. п.), этапы деятельности человека (при производстве продукции — сетевой график, при проектировании — сетевая модель, при планировании — сетевая модель, сетевой план и т. д.).

Иерархическая структура получила наиболее широкое распространение при проектировании систем управления, чем выше уровень иерархии, тем меньшим числом связей обладают его элементы. Все элементы кроме верхнего и нижнего уровней обладают как командными, так и подчиненными функциями управления.

Иерархические структуры представляют собой декомпозицию системы в пространстве. Все вершины (узлы) и связи (дуги, ребра) существуют в этих структурах одновременно (не разнесены во времени).

Иерархические структуры, в которых каждый элемент нижележащего уровня подчинен одному узлу (одной вершине) вышестоящего (и это справедливо для всех уровней иерархии), называют древовидными структурами (структурами типа «дерева9quot;; структурами, на которых выполняются отношения древесного порядка, иерархическими структурами с сильными связями) (рис 14, а).

Структуры, в которых элемент нижележащего уровня может быть подчинен двум и более узлам (вершинам) вышестоящего уровня, называют иерархическими структурами со слабыми связями (рис 14, б).

Структура системы

В виде иерархических структур представляются конструкции сложных технических изделий и комплексов, структуры классификаторов и словарей, структуры целей и функций, производственные структуры, организационные структуры предприятий.

В общем случае терминиерархия шире, он означает соподчиненность, порядок подчинения низших по должности и чину лиц высшим, возник как наименование «служебной лестницы» в религии, широко применяется для характеристики взаимоотношений в аппарате управления государством, армией и т.д. затем концепция иерархии была распространена на любой согласованный по подчиненности порядок объектов.

Таким образом, в иерархических структурах важно лишь выделение уровней соподчиненности, а между уровнями и компонентами в пределах уровня могут быть любые взаимоотношения. В соответствии с этим существуют структуры, использующие иерархический принцип, но имеющие специфические особенности, и их целесообразно выделить особо.

3. Понятие структуры системы.

Структура системы – совокупность элементов системы и связей между ними в виде множества. Структура системы означает строение, расположение, порядок и отражает определенные взаимосвязи, взаимоположение составных частей системы, т.е. ее устройства и не учитывает множества свойств (состояний) ее элементов.

Система может быть представлена простым перечислением элементов, однако чаще всего при исследовании объекта такого представления недостаточно, т.к. требуется выяснить, что представляет собой объект и что обеспечивает выполнение поставленных целей.

дна и та же система может быть представлена разными структурами в зависимости от стадии познания объектов, от аспектов рассмотрения, от целей создания. В ходе проектирования структура может изменяться.

Вышестоящие органы 1

Вышестоящие органы N

Структура системыСтруктура системыСтруктура системыСтруктура системыСтруктура системыСтруктура системыСтруктура системыСтруктура системыСтруктура системы

Рис. 2. Структура системы

Понятие элемента системы. По определению элемент – это составная часть сложного целого. В нашем понятии сложное целое – это система, которая представляет собой целостный комплекс взаимосвязанных элементов.

Элемент – часть системы, обладающая самостоятельностью по отношению ко всей системе и неделимая при данном способе выделения частей. Неделимость элемента рассматривается как нецелесообразность учета в пределах модели данной системы его внутреннего строения.

Сам элемент характеризуется только его внешними прояв­лениями в виде связей и взаимосвязей с остальными элемен­тами и внешней средой.

Понятие связи.Связь – совокупность зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы. Установить связь между двумя элементами – это значит выявить наличие зависимостей их свойств. Зависимость свойств элементов может иметь односторонний и двусторонний характер.

Взаимосвязи – совокупность двухсторонних зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы.

Взаимодействие – совокупность взаимосвязей и взаимоотношений между свойствами элементов, когда они приобретают характер взаимосодействия друг другу.

Понятие внешней среды. Система существует среди других материальных или нематериальных объектов, которые не вошли в систему и объединяются поняти­ем «внешняя среда» – объекты внешней среды. Вход характеризует воздействие внешней среды на систему, выход – воздействие системы на внешнюю среду.

По сути дела, очерчивание или выявление системы есть разделение некоторой области материального мира на две части, одна из которых рассматривается как система – объект анализа (синтеза), а другая – как внешняя среда.

Внешняя среда – набор существующих в пространстве и во времени объектов (систем), которые, как предполагается, оказывают действие на систему.

Внешняя среда – это совокупность естественных и искусственных систем, для которых данная система не является функциональной подсистемой.

Типы структур

Рассмотрим ряд типовых структур систем, использующихся при описании организационно-экономических, производственных и технических объектов.

