На основе указанных видов соединений может быть построено большое количество разнообразных структур. Выделяется три основных направления классификации структур:

§ по способу связи (конфигурации);

§ по объектам формирования.

Способ связи элементов определяет строение структуры, ее организационную форму. Основной характеристикой, в соответствии с которой осуществляется классификация структур по способу связи, является их конфигурация. Формирование любых сколь угодно сложных структур основывается на определенных базовых типах конфигурации. Простые структуры имеют строение какой-то определенной базовой конфигурации. Сложные формируются на основе нескольких таких кон­фигураций.

Известны следующие типы конфигурации структур:

цепная. Разомкнутая конфигурация. Основана на линейной связи. Может иметь различную пространственную ориентацию: вертикальную (рис. 6а), горизонтальную (рис. 6б) и вертикально-горизонтальную (рис. 6в). Может базироваться как на последовательном, так и на встречном и расходящемся соединениях.

Рис. 6. Цепная разомкнутая структура:

а – вертикальная; б – горизонтальная (одного уровня); в – вертикально-горизонтальная

кольцевая (рис. 7). Замкнутая децентрализованная конфигурация. Основана на последовательной связи (например, структура творческой исследовательской группы: разработка программы исследования (ведущий специалист) → последовательное проведение исследований (все члены группы) → обобщение результатов (вновь ведущий специалист);

Рис. 7. Кольцевая (цепная замкнутая) структура

звездная (рис. 8а). Разомкнутая конфигурация. Характерны четкая централизация и отсутствие периферийных связей. Сформирована на основе расширяющего (структура руководства) или сужающего (структура обратной связи) соединения. Может использоваться в жестко централизованных управленческих системах со слабым делегированием полномочий, а также в качестве центрального элемента любых централизованных структур. Усиление централизации может достигаться за счет «удлинения лучей», исходящих из центра «звезды» (рис. 8б);

Рис. 8. Звездная структура:

а – с коротким (одинарным) лучом; б – с удлиненным (двойным, тройным) лучом

«колесо» (рис. 9а). Замкнутая централизованная конфигурация. Представляет синтез кольцевой и звездной конфигураций. Помимо централизованных имеет еще и развитые периферийные связи. Структуры данной конфигурации относятся к довольно распространенным. Такой может быть, например, структура управления фирмой: централизованное управление подразделениями из единого центра и периферийные связи между самими подразделениями;

«двойное кольцо» (рис. 9б). Замкнутая конфигурация. Сформирована на основе расширяющих и сужающих соединений. Выраженная централизация отсутствует. Но и вполне децентрализованной такая конфигурация не является, поскольку имеется относительный центр, заключенный во внутреннем кольце, и относительная периферия, включенная во внешнем кольце. Подобные структуры характерны для организаций, управление которыми осуществляет совет, каждый член которого курирует какое-то определенное направление деятельности;

сочетание «двойного кольца» со звездой дает более завершенную, рациональную и широко распространенную конфигурацию «колесо с двойным ободом», обладающую в отличие от «двойного кольца» четкой централизацией (рис. 9в). Пример: руководитель организации имеет несколько заместителей, каждый из которых осуществляет руководство определенным подразделением на основе делегирования полномочий;

Рис. 9. Конфигурации «колесо» и «кольцо»

а – конфигурация «колесо»; б – «двойное колесо»; в – «колесо с двойным ободом»

веерная. Разомкнутая централизованная конфигурация. Сформирована на основе конвергентных и дивергентных соединений. В зависимости от пространственной ориентации может быть вертикальной или горизонтальной, а в зависимости от типа базового соединения – расходящейся или сходящейся. Примером вертикального расходящегося веера является традиционная система линейного управления (рис. 10а), сходящегося – система обратной связи и информационного обеспечения руководства (рис. 10б). Примером горизонтального расходящегося (сходящегося) веера является технологическая структура производства с расширением (сокращением) по ходу технологического процесса числа производственных участков (рис. 10в).

Рис. 10. Веерная конфигурация

всеканальная. Замкнутая конфигурация, при которой каждый из элементов системы связан со всеми остальными элементами. Может быть сформирована на основе простого многоканального, сужающего или расширяющего соединений. Основные разновидности: децентрализованная и централизованная.

1.Децентрализованная аналогична кольцевой, но при полном развертывании связей по типу «все со всеми» (рис. 11а). Характерна для групп неформального общения, творческих и иных групп, не имеющих выраженных лидеров.

2.Централизованная аналогична конфигурации «колесо» также с полным развертыванием периферийных связей (рис. 11б). Например, производственные бригады с полной взаимозаменяемостью работников или исследовательские группы, не имеющие ярко выраженной специализации исполнителей по видам работ, при условии, что в этих коллективах имеются ярко выраженные руководители-координаторы;

сотовая (рис. 12). Децентрализованная конфигурация с высокой степенью регламентированности связей сформирована на основе разных типов соединений. В завершенном виде является замкнутой. Например, структура системы формирования, хранения и использования конфиденциальной информации;

сложные структуры (рис. 13) формируются на основе не одной, а нескольких базовых конфигураций. Чем разнообразнее используемые конфигурации, тем сложнее соответствующая структура.

Рис. 13. Сложная структура, основанная на нескольких базисных конфигурациях

По типу пространственной ориентации структуры подразделяются на высокие и плоские. Высокие структуры ориентированы преимущественно в вертикальном направлении и имеют развернутую сеть межуровневых связей (рис. 14а). Плоские структуры ориентированы, главным образом, в горизонтальном направлении и имеют развернутую сеть одноуровневых связей (рис.14б). Существуют структуры, не имеющие явной пространственной ориентации в том или ином направлении, то есть не являющиеся ни высокими, ни плоскими – они условно могут быть определены как квадратные (рис. 14в).

Классификация структур по содержанию и функциональному назначению связей осуществляется по следующим признакам :

§ по роду связей;

§ по сферам функционирования организации;

§ по типу департаментизации.

По роду связей структуры подразделяются на следующие группы :

F структуры непосредственного взаимодействия. Обеспечивают функционирование организации как целостного единства множества взаимодействующих компонентов. Данные структуры включают в себя взаимодействие как между компонентами одного уровня (горизонтальные связи), так и между компонентами разных уровней (вертикальные связи);

F структуры отношений иерархической соподчиненности. Данные структуры основаны на вертикальных связях и в чистом виде могут иметь только вполне определенные конфигурации, такие, как звездная, веерная или вертикальная цепная. Они обеспечивают именно иерархическую упорядоченность организации, определение статуса всех ее элементов, установление их соподчиненности между собой;

F структуры пропорциональных соотношений. Определяют пропорциональность строения организации, взаимосогласованность соотношения важнейших параметров отдельных компонентов системы между собой.

В реальности все три вида структур находятся в единстве и образуют целостную структуру организации, в рамках которой выполняют свои вполне определенные функции

По сферам функционирования организации может быть выделено множество различных структур, соответствующих множеству самих видов деятельности. На предприятии могут быть выделены основные структуры:

F технологическая (совокупность связей технологического процесса изготовления продукта предприятия, конструкторской и технологической подготовки производства, а также ремонтного, инструментального, энергетического и транспортного обслуживания);

F организационно-управленческая (совокупность вертикальных и горизонтальных связей, обеспечивающих упорядоченность, координированность и регулируемость деятельности, ее ориентацию и определенном направлении);

F экономическая (установление соотношений между различного рода экономическими ресурсами по предприятию в целом и по отдельным его подразделениям);

F социально-психологическая (совокупность вертикальных и горизонтальных связей организации, функционирующей как социально-психологическая система);

F структуры материальных и информационных потоков.

Выделение относительно обособленных подразделений организации называется департаментизацией. Существует два основных способа выделения подразделений:

1. выделение однородных подразделений, не имеющих выраженной функциональной специализации;

2. выделение функционально-специализированных подразделений.

Эти способы дают множество видов структур по типу департаментизации: линейные, функциональные, линейно-функциональные, линейно-штабные, дивизиональные, бригадные и проектные (матричные).

Линейная структура (рис. 15) – делением организации по вертикали сверху вниз и непосредственной подчиненностью низшего звена управления высшему по всем вопросам. Руководитель наделен всеми полномочиями и осуществляет единоличное руководство подчиненными ему работниками, несет полную ответственность за результаты деятельности подчиненных ему подразделений.

Рис. 15. Линейная организационная структура управления

Преимущества линейной структуры : единство и четкость распорядительства; согласованность действий исполнителей; четкая система взаимных связей между руководителем и подчиненным; оперативность в принятии решений и быстрота реакции на указания; простота управления (один канал связи); личная ответственность руководителя за конечные результаты деятельности своего подразделении. В такой структуре каждый руководитель должен быть высококвалифицированным специалистом и обладать разносторонними знаниями.

Недостатки : высокие требования к руководителю, который должен быть подготовлен всесторонне, чтобы обеспечивать эффективное руководство по всем функциям управления; отсутствие звеньев по планированию и подготовке решений; перегрузка информацией, множество контактов с подчиненными, вышестоящими и сменными структурами; концентрация власти в управляющей верхушке.

Развитие малого бизнеса начинается, как правило, с простых линейных структур, но с развитием организации структура усложняется, организация переходит к другим типам. Линейные структуры разделяют на плоские и многоуровневые.

Функциональная структура управления (рис. 16) – совокупность подразделений специализированных на выполнение конкретных видов работ, необходимых для принятия решений в системе линейного управления.

Рис. 16. Функциональная организационная структура управления

Преимущества функциональной структуры : высокая компетентность специалистов, отвечающих за осуществление конкретных функций; освобождение линейных менеджеров от решения некоторых специальных вопросов; стандартизация, формализация и программирование явлений и процессов; исключение дублирования и параллелизма в выполнении управленческих функций.

Недостатки : чрезмерная заинтересованность в реализации целей и задач "своих" подразделений; дублирование и несогласованность указаний и распоряжений; снижение ответственности исполнителей за работу в результате получения указаний одновременно от нескольких функциональных руководителей; отсутствие взаимопонимания между функциональными службами; длительная процедура принятия решений; трудности поддержания постоянных контактов между функциональными службами.

Линейные и функциональные организационные структуры на практике используются в тесном сочетании и образуют группу линейно-функциональных структур (рис. 17), где линейные звенья управления призваны командовать, а функциональные – консультировать, помогать в разработке конкретных вопросов. Как правило, они не имеют права самостоятельно отдавать распоряжения производственным подразделениям. Функциональные службы осуществляют всю техническую подготовку производства.

Рис. 17. Линейно-функциональная структура управления

Достоинства линейно-функциональной ст руктуры: освобождение линейных руководителей от многих вопросов, связанных с компетенцией различных функциональных служб и сохранение важнейшей связи - «руководитель–подчиненный», при которой каждый работник подчинен только одному руководителю; более глубокая подготовка решений и планов, связанных со специализацией работников; возможность привлечения консультантов и экспертов.

Недостатки данных структур: слабое взаимодействие на горизонтальном уровне между производственными подразделениями; чрезмерно развитая система взаимодействия по вертикали; аккумулирование на верхнем уровне полномочий не только стратегических, но и оперативных задач; недостаточно четкая ответственность

Линейно-штабные структуры (рис. 18) имеют схожие характеристики. При линейных руководителях создаются штабные подразделения, которые не обладают правом принятия решений. Главная задача штаба – оказание помощи линейному менеджеру в выполнении отдельных функций управления. Часто специалисты штабов наделяются правами функционального руководства (например, бухгалтерия, планово-экономический отдел, отдел маркетинга и иные).

Рис. 18. Линейно-штабная структура управления

Дивизиональные организационные структуры . По мере роста корпораций, расширения номенклатуры выпускаемых продуктов и рынков их сбыта функциональные структуры управления в силу разобщенности прав и ответственности по отдельным функциям теряют способность реагировать на происходящие изменения. В процессе управления возникают конфликты из-за приоритетов, принятие решений задерживается, линии коммуникаций удлиняются, затрудняется осуществление контрольных функций. Это привело к формированию дивизиональных структур (лат. division – разделение, подразделение), которые могут рассматриваться, как обслуживающих определенный рынок и управляемые централизовано. Логика дивизиональной структуры заключается в сочетании автономности подразделений с центрально контролируемым процессом распределения ресурсов и оценке их результатов.

Преимуществ а: дивизиональная структура создает более благоприятные условия для роста фирмы; дает большую автономию и самостоятельность в принятии решений менеджерам; позволяет осуществлять более тесную связь с потребителем; улучшает процессы координации внутри компании; улучшает адаптивность структуры, ее реакцию на внешние воздействия. Все это дает организациям с дивизиональной структурой конкурентные преимущества.

Недостатки : рост ступеней иерархии, излишняя свобода отделений, дублирование работ для разных подразделений, потеря возможности контроля, сложные информационные проблемы, слабые связи с головным предприятием.

Дивизиональные структуры бывают:

F организованные по видам товаров и услуг или группам покупателей (продуктовая), рис. 19;

F организованные по географическим регионам (региональная), рис. 20;

F сочетающие как продуктовый, так и территориальный принципы построения (смешанные), рис. 21.

Рис. 19. Продуктовая дивизиональная организационная структура

Достоинства продуктовых дивизиональных стру ктур: возможность расширения ассортимента; быстрая реакция на изменение условий конкуренции, технологии, покупательского спроса; ответственность за получение прибыли возлагается на руководителей подразделений

Рис. 20. Региональная дивизиональная организационная структура

Достоинства региональных структур: экономия средств , достигаемая за счет локализации коммерческих операций; территориальная структуризация; снижение транспортных расходов, снижение содержания складских помещений; близость рынка позволяет изучить его требования.

Рис. 21. Смешанная дивизиональная организационная структура

Бригадная структура управления (рис. 22) – одна из старинных форм организации, которая активно возрождается в наше время. В основе этой структуры лежит организация работ по рабочим группам, а сама организационная структура представляет собой совокупность иерархически связанных друг с другом малых групп.

Рис. 22. Органическая структура предприятия, состоящая из рабочих групп (бригад)

Основными принципами такой организации управления являются: автономная работа бригад, групп, артелей; самостоятельное принятие решений внутри бригады и координация работ; отсутствие бюрократических связей и возможность привлечения специалистов из других подразделений.

Достоинства бригадной структуры : реализация концепции групповой формы (поощряются взаимопомощь, взаимозаменяемость, личная ответственность, ориентация на запросы потребителей, активное сотрудничество в решении проблем); менеджмент носит характер квалифицированных консультаций и опирается на достижение группового согласия; предпочтение отдается людям с универсальными знаниями и навыками; сочетание индивидуальной и коллективной ответственности за качество работы и конечный результат, что снижает необходимость в строгом контроле; оплата труда направлена на стимулирование, предусматривая тесную связь между уровнями заработной платы каждого члена бригады и общими результатами; отход от принципов рациональной бюрократии (специалисты, входящие в состав бригад, не требуются в дополнительных руководящих указаниях сверху, снижение необходимости в услугах дополнительных служб). Недостатки : горизонтальная координация работ взаимосвязанных бригад; проблема нахождения необходимых специалистов; повышенная ответственность за решения.

Проектная структура – временная организация, создаваемая для решения конкретной комплексной задачи (разработка проекта и его реализация). Проектное управление комплексными видами деятельности требуют обеспечения непрерывного интеграционного руководства в условиях строгих ограничений по затратам, сроку и качеству работ.

В одну команду собираются квалифицированные специалисты разных профессий для производства работ заданного качества в рамках материальных, финансовых и трудовых ресурсов. Проектные структуры различаются по масштабу, широте охвата проблем и отраслей знаний и производства, по характеру взаимодействия с линейными и функциональными звеньями организации. Члены проектной команды подчиняются не только руководителю проекта, но и руководителям тех функциональных подразделений, в которых они постоянно работают. Разновидностью являются матричные структуры (рис. 23).

Рис. 23. Матричная структура управления

Руководители проекта отвечают за планирование проекта, обеспечения его реализации по всем количествам, качествам и времени показателям. Руководители функциональных подразделений решают, как и где должна быть выполнена та или иная работа и осуществляет функциональную экспертизу проекта.

