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.