Обычно понятие «структура» связывают с графическим отображением элементов и их связей. Однако структура может быть представлена и в матричной форме, форме теоретико-множественного описания, с помощью языка топологии, алгебры и других средств моделирования систем [11].

Линейная (последовательная) структура (рис. 8) характеризуется тем, что каждая вершина связана с двумя соседними При выходе из строя хотя бы одного элемента (связи) структура разрушается. Примером такой структуры является конвейер.

Структура системы

Кольцевая структура (рис. 9) отличается замкнутостью, любые два элемента обладают двумя направлениями связи. Это повышает скорость общения, делает структуру более живучей.

Сотовая структура (рис. 10) характеризуется наличием резервных связей, что повышает надежность (живучесть) функционирования структуры, но приводит к повышению ее стоимости.

Структура системы

Многосвязная структура (рис. 11) имеет структуру полного графа. Надежность функционирования максимальная, эффективность функционирования высокая за счет наличия кратчайших путей, стоимость — максимальная.

Звездная структура (рис. 12) имеет центральный узел, который выполняет роль центра, все остальные элементы системы являются подчиненными.

Структура системы

Графовая структура (рис. 13) используется обычно при описании производственно-технологических систем.

Структура системы

Сетевая структура (сеть) — разновидность графовой структуры, представляющая собой декомпозицию системы во времени.

Например, сетевая структура может отображать порядок действия технической системы (телефонная сеть, электрическая сеть и т. п.), этапы деятельности человека (при производстве продукции — сетевой график, при проектировании — сетевая модель, при планировании — сетевая модель, сетевой план и т. д.).

Иерархическая структура получила наиболее широкое распространение при проектировании систем управления, чем выше уровень иерархии, тем меньшим числом связей обладают его элементы. Все элементы кроме верхнего и нижнего уровней обладают как командными, так и подчиненными функциями управления.

Иерархические структуры представляют собой декомпозицию системы в пространстве. Все вершины (узлы) и связи (дуги, ребра) существуют в этих структурах одновременно (не разнесены во времени).

Иерархические структуры, в которых каждый элемент нижележащего уровня подчинен одному узлу (одной вершине) вышестоящего (и это справедливо для всех уровней иерархии), называют древовидными структурами (структурами типа «дерева»; структурами, на которых выполняются отношения древесного порядка, иерархическими структурами с сильными связями) (рис 14, а).

Структуры, в которых элемент нижележащего уровня может быть подчинен двум и более узлам (вершинам) вышестоящего уровня, называют иерархическими структурами со слабыми связями (рис 14, б).

Структура системы

В виде иерархических структур представляются конструкции сложных технических изделий и комплексов, структуры классификаторов и словарей, структуры целей и функций, производственные структуры, организационные структуры предприятий.

В общем случае терминиерархия шире, он означает соподчиненность, порядок подчинения низших по должности и чину лиц высшим, возник как наименование «служебной лестницы» в религии, широко применяется для характеристики взаимоотношений в аппарате управления государством, армией и т.д. затем концепция иерархии была распространена на любой согласованный по подчиненности порядок объектов.

Таким образом, в иерархических структурах важно лишь выделение уровней соподчиненности, а между уровнями и компонентами в пределах уровня могут быть любые взаимоотношения. В соответствии с этим существуют структуры, использующие иерархический принцип, но имеющие специфические особенности, и их целесообразно выделить особо.

ВИДЫ СТРУКТУР СИСТЕМ

Структура отражает определенные взаимосвязи, взаиморасположение составных частей системы, ее устройство (строение).

Сетевая структура. или сеть, представляет собой декомпозицию системы во времени. Такие структуры могут отображать порядок действия технической системы (телефонная сеть, электрическая сеть и т.п.), этапы деятельности человека (при производстве продукции – сетевой график, при проектировании – сетевая модель, при планировании – сетевой план и т.д.).

Иерархические структуры представляют собой декомпозицию системы в пространстве. Все компоненты (вершины, узлы) и связи (дуги, соединения узлов) существуют в этих структурах одновременно (не разнесены во времени). Такие структуры могут иметь несколько уровней декомпозиции (структуризации).

Структуры, в которых каждый элемент нижележащего уровня подчинён одному узлу (одной вершине) вышестоящего (и это справедливо для всех уровней иерархии), называют древовидными структурами. структурами типа «дерева», на которых выполняется отношение древесного порядка, иерархическими структурами с «сильными» связями.

Структуры, в которых элемент нижележащего уровня может быть подчинён двум и более узлам (вершинам) вышестоящего, называют иерархическими структурами со «слабыми» связями .

