Методы исследования сложных систем

В борьбе со сложностью можно при­влечь две концепции из общей теории систем.

Первая — неза­висимость. В соответствии с этой концепцией для минимизации сложности необходимо максимально усилить независимость ком­понент системы. По существу, это означает такое разбиение (декомпозицию) систе­мы, чтобы высокочастотная динамика ее была заключена в единых компонентах, а межкомпонентные взаимодействия представляли лишь низкочастотную динамику системы.

Чтобы уменьшить сложность системы, нужно разбить ее на множество небольших, в высокой степени независимых модулей. Довольно высокой степени не­зависимости можно достичь с помощью двух методов оптими­зации: усилением внутренних связей в каждом модуле и ослабле­нием взаимосвязи между модулями. Нужно стремиться, во-первых, реализовывать отдель­ные функции отдельными модулями (высокая прочность модуля) и ослаблять связь между модулями по данным, применяя формаль­ный механизм передачи параметров (слабое сцепление модулей).

Вторая концепция — иерархическая структура. Иерархией назовем 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.

Виды иерархических структур разнообразны. Но основных, важных для практики иерархически структур всего две — древовидная и ромбовидная (рис. 2.2).

Ромбовидная структура ведет к двойной (иногда и более) подчиненности.

Иерархия поз­воляет стратифицировать систему по уровням понимания. Каждый уровень представляет собой совокупность структурных отношений между элементами нижних уровней. Концепция уровня позволяет понять систему, скрывая несущественные уровни детализации.

Характерны следующие виды иерархии: временная, пространственная, функциональная, си­туационная и информационная.

Временная иерархия.Признаком деления здесь является интервал времени от момента поступления информации о состоянии объекта управления до выдачи управляющего воздействия. Чем больше ин­тервал, тем выше уровень (ранг) элемента.

Пространственная иерархия.Признаком деления здесь является площадь, занимаемая объектом управления. Чем больше площадь объекта, тем выше его ранг.

Функциональная иерархия.В основе лежит функциональная зави­симость (подчиненность) элементов системы. Ситуационная иерархия.Деление на уровни в данном случае про­изводится в зависимости от эффекта, вызываемого той или иной си­туацией, например от ущерба, возникающего в результате аварии или выхода из строя оборудования. Информационная иерархия.В настоящее время этот вид иерархии является очень существенным в связи с возросшим значением ин­формации для управления. В основе деления на уровни лежат опера­тивность и обновляемость информации

К этим двум концепциям сокращения сложности (независимость и иерархическая структура) можно добавить третью: выявление связей всюду, где они возникают. Основная проблема многих больших систем — огромное количество независимых побоч­ных эффектов, создаваемых компонентами системы. Из-за этих по­бочных эффектов систему невозможно понять.

Поиск по сайту: