Многоуровневые иерархические структуры

В теории систем М. Месаровича [12] предложены особые классы иерархических структур типа страт, слоев, эшелонов, отличающиеся различными принципами взаимоотношений элементов в пределах уровня и различным правом вмешательства вышестоящего уровня в организацию взаимоотношений между элементами нижележащего.

Страты

При моделировании сложных систем основная проблема состоит в том, чтобы найти компромисс между простотой описания, позволяющей составить и сохранять целостное представление об исследуемом или проектируемом объекте, и детализацией описания, позволяющей отразить многочисленные особенности конкретного объекта. Один из путей решения этой проблемы — задание 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 описывают поведение системы на этом уровне. Такое представление названо Месаровичем стратифицированным, а уровни абстрагирования — стратами.

Примером стратифицированного описания может также служить предложенное Ю. И. Черняком выделение уровней абстрагирования системы от философского или теоретико-познавательного описания ее замысла до материального воплощения (рис. 5.2).

Такое представление помогает понять, что одну и ту же систему на разных стадиях познания и проектирования можно (и нужно) описывать различными выразительными средствами, т.е. как бы на разных "языках": философском или теоретико-познавательном — вербальное описание замысла, концепции; научно-исследовательском — в форме моделей разного рода, помогающих глубже понять и раскрыть замысел системы; проектном — техническое задание и технический проект, для разработки и представления котоpoгo могут понадобиться математические расчеты, принципиальные схемы; конструкторском — конструкторские чертежи, сопровождающая их документация; технологическом — технологические карты, стандарты и другая технологическая документация (конструкторская и технологическая страты могут быть объединены); материальное воплощение, реализация системы — детали, блоки, собранное изделие или созданная система, принципы функционирования которой отражены в соответствующей нормативно-технической и нормативно-методической документации (инструкциях по эксплуатации, положениях и т.п.).

Страты могут выделяться по разным принципам.

Например, при представлении системы управления предприятием страты могут соответствовать сложившимся уровням: управление технологическими процессами (собственно производственным процессом) и организационное управление предприятием. Если предприятие входит в объединение, то к этим двум стратам может быть добавлен уровень управления объединением.

Стратифицированное представление можно использовать и как средство последовательного углубления представления о системе, ее детализации (рис. 5.3): чем ниже опускаемся по иерархии страт, тем более детальным становится раскрытие системы; чем выше поднимаемся, тем яснее становится смысл и значение всей системы.

Например, изучение принципов построения и функционирования отдельных клеток организма, каким бы детальным оно не позволяет понятие роение и функционирование органов, которые состоят из этих клеток, а изучение органов не позволит полностью понять функционирование всего организма в целом. По, с другой стороны, чтобы правильно понять и реализовать общий замысел системы, сконструировать ее, необходимо реализовать нижележащие страты.

Идею детализации системы на каждом последующем уровне Ф. Е. Темников иллюстрировал так, как показано на рис. 5.4, хотя термин "страты" в тот период не использовался.

Начинать изучение системы можно с любой страты (в том числе с находящейся в середине стратифицированного представления). В процессе исследования могут добавляться новые страты, может изменяться подход к выделению страт. 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 нужно стремиться не исказить при раскрытии на каждой последующей страте.