2.Структурний аналіз складних систем управління

Для цих систем аналізується організаційна, функціо-нальна, технічна структура. Ці структури можна розглядати, як певні моделі, які відображають функції та цілі, які стоять перед системою. В першу чергу враховують ієрархічність системи, тому їх структури завжди будуть багаторівневими. Ця багаторівнева структура допомагає на різних рівнях розглядати з різною деталізацією властивості системи та їх складових. Таким чином, структура – сукупність елементів і зв’язків між ними, які визначаються відповідно до функцій і цілей системи (рис 2.1).

Система

Структура

Зв’язок

Складові

елементи

Підсистема

Зв’язок

Структура

1 рівень

1 рівень

Складові

елементи

П р и з н а ч е н н я

Д е т ал і з а ц і я

Рис. 2.1 Багаторівневе представлення структури ССУ

Для кожної системи можна поставити у відповідність множину структур із різною кількістю рівнів деталізації, що визначається призначенням структури, так і самою системою. При переміщенні на нижні рівні деталізація завжди збільшується, але призначення системи стає зрозумілим при переміщені на верхній рівень. Існують системи структуровані (добре структуровані), слабко структуровані і неструктуровані (мало структуровані). У відповідності до цього для кожного класу систем розробляються відповідні математичні моделі. В структурному аналізі виділяють прийоми декомпозиції та агрегування. Прийом декомпозиції дозволяє цілеспрямовано виділити підсистеми, а другий прийом – агрегування – дозволяє об’єднати деякі підсистеми, щоб утворити технологічний об’єкт управління із заданими властивостями. В результаті структурного аналізу приймається рішення відносно архітектури системного управління, розташування термінальних точок (датчики, регулюючі органи, робочі місця).

2.1. Функціональна, організаційна та технічна структура

Організаційна структура (на прикладі підприємства)

Ця структура призначена для розв’язання таких задач:

- опис складу підсистем та зв’язків між ними;

- визначення функцій підсистем та при необхідності розкриття їх внутрішньої структури;

- опис матеріальних та інформаційних потоків;

- побудова загальної інформаційної структури та відповідних моделей.

Функціональна структура

Дає можливість:

- визначити функції управління в структурних підрозділах існуючої системи;

- обрати функції, які автоматизуються;

- визначення зв’язків між автоматизованими функціями;

- розробки ієрархії задач управління та відповідних моделей.

Технічна структура

Технічна структура відображає основні технічні засоби для отримання інформації та її обробки, а також пристрої для зв’язків між елементами в тому числі мережі.

При аналізі технічної структури:

- визначаються основні елементи, які забезпечують інформаційні процеси: реєстрацію та підготовку, зберігання і видачу інформації;

- складається формальна структурна модель системи технічних засобів з урахуванням топології розташування елементів, їх інформаційної та енергетичної взаємодії між собою та зовнішнім середовище.

Загальна задача структурного аналізу полягає у визначенні струк-турних властивостей системи та її підсистеми на основі опису елементів та зв’язків між ними.

При розв’язанні практичних задач структурного аналізу складних систем управління приймаються три рівні опису зв’язків між елементами:

• наявність зв’язку;

• напрямок зв’язку;

• вид та напрямок сигналів, які визначають взаємодію елементів.

На першому рівні досліджуваній системі може відповідати неорієнтований граф, вершинами якого є елементи системи, а ребрами – зв’язки між ними. На цьому рівні основними задачами структурного аналізу є:

- визначення зв’язності (цілісності) системи та виділення зв’язних підсистем із своїми елементами, якщо система в цілому не є зв’язною;

• виділення циклів;

• визначення мінімальних та максимальних послідов-ностей елементів (ланцюгів), які розділяють елементи.

На другому рівні, коли напрям зв’язку задано, системі відповідає орінтований граф, напрямок дуг якого співпадає з напрямом зв’язків. Результати структурного аналізу на цьому рівні більш змістовні, а задачами структурного аналізу є:

- визначення зв’язності системи;

- топологічна декомпозиція з виділенням сильно зв’язних підсистем;

• виділення вузлів приймання та видачі інформації;

• виділення рівнів в структурі та визначення їх взаємозв’язку;

• визначення мінімальних та максимальних шляхів;

• визначення характеристик топологічної значущості елементів;

• отримання інформації про слабкі місця структури і т.д.

На третьому рівні опису зв’язків між елементами системи враховується не лише направленість зв’язку, а й розкриваються склад і характер сигналів взаємодії елементів (вхідні, вихідні, керування).

Крім того, при структурному аналізі розв’язуються такі задачі:

• виділення місцевих та загальних контурів керування;

• визначення необхідних конфігурацій при багаторежим-ному характері роботи;

• оцінка шляхів безпосередньої передачі сигналів.

При незначній початковій інформації про структуру системи, коли враховуються лише наявність і напрямок зв’язку, зручно використовувати апарат теорії графів.