Многоуровневые иерархические структуры систем

Классификация структур систем

Структура систем носит самый разнообразный характер. В зависимости от выделенного признака можно провести ту или иную классификацию структур систем (и систем в целом).

Рассмотрим основные топологии структур (систем). Соответствующие схемы приведены на рисунках ниже.

В зависимости от топологии различают следующие структуры:

· линейные структуры;

· иерархические, древовидные структуры;

· сетевая структура;

· матричная структура;

· комбинационные структуры.

Примером линейной структуры (рис.1.6) является структура стан ций метро на одной (не кольцевой) линии.

Примером иерархической структуры (рис.1.7) является структура управления военным вузом: «Начальник института – Заместители начальника института – Начальники факультетов – Начальники кафедр и подразделениями – Преподаватели кафедр и сотрудники других подразделений».

Примером сетевой структуры (рис.1.8) является структура организации строительно-монтажных работ при строительстве дома: некоторые работы, например, монтаж стен, благоустройство территории и др. можно выполнять параллельно.

Пример матричной структуры (рис.1.9) – структура работников отдела НИИ выполняющих работы по одной и той же теме.

Рис. 1.6. Структура линейного типа.

Рис.1.7. Структура иерархического (древовидного) типа.

Рис.1.8. Структура сетевого типа.

Комбинационные структуры образуются с помощью корректных комбинаций других структур. Это осуществляется с помощью метода соединений и вложений.

Рис. 1.9. Структура матричного типа.

«Вложение друг в друга» плоскостных матричных структур может привести к более сложной структуре - структуре пространственной матричной (например, вещества кристаллической структуры типа изображённой на рис.1.10).

Рис.1.10. Структура типа кристаллической (пространственно-матричной)

Такого вида структуры часто используются в системах с тесно связанными и равноправными («по вертикали» и «по горизонтали») структурными связями. В частности, такую структуру могут иметь системы открытого акционерного типа, корпорации на рынке с дистрибьютерной сетью и другие.

Из комбинаций матрично-матричного типа (образуемую комбинацией «плоскостных», например, временных матричных структур), можно получить, например, время–возрастную матричную «пространственную» структуру. Комбинация сетевых структур может дать вновь сетевую структуру. Комбинация иерархической и линейной структуры может привести как к иерархической (при «навешивании» древовидной структуры на древовидную), так и к неопределенностям (при «навешивании» древовидной структуры на линейную).

Из одинаковых элементов также можно получать структуры различного типа.

Взаимодействие элементов в системе строго избирательно. Элемент, входящий в систему, взаимодействует с другими элементами не целиком, а только одной или несколькими сторонами. Следовательно, характер и качество связи зависит от особенностей той или иной стороны элементов, находящихся во взаимодействии. Например, кирпичи в простой кладке взаимодействуют друг с другом лишь путем соприкосновения поверхностей, не меняясь внутренне. Взаимодействие это чисто механическое. Поэтому структура, строение этой системы может быть отражено указанной формальной схемой. В кристалле – совершенно другая картина. Во взаимодействии элементов кристалла – атомов – проявляются их внутренние свойства. Атомы, входящие в кристаллы, претерпевают качественные изменения. Поэтому кристаллическая решетка только приближенно передаёт структуру кристалла. С помощью простой схемы пространственного расположения клеток нельзя отобразить структуру живого организма, т.к. взаимосвязь клеток сложна и многообразна. Таким образом, чем больше сторон и свойств элементов участвуют во взаимодействии, тем сложнее оказывается структура.

Пространственное расположение элементов – это отношение между элементами. Строение системы – её структура – не исчерпывается только этим отношением. В понятие структуры должны входить элементы – основа структуры, и набор отношений между ними. Набор может сводиться к одному отношению. Элементами структуры необязательно являются элементы системы или части системы (подсистемы). Элементами структуры могут быть и связи между элементами системы, и их свойства, и отношения между ними и т.д. Зачастую структура рассматривается как схема связей элементов системы.