Достоинства матричной структуры : возможность быстрого реагирования и адаптация к изменяющимся условиям; хорошая ориентация на проектные цели; возможность снижения расходов на проектные работы и более эффективное текущее управление; вовлечение руководителей и специалистов в сферу активной творческой деятельности; гибкость и оперативность маневрирования ресурсами при выполнении одновременно нескольких проектов или программ в одной компании; усиление личной ответственности руководителя за проект или программу; возможность применения эффективных методов управления; сокращение времени выполнения проекта; способствует количественному расходованию средств, что имеет особое значение, когда используются редкие или дорогостоящие ресурсы.

Недостатки матричной структуры : сложная структура; трудности установления четкой ответственности за работу подразделений; отрыв сотрудников, участвующих в работе проекта, от своих подразделений; возникновение конфликтов между менеджерами функциональных подразделений и управляющими проектов.

Для функциональной структуры управления характерно создание структурных подразделений, каждое из которых имеет свою четко определенную, конкретную задачу и обязанности (рис. 2.5). В данной структуре каждый орган управления, а также исполнитель специализирован на выполнении отдельных видов управленческой деятельности (функций). Создается аппарат специалистов, отвечающих только за определенный участок работы.

Рис. 2.5. Функциональная структура управления организацией

В основе функциональной структуры управления лежит принцип полного распорядительства: выполнение указаний функционального органа в пределах его компетенции обязательно для подразделений.

Достоинства функциональной структуры управления:

Высокая компетентность специалистов, отвечающих за выполнение конкретных функций;

Специализация подразделений на выполнении определенного вида управленческой деятельности, ликвидация дублирования, выполнение задач управления отдельными службами.

Недостатки этого вида организационной структуры:

Нарушение принципа полноправного распорядительства, принципа единоначалия;

Длительная процедура принятия управленческих решений;

Трудности поддержания постоянных взаимосвязей между различными функциональными службами;

Снижение ответственности исполнителей за работу, поскольку каждый исполнитель получает указания от нескольких руководителей;

Несогласованность и дублирование указаний и распоряжений, получаемых исполнителями;

Каждый функциональный руководитель и функциональное подразделение считают свои задачи главенствующими, слабо согласовывая их с поставленными перед организацией общими целями.

Так, например, в ОАО «АВТОВАЗ» функциональная структура управления при-меняется в обобщенной структуре, вспомогательных производствах, станкостроении. Пример функциональной организационной структуры представлен на рис. 2.6.

Рис. 2.6. Пример функциональной организационной структуры

В определенной степени способствуют ликвидации недостатков линейной и функциональной организационных структур так называемые линейно-штабная и линейно-функциональная структуры управления, предусматривающие функциональное разделение управленческого труда в подразделениях разных уровней при сочетании линейного и функционального принципов управления. В этом случае функциональные подразделения могут проводить свои решения через линейных руководителей (в условиях линейно-штабной структуры) либо в пределах делегированных специальных полномочий доводить до специализированных служб или отдельных исполнителей на нижестоящем уровне (в условиях линейно-функциональной структуры управления).

В основе линейно-штабной структуры управления лежит линейная структура, но при линейных руководителях создаются специальные подразделения (штабные службы), специализирующиеся на выполнении определенных управленческих функций (рис. 2.7). Эти службы не обладают правом принятия решений, а лишь обеспечивают силами своих специалистов более квалифицированное выполнение линейным руководителем его обязанностей. Деятельность функциональных специалистов в этих условиях сводится к поиску наиболее рациональных вариантов решения задач. Окончательное принятие решения и передача его подчиненным для исполнения осуществляется линейным руководителем. В условиях такого вида структур управления сохраняется принцип единоначалия. Важной задачей линейных руководителей при этом становится координация действий функциональных служб (звеньев) и направление их в русло общих интересов организации.

Рис. 2.7. Линейно-штабная структура управления организацией

В отличие от линейно-штабной в линейно-функциональной структуре , самой распространенной структуре иерархического типа, до сих пор широко используемой во всем мире, основой служат функциональные подразделения, которые могут сами отдавать распоряжения нижестоящим звеньям, но не по всем, а по ограниченному кругу вопросов, определяемых их функциональной специализацией.

Основу линейно-функциональных структур образует помимо линейных принципов руководства специализация управленческой деятельности по функциональным подсистемам организации (маркетинг, исследования и разработки, производство, финансы и экономика, персонал и т. п.).

Оформленные по линейно-функцональному принципу организации, сохранив жесткость и простоту линейных структур, приобрели высокопроизводительный, специализированный управленческий потенциал. Освобождение линейных подразделений от решения общеорганизационных управленческих задач позволило резко увеличить масштабы их деятельности и реализовать, тем самым, полученный положительный эффект. Выполнение управленческих функций на базе разграничения и специализации менеджмента обеспечило рост качества управления всей организацией, повышение эффективности контроля линейных подразделений и достижение общеорганизационных задач.

Передача текущего управления руководителям линейных подразделений и функ-циональное разделение управленческой деятельности организации в целом позволяют высшему руководству сосредоточиться на решении стратегических проблем развития предприятия, обеспечить наиболее рациональное взаимодействие с внешней средой. Впервые организационная структура приобретает некоторый стратегический потенциал, а менеджмент - условия его реализации.

Безусловное достоинство рассматриваемых организационных структур - их гибкость. Линейно-функциональная организация обеспечивает достаточные возможности реструктуризации линейных подразделений по мере развития организации, изменения технологии и отделения родственных производств. С расширением предприятия изменяются и «набор» функциональных отделов, и содержание выполняемых задач. Так, в недавнем прошлом отделы кадров относительно слабо взаимодействовали с отделами организации труда и заработной платы, в настоящее время эти отделы все чаще срастаются в единую службу управления персоналом фирмы.

Таким образом, к основным преимуществам линейно-функциональных структур можно отнести:

Стимулирование деловой и профессиональной специализации в условиях этой структуры управления;

Высокая производственная реакция организации, так как она построена на узкой специализации производства и квалификации специалистов;

Уменьшение дублирования усилий в функциональных областях;

Улучшение координации деятельности в функциональных областях.

Несмотря на самое широкое распространение линейно-функциональных структур управления, отметим вместе с тем их существенные недостатки:

Размывание разработанной стратегии развития организации: подразделения могут быть заинтересованы в реализации своих локальных целей и задач в большей степени, чем всей организации в целом, т. е. ставить свои собственные цели выше целей всей организации;

Отсутствие тесных взаимосвязей и взаимодействия на горизонтальном уровне между подразделениями;

Резкое увеличение объема работы руководителя организации и его заместителей из-за необходимости согласования действий разных ункциональных служб;

Чрезмерно развитая система взаимодействия по вертикали;

Утрата гибкости во взаимоотношениях работников аппарата управления из-за применения формальных правил и процедур;

Слабая инновационная и предпринимательская реакция организации с такой организационной структурой управления;

Неадекватное реагирование на требования внешней среды;

Затруднение и замедление передачи информации, что сказывается на скорости и своевременности принятия управленческих решений, цепь команд от руководителя к исполнителю становится слишком длинной, что затрудняет коммуникацию.

Образное название позиций структуры иерархического типа - «лисьи норы менеджеров» - подразумевает, что внутренний интерес отдельных подразделений зачастую идет вразрез с корпоративными интересами и очень сложно разобраться, что делается в каждом из отдельно взятых подразделений управления, а каждый руководитель такого подразделения, как правило, тщательно скрывает, что делается на его «кухне».

Один из недостатков линейно-функциональных структур управления - «эффект бутылочного горла». Суть его в развитии преимущественно вертикальных связей в рамках функционального подхода, что поднимает решение проблем, возникающих на различных уровнях организации, до ее главного руководителя. В результате попытки руководителей сконцентрироваться на решении стратегических задач тонут в оперативной работе, в текучке. И это не вина руководителя, а порок используемой организационной системы.

