ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Морфологическое описание и моделирование сложных систем

Системы управления строительством относятся к сложным или большим, или системам со сложной структурой. Сложные системы состоят из большого числа взаимосвязанных подсистем, в связи с чем для их описания требуется большой объем информации. На первом этапе построения модели сложной системы целесообразно вычленить основные ее элементы, т.е. основные под­системы сложной системы, и установить главные взаимосвязи между ними, а затем переходить к детальному моделированию механизмов функционирования различных подсистем. На начальном этапе создания модели сложной системы исследователь обращается к сбору информации, содержащейся в подсистемах, но изучение этой информации является предметом морфологического анализа систем.

На теоретико-множественном языке морфологическое описание есть сово­купность четырех множеств:

M={S,V₉8₉K\,

где S — множество элементов и их свойств (подсистемы, вглубь которых мор­фологическое описание не проникает);

V — множество связей;

5 — структура;

К — композиция.

Все множества считаются конечными. Дадим краткое описение характери­стик этих множеств. Так, множество S (элементы и их свойства) может быть гомогенным, гетерогенным, смешанным или неопределенным, а свойства его элементов — информационными, энергетическими, информационно-энерге­тическими, вещественно-энергетическими, неопределенными (нейтральными). Множество связей Кможнохарактеризовать по назначению связей (информа­ционные, вещественные, энергетические), а связи могут быть прямыми, об­ратными, нейтральными. Множество 5 (структуры) характеризует устойчивость структуры, которая может быть детерминированной, вероятностной, хаотиче­ской с соответствующим построением: иерархическим, многосвязным, сме­шанным, преобразующимся. В множество К (композиции) вводятся следующие характеристики элементов этого множества: слабые, с эффекторными подси­стемами, с рецепторными подсистемами, с рефлексивными подсистемами, полные, неопределенные.

Морфологическое описание иерархично. Конфигурация морфологии дает­ся на стольких уровнях, сколько их требуется для создания представления об основных свойствах системы.

Целями структурного анализа являются: разработка правил символическо­го отображения систем; оценка качества структуры системы; изучение струк-

турных свойств системы в целом и ее подсистем; выработка заключения об оптимальности структуры системы и рекомендаций по дальнейшему ее совер­шенствованию.

Морфологическое описание может включать указания на наличие и вид связи, содержать общую характеристику связи либо ее качественные и коли­чественные оценки. Структурные свойства систем определяются характером и устойчивостью отношений между элементами. По характеру отношений меж­ду элементами структуры делятся на: многосвязные, иерархические, смешан­ные. Наиболее устойчивы детерминированные структуры, в которых отноше­ния либо постоянны, либо изменяются во времени по детерминированным законам. Вероятностные структуры изменяются во времени по вероятностным законам. Хаотические структуры характеризуются отсутствием ограничений, элементы в них вступают в связь в соответствии с индивидуальными свойства­ми. Классификация производится по доминирующему признаку.

Иерархия (от греч. hiezosazche — священная власть) — это расположение ча­стей целого в порядке от высшего к низшему. Термин «иерархия» (многосту­пенчатость) определяет упорядоченность компонентов системы по степени важности. Между уровнями иерархии структуры могут существовать взаимо­отношения строгого подчинения компонентов нижележащего уровня одному из компонентов вышележащего уровня, т.е. отношения древовидного порядка. Такие иерархии называют сильными или иерархии типа «дерево».

Однако между уровнями иерархической структуры необязательно должны существовать отношения древовидного характера. Могут иметь место связи и в пределах одного уровня иерархии. Нижележащий компонент может подчи­няться нескольким компонентам вышележащего уровня — это иерархические структуры со слабыми связями. Для иерархических структур характерно на­личие управляющих и исполнительных компонент. Могут существовать ком­поненты, являющиеся одновременно и управляющими, и исполнительными.

Морфологическое описание, как и функциональное, строится по иерархи­ческому (многоуровневому) принципу путем последовательной декомпозиции подсистем. Уровни декомпозиции системы, уровни иерархии функционально­го и морфологического описания должны совпадать. Морфологическое опи­сание можно выполнить последовательным расчленением системы. Это удоб­но в том случае, если связи между подсистемами одного уровня иерархии не слишком сложны. Наиболее продуктивны (для практических задач) описания с единственным членением или с небольшим их числом. Каждый элемент струк­туры можно, в свою очередь, описать функционально и информационно. Мор­фологические свойства структуры характеризуются временем установления связи между элементами и пропускной способностью связи. Можно доказать, что множество элементов структуры образует нормальное метрическое про­странство. Следовательно, в нем можно определить метрику (понятие рассто­яния). Для решения некоторых задач целесообразно введение метрики в струк­турном пространстве.

Если изобразить систему как совокупность блоков, осуществляющих не­которые функциональные преобразования, и связей между ними, то получим структурную схему, в обобщенном виде описывающую структуру системы. Под блоком обычно понимают, особенно в технических системах, функционально законченное и оформленное в виде отдельного целого устройство. Членение на блоки может осуществляться исходя из требуемой степени детализации опи­сания структуры, наглядности отображения в ней особенностей процессов функционирования, присущих системе. Помимо функциональных, в струк­турную схему могут включаться логические блоки, позволяющие изменять ха­рактер функционирования в зависимости оттого, выполняются или нет не­которые заранее заданные условия.