Тема: Структура системи.

1.Основні визначення.

2.Структурна та функціональна схема системи.

3.Ієрархічні структури.

4.Опис структури складної системи.

5.Стан системи.

1. Структура – (від лат. “structure” – будова, розташування, порядок) внутрішня організація системи, що являє собою специфічний спосіб взаємозв'язку, взаємодії утворюючих його компонентів. Структура – це впорядкованість, організованість системи. Поняття структури вживається і в іншому, більш широкому смислі як сукупність необхідних і достатніх для досягнення мети відносин між елементами.

Поняття «функція» вживається в самих різних значеннях. Вона може означати здатність до діяльності і саму діяльність. Такий підхід до визначення функції розглядає її як спосіб прояву активності, життєдіяльності системи і її компонентів. Часто функцію визначають як реакцію системи на зовнішній вплив. Але такий підхід справедливий тільки для однофункціональних систем.

У широкому значенні функція – це форма, спосіб прояву активності, життєдіяльності системи та її компонентів.

Функції характерні й системі, й її компонентам, причому функції системи є інтегративний результат утворюючих її компонентів. Формально функція представляється залежністю вихідної характеристики від вхідних сигналів. Для графічного подання систем використовують структурні й функціональні схеми.

2. Структурна схема –схематичне зображення взаємодії між елементами, компонентами, підсистемами і зовнішнім середовищем. У структурній схемі вказуються всі елементи системи, всі зв'язки між елементами усередині системи і зв'язки певних елементів з навколишнім середовищем. Часто структурні схеми подають у вигляді графів. Граф складається з позначень елементів, що називаються вершинами, і позначень зв'язків між ними, що називаються ребрами (іноді дугами). Графи можуть зображувати будь-які структури, якщо не накладати обмежень на пересіченість ребер. Деякі типи структур мають особливості, важливі для практики, вони виділені з інших і отримали спеціальні назви. Так, в організаційних системах часто зустрічаються лінійні, деревоподібні, матричні, мережні структури і структури зі зворотними зв'язками (рис. 1).

Функціональна (феноменологічна) схема – графічне представлення функцій системи чи її компонентів без відображення їхнього внутрішнього структурування. Компоненти функціональної схеми не вимагають того, щоб бути цілком подібними компонентам прототипу, тому що метою створення такої схеми є тільки опис функцій прототипу. Кожний з компонентів системи, власне кажучи, є «чорною скринькою». Поняття чорної скриньки образно підкреслює повну відсутність відомостей про її внутрішню будову. Чорна скринька – основа макропідходу до аналізу систем, тобто таких методів вивчення системи, що ґрунтуються на властивостях співвідношення вхід-вихід.

Рис.1. Графи різних структур: а) лінійна структура; б) деревоподібна структура; в) матрична структура; г) мережна структура.

Різні види структур мають специфічні особливості й можуть розглядатися як самостійні поняття теорії систем. Коротко охарактеризуємо основні з них (рис. 2).

Рис.2.

Одним зі способів декомпозиції системи є її подання у вигляді сіткової структури чи мережі. Наприклад, сіткова структура може відображати характер дії технічної системи (телефонна мережа, електрична мережа тощо), етапи діяльності людини (при виробництві продукції – сітковий графік, при проектуванні – сітьова модель, при плануванні – сітковий план тощо).

При застосуванні сітьових структур використовують спеціальні терміни: “вершина”, “ребро”, “шлях”, “критичний шлях” тощо. Елементи мережі можуть бути розташовані послідовно й паралельно.

Найбільш поширеними та зручними для аналізу є односпрямовані мережі. Але можуть бути й мережі зі зворотними зв'язками.

3. Ієрархічні структури (рис. 2, б-г) становлять собою інший спосіб декомпозиції систем. Загалом термін “ієрархія” є ширшим: він означає співпідпорядкованість і спочатку застосовувався для характеристики відносин в апараті управління державою, армією і т. п.; порядку підлеглості нижчих за посадою й чином осіб вищим, а потім концепція ієрархії була поширена на будь-який погоджений за підпорядкованістю порядок об'єктів.

Тому, у принципі, в ієрархічних структурах важливе лише виділення рівнів підлеглості, а між ними й у межах рівнів між компонентами можуть бути будь-які відносини.

Відповідно до цього в теорії розглядають особливі класи багаторівневих ієрархічних структур типу “страт”, “шарів”, “ешелонів” та інші, які розрізняються принципами взаємодії елементів у межах рівня й правом втручання вищого рівня в організацію відносин між елементами нижчого.

Усі вершини (вузли) та зв'язки (дуги, ребра) існують у цих структурах одночасно. Такі структури можуть мати не два (як для простоти зображено на рис. 2, б і в), а більшу кількість рівнів декомпозиції (структуризації).

Структури типу рис. 2,б, у яких кожен елемент нижчого рівня є підлеглим одному вузлу (одній вершині) вищого, називають ієрархічними структурами із“сильними” зв'язками, деревоподібними структурами, структурами типу дерева, структурами, в яких виконується відношення деревного порядку.

Структура типу рис. 2,в, де елемент нижчого рівня (один чи кілька) може бути підлеглим двом і більше вузлам (вершинам) вищого, називають ієрархічними структурами зі “слабкими” зв'язками. В останньому випадку відносини, що мають вигляд “слабких” зв'язків між двома рівнями, подібні до відносин у матриці, утвореній зі складових цих двох рівнів (рис.2, ж).