Системы со сложной структурой, распределенные и иерархические системы

Системный подход способствует выработке правильного метода мышления о самом процессе управления, но любая система является частью большей системы и постоянно изменяется. В том случае, когда нет достаточной информации о существе проблемной ситуации, применяется системный анализ. Основу системного анализа составляет общая теория систем, которая позволяет осуществлять исследование проблем, не решаемых аналитически. Суть анализа (декомпозиции) состоит в разделении целого на части, в представлении сложного в виде простых составляющих. Этот анализ применяется для решения проблем в ситуации неопределенности, когда следует использовать экспертные методы принятия решений. Под анализом понимается процесс исследования систем, основанный на их декомпозиции с последующим определением статических и динамических характеристик элементов, рассматриваемых во взаимосвязи с другими элементами систем и окружающей средой. Цели анализа проявляются в стремлении повысить эффективность функционирования системы, а также в определении наилучшего варианта среди всех альтернативных. В отношении систем управления задачи анализа сводятся к следующим процедурам: • определение объекта анализа; • структурирование системы; • определение функциональных особенностей системы управления; • исследование информационных характеристик системы; • определение количественных и качественных показателей системы управления; • оценка эффективности системы управления; • обобщение и оформление результатов анализа. Синтез (агрегирование)является центральным звеном создания систем, его суть состоит в соединении (мысленном или реальном) простых составляющих объекта в единое целое.Агрегирование и декомпозиция, упомянутые в табл, являются процедурами исследования систем и представляют собой следующее. Декомпозиция – процедура разложения целого на части. Агрегирование – процедура объединения частей в целое. Особенности синтетических методов заключаются в том, что вклад каждой части в общесистемный эффект зависит от вклада других частей. Сложность системного анализа заключается в том, что при расчленении целого на части не были утрачены свойства системы (свойства целого).

Системы со сложной структурой.Главная цель при анализе (декомпозиции) заключается в том, чтобы свести сложный объект анализа к конечной совокупности простых подобъектов либо объяснить конкретную причину неустранимой сложности. Алгоритм декомпозиции как способ упрощения сложного заключается в следующем: 1) определение объекта анализа (все что угодно – любое высказывание, раскрытие смысла которого требует структурирования); 2) определение целевой системы (определить, зачем нужно то, что мы собираемся делать; в качестве целевой выступает система, в интересах которой осуществляется анализ); 3) выбор формальных моделей (набор фреймов и правил перебора);4) определение модели основания (строится с помощью классификаторов на основании изучения целевой системы); 5) анализ очередного объекта декомпозиции; 6) осуществление процедуры декомпозиции; 7) анализ полученных фрагментов; 8) проверка очередного фрагмента на элементарность; 9) проверка использования всех фреймов; 10) проверка детализированности всех оснований; 11) отчет – окончательный результат в форме графа. 

Агрегирование как процедура объединения нескольких элементов в единое целое позволяет получить систему, которую принято в этом случае называть агрегатом. Агрегаты-операторы. Их можно рассматривать как механизмы уменьшения размерности исследуемой системы. Простейший способ агрегирования состоит в установлении отношения эквивалентности между агрегируемыми элементами, т. е. в образовании классов. Агрегаты-структуры. Структура является моделью системы и, следовательно, определяется тройственной совокупностью: объектом, целью и средствами моделирования. Этим объясняется многообразие типов структур.

Распределенные и иерархические системы.Построение современных распределенных информационных систем сегодня на прямую связано с реляционными и объектно- ориентированными СУБД. За несколько десятилетий последовательно появлялись системы (СУБД), основанные на трех базовых моделях данных: иерархической, сетевой и реляционной. Иерархическая модель.Отношения в иерархической модели данных организованы в виде совокупностей деревьев, где дерево - структура данных, в которой тип сегмента потомка связан только с одним типом сегмента предка. Графически: Предок – точка на конце стрелки, а Потомок – точка на острие стреки. В базах данных определено, что точки – это типы записей, а стрелки представляют отношения один – к – одному или один – ко – многим. К ограничениям иерархической модели данных можно отнести: 1. Отсутствует явное разделение логических и физических характеристик модели; 2. Для представления неиерархических отношений данных требуются дополнительные манипуляции; 3. Непредвиденные запросы могут требовать реорганизации базы данных. Сетевая модель.Сети – естественный способ представления отношений между объектами. Сети обычно могут быть представлены математической структурой, которая называется направленным графом. Направленный граф имеет простую структуру. Он состоит из точек или узлов, соединенных стрелками или ребрами. В контексте моделей данных узлы можно представлять как типы записей данных, а ребра представляют отношения один-к -одному или один-ко- многим. Структура графа делает возможными простые представления иерархических отношений. Сетевая модель данных – это представление данных сетевыми структурами типов записей и связанных отношениями мощности один-к- одному или один-ко-многим. В сетевой модели существует две основные структуры данных: типы записей и наборы:

· Тип записей. Совокупность логически связанных элементов данных.

· Набор. В модели DTBG отношение один-ко-многим между двумя типами записей.

· Простая сеть. Структура данных, в которой все бинарные отношения имеют мощность один-ко-многим.

· Сложная сеть. Структура данных, в которой одно или несколько бинарных отношений имеют мощность многие-ко-многим.

· Тип записи связи. Формальная запись, созданная для того, чтобы преобразовать сложную сеть в эквивалентную ей простую сеть.

Реляционная модель.Пеляционная модель, основанна на логических отношениях данных. Существует два подхода к проектированию реляционной базы данных. · Первый подход заключается в том, что на этапе концептуального проектирования создается не концептуальная модель данных, а непосредственно реляционная схема базы данных, состоящая из определений реляционных таблиц, подвергающихся нормализации. · Второй подход основан на механическом преобразовании функциональной модели, созданной ранее, в нормализованную реляционную модель. Этот подход чаще всего используется при проектировании больших, сложных схем баз данных, необходимых для корпоративных информационных систем.