Структурные связи обладают относительной независимостью от элементов и могут выступать как инвариант при переходе от одной системы к другой, перенося закономерности, выявленные и отраженные в структуре одной из них, на другие. При этом системы могут иметь различную физическую природу.

Как всякий предмет имеет множество сторон, свойств, взаимоотношений с миром, так и структура системы имеет множество проявлений и в этом смысле можно говорить о множественности структур системы; пространственная структура, структура связности и т.п.

Структуру системы удобно изображать в виде графической схемы, состоящей из ячеек (групп) и соединяющих их линий (связей). Такие схемы называются структурными.

По признаку пространственной организации систем различают:

· структуры плоские и объемные;

· рассредоточенные – когда элементы равномерно распределены в пространстве;

· локально-сосредоточенные – при наличии сгущений элементов;

· сосредоточенные – когда имеется одно сгущение элементов.

По временному признаку различают:

· экстенсивные структуры, в которых с течением времени происходит рост числа элементов;

· интенсивные – в которых происходит рост числа связей при неизменном числе элементов.

Порядок вхождения элементов системы в подсистемы, а затем последовательное объединение подсистем в целостную систему образует структуру членения системы. Эта структура всегда иерархического типа и имеет всегда не менее двух уровней – старший уровень – система, младший – элементы.

Структура системы может быть охарактеризована по имеющимся в ней (или преобладающим) типам связей (последовательными, параллельными, комбинированными, обратными).

По признаку связи различают следующие структуры:

· иерархические;

· многосвязные;

· сотовые.

На рис.1.11 представлено графическое изображение этих структур.

Рис.1.11. Классификация структур по связям: 1,2 – иерархическая; 3,4 – многосвязная; 5 - сотовая

В зависимости от степени подчиненности в системе можно выделить три класса структур:

· иерархические;

· неиерархические;

· смешанные.

Подсистемы, полученные выделением из одной исходной системы, относят к подсистемам одного уровня или ранга. При дальнейшем делении получаем подсистемы более низкого уровня. Такое деление называют иерархией (деление должностей на высшие и низшие, порядок подчинения низших по должности лиц высшим и т. п.).

В целом необходимо отметить, что классификация систем далека до своего завершения. Можно даже усилить сказанное, в принципе, в силу многообразия систем и их свойств, окончательная классификация просто невозможна. По-видимому, ее можно осуществить только для некоторых классов систем, достаточно простых для изучения. Но окружающая нас действительность настолько сложна и неисчерпаема в своих проявлениях, что описание ее с помощью систем требует привлечения формальных теорий, которые, несмотря на всю их мощь и универсальность, ограничены по своим возможностям. Последнее следует из знаменитой теоремы Геделя о неполноте, в соответствии с которой, в рамках любой формальной теории можно найти утверждение, которое нельзя ни доказать ни опровергнуть в рамках этой теории. Для решения этого вопроса необходимо перейти к метатеории, включающей в себе, как частный случай, исходную формальную теорию. Таким образом, познание окружающей действительности, будет вынуждать нас применять все более и более сложные модели и теории, что в свою очередь приведет к изменению состава рассматриваемых систем. Классификация систем возможна только для уровня знаний, соответствующего настоящему моменту времени. Поэтому столь многочисленны и разнообразны подходы современных авторов к решению этой проблемы.

Для иерархических структур иногда используют классификацию изображенную на рис.1.12.

В сложных системах, как правило, понятие системы предполагает наличие иерархической структуры, т.е. систему иногда определяют как иерархическую целостность.

Иерархия – это упорядоченность компонентов по степени важности.

Определение 1.34. Иерархией называют структуру с наличием подчиненности, т. е. неравноправных связей между элементами, когда воздействия в одном из направлений оказывают гораздо большее влияние на элемент, чем в другом.

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 различных структур применяются графы.

Рис.1.12.

Одна из многочисленных классификаций структур систем представлена таблицей 1.4 [67].

Строго иерархической называется структура удовлетворяющая следующим условиям:

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

· существует по крайней мере одна только подчиненная система;

· существует одна и только одна управляющая подсистема;

· любая подчиненная подсистема непосредственно взаимодействует с одной и только одной управляющей (обратное не всегда имеет место).

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

Неиерархические структуры должны удовлетворять следующим требованиям:

· не существует подсистемы, которая является только управляющей;

· не существует подсистемы, которая является только подчиненной;

· любая подчиненная подсистема взаимодействует более чем с одной управляющей (обратное 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. Недаром та или иная степень иерархии наблюдается в подавляющем большинстве естественных систем.

Таблица 1.4

Основания классификации	Структура
Вид	Характеристика
Сферы существования	Материальная   Мысленная	Представляет собой материальные объекты Выступает как мысленное образование
Выполняемая роль	Нормативная Идеальная Целевая Реальная	Выступает в виде норматива Выступает в виде идеала (оптимума) Представляется целью действия Та, которая есть на самом деле
Размещение	Внутренняя Внешняя	Образуется внутренними связями системы Образуется внешними связями системы
Направленность	Субстанциональная   Функциональная	Совокупность связей, определяющих внутреннее единство системы Совокупность взаимоотношений, определяющих функционирование элементов
Разнообразие	Простая Сложная	Отличается небольшим числом связей Характеризуется большим числом связей
Вид связей	Порядковая Композиционная топологическая	Определяет порядок элементов Определяет взаимодействие элементов Определяет размещение элементов
Характер связей	С прямыми связями С обратными связями Со смешанными связями	Воздействие одного элемента на другой Обратное воздействие элементов Смешанные связи
Устойчивость структуры	Детерминированная Вероятностная Хаотическая (диссипативная)	Устойчивая структура Устойчивая в вероятностном смысле Неустойчивая структура
Композиция структуры	Координационная (неиерархическая) Иерархическая смешанная	Связи равноправных элементов   Связи соподчиненных элементов Наличие тех и других связей
Равноправие элементов	С равноправными элементами С неравноправными элементами	Элементы равноправны и обладают одинаковым статусом Элементы неравноправны и обладают различным статусом

В большинстве определений и интуитивные трактовок понятия структуры системы имеется в виду, что структура представляет собой совокупность устойчивых связей и отношений между элементами сис­темы и выступает в виде ее инварианта. Однако такое понятие структуры не совсем пригодно для развиваю­щихся систем, у которых структура меняется с развитием системы и по­этому является относительно устойчивой структурой.

Одна и та же система может быть представлена разными структурами в зависимости от стадии познания объектов или процессов, от аспекта их рассмотрения, цели создания. При этом по мере развития исследований или в ходе проектирования структура системы может меняться.

Структуры, особенно иерархические, могут помочь в раскрытии неопределенности сложных систем. Другими словами, структурные представления систем могут являться средством их исследования.

Понятие многоуровневой иерархической структуры системы является сложным и многогранным и его невозможно определить краткой формулировкой. Исчерпывающее определение потребовало бы перечисления всех возможных альтернатив. Отметим лишь несколько существенных характеристик, присущих всем иерархическим структурам.

К ним относятся:

· последовательное вертикальное расположение подсистем, составляющих данную систему (вертикальная декомпозиция);

· приоритет действий или право вмешательства подсистем верхнего уровня;

· зависимость действий подсистем верхнего уровня от фактического исполнения нижними уровнями своих функций.

В теории систем рассматривают следующие три вида иерархии, характеризующихся соответствующими уровнями абстрагирования

· стратифицированные системы (страт);

· многослойные системы (слой);

· многоэшелонные системы (эшелон).

Рассмотрим в общих чертах особенности этих видов иерархии.