Учитывая все вышеперечисленные недостатки, важно выяснить, при каких условиях они сглаживаются:

Линейно-функциональные структуры управления наиболее эффективны там, где аппарат управления выполняет рутинные, часто повторяющиеся и редко меняющиеся задачи и функции, т. е. в организациях, функционирующих в условиях решения стандартных управленческих проблем;

Достоинства этих структур проявляются в управлении организациями с массовым или крупносерийным типом производства, в организациях, выпускающих относительно ограниченную номенклатуру продукции;

Они наиболее эффективны при хозяйственном механизме затратного типа, когда производство наименее восприимчиво к прогрессу в области науки и техники;

Линейно-функциональные структуры успешно применяются в организациях, действующих в стабильной внешней среде.

Для условий эффективного функционирования организации с линейно-функциональной структурой управления важно иметь нормативные и регламентирующие документы, определяющие соответствие между ответственностью и полномочиями руководителей разных уровней и подразделений; соблюдение норм управляемости, особенно у первых руководителей и их заместителей, формирующих рациональные информационные потоки, децентрализующих оперативное управление производством, учитывающих специфику работы различных подраз-делений.

В ОАО «АВТОВАЗ» базовым типом структуры управления, по которой организовано большинство структурных подразделений, остается линейно-функциональный. Пример линейно-функциональной структуры управления представлен на рис. 2.8.

Рис. 2.8. Пример линейно-функциональной структуры управления

Исторически и логически значение линейно-функциональных структур в развитии экономической системы трудно переоценить. Именно в этом случае предприятие испытывает свои возможности в налаживании массового производства, а отношения «начальник-подчиненный» выводятся на адекватный требованиям внешней среды уровень.

Американская корпорация «Дженерал Моторс» была одной из первых организаций, которой удалось преодолеть ограниченность линейно-функциональной структуры. В условиях диверсифицированного производства было решено значительно расширить самостоятельность крупных подразделений и предоставить им право самим реагировать на конъюнктуру рынка, превратить их в «центры прибыли». Это смелое управленческое решение было предложено и реализовано президентом компании А. Слоуном, назвавшим новую структуру «скоординированной децентрализацией». В дальнейшем такая организационная структура по-лучила название дивизиональной.

Дивизиональные (отделенческие) структуры - наиболее совершенные разновидности организационных структур иерархического типа, порой их даже считают чем-то средним между бюрократическими (механистическими) и адаптивными структурами. В ряде случаев эти структуры в литературе можно встретить под названием «дробных структур».

Дивизиональные структуры возникли как реакция на недостатки линейно-функциональных структур. Необходимость их реорганизации была вызвана резким увеличением размеров организаций, усложнением технологических процессов, диверсификацией и интернационализацией деятельности. В условиях динамично меняющейся внешней среды невозможно управлять из единого центра несхожими или географически удаленными подразделениями организации.

Дивизиональные структуры - это структуры, основанные на выделении круп-ных автономных производственно-хозяйственных подразделений (отделений, дивизионов) и соответствующих им уровней управления с предоставлением подразделениям оперативно-производственной самостоятельности, с перенесением на этот уровень ответственности за получение прибыли.

Под отделением (дивизионом) подразумевается организационная товарно-рыночная единица, имеющая необходимые собственные функциональные подразделения.

На отделение возлагается ответственность за производство и сбыт определенной продукции и получение прибыли, в результате чего управленческий персонал верхнего эшелона организации высвобождается для решения стратегических задач. Оперативный уровень управления концентрируется на производстве конкретного продукта или на осуществлении деятельности на определенной территории и отделен от стратегического уровня, отвечающего за рост и развитие организации в целом. Как правило, у высшего руководства организации остается не более 4-6 централизованных функциональных подразделений. Высший руководящий орган организации оставляет за собой право жесткого контроля по общекорпоративным проблемам стратегии развития, научно-исследовательских разработок, финансов, инвестиций и т. п. Следовательно, для дивизиональных структур ха-рактерно сочетание централизованного стратегического планирования в верхних эшелонах управления и децентрализованной деятельности отделений, на уровне которых осуществляется оперативное управление и которые ответственны за получение прибыли. В связи с перенесением ответственности за прибыль на уровень отделений (дивизионов) они стали рассматриваться как «центры прибыли», активно использующие предоставленную им свободу для повышения эффективности работы. В связи с вышесказанным дивизиональные структуры у правления принято понимать как сочетание централизованной координации с децентрали-зованным управлением (децентрализация при сохранении координации и контроля) или, в соответствии с высказыванием А. Слоуна, как «скоординированную децентрализацию».

Дивизиональный подход обеспечивает более тесную связь производства с потребителями, существенно ускоряя его реакцию на изменения, происходящие во внешней среде.

Дивизиональные структуры характеризуются полной ответственностью руководителей отделений за результаты деятельности возглавляемых ими подразделений. В связи с этим важнейшее место в управлении организациями с дивизиональной структурой занимают не руководители функциональных подразделений, а руководители, возглавляющие производственные отделения.

Структурирование организации по отделениям производится по трем принципам:

Продуктовому - с учетом особенностей выпускаемой продукции или предоставляемых услуг;

По ориентации на конкретного потребителя;

Региональному - в зависимости от обслуживаемых территорий.

Выделяют три типа дивизиональных структур:

Дивизионально-продуктивные структуры;

Организационные структуры, ориентированные на потребителя;

Дивизионально-региональные структуры.

При дивизионально-продуктовой структуре полномочия по руководству производством и сбытом какого-либо продукта или услуги передаются одному руководителю, который является ответственным за данный вид продукции (рис. 2.9).

Рис. 2.9. Продуктовая дивизиональная структура

Руководители функциональных служб (производственной, снабженческой, технической, бухгалтерской, маркетинговой и т. д.) должны отчитываться перед управляющим по этому продукту.

Организации с такой структурой способны оперативно реагировать на изменения условий конкуренции, технологии и покупательского спроса. Деятельность по производству определенного вида продукции находится под руководством одного человека, что улучшает координацию работ.

Возможный недостаток продуктовой структуры - увеличение затрат вследствие дублирования одних и тех же видов работ для разных видов продукции. В каждом продуктовом отделении создаются свои функциональные подразделения.

Примером продуктовой дивизиональной структуры в ОАО «АВТОВАЗ» может служить служба вице-президента по техническому развитию, в состав которой входят: научно-технический центр (НТЦ), обеспечивающий создание и постановку на производство новых и модернизированных моделей автомобилей; производство технологического оборудования (ПТО), изготавливающее продукцию станкостроения; производство пресс-форм и штампов (ППШ), изготавливающее технологическую оснастку (рис. 2.10).

Рис. 2.10. Пример продуктовой дивизиональной структуры

При создании организационных структур, ориентированных на потребителя, подразделения группируются вокруг определенного числа потребителей (например, армия и гражданские отрасли, продукция производственно-технического и культурно-бытового назначения). Цель такой организационной структуры состоит в том, чтобы удовлетворять нужды конкретных потребителей так же хорошо, как это делает организация, которая обслуживает всего одну группу. В качестве примера организации, использующей организационные структуры управления, ориентированные на потребителя, можно привести коммерческие банки. Основными группами потребителей услуг в данном случае будут: индивидуальные клиенты, организации, другие банки, международные финансовые организации.

Если деятельность организации распространена на ряд регионов, в которых требуется использовать различные стратегии, то целесообразно формировать ди-визиональную структуру управления по территориальному принципу, т. е. использовать дивизионалыю-региональную структуру (рис. 2.11). Вся деятельность организации в конкретном регионе должна подчиняться соответствующему ру-ководителю, ответственному перед высшим руководящим органом организации. Дивизионально-региональная структура облегчает решение проблем, связанных с местными обычаями, особенностями законодательства и социально-экономической средой региона. Территориальное деление создает условия для подготовки управленческого персонала отделений (дивизионов) непосредственно на месте.

Рис. 2.11. Дивизионально-региональная структура

Пример конкретной региональной дивизиональной структуры, реализованной на ОАО «АВТОВАЗ» в системе управления поставками на внутренний рынок, представлен на рис. 2.12.

Рис. 2.12. Пример региональной дивизиональной структуры ОАО «АВТОВАЗ»

По мере развития организаций с выходом их на международные рынки, постепенно преобразование национальных корпораций в транснациональные, достижения этими корпорациями высшего уровня своего развития приводит к созданию глобальных корпораций, где дивизиональные структуры преобразуются в международные и транснациональные. В этом случае организация перестает делать ставку на деятельность внутри страны, перестраивается структурно таким образом, чтобы международные операции имели преимущественное значение на национальном рынке.

Можно выделить наиболее распространенные разновидности международных дивизиональных структур, в основе построения которых заложен глобальный подход.

Глобально ориентированная продуктовая (товарная) структура, базирующая-ся на дивизиональной структуре с подразделениями по продуктовому признаку, каждое из которых самостоятельно работает на весь мировой рынок, показана на рис. 2.13. Такая структура используется организациями с сильно диверсифицированной продукцией и продукцией, существенно различающейся технологией ее производства, методами маркетинга, каналами реализации и т. п. Она применима в организациях, где различия между выпускаемыми видами продукции бо-лее существенны, чем различия между географическими регионами, в которых эта продукция реализуется. Этот вид структур способствует международной ориентации организации, однако для них характерно (правда, как и для любого другого вида дивизиональных структур) ослабление координации между отдельными дивизионами организации и усиление дублирования их деятельности.

Рис. 2.13. Глобально ориентированная продуктовая (товарная) структура

Глобально ориентированная региональная структура тоже основана на диви-зиональной структуре с использованием географического принципа построения (рис. 2.14), причем национальный рынок рассматривается и как один из сегментов регионального подразделения. Наиболее целесообразно использование такого типа структур организациями, в которых региональные различия имеют принципиальное значение. Зачастую глобально ориентированные региональные организационные структуры используются в отраслях с технологически медленно изменяющейся продукцией (напитки, косметика, продовольствие, нефтепродукты). Достоинство такой структуры - в тесной взаимосвязи географических регионов и координации деятельности в их пределах, а недостатки - в слабой координации работы отдельных подразделений и высокой степени дублирования их деятельности.

Рис. 2.14. Глобально ориентированная региональная структура

Смешанная (гибридная) структура характерна тем, что наряду с акцентом на определенный продукт (географический регион, функции) в нее встроены структурные связи территориального и функционального (продуктового и функционального или территориального и продуктового) типа. Этот вид структур возник в связи с тем, что у каждой из вышеперечисленных структур можно отметить сильные и слабые стороны. Не существует ни одной оргструктуры, которую можно было бы считать идеальной. Организационная структура управления должна соответствовать конкретным условиям функционирования организации, а они у крупных экономических объектов достаточно сложны и разнообразны и не способны быть адекватными ни одной организационной структуре в чистом виде. Смешанная структура в настоящее время очень популярна среди американских транснациональных корпораций (особенно с сильно диверсифицированной деятельностью).

Подводя итог рассмотрения дивизиональных структур, следует отметить их достоинства, недостатки и условия наиболее эффективного использования. В качестве преимуществ этих видов структур назовем:

Использование дивизиональных структур позволяет организации уделять конкретному продукту, потребителю или географическому региону столько же внимания, сколько уделяет небольшая специализированная организация, в результате чего возможно быстрее реагировать на изменения, происходящие во внешней среде, адаптироваться к изменяющимся условиям;

Этот вид структуры управления ориентирует на достижение конечных результатов деятельности организации (производство конкретных видов продукции, удовлетворение потребностей определенного потребителя, насыщение товарами конкретного регионального рынка);

Уменьшение сложности управления, с которой сталкиваются управляющие высшего звена;

Отделение оперативного управления от стратегического, в результате чего высшее руководство организации концентрируется на стратегическом планировании и управлении;

Перенесение ответственности за прибыль на уровень дивизионов, децентрализация принятия оперативных управленческих решений;

Улучшение коммуникаций;

Развитие широты мышления, гибкости восприятия и предприимчивости руководителей отделений (дивизионов).

В то же время следует подчеркнуть недостатки рассматриваемого типа организационных структур:

Дивизиональные структуры управления привели к росту иерархичности, т. е. вертикали управления. Они потребовали формирования промежуточ ных уровней менеджмента для координации работы отделений, групп и т. п.;

Противопоставление целей отделений общим целям развития организации, несовпадение интересов «верхов» и «низов» в многоуровневой иерархии;

Возможность возникновения конфликтов между подразделениями, в частности в случае дефицита централизованно распределяемых ключевых ресурсов;

Невысокая координация деятельности отделений (дивизионов), штабные службы разобщены, горизонтальные связи ослаблены;

Неэффективное использование ресурсов, невозможность их использовать в полной мере в связи с закреплением ресурсов за конкретным подразделением;

Увеличение затрат на содержание управленческого аппарата вследствие дублирования одних и тех же функций в подразделениях и соответствующего увеличения численности персонала;

Затруднение осуществления контроля сверху донизу;

Многоуровневая иерархия и в рамках самих отделений (дивизионов), действие всех недостатков линейно-функциональных структур;

Возможное ограничение профессионального развития специалистов подразделений, поскольку их коллективы не столь велики, как в случае применения линейно-функциональных структур на уровне организаций.

Следует отметить, что наиболее эффективно использование дивизиональных структур управления в организациях крупных размеров, при расширении производственно-хозяйственных операций, в организациях с широкой номенклатурой выпускаемой продукции, в организациях с сильно диверсифицированным производством, в организациях, в которых производство слабо подвержено колебаниям рыночной конъюнктуры, при интенсивном проникновении организаций на зарубежные рынки.

Существование множества разновидностей дивизиональных структур обусловлено множеством возможных состояний экономического объекта при разных входных и выходных производственных условиях и наличии ограничений ведения бизнеса.

Крайне редко встречается ситуация, при которой сразу же формируется организационная структура требуемого типа. Это возможно при организации совершенно нового предприятия либо при четко смоделированном процессе реорганизации производственной и организационной структуры.

Однако заметим, что реорганизация структуры происходит в случае, когда проблемы управления создают «критическую массу» и должны быть разрешены любыми способами. Это и является толчком для начала эволюционного развития новой структуры через мягкое изменение или путем жестких реорганизаций.

Накопленный опыт в теории и практике реорганизации структуры управления показывает, что целесообразность перехода к дивизиональной организации определяется потенциалом предприятия и предполагает наличие нескольких рынков с различной спецификой. Процесс перехода происходит, когда предыдущая структура накапливает достаточное количество нерешенных проблем, и очередная реорганизация неизбежна. Дивизиональные структуры также подвержены трансформациям. Таким образом, совершенствование оргструктуры - естественный, необходимый и постоянный процесс для всех предприятий, где все определяется конкретной ситуацией, целями, ценностями, опытом, знаниями руководителей. Знакомство с теоретическими моделями дает представление о системе оргстркутур, в которой каждая фирма находит наиболее удобную для себя отправную схему.

Как указывается в работе, несомненно, что основой построения и развития любых систем является линейная модель с функциональным распределением взаимосвязей. Однако в теории управления отмечена зависимость - чем структурно сложнее система управления, тем проще организовать и регламентировать управленческие потоки. В этой связи, различая схемы организации взаимосвязей между совокупностью элементов системы (такие схемы, как линейная, линейно-функциональная, дивизиональная, функциональная и др.), следует от-метить наличие новых тенденций формирования структур, соответствующих изменяющимся принципам эффективного функционирования экономических систем.

Поскольку линейно-функциональные и дивизиональные организационные структуры в наибольшей степени распространены в современной экономике, в том числе российской, то проведем сравнительный анализ их основных экономических параметров. Это позволит не только уточнить сильные и слабые стороны этих структур, но и сформулировать их обобщенную оценку и роль в эффективном развитии предприятий (табл. 2.4).

Таблица 2.4 Сравнительный анализ экономических характеристик оргструктур

Таким образом, широкое распространение линейно-функционального и диви-зионального построений организаций вполне обоснованно. Эти структуры достаточно адаптивны, в меру жесткие и устойчивые, позволяют использовать разнообразные по качеству управленческие кадры и создавать условия профессионального роста.

Важно, что такие организации имманентно предполагают возможность реструктуризации как при условии изменений во внешней среде, так и в случае смены управленческой команды или целей.

Рассмотрим процесс эволюции от простейшей (линейной) структуры к диви-зиональной с точки зрения воздействия внешних и внутренних факторов и выявления закономерностей структурных изменений.

