Структура, функция, организация, иерархия

_______________

Понятия организации и структуры связаны весьма тесно. Структура отражает упорядоченность, организованность системы. Однако, организация охватывает только такие свойства элементов, которые связаны с процессами сохранения и развития целостности, т.е. существования системы. Таким образом, организация возникает в том случае, когда между некоторыми исходными объектами (элементами) возникают закономерные, устойчивые на определенном временном отрезке связи и (или) отношения.

Под организацией (ordanizo – лат. – сообщаю стройный вид, устраиваю) понимается внутренняя упорядоченность, согласованность взаимодействия отдельных элементов системы.

Внутренняя форма организации системы, выступающая как единство состава системы и устойчивых взаимосвязей между ее элементами, определяет структуру.

Под структурой (structura – лат. - строение) понимается устойчивая упорядоченность в пространстве и во времени ее элементов и связей [66, 2]. В понятии «структура» фиксируются относительно инвариантные и статические, т.е. относящиеся к строению, способам взаимодействия частей, закономерности. А в понятии «организация» - динамические, относящиеся к функционированию и взаимодействию частей. Структуру системы изображают в виде графической схемы, состоящей из ячеек (элементов, групп элементов) и соединяющих их линий (связей).

Для символьной записи структуры вводят вместо совокупности элементов {M} совокупность групп элементов и совокупность связей между этими группами . [18] Тогда структура системы может быть записана как:

(2.2)

Структуру можно получить из (2.1) объединением элементов в группы. Отметим, что функция F (т.е. назначение) системы опущена, поскольку структура в определенной степени безотносительна к ней.

В зависимости от характера организации в системе элементов и их связей можно выделить три основных типа: сетевую (рис.2.2а), скелетную (рис. 2.2.б), централистскую (рис.2.2.в) [66].

Вообще же структуры могут быть самые разнообразные и включать различные комбинации взаимосвязей элементов.

а)

б)

в)

Рис. 2.2. Наиболее распространенные типы структур.

Структурная схема может быть охарактеризована по имеющимся в ней типам связей. Простейшими связями являются последовательное, параллельное соединение элементов и обратная связь. (Рис.2.3.) [18].

а) последовательная

б) параллельная

в) обратная

Рис. 2.3. – Простейшие типы связей

Как правило, обратная связь выступает регулятором в системе.

Состав элементов системы [66] может быть гомогенным (содержать однотипные компоненты), гетерогенным (содержать разнотипные компоненты) и смешанным.

По временному признаку выделяются экстенсивные структуры, в которых с течением времени происходит рост числа элементов, и интенсивные, в которых происходит рост числа связей и их мощности при неизменном составе элементов. Противоположные типы структур: редуцирующие и деградирующие. Еще один тип – стабильные структуры, в которых структура не меняется в течение всего периода «жизни» системы.

Структура является наиболее консервативной характеристикой системы: хотя состояние системы изменяется, структура ее сохраняется неизменной иногда весьма длительное время.

Функция (fuhctio – лат. – исполнение, совершение) есть действие, поведение, деятельность некоторого объекта. Функция характеризует проявление свойств системы в данной совокупности отношений и представляет собой способ действия системы при взаимодействии с внешней средой.

Функция системы (в многофункциональных системах - набор функций) возникает как специфическое для каждой системы порождение всего комплекса функций и дисфункций элементов. Т.е. при формировании системы возникают не только «полезные» функции, обеспечивающие сохранение системой ее качественной особенности, но и дисфункции – функции, негативно влияющие на функционирование системы.

Характер элементов может быть различным. Отсюда и разнообразие структур. Например, вещественная структура сборного моста состоит из отдельных, собираемых вместе секций. Структурная схема такой системы укажет только эти секции и порядок их соединения. Последнее и есть связи, которые здесь носят силовой характер.

Пример функциональной структуры – это деление двигателя внутреннего сгорания на системы питания, смазки, охлаждения и т.п. Календарь – временная структура и т.д.

Расчленить систему на отдельные компоненты можно с различной степенью детальности. Так, в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания выделить радиатор, термостат и т.д. Такое структурирование ТС по степени детальности описания отражает принцип иерархичности.

Иерархия (от греч. hieros – священный и arche - власть) – расположение частей или элементов целого в порядке от высшего к низшему, т.е. структура с наличием подчиненности. В практике проектирования необходимость расчленения ТС на иерархические уровни и блоки обуславливается психологическими возможностями проектировщика, возможностью восприятия и оперирования описаниями объекта в процессе их преобразования. В эксплуатации – возможность сборки, отладки, ремонта.

Общий вид иерархической структуры ТС представлен на рис. 5.3. Преимущества такого подхода заключаются в сведении задач более сложного уровня к ряду задач меньшей сложности.

Так, ЕСКД устанавливает следующую иерархию изделий машиностроения:

1. Комплекты

2. Комплексы

3. Сборочные единицы

4. Детали

Иерархическое представление роботизированного комплекса (РТК) может быть следующим:

1. РТК

2. Станки, роботы, позиции загрузки-выгрузки

3. Агрегаты

4. Узлы

5. Детали

Причем на каждом уровне имеются свои представления о системе и элементах. Для станка как система агрегат будет элементом, но сам станок есть элемент для РТК. Для более подробного представления иерархии сложных технических объектов могут быть предусмотрены дополнительные подуровни, например, узлы могут быть разбиты на подузлы, этапы на подэтапы и т.п.

Рис. 5.3. – Схема иерархической структуры ТС.

Примером относительно сложной иерархической структуры может служить структура машины, представленная на рис. 5.3.

Каждый уровень иерархической структуры может быть представлен как ряд отдельных составных частей-блоков (см. рис. 5.3, 5.4.), открывающий возможность параллельного проектирования или конструирования объектов одного уровня, распределения работ между подразделениями проектной организации и т.п. Такое разбиение отражает принцип декомпозиции. Итак, декомпозицией называется деление системы на части (блоки, модули, элементы), удобные для каких-либо операций с этой системой.

Если композиция происходит от лат. compositio - составление, связывание, то декомпозиция – разъединение, деление. Декомпозиция позволяет упростить систему, слишком сложную для рассмотрения целиком, т.е. получить некоторую другую систему, в каком-то смысле соответствующую исходной. При этом, как правило, отбрасываются или ослабляются отдельные связи.

Например, двигатель проектируется отдельно от коробки передач. Связь ослаблена, т.е. учитываются только присоединительные размеры, но, говоря строго, разве плохая работа синхронизаторов коробки не отразится на долговечности деталей двигателя? Полное соответствие исходной системе требует специальных процедур согласования и координации рассмотрения частей. Большинство инженеров, участвующих в проектировании имеют дело с системами и элементами некоторого уровня, причем не зная всех частей уровня. Проектируемые ими объекты непосредственно не всегда являются сложными системами, хотя в конечном счете входят в их состав.

Рис. 5.4. – Иерархическая структура машины [20]

В литературе [66] прибегают к термину «стратификация», т.е. говорят о стратифицированном (от лат. stratum – «настил» и facere – «делать») описании, «послойном» представлении системы. Основными уровнями изучения системы являются макроскопический и микроскопический.

Макроскопическое изучение заключается в игнорировании детальной структуры системы и наблюдении только общего поведения системы как целого, в оценке ее интегративных характеристик. Изучают тип структуры и границы системы, особенности взаимодействия со средой, степень организованности, особенности так называемого «жизненного цикла» (см. раздел 6).

Микроскопическое изучение системы связано с детальным описанием каждой из компонент системы, всего комплекса внутренних процессов. Центральным для микроскопического представления является понятие элемента. Изучают связи и функции элементов, их эффективность, структуры системы и т.п.

Дата добавления: 2014-05-02; просмотров: 536; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!