Страты (стратифицированные системы). При отображении сложных систем основная проблема состоит в том, чтобы найти компромисс между простотой описания, позволяющей составить и сохранить целостное представление об исследуемом или проектируемом объекте, и детализацией описания, позволяющей отразить многочисленные особенности конкретного объекта.

Один из путей решения этой проблемы состоит в задании системы семейством моделей, каждая из которых описывает поведение системы с точки зрения соответствующего уровня абстрагирования. Для каждого уровня существуют характерные особенности, законы и принципы, с помощью которых описывается поведение системы на этом уровне. Такое представление называют стратифицированным, а уровни абстрагирования – стратами [23,55,64].

Стратифицированное описание или стратифицированная система задается семейством моделей, каждая из которых описывает поведение системы с точки зрения различных уровней абстрагирования.

С понятием страты связывается уровень описания (уровень абстрагирования) при изучении системы. Например, функционирование ЭВМ может быть описано, по крайней мере, на двух стратах. На первой страте ЭВМ описывается на языке физических законов. Предметом рассмотрения в этом случае являются электрическая схема ЭВМ, физические процессы, происходящие в различных ее частях, технические решения, положенные в основу устройства памяти ЭВМ, арифметического устройства, и т.д. На второй страте ЭВМ описывается как система по переработке информации. Здесь предметом рассмотрения становится программно-математическая структура ЭВМ, например ее операционная система с комплексом обрабатывающих и управляющих программ (трансляторы, супервайзер, программы-диспетчеры и т.д.). Относительная независимость, целостность страт открывает возможность проведения глубоких и детальных исследований на каждом из уровней.

Стратифицированное описание современных автоматизированных систем управления (АСУ) осуществляется на четырех относительно независимых уровнях:

· модельное обеспечение (экономико-математические модели);

· информационное;

· программно-математическое;

· техническое.

В каждой из этих 4-х страт имеются специалисты своего дела, которые часто с трудом находят общий язык. Вместе с тем существует настоятельная необходимость учитывать взаимосвязь всех четырех страт, поскольку АСУ в конечном итоге выступает как целостная система.

Выбор страт, в терминах которых описывается система, зависит от исследователя, его знаний и заинтересованности в деятельности системы. В общем случае стратификация неразрывно связана с интерпретацией производимых системой действий.

Аспекты описания функционирования системы на различных стратах в общем случае не связаны между собой, поэтому принципы и законы, используемые для характеристики системы на любой страте, не могут быть выведены из принципов, используемых на других стратах.

Существует асимметричная зависимость между условиями функционирования системы на различных стратах. Требования, предъявляемые к работе системы на любой страте, выступают как условия или ограничения деятельности на нижестоящих стратах.

На каждой страте имеется свой собственный набор терминов, концепций и принципов. Понимание системы возрастает при последовательном переходе от одной страты к другой: чем ниже мы спускаемся по иерархии, тем более детальным становится раскрытие системы, чем выше мы поднимаемся, том яснее становится смысл и значение всей системы. Иллюстрация стратификации приведена на рис.1.13.

Страты могут выделяться по разным принципам. Стратифицированное представление может использоваться и как средство последовательного углубления представления о системе ее детализации. Чем ниже мы опускается по иерархии страт, тем более детальным становится раскрытие системы. Чем выше мы подымаемся по иерархическое лестнице, тем яснее становится смысл и значение всей системы. Объяснить назначение системы с помощью элементов нижней страты в сложных системах практически невозможно.

Сказанное отображает в структуре суть одной из основных закономерностей теории систем, закономерности целостности, что помогает приблизить теоретические исследования закономерностей к практическому их применению. Начинать изучение системы можно с любой страты. В процессе исследования могут добавляться новые страты. На каждой страте может использоваться свое описание, своя модель, но система сохраняется до тех пор, пока не изменяется представление на верхней страте – ее концепция, замысел, который необходимо не исказить при раскрытии на каждой последующей страте.

Рис.1.13. Иллюстрация стратификации

Слои (многослойные системы). Другое понятие иерархического подхода относится к процессам принятия сложных решений.