Матричные структуры. Иерархическим структурам соответствуют матричные структуры. Отношения, имеющие вид «слабых» связей между двумя уровнями, подобны отношениям в матрице, образованной из составляющих этих двух уровней.

Многоуровневые иерархические структуры. В теории систем предложены особые классы иерархических структур, отличающиеся различными принципами взаимоотношений элементов в пределах уровня и различным правом вмешательства вышестоящего уровня в организацию взаимоотношений между элементами нижележащего: «страты», «слои», «эшелоны».

Страты. При отображении сложных систем основная проблема состоит в том, чтобы найти компромисс между простотой описания, позволяющей составить и сохранять целостное представление об исследуемом или проектируемом объекте, и детализацией описания, позволяющей отразить многочисленные особенности конкретного объекта. Решение проблемы – задание системы семейством моделей, каждая из которых описывает поведение системы с точки зрения соответствующего уровня абстрагирования, для каждого из которых существуют характерные особенности, законы и принципы, с помощью которых описывается поведение системы на этом уровне. Такое представление названо стратифицированным. а уровни абстрагирования – стратами. Например, в стратифицированном виде можно представить проблему моделирования текста: буквы – слова – предложения – абзацы – текст, могут быть выделены правила преобразования элементов одного уровня в другой.

Стратифицированное представление может использоваться как средство последовательного углубления представления о системе, ее детализации (чем ниже опускаемся по иерархии страт, тем более детальным становится раскрытие системы, чем выше поднимаемся, тем яснее становится смысл и значение всей системы).

Слои. Вид многоуровневой структуризации, предложенный для организации процессов принятия решений. Для уменьшения неопределенности ситуации выделяются уровни сложности принимаемого решения – слои. т.е. определяется совокупность последовательно решаемых проблем. Выделение проблем осуществляется таким образом, чтобы решение вышележащей проблемы определяло бы ограничения (допустимую степень упрощения) при моделировании на нижележащем уровне, т.е. снижало бы неопределенность нижележащей проблемы без утраты замысла решения общей проблемы.

Пример: Вычислительную систему, работающую под управлением ОС на основе ядра, можно рассматривать как систему, состоящую из трех иерархически расположенных слоев: нижний слой образует аппаратура, промежуточный — ядро, а утилиты, обрабатывающие программы и приложения, составляют верхний слой системы (рис. 5). Слоистую структуру вычислительной системы принято изображать в виде системы концентрических окружностей, иллюстрируя тот факт, что каждый слой может взаимодействовать только со смежными слоями. Действительно, при такой организации ОС приложения не могут непосредственно взаимодействовать с аппаратурой, а только через слой ядра.

Структура системы

Рис. 5. Трехслойная схема вычислительной системы

Многослойный подход является универсальным и эффективным способом декомпозиции сложных систем любого типа, в том числе и программных. В соответствии с этим подходом система состоит из иерархии слоев. Каждый слой обслуживает вышележащий слой, выполняя для него некоторый набор функций, которые образуют межслойный интерфейс (рис. 3.7). На основе функций нижележащего слоя следующий (вверх по иерархии) слой строит свои функции — более сложные и более мощные, которые, в свою очередь, оказываются примитивами для создания еще более мощных функций вышележащего слоя. Строгие правила касаются только взаимодействия между слоями системы, а между модулями внутри слоя связи могут быть произвольными. Отдельный модуль может выполнить свою работу либо самостоятельно, либо обратиться к другому модулю своего слоя, либо обратиться за помощью к нижележащему слою через межслойный интерфейс.

Эшелоны. Понятие многоэшелонной иерархической структуры вводится следующим образом: система представляется в виде относительно независимых, взаимодействующих между собой подсистем: некоторые подсистемы имеют права принятия решений, а иерархическое расположение подсистем (многоэшелонная структура) определяется тем, что некоторые из них находятся под влиянием или управляются вышестоящими. (Рис. 6)

Отличительной особенностью многоэшелонной структуры является предоставление подсистемам всех уровней определенной свободы в выборе их собственных решений, причем эти решения могут быть не теми решениями, которые бы выбрал вышестоящий уровень. Подсистемам предоставляется определенная свобода и в выборе целей – называются многоцелевыми структурами.

Задание: Выпишите основные понятия и определения.

