Структурные представления

Многоуровневые Иерархические структуры

В теории систем Месаровича предложены особые классы иерархических структур. Вводится 3 типа понятия уровней:

1. Уровень описания или абстрагирования(страта)

2. уровень сложности принимаемого решения(слой)

3. Организационный уровень(эшелон)

Концепция страт введена для цели моделирования. Слоёв – для вертикальной декомпозиции. Эшелонов – относится к взаимосвязи м/д образующими систему элементами принятия решений.

Страт – Сложную систему почти невозможно описать полно и детально. основная делема состоит в нахождении компромисса м/д простотой описания и необходимостью учёта многочисленных поведенческих характеристик сложной системы. Разрешение этой делемы ищется в иерархическом описании. Система задаётся семейством моделей, каждая из которых описывает поведение системы с разных точек зрения различных уровней абстрагирования. Для каждого уровня существует ряд характерных особенностей и переменных, законов и принципов, с помощью которых описывается поведение системы. Чтобы такое описание было эффективным необходимо как можно бльше независимых моделей для различных уровней и систем. Для данной концепции используется термин стратифицированная система, а уровни абстрагирования – страты. На каждой страте в иерархии структур имеется свой собственный набор переменных, которые позволяют в значительной степени ограничить изучение только одной стратой. Независимость страт открывает возможность для более глубокого и детального изучения поведения систем. Однако, всегда необходимо учитывать взаимосвязь м/д этими стратами.

Модель ЭВМ

Её функционирование описывается не менее чем на 2х стратах, на первой страте система описывается на языке физич. законов, управляющих работой и взаимодействием её составных частей, а на второй страте – нефизические понятия такие, как информ. потоки.

Общие характеристики для описания страт. систем:

1. Выбор страт, в терминах которой описывается данная система зависит от наблюдателя, его знания и заинтересованности в деятельности систем, хотя для многих систем некоторые страты кажутся естественными. Человек мог бы ограничится стратой физических законов или только с точки зрения информационных потоков.

2. Аспекты описания функционирования системы на различных стратах в общем случае не связаны м\д собой. Поэтому законы и принципы, используемые для характеристики системы на любой страте в общем случае не могут быть выведены из принципов, исп. на др. стратах. принципы вычисления нельзя вывести из физических законов и наоборот. Поэтому стратифицированное описание – описание с различных точек зрения.

3. существует ассиметричная зависимость на различных стратах. Требования, предъявляемые к работе системы на любой страте выступают условие на нижележащих стратах. Например, если ЭВМ используется для определенных расчётов, необходимость выполнения арифметических и др. операций накладывает опред. ограничения на используемые для их реализации физические процессы. Ход реального процесса определяется требованиями к поведению системы на верхней страте. Для правильного функционирования системы на данной страте, все нижележащие страты должны надлежаще работать.

4. То что явл. объектом рассмотрения на данной страте более подробно рассматривается на нижележащей страте. Элемент становится нобором, а подсистема на данной страте явл. системой для нижележащей страте. На любой данной страте изучаем поведение соответсвующих систем с точки зрения их внутреннего механизма и эвалюции, в то время как их взаимодействия при образовании новой системы изучается на вышележащей страте. На нижней страте концентрируем внимание на действиях подсистемы, оставляя изучение их взаимодействий дл выше стоящих страт

5. 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, тем яснее становится значение и смсл всей системы. Обращаясь к нижним стратам можно более детальным образом объяснить функционирование системы и при движении вверх описание становится более широким.

Слои – почти в любой реальной ситуации принятие решения существуют 2 простые важные особенности:

1. когда приходит время принимать решение, принятие решения нельзя откладывать. Любая отсрочка означает что не найдено такого нового илиизменения старого действия, которое было бы предпочтительнее других альтернатив.

2. Неясность отностительно последствий различных альтернативных действий и отсутствие достаточных знаний о имеющихся связях припятствуют достаточно полному формализированному описанию ситуаций, необхадимому для рационального выбора действий.

Два этих фактора приводят к делеме – с одной стороны необходимо действовать немедленно, с другой – столь же необходимо попытаться лучше понять ситуацию прежде чем приступать к делу. При принятии решений в сложных ситуациях решение этой делемы ищут в иерархическом подходе. Определяют семейство проблем, которые пытаются разрешить последовательным путём в том смысле, что решение любой проблемы из этой последовательности определяет и фиксирует какие-то параметры в следующей проблеме так, что последняя становится определенной и можно приступать к её решению. Решение первоначальной проблемы достигнуто как только решены все подпроблемы. тАкую иерархию называют иерархией слоёв принятия решений,а всю ситему – многослойной системой принятия решений. Например. личная цель может заключаться в достижении счастья. Функциональная иерархия принятия решений возникает естественным образом в связи с 3 осн. аспектами:

1. Выбор стратегии, которая должна быть использована в процессе принятия решений.

2. Уменьшение или устранение неопределенности

3. Поиск предпочтительного или допустимого способа действий, удовлетвор. заданным ограничениям

1. слой Выбора

2. Слой обучения. неопределенностей получают с помощью наблюдений и внешних источников информации. Назначение – сужения множества неопределенностей. Если система и окр. среда стационарны, то множество неопред. может быть предельно сужено до единственного элемента, что соответствует идеальному обучению как в эксперименте, проводимом в контролируемых условиях. Отметим однако, что множество неопределенностй представляет собой предполагаемые сыстемой решения – учитываемые её неопред-ти. Этот слой в случае необходимости может полностью изменить множество неопределенностей, например,расширить его.

3. Слой самоорганизации – должен выбирать структуру, функции и стратегии, используемые на нижележащих слоях. Для того чтобы по возможности приблизится к глобальной цели. Если общая цель недостигается, то этот слой может изменить функции на первом слое или стратегию обучения на втором слое

Автоматизированные промышленные процессы служат хорошим примером многослойных иерархий. Глобальная цель автоматизации – максимальная прибыль, повышение эффективности, минимизация стоимости производства. Такие цели невозможно свести к раз и навсегда выбранным конкретным действиям в обстановке меняющихся экономических и технологическх условий. Необходимо учитывать стоимость управления самой автоматизированной системой. А так же технологические ограничения, налагаемые характером имеющегося оборудования и сложившейся инженерной практикой. На практике функция на любом слое выбирается так, чтобы она могла быть реализована с помощью послед. композиции. так например, в промышленной автоматики функции слоя выбора осуществляются с помощью прямого управления или регулирования и оптимизации.