Термин «многослойные системы» используется в основном при описании процессов принятия решений. Расслоение систем имеет много общего с процессом декомпозиции.

Примером многослойной системы может служить сложная проблема принятия решений, представленная в виде семейства последовательно расположенных более простых подпроблем таким образом, что решение всех подпроблем позволяет решить и исходную проблему.

Построение многослойных структур – одно из основных методологических средств системного анализа (дерево целей). Число слоев в известной мере зависит от степени детализации проблем. Но бывают случаи, когда расслоение обусловливается не столько характером проблемы, сколько характером применяемого для ее решения метода. Так, внедрение оптимизационных экономико-математических моделей в практику планирования привело к образованию двух отчетливых слоев в процессе формирования плана: оптимизационных расчетов и прямых плановых расчетов.

В отличие от стратифицированных многослойные структуры с самого начала учитывают динамизм изучаемых систем и существенную связь между последовательными слоями системы. Примером многослойных структур являются причинные цепи событий.

В классе материальных систем мы получаем следующую интерпретацию: если стратифицированные системы характеризуют объект с точки зрения отношений пространственного типа, то многослойные системы характеризуют его с точки зрения временных отношений.

Соответственно этому можно говорить о пространственной и временной иерархиях отношений. Рассматривая эти иерархии в рамках концепции целостности, мы обнаруживаем, что, в сущности, речь идет о внутренних и внешних аспектах целостности системы, связанных, как мы видели, с ее структурными и функциональными характеристиками. Поэтому явление стратификации было бы естественно называть также внутренне й (или структурной) иерархией систем, а многослойность – внешней (или функциональной) иерархией систем.

Почти в любой реальной ситуации принятая сложных решений существуют две предельно простые, но чрезвычайно важные особенности.

К ним относятся:

· когда приходит время принимать решения, принятие и выполнение решения нельзя откладывать;

· неясность относительно последствий различных альтернативных действий и отсутствие достаточных знаний о имеющихся связях препятствуют достаточно полному формализованному описанию ситуации, необходимому для рационального выбора действий.

Для решения сложной задачи принятия решения, последняя расчленяется (декомпозируется) на более мелкие подпроблемы, так что решение всех подпроблем позволяет решить исходную проблему. Такая иерархическая структура называется иерархической структурой слоев принятия решения.

Слои являются вторым видом многоуровневой структуры, которую предложил М.Месарович для организации процессов принятия решений в сложных системах. Для уменьшения неопределенности ситуации выделяются уровни сложности принимаемого решения ― слои, т.е. определяется совокупность последовательно решаемых проблем. При этом 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, но без утраты смысла общей проблемы.

Многослойную иерархию можно проиллюстрировать рис.1.14. Каждый слой представляет собой блок , принимающий решения и вырабатывающий ограничения для нижележащего слоя -го блока.

Многослойные системы принятия решений полезно формировать для решения задач планировать в управлении большими организациями (предприятиями, министерствами, народным хозяйством и т.д.).

При постановке и решении таких проблем нельзя раз и навсегда определить цели, выбрать конкретные действия: экономические и технологические условия непрерывно меняются. То же самое можно сказать и при системных представлениях военных действий. Но все это можно отразить в многослойной модели принятия решений.

В качестве примера рассмотрим многослойную иерархию принятия решений по управлению каким-либо процессом (рис.1.14).

Иерархическая структура состоит из трех уровней (слоев).

1. Слой выбора. Задача этого слоя - выбор способа действий m. Принимающий решение элемент на уровне этого слоя получает информацию, применяя тот или иной алгоритм переработки, находит нужный способ действий. При этом полагается что заданы выходная функция P и функция оценки G.

2. Слой адаптации. Задача этого слоя - конкретизация множества неопределенностей U, с которым имеет дело слой выбора. Назначение второго слоя - сужение множества неопределенностей.

3. Слой самоорганизации. На уровне этого слоя происходит выбор структуры, функций и стратегий будущей системы.

Рис.1.14. Многослойная система принятия решений

Эшелоны (многоэшелонные системы). Третий тип иерархии – многоэшелонные системы, по сути дела, выступает как обобщенная иерархия, заключающая в себе сочетание (своего рода синтез) структурной и функциональной иерархий. При описании многоэшелонных систем с понятием эшелона связывают уровень, который содержит элементы (подсистемы), наделенные правом принимать решения. Применительно к многоэшелонным системам часто используется термин «организационные иерархии». Последние выступают, как синтетический результат структурной и функциональной иерархий. Действительно, сами элементы (подсистемы) относятся, очевидно, к внутреннему структурному) аспекту организационной иерархии, тогда как свойство принимать решения относится к ее внешнему (функциональному) аспекту.

Структурный аспект организации первичен в том смысле, что при его отсутствии вообще не о чем говорить: система исчезает. Функциональный аспект (принятие решений) вторичен в том смысле, что его отсутствие еще не означает, что исчезают также элементы системы. Заметим, что функциональный аспект организации характеризует не любые поведенческие свойства системы, а выделяет лишь одно из них – свойство принятия решений.

Такого рода организации типичны для области социальных явлений. Их можно понимать как организации в узком смысле слова. В широком смысле слова организации выступают как синтез (единство) структуры и функции (поведения). Для организации в широком смысле слова структурный аспект уже не может рассматриваться как первичный. Между функцией и структурой устанавливается полная симметрия в силу единства внутреннего и внешнего аспектов.

Распространенность явления иерархии в природе и обществе исключительно широка. Л. Берталанфи рассматривал понятие иерархического порядка как фундаментальное для теории систем. Он писал: «Общая теория иерархического порядка, очевидно, будет важнейшей составной частью общей теории систем... Проблема иерархического порядка тесно связана с вопросами эволюции, араморфоза и меры организации».

Многие авторы рассматривают иерархичность в качестве атрибутивного свойства системы. В отдельных случаях система понимается как иерархическая упорядоченность. Все это делается для того, чтобы подчеркнуть исключительную важность иерархического порядка для понимания сущности систем.

Глубокая связь между явлениями системности и иерархичности не случайна. Корень этой связи лежит в диалектическом единстве внутреннего и внешнего аспектов целостности. Сама целостность с этой точки зрения может рассматриваться как некий фундаментальный фактор, порождающий иерархию.

Понятие многоэшелонной иерархической структуры вводится следующим образом: система представляется в виде относительно независимых, взаимодействующих между собой подсистем. При этом некоторые (или все) подсистемы имеют права принятия решений, а иерархическое расположение подсистем (многоэшелонная структура) определяется тем, что некоторые из них находятся под влиянием или управлением вышестоящих. Структурные представления многоэшелонированной системы принятия решений иллюстрируются на рис.1.15.

Таким образом, основной отличительной особенностью многоэшелонной структуры является предоставление подсистемам всех уровней определенной свободы в выборе их собственных решений. Эти решения могут быть не теми решениями, которые бы выбрал вышестоящий уровень. В работе [64] показывается, что предоставление свободы действий в принятии решений компонентам всех эшелонов иерархической структуры повышает эффективность ее функционирования.

Подсистемам предоставляется определенная свобода и в выборе целей. Поэтому многоэшелонные структуры называют еще многоцелевыми.

В таких системах могут быть использованы разные способы принятия решения. При составлении прав самостоятельности в принятии решений подсистемы могут формировать противоречащие друг другу цели и решения, что затрудняет управление, но является в то же самое время одним из условий повышения эффективности функционирования системы. Разрешение конфликтов достигается путем вмешательства вышестоящего эшелона. Управляющие воздействия для разрешения этих противоречий со стороны вышестоящих уровней иерархии могут быть разной силы.