Как мы уже определили ранее, одной из особенностей дивизиональной структуры продуктовой ориентации является дублирование функций на фоне расширения полномочий руководителей сбытовых подразделений. Такая структура позволяет улучшить реакцию системы на локальные незначительные изменения рынка за счет сокращения цепочки команд и концентрации оперативной информации в центрах принятия решений. Цепочку изменений организационной структуры при переходе от обычной (функциональной структуры) к дивизиональной можно описать начальной, например функциональной, и конечной дивизиональ-ной структурами (рис. 2.15-2.17).

Рис. 2.15. Функциональная структура предприятия

Рис. 2.16. Дивизиональная структура предприятия

Рис. 2.17. Модель матричной структуры

Реорганизации должны подвергнуться сбытовые подразделения, которым переданы складские и транспортные группы, а также группы маркетинга. В то же время сохраняется штабной маркетинговый отдел, который в дивизиональной структуре занимается уже не локальными рынками, а рыночными технологиями, общефирменной стратегией и проблемами внутреннего взаимодействия. Вопросы экономического планирования распределяются между дивизионами и штабом, системно-аналитический и программный комплекс (АСУ) остается общим. Дублирование функций по подразделениям позволяет улучшить оперативность управления и координацию решений. Однако такая система должна обладать соответствующим уровнем полномочий и ресурсов управления без лишнего дублирования функций, которое при определенных уровнях может стать негативным фактором.

В российской практике типовая дивизиональная структура часто носит название «внутреннего холдинга» и выступает переходной ступенью к холдингу внешнему. Можно констатировать, что она действительно устраняет многие противоречия, поскольку разбивает сложную неповоротливую организацию на отдельные блоки, в которых по-своему решаются «местные» проблемы.

В настоящее время существует много структур, по сути являющихся разновидностью дивизиональной, в которых, например, дифференциация подразделений осуществляется не по функциональному, а по проектному принципу, либо организации, в которых в качестве элементов структуры выступают самостоятельные бизнес-единицы (имеющие юридический статус). В данном случае полагают, что речь идет о сетевой, кооперационной структуре. Это не совсем соответствует понятию дивизиона, а отражает его более совершенную структуру. С другой стороны, отечественная практика управленческого консалтинга показывает, что сохранить и даже увеличить объемы производства на некоторых предприятиях в первой половине 1990-х гг. позволил переход на дивизиональную структуру управления (делегирование полномочий и ответственности менеджерам среднего звена, переход на внутренний хозрасчет и т. д.). Хотя такой переход лично для руководителя чреват передачей «административного ресурса», который считался основным фактором, в «чужие руки», что могло представлять для руководителя угрозу быть отодвинутым на второй план, стать ненужным.

Дальнейшее развитие экономической системы переводит структуру в область гибких систем, базирующихся либо на интегрированных структурах в виде бизнес-единиц, либо на адаптации к изменениям (матричные стркутуры или их аналоги). При этом матричная организационная структура предполагает формирование гибкой системы за счет распределения основных функций и двойного управления. Создание такого взаимодействия (двойного управления) требует тщательного согласования баланса интересов при максимальной общности целей и высокой корпоративной культуре. Особенности таких структур будут рассмотрены далее.

В качестве наиболее развитого вида дивизиональных структур управления можно назвать организационные структуры на базе стратегических единиц бизнеса (стратегических хозяйственных центров). Они применяются в организациях при наличии у них большого числа самостоятельных отделений близкого профиля деятельности. В этом случае для координации их работы создаются специальные промежуточные управленческие органы, располагаемые между отделениями и высшим руководством. Данные органы возглавляются заместителями высшего руководства организации (обычно это вице-президенты), и им придается статус стратегических единиц бизнеса.

Стратегические единицы бизнеса отвечают за выработку стратегических позиций организации в одной или нескольких областях хозяйствования. На них возлагается ответственность за выбор сферы деятельности, разработку конкурентоспособной продукции и сбытовых стратегий. Как только номенклатура продукции разработана, ответственность за реализацию программы ложится на подразделения текущей коммерческой деятельности, т. е. на дивизионы.

Проведенный анализ разновидностей организационных структур иерархического типа показал, что переход к более гибким, адаптивным структурам управления, лучше приспособленным к динамичным изменениям и требованиям производства, был объективно необходим и закономерен.

(Материалы приведены на основании: Основы менеджмента. Под ред. А. И. Афоничкина. – СПб.: Питер, 2007)

ТИПЫ И СТРУКТУРЫ ДАННЫХ

Методические указания по дисциплине «Алгоритмы и структуры данных»

Составитель О.Л. Чагаева

Подготовлены кафедрой «Программные средства и системы» ФУО УрФУ

Введение

В окружающем нас мире находится огромное разнообразие предметов, объектов, явлений, процессов, отображаемых посредством информации.

Каждая представляемая информацией сущность (объект, явление) имеет ряд характерных для нее свойств (черт, признаков, параметров, характеристик, моментов). Например, свойствами материала являются его вес, габариты, сорт, цена, номенклатурный номер и др. Свойствами-признаками, характеризующими такую сущность, как организация-покупатель, являются наименование, ведомственная принадлежность, адрес, номер расчетного счета в Госбанке и др.

Свойства физической сущности отображаются с помощью переменных величин, являющихся элементарными единицами информации и называемых реквизитами.

Реквизит - это логически неделимый элемент любой сложной информационной совокупности, соотносимый с определенным свойством отображаемого информацией объекта или процесса.

В обрабатываемой информации реквизиты представляются как бы «атомами», из которых компонуются все остальные, более сложные по структуре образования информации. И наоборот, единицы информации любой сложности можно последовательным разложением на составляющие компоненты в конечном итоге расчленить до таких составляющих - переменных величин, которые не поддаются дальнейшему логическому разбиению. Такие элементарные компоненты и будут реквизитами.

Другими часто встречающимися в литературе синонимами реквизита являются элемент, поле, терм, признак иатрибут .

У каждого реквизита есть имя. При алгоритмизации и программировании с целью компактного написания чаще всего применяют сокращенные имена-идентификаторы, причем конкретные реализации обычно ограничивают их длину, алфавит и сферу действия. В ряде случаев допускается также употребление синонимов наименований реквизита, в том числе таких полных наименований, которые используются только во внешних документах, например, в качестве заголовков граф отчетов.

Каждому реквизиту присуще некоторое конечное множество значений в зависимости от характеристики того свойства объекта (явления), которое информационно отображает данный реквизит. Это множество, именуемое классом значений, одно, например, для параметра «температура больного» и другое - для признака «пол больного».

Значение реквизита, таким образом, есть в каждый заданный момент времени одна из позиций класса значений данного реквизита, отображающая, как предполагается, соответствующее состояние (из множества состояний) того свойства объекта (явления), которое характеризует реквизит. Так, текущим значением реквизита «температура больного» может быть 37,4°, а реквизита «пол больного» - «мужской». Другими словами, значение реквизита используется для представления значения соответствующего свойства сущности.

Существует ряд типов реквизитов в зависимости от видов значений, которые они могут иметь. Наиболее распространенными типами реквизитов, однако, являются числовой и текстовой .

Реквизиты числового типа характеризуют количественные свойства сущностей, полученные в результате подсчета натуральных единиц, измерения, взвешивания, вычисления на основе других количественно-суммовых данных и т. п. Поэтому значениями таких реквизитов служат числа со всеми свойственными им чертами и атрибутами.

В конкретных представлениях фигурирует несколько типов числовых величин в зависимости от класса чисел, системы счисления, фиксации десятичной запятой, упаковки и других; накладываются ограничения на диапазон чисел, форматы их представления на вводевыводе и различных носителях даже в рамках одной реализации. Поскольку все реквизиты числового типа активно используются в различных арифметических операциях, а большинство из них вообще создается в результате осуществления таких операций, указанные отличия и ограничения следует постоянно иметь в виду, так же как и необходимость соответствующего аппарата преобразования.

Реквизиты текстового типа выражают, как правило, качественные свойства сущностей и характеризуют обстоятельства, при которых имел место изучаемый процесс и были получены те или

иные числовые значения. Поэтому такие реквизиты называются признаками.