Приведите пример системы. Опишите:

— множество А – множество её элементов;

— множество Z – множество свойств этого каждого элемента;

— связи между элементами системы;

Структура системы это:

Структура системы [system structure] — организация связей и отношений между подсистемами и элементамисистемы. а также, собственно, состав этих подсистем и элементов, каждому из которых обычно соответствует определенная функция. Различаются структуры одноуровневые и многоуровневые.Экономические системы. характеризуются, как правило, многоуровневой иерархическойструктурой ; им свойственна также полиструктурность. т.е. взаимопереплетение разнокачественных подсистем, образующих несколько связанных между собой иерархических структур (производственно-технологических, территориальных, институционных, социальных и др.). Различают также системы с постоянной и переменной структурами, причем структура экономической системы обычно относится ко второму виду: она подвижна, формируется применительно к условиям функционирования.

При анализе экономических систем исследуются первичные структурные единицы (например, предприятия и объединения являются первичными единицами структуры народного хозяйства страны) и структурные подразделения разного уровня — например, первое и второе подразделения общественного производства, группа А и Б в промышленности, а также секторы экономики. отрасли, регионы.

Свойства С.с. во многом определяют поведение системы. Для управления экономической системой, в частности, важно правильное построение ее организационной структуры (оргструктуры ).

Главной характеристикой качества структуры любой экономической системы является сбалансированность, пропорциональность (см. Балансовая модель, Балансовый метод. Равновесие ). Количественно структура системы оценивается соотношением объемов ее частей (подсистем) или их удельных весов (см. также Организационная структура, Структурные сдвиги в экономике ).

Экономико-математический словарь: Словарь современной экономической науки. — М. Дело. Л. И. Лопатников. 2003 .

Смотреть что такое «Структура системы» в других словарях:

структура системы — управления; структура системы Совокупность и характер связей и отношений между элементами (подсистемами) системы управления структура системы энергетики; структура системы состав элементов системы энергетики, их взаимосвязи и соотношение видов… … Политехнический терминологический толковый словарь

СТРУКТУРА СИСТЕМЫ — организация связей и отношений между подсистемами и элементами системы, а также состав этих подсистем и элементов, каждому из которых обычно соответствует определенная функция. Различают структуры одноуровневые и многоуровневые. Организационные… … Большой экономический словарь

Структура системы — множество элементов с отношениями между ними, например: информационной или производственной связанности, входимости, руководства подчинения или др … Толковый словарь «Инновационная деятельность». Термины инновационного менеджмента и смежных областей

структура системы управления — структура системы управления; структура системы Совокупность и характер связей и отношений между элементами (подсистемами) системы управления … Политехнический терминологический толковый словарь

структура системы энергетики — структура системы энергетики; структура системы состав элементов системы энергетики, их взаимосвязи и соотношение видов продукции, запасов энергоносителя, мощностей (производительностей) и пропускных способностей ее элементов в цепи добычи… … Политехнический терминологический толковый словарь

Структура системы высшего и послевузовского образования — Структура системы высшего и послевузовского профессионального образования представляет собой совокупность: федеральных государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования, федеральных государственных требований к… … Официальная терминология

Структура системы высшего и послевузовского профессионального образования — представляет собой совокупность: 1. государственных образовательных стандартов высшего и послевузовского профессионального образования и образовательных программ высшего и послевузовского профессионального образования; 2. имеющих лицензии высших… … Словарь юридических понятий

Структура системы качества — 5.2. Структура системы качества 5.2.1. Общие положения Информацию о состоянии рынка следует использовать для улучшения качества новых и существующих видов продукции и совершенствования системы качества. Руководство несет ответственность за… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

структура системы охраны и безопасности объекта — 2.13.1 структура системы охраны и безопасности объекта: Порядок подчиненности взаимосвязи составных частей системы охраны и безопасности объекта Источник: РД 25.03.001 2002: Системы охраны и безопасности объектов. Термины и определения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

алгоритмическая структура системы — Структура системы, рассматриваемой как совокупность алгоритмических элементов … Политехнический терминологический толковый словарь

  • Структура и функционирование белков: Применение методов БИОИНФОРМАТИКИ. Пер. с англ.. Ригден Д.Д. Молекулы белков лежат в основе почти всех биологических процессов. Ученым всегда были любопытны как белки, участвующие в метаболических путях, так и молекулярные основы их функционирования.… Подробнее Купить за 1433 руб
  • Структура и функционирование белков. Применение методов биоинформатики. Под руководством Даниэля Джона Ригдена. Молекулы белков лежат в основе почти всех биологических процессов. Ученым всегда были любопытны как белки, участвующие в метаболических путях, так и молекулярные основы их функционирования.… Подробнее Купить за 1117 руб
  • Структура тюремной индустрии. Структура тюремной индустрии — тема конференции, состоявшейся в Институте криминологии Университета Осло. Феноменологическая новизна и практическая актуальностьисследования объединили… Подробнее Купить за 462 грн (только Украина)

Другие книги по запросу «Структура системы» >>

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *