Файл: Мясников, В. А. Программное управление оборудованием.pdf

мация становится известной всем. Взаимоотношений командова­ ния п подчиненности в такой структуре нет, все связи считаются одинаковыми. Если разрывается какая-то связь, линейная струк­ тура разрушается, так как контакт между отделившимися ча­ стями невозможен.

2. Кольцевая. Это замкнутая структура с одинаковыми свя­ зями. Здесь любые две позиции располагают двумя направле­ ниями информационного обмена, что повышает скорость пере-

5.Колесо. Это частный случай неполной многосвязной струк­ туры, широко распространенный и поэтому заслуживающий самостоятельного изучения.

6.Иерархическая. Эта структура имеет наиболее ярко выра­ женные командные функции одних позиций по отношению к дру­ гим. Нижние позиции являются чисто подчиненными, верхняя — чисто командной. Промежуточные позиции являются и подчинен­ ными, и командными. Чем выше уровень позиции, тем меньшим

числом связей она располагает.

7. Звездная. Такая структура имеет центральную позицию, которая может выполнять командные функции в процессе'работы, поскольку все связи замыкаются на нее. В звездной структуре

исвязи должны быть командными.

8.Смешанная структура. Она образуется путем сочленения различных структур между собой или замены одной из вершин целой структурой того же типа.

30

Иногда для анализа сложной структуры целесообразно заме­ нить ее однотипные части одной вершиной. При этом возникает новая, по форме более простая структура, но с более сложными функциями элементов. При разных структурах качество решения задач, для которых создана данная структура, и расход времени на решение этих задач могут быть существенно различны. В ряде случаев, когда это способствует решению и когда к этому нет осо­ бых препятствий, происходит самопроизвольная реорганизация, перестройка структуры.

Свойства структуры характеризуют следующие обобщенные показатели: оперативность, централизация, периферийность, живучесть, объем.

Под оперативностью структуры понимается ее способность быстро реагировать на изменение обстановки и внешнее воздей­ ствие в соответствии с целевым назначением. Оперативность зависит от расположения элементов структуры и расстояния между ними, от числа промежуточных позиций, а также от общей схемы соединения элементов. Численно оперативность выражается вре­ менем реакции ыа внешнее воздействие (вероятностью того, что структура отреагирует через заданное время) и скоростью нара­ стания реакции на внешнее воздействие.

Оперативность зависит от многих особенностей структуры. Если связей много и они разветвлены, то, казалось бы, следует ожидать высокой оперативности, поскольку велико число путей

Важно знать, какой ценой достигается оперативность. Допу­ стим, что мы располагаем ограниченным ресурсом, часть кото­ рого можно израсходовать на элементы структуры, а часть — на связи между ними. Чем больше связей и чем они информативнее, тем выше оперативность. Но вместе с тем меньше остается ресурса для образования элементов структуры. Поэтому избыточная опе­ ративность, полученная за счет других свойств функциональных элементов, нецелесообразна. Иногда она даже вредна: структура реагирует на слабые воздействия, органы управления перегру­ жаются, кроме того, они будут вмешиваться в работу без надоб­ ности, когда с задачей успешно могут самостоятельно справиться периферийные элементы. Организация с такой структурой будет слишком чувствительной. Оперативность структуры должна соответствовать целевому назначению организации.

Важной характеристикой структуры является показатель цен­ трализации, который определяет возможности выполнения одной из позиций руководящих функций. Численно показатель центра­

формы его описания, например через относительное число эле_ ментов, замкнутых на центральную позицию, число элементов

31

которые управляют всеми элементами структуры при заданном числе передаточных инстанций, среднее число передаточных ин­ станций до центральной позиции.

Чем выше этот показатель, тем более управляемой является структура, однако тем меньшую самостоятельность имеют отдель­ ные элементы и их группы. В структуре с однотипными (неспе­ циализированными) элементами централизации нет (ее показатель равен нулю), так как не существует элементов, способных принять на себя функцию управления. Иерархическая структура является более централизованной, чем кольцевая; еще выше показатель централизации у звездной структуры, где поведение каждого элемента полностью зависит от центральной позиции. Заметим, что у структуры типа «колесо» централизация будет ниже, чем у звездной структуры, так как наличие периферийных связей создает обходные пути и улучшает информационное положение периферийных элементов. При наличии связей на периферии вопрос состоит в том, какие функции способна взять на себя цент­ ральная позиция и какие функции ей отдадут. В звездной струк­ туре функции центральной позиции структурой не ограничены и не контролируемы. В структуре типа «колесо» они могут быть огра­ ничены благодаря значительно более широким возможностям периферийных элементов, которые могут развить инициативу, используя связи, независимые от центрального элемента.

После того как^организация создана, она получает свободу поведения, самостоятельность. Те функции, которые были вна­ чале присвоены отдельным элементам, не обязательно должны сохраняться; может произойти перераспределение функций. Может случиться, что возникнут функции, которые не предпола­

ную оценку всем их индивидуальным свойствам и возможностям, поэтому работоспособность и целенаправленность организации должны быть обеспечены структурно. Если элементы структуры склонны к самообучению, развитию и специализации, то посте­ пенно функции элементов будут приспосабливаться к структур­ ным возможностям. Показатель централизации играет в этом смысле большую роль. Структура стимулирует специализацию элементов; в звездной структуре, например, рано или поздно центральная позиция «захватит власть». Такое поведение струк­ туры является не результатом особых качеств центрального эле­ мента, а естественной реакцией на внешнее воздействие, законом поведения.

Централизация обеспечивает согласованность, однако она ограничивает свободу поведения и поэтому в какой-то мере пре­

производиться в строгом соответствии с решаемой задачей и учиты-

32

вать перспективу самостоятельного развития, которое свойственно всякой организации. Опыт показывает, что для организации, со­ здаваемой на короткое время с единственной четко сформулирован­ ной целью, желательна максимальная централизация. Менее ясно обстоит дело с многоцелевыми организациями. Здесь необ­ ходима осторожность и уместны дополнительные затраты ресурсов, обеспечивающие структуре гибкость.

Показатель периферийности характеризует пространствен­ ные (территориальные) свойства структуры, дислокацию. Численно этот показатель может выражаться положением центра тяжести структуры, относительным числом элементов и связей, размещен­ ных за некоторой разграничительной линией. Элементам и связям могут быть приписаны веса. Чем больше элементов сосредоточено на периферии, занимаемой структурой территории, тем выше по­ казатель периферийности. Это относится и к расположению линий связи, например кольцевая структура может быть чисто перифе­ рийной. Звездная структура может иметь высокий показатель периферийности, если центральная позиция расположена ближе к границе. Одним показателем периферийности невозможно полностью охарактеризовать дислокацию. Во многих случаях структура либо вообще не имеет показателя периферийности, либо она неустойчива. В других случаях этот показатель приобретает определяющий характер. Структурам с высокой периферийностыо обычно свойственна и большая автономия в поведении.

Живучесть структуры определяет ее способность сохранять значения других показателей при разрушении части структуры. Показателем живучести может быть относительное число элемен­ тов (связей), при уничтожении которых остальные показатели не выйдут за допустимые пределы (вероятность того, что показатели не снизятся до пороговой величины, если из структуры будет изъято заданное количество элементов). При обосновании мате­ матического выражения показателя живучести учитывается за­ щищенность различных элементов. Например, выход из строя цен­ трального элемента звездной структуры влечет за собой ее полное разрушение. Однако центральный элемент защищен лучше дру­ гих, и это обстоятельство должно быть учтено. Менее ясен фактор защищенности от внутренних конфликтов: это внеструктурный фактор, зависящий от распределения функций между элементами.

Из рассмотренных видов структур наибольшей живучестью обладает многосвязная, а наименьшей— линейная. Живучесть структуры не следует отождествлять с организацией: последняя зависит также от сохранения элементами заданных функций. Од­ нако высокая живучесть структуры в определенной мере стимули­ рует стабильность поведения элементов.

Следующим показателем является объем структуры, который характеризует ее количественный состав. В зависимости от кон­ кретного назначения организации это может быть количество элементов, средняя плотность территориального распределения

элементов и т. д. Объем структуры имеет оптимум (при увеличении объема разукрупняются функции элементов, но растет число связей), притом очень чувствительный к внешним условиям.

Выше речь шла о неизменных, детерминированных свойствах структуры. Реальные структуры непостоянны, не все связи в них в равной степени используются. Наиболее упорядочены детерми­ нированные структуры, наименее— структуры, в которых всем связям приписываются отличные от единицы и равные ве­ роятности.

Вероятностный вес может быть непостоянным и зависеть от свойств элементов структуры, расстояния между ними, техни­ ческого состояния средств общения, времени суток или года, ситуации и т. д. В этом случае необходимо рассмотреть дисперсию (или закон распределения).

Перечисленные показатели характеризуют разные стороны структуры. Путем перестройки можно достигнуть увеличения

произойдет? Оперативность структуры уменьшится, поскольку появилась дополнительная передаточная ступень в цепи управле­ ния. Живучесть понизится вследствие увеличения числа уязвимых элементов, а объем увеличится. Таким образом, в целом сравни­ тельно небольшое изменение повлекло за собой заметные послед­ ствия. Отрицательные свойства структуры проявляются неожи­ данно в сложных ситуациях и в самое неподходящее время [12].

6. ЛИНГВИСТИЧЕСКИЙ ПОДХОД к АНАЛИЗУ УРОВНЕВОЙ СТРУКТУРЫ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ

Характерной особенностью сложных систем управления яв­ ляются иерархичность их структуры п наличие управляющих воздействий, связанных с переработкой большого количества информации. В связи с этим перед теорией сложных систем ста­ вится задача математического описания состояния управляемых элементов, передачи информации, процессов ее переработки, вы­ дачи управляющих сигналов и т. п.

Если пользоваться обычными методами математического опи­ сания функционирования элементов таких систем, то получа­ ющиеся соотношения будут чрезвычайно сложны, громоздки и малообозримы. Поэтому в настоящее время наиболее целесооб­ разным методом анализа сложных систем представляется модели­ рование на вычислительных машинах процессов их функциониро­ вания. Но применение вычислительных машин не ограничивается только анализом сложных систем, ЭВМ оказываются незамени­ мыми и при их синтезе.

Наиболее общим подходом к анализу и синтезу подобных систем является лингвистический подход. Основными чертами такого подхода применительно к широкому классу сложных

34