Поэтому при рассмотрении эшелонов рассматриваются управляющие воздействия типа «управление» и «координация». Последнее может иметь разную силу воздействия («вмешательства») и осуществляется в разной форме. В связи с эти теорию многоуровневых систем М. Месаровича иногда называют теорией координации [46,47]. В этой теории рекомендуется, чтобы в процессе принятия решения подсистемы не всегда стремились бы отстаивать свои интересы, доводя дело до конфликтных ситуаций, а вступали бы в коалиции.

В зависимости от принятых принципов (конфликты или коалиции), силы и формы вмешательства вышестоящих эшелонов в дела нижележащих процесс принятия решения может происходить по-разному, т.е. по-разному может быть организована система управления принятием решений, поэтому многоэшелонные (рис.1.16), многоцелевые структуры называют, как уже указывалось выше, организацией иерархий.

Рис.1.15. Многослойная иерархия принятия решений по управлению процессом

Описание сложной иерархической структуры с помощью эшелонов, подразумевает, что:

· система состоит из семейства четко выделенных взаимодействующих подсистем;

· некоторые из подсистем являются принимающими решения, элементами;

· принимающие решения элементы располагаются иерархически в том смысле, что некоторые из них находятся под влиянием или управляются другими решающими элементами.

Рис.1.16. Эшелонированная иерархическая структура

Каждая из трех приведенных форм описания иерархических структур имеет свою область применения:

· концепция страт введена для целей моделировании;

· концепция слоев – для вертикальной декомпозиции решаемой задачи на подзадачи;

· концепция эшелонов относится к взаимной связи между образующими систему элементами принятия решения.

Несмотря на указанные различия, существуют и общие для всех трех видов описаний черты:

1. Элемент верхнего уровня имеет дело с более крупными подсистемами или с более широкими аспектами поведения системы в целом.

2. Период принятия решения для элемента верхнего уровня больше, чем для элементов нижних уровней.

3. Элемент верхнего уровня имеет дело с более медленными аспектами поведения всей системы.

4. Описания и проблемы на верхних уровнях менее структурированы, содержат больше неопределенностей и более трудны для количественной формализации.

Для теории многоуровневых систем двухуровневая система принятия решений представляет специфический интерес:

· это простейший тип систем, в котором проявляются все наиболее существенные характеристики многоуровневой системы;

· более сложные многоуровневые системы могут быть построены из двухуровневых подсистем, как из блоков.

Взаимодействие между вышестоящим элементом и каждым из нижестоящих элементов таково, что действие одного из них зависит от действий другого, причем эти взаимоотношения являются динамическими и изменяются во времени.

Существуют два возможных момента времени для координации нижестоящих элементов.

1. Вмешательство до принятия решения.

2. Вмешательство после принятия решения и следующие варианты организации взаимодействия элементов нижестоящего уровня:

· координирование путем прогнозирования взаимодействий;

· координирование путем оценки взаимодействий;

· координирование путем «развязывания» взаимодействий;

· координирование типа «наделение ответственностью»;

· координирование путем «создания коалиций».

Координация, сама представляющая собой сложную для решения проблему, имеет два сложных направления: направление самоорганизации (изменение структуры) и направление управления (выбор координирующего вмешательства при фиксированной структуре).

Изменения функции и взаимосвязей в результате самоорганизаций, используемых в процессе координации, называются модификацией.

Различают два вида модификаций:

· модификация целей;

· модификация образов (для выбранного способа координации).

Многие авторы рассматривают иерархичность в качестве атрибутивного свойства системы. В отдельных случаях система понимается как иерархическая упорядоченность [23,64]. Все это делается для того, чтобы подчеркнуть исключительную важность иерархического порядка для понимания сущности систем.

Глубокая связь между явлениями системности и иерархичности не случайна. Корень этой связи лежит в диалектическом единстве внутреннего и внешнего аспектов целостности. Сама целостность с этой точки зрения может рассматриваться как некий фундаментальный фактор, порождающий иерархию.

Дата добавления: 2015-04-30