Значениями признаков являются последовательности символов (букв, цифр, различных знаков и специальных обозначений), называемые строками, или текстом.

Полный набор всевозможных попарно различимых символов данной информационной системы составляет ее алфавит, зависящий от характера задач, применяемых технических средств обработки данных и других факторов. Причем на различных стадиях обработки и даже в рамках одной вычислительной системы возможно применение различных алфавитов.

Размер алфавита (число разнообразных символов, которые могут быть в одном разряде величины) и его состав (набор) имеют прямое отношение к решению следующих проблем:

кодирования и дешифровки,

компактной записи значений единиц информации,

эффективного хранения данных, ускорения их поиска, передачи, ввода в вычислительные машины,

получения от машин информации в наиболее удобной для потребления форме,

снижения затрат на всевозможные перезаписи.

Поэтому выбору алфавита придается немаловажное значение.

Для использования информации, в алгоритмизации и программировании очень большое значение уделяется таким понятиям, как тип и структура данного.

1. ТИПЫ ДАННЫХ

Вычислительный процесс на ЭВМ реализуется, как известно, с помощью программ и данных. Сама программа тоже относится к данным. Поэтому можно сказать, что данные описывают любую информацию, с которой может работать ЭВМ. При этом под информацией понимаются любые факты и знания об объектах реального мира, процессах и отношениях и связях между ними. Все данные характеризуются рядом атрибутов (признаков, реквизитов), в том числе значением.

Кроме значения, к таким признакам относится понятие «тип данного». Тип данного определяется множеством значений данного и набором операций, которые можно выполнять над этими значениями в соответствии с их известными свойствами. Следовательно, тип данного определяет те операции, которые допустимы над соответствующим значением.

В языках программирования обычно используются такие распространенные типы данных, как целые, вещественные, символьные, битовые, указатели и пр.

2. СТРУКТУРЫ ДАННЫХ

Особенностью данного того или иного типа является простота организации (неструктурированность).

Структура данных – это совокупность элементов данных, между которыми существуют некоторые отношения, причем элементами данных могут быть как простые данные (скаляры), так и структуры данных.

Таким образом, структуру можно определить следующим образом: S = (D, R), где D - множество элементов данных, R – множество отношений между элементами данных.

Все связи одного элемента данных с другими образуют элемент отношений, ассоциированный с соответствующим элементом данных.

Графическое изображение структуры должно отражать ее элементы данных и связи (отношения между ними), поэтому структуру удобно изображать в виде графа. При этом вершины графа можно интерпретировать как элементы данных, а отношениям между элементами данных соответствуют ориентированные дуги или неориентированное ребра (рис. 1).

Таким образом описанную и представленную структуру данных называют абстрактной или логической, так как она рассматривается без учета ее представления в машинной памяти. Но любая структура данных должна быть представлена в машинной памяти. Такая структура данных называется физической структурой, структурой хранения, внутренней структурой или структурой памяти.

Рис 1. Неориентированный (а) и ориентированный (б) граф

Таким образом, физическая структура данных отражает способ представления данных в машинной памяти.

В общем случае между логической и соответствующей ей физической структурой существует различие, степень которого зависит от самой структуры и особенностей той физической среды, в которой она должна быть отражена.

Например, с точки зрения языков программирования двумерный массив представляет собой прямоугольную таблицу, а в памяти – это линейная последовательность ячеек, в каждой из которых хранится значение одного из элементов массива, причем элементы массива упорядочены по строкам (или столбцам).

Разумеется, между логической и физической структурой должен существовать механизм, позволяющий отобразить логическую структуру в физическую.

Таким образом, каждую структуру данных можно характеризовать ее логическим (абстрактным) и физическим (конкретным) представлением, а также совокупностью операций на этих двух уровнях представления структуры (рис. 2).

Операции над логической структурой

Логическая структура данных

Операции над физической структурой

Физическая структура данных

Рис. 2. Отображение между логическим и физическим представлением структуры данных

2.1. Классификация структур данных

В зависимости от отсутствия или наличия явно заданных связей между элементами данных следует различать несвязанные структуры (векторы, массивы, строки, стеки, очереди) и связные структуры (связные списки).

Важные признак структуры – ее изменчивость – изменение числа элементов и/или связей между элементами структуры. Значение элемента данных не имеется в виду, так как в этом случае это свойство было бы характерно для всех структур данных за исключением, может быть, констант и данных, хранящихся в ПЗУ. По признаку изменчивости различают статические, полустатические и динамические структуры.

Важный признак структуры данных – характер упорядоченности ее элементов. По этому признаку структуры можно делить на линейно-упорядоченные, или линейные, и нелинейные.

В зависимости от характера взаимного расположения элементов в памяти линейные структуры можно разделить на структуры с последовательным распределением их элементов в памяти (векторы, строки, массивы, стеки, очереди) и структуры с произвольным связным распределением элементов в памяти (односвязные, двусвязные, циклически связанные, ассоциативные списки). Примером нелинейных структур являются многосвязные списки, древовидные структуры и графовые структуры общего вида.

2.2. Простейшие статические структуры

К простейшим структурам данных обычно относят векторы, массивы, записи, таблицы. Они характеризуются следующими свойствами:

постоянство структуры в течение всего времени ее существования;

смежность элементов и непрерывность области памяти, отводимой сразу для всех элементов структуры;простота и постоянство отношений между элементами

структуры, позволяющие исключить информацию об этих отношениях из области памяти, выделенной для элементов структуры, и хранить ее, например, в компактной форме в дескрипторах.

В силу этих свойств векторы, массивы, записи и таблицы принято считать статическими структурами.

2.2.1. Вектор

Вектор – это конечное упорядоченное множество простых данных или скаляров, одного и того же типа. С геометрической точки зрения вектор задает точку в многомерном пространстве, координатами которой служат значения элементов вектора.

Элементы вектора находятся друг с другом в единственно возможном отношении – отношении непосредственного следования. Строгая последовательность элементов вектора позволяет

пронумеровать их последовательными целыми числами – индексами. Логическая структура вектора полностью описывается числом и типом его элементов. Например, int array – целочисленный массив, состоящий из 10 элементов.

Важнейшая операция над вектором – доступ к его элементам. Как только организован доступ к элементу, над ним может быть выполнена любая операция, имеющая смысл для выбранного типа данных.

На логическом уровне для доступа к элементу вектора достаточно указать имя вектора и значение индекса соответствующего элемента. Например: array + array.

Физическая структура вектора – это последовательность одинаковых по длине участков памяти, называемых полями или слотами, каждый из которых предназначен для хранения одного элемента вектора. Поле может иметь размер минимально адресуемой ячейки памяти или соответствовать целой группе последовательных ячеек памяти.

Нередко физической структуре ставится в соответствие дескриптор или заголовок, который содержит информацию о данной физической структуре. Дескриптор необходим, например, в том случае, когда граничные размеры вектора становятся известны только на этапе выполнения программы.

Дескриптор тоже хранится в машинной памяти и представляет собой структуру, называемую записью. Для вектора дескриптор обычно хранит его имя, размер, значения граничных индексов, тип элемента, размер поля или слота, адрес первого элемента вектора (поля, хранящего этот элемент).

2.2.2. Массив

Массивом называется такой вектор, каждый элемент которого - вектор. В свою очередь, элементы вектора, являющегося элементом массива, также могут быть векторами. Процесс перехода от элемента к элементу этого элемента и так далее рано или поздно должен завершиться скаляром некоторого типа данных, причем этому типу должны соответствовать все скалярные элементы массива (рис. 3).

Рис. 3. Вид многомерного массива

На рис.3 представлен вид многомерного массива: в каждом узле решетки находится элемент массива. Таким образом, размерность его равна (3,3,2).

Как и для вектора, важнейшей элементарной операцией для массива является доступ к его элементу. На уровне логической структуры она осуществляется при помощи имени массива и упорядоченного набора индексов, однозначно идентифицирующих элемент массива. Например: array[i][j].

В отличие от вектора, для массива общего вида преобразование логической структуры в физическую имеет более сложный вид. Это преобразование выполняется путем процесса линеаризации, в ходе которого многомерная логическая структура массива отображается в одномерную физическую структуру. Эта физическая структура представляет собой линейно упорядоченную последовательность элементов массива. Таким образом, физическая структура многомерного массива аналогична физической структуре вектора.

Несмотря на это, дескриптор многомерного массива отличается от дескриптора вектора. Например, в нем должна хранится информация о размерности массива, способе упорядочения элементов (по строкам или столбцам).

2.2.3. Запись

Запись – это конечное упорядоченное множество элементов, содержащее в общем случае данные различных типов.

Элементы записи часто называют полями. Запись – это обобщенное понятие вектора, при котором не требуется однотипность или

Необходимым условием хранения информации в памяти компьютера является возможность преобразования этой самой информации в подходящую для компьютера форму. В том случае, если это условие выполняется, следует определить структуру, пригодную именно для наличествующей информации, ту, которая предоставит требующийся набор возможностей работы с ней.

Кольцевой список

Здесь под структурой понимается способ представления информации, посредством которого совокупность отдельно взятых элементов образует нечто единое, обусловленное их взаимосвязью друг с другом. Скомпонованные по каким-либо правилам и логически связанные межу собой, данные могут весьма эффективно обрабатываться, так как общая для них структура предоставляет набор возможностей управления ими – одно из того за счет чего достигаются высокие результаты в решениях тех или иных задач.

Но не каждый объект представляем в произвольной форме, а возможно и вовсе для него имеется лишь один единственный метод интерпретации, следовательно, несомненным плюсом для программиста будет знание всех существующих структур данных. Таким образом, часто приходиться делать выбор между различными методами хранения информации, и от такого выбора зависит работоспособность продукта.

Говоря о не вычислительной технике, можно показать ни один случай, где у информации видна явная структура. Наглядным примером служат книги самого разного содержания. Они разбиты на страницы, параграфы и главы, имеют, как правило, оглавление, то есть интерфейс пользования ими. В широком смысле, структурой обладает всякое живое существо, без нее органика навряд-ли смогла бы существовать.

Вполне вероятно, читателю приходилось сталкиваться со структурами данных непосредственно в информатике, например, с теми, что встроены в язык программирования. Часто они именуются типами данных. К таковым относятся: массивы, числа, строки, файлы и т. д.

Методы хранения информации, называемые «простыми», т. е. неделимыми на составные части, предпочтительнее изучать вместе с конкретным языком программирования, либо же глубоко углубляться в суть их работы. Поэтому здесь будут рассмотрены лишь «интегрированные» структуры, те которые состоят из простых, а именно: массивы, списки, деревья и графы.

Массивы.

Массив – это структура данных с фиксированным и упорядоченным набором однотипных элементов (компонентов). Доступ к какому-либо из элементов массива осуществляется по имени и номеру (индексу) этого элемента. Количество индексов определяет размерность массива. Так, например, чаще всего встречаются одномерные (вектора) и двумерные (матрицы) массивы.

Первые имеют один индекс, вторые – два. Пусть одномерный массив называется A, тогда для получения доступа к его i-ому элементу потребуется указать название массива и номер требуемого элемента: A[i]. Когда A – матрица, то она представляема в виде таблицы, доступ к элементам которой осуществляется по имени массива, а также номерам строки и столбца, на пересечении которых расположен элемент: A, где i – номер строки, j – номер столбца.

В разных языках программирования работа с массивами может в чем-то различаться, но основные принципы, как правило, везде одни. В языке Pascal, обращение к одномерному и двумерному массиву происходит точно так, как это показано выше, а, например, в C++ двумерный массив следует указывать так: A[i][j]. Элементы массива нумеруются поочередно. На то, с какого значения начинается нумерация, влияет язык программирования. Чаще всего этим значением является 0 или 1.

Массивы, описанного типа называются статическими, но существуют также массивы по определенным признакам отличные от них: динамические и гетерогенные. Динамичность первых характеризуется непостоянностью размера, т. е. по мере выполнения программы размер динамического массива может изменяться. Такая функция делает работу с данными более гибкой, но при этом приходится жертвовать быстродействием, да и сам процесс усложняется.

Обязательный критерий статического массива, как было сказано, это однородность данных, единовременно хранящихся в нем. Когда же данное условие не выполняется, то массив является гетерогенным. Его использование обусловлено недостатками, которые имеются в предыдущем виде, но оно оправданно во многих случаях.

Таким образом, даже если Вы определились со структурой, и в качестве нее выбрали массив, то этого все же недостаточно. Ведь массив это только общее обозначение, род для некоторого числа возможных реализаций. Поэтому необходимо определиться с конкретным способом представления, с наиболее подходящим массивом.

Списки.

Список – абстрактный тип данных, реализующий упорядоченный набор значений. Списки отличаются от массивов тем, что доступ к их элементам осуществляется последовательно, в то время как массивы – структура данных произвольного доступа. Данный абстрактный тип имеет несколько реализаций в виде структур данных. Некоторые из них будут рассмотрены здесь.

Список (связный список) – это структура данных, представляющая собой конечное множество упорядоченных элементов, связанных друг с другом посредствам указателей. Каждый элемент структуры содержит поле с какой-либо информацией, а также указатель на следующий элемент. В отличие от массива, к элементам списка нет произвольного доступа.

Односвязный список

В односвязном списке, приведенным выше, начальным элементом является Head list (голова списка [произвольное наименование]), а все остальное называется хвостом. Хвост списка составляют элементы, разделенные на две части: информационную (поле info) и указательную (поле next). В последнем элементе вместо указателя, содержится признак конца списка – nil.

Односвязный список не слишком удобен, т. к. из одной точки есть возможность попасть лишь в следующую точку, двигаясь тем самым в конец. Когда кроме указателя на следующий элемент есть указатель и на предыдущий, то такой список называется двусвязным.

Двусвязный список

Возможность двигаться как вперед, так и назад полезна для выполнения некоторых операций, но дополнительные указатели требуют задействования большего количества памяти, чем таковой необходимо в эквивалентном односвязном списке.

Для двух видов списков описанных выше существует подвид, называемый кольцевым списком. Сделать из односвязного списка кольцевой можно добавив всего лишь один указатель в последний элемент, так чтобы он ссылался на первый. А для двусвязного потребуется два указателя: на первый и последний элементы.

Кольцевой список

Помимо рассмотренных видов списочных структур есть и другие способы организации данных по типу «список», но они, как правило, во многом схожи с разобранными, поэтому здесь они будут опущены.

Кроме различия по связям, списки делятся по методам работы с данными. О некоторых таких методах сказано далее.

Стек.

Стек

Стек характерен тем, что получить доступ к его элементом можно лишь с одного конца, называемого вершиной стека, иначе говоря: стек – структура данных, функционирующая по принципу LIFO (last in - first out, «последним пришёл - первым вышел»). Изобразить эту структуру данных лучше в виде вертикального списка, например, стопки каких-либо вещей, где чтобы воспользоваться одной из них нужно поднять все те вещи, что лежат выше нее, а положить предмет можно лишь на вверх стопки.

В показанном односвязном списке операции над элементами происходят строго с одного конца: для включения нужного элемента в пятую по счету ячейку необходимо исключить тот элемент, который занимает эту позицию. Если бы было, например 6 элементов, а вставить конкретный элемент требовалось также в пятую ячейку, то исключить бы пришлось уже два элемента.

Очередь.

Структура данных «Очередь» использует принцип организации FIFO (First In, First Out - «первым пришёл - первым вышел»). В некотором смысле такой метод более справедлив, чем тот, по которому функционирует стек, ведь простое правило, лежащее в основе привычных очередей в различные магазины, больницы считается вполне справедливым, а именно оно является базисом этой структуры. Пусть данное наблюдение будет примером. Строго говоря, очередь – это список, добавление элементов в который допустимо, лишь в его конец, а их извлечение производиться с другой стороны, называемой началом списка.

Очередь

Дек

Дек (deque - double ended queue, «двухсторонняя очередь») – стек с двумя концами. Действительно, несмотря конкретный перевод, дек можно определять не только как двухстороннюю очередь, но и как стек, имеющий два конца. Это означает, что данный вид списка позволяет добавлять элементы в начало и в конец, и то же самое справедливо для операции извлечения.

Дек

Эта структура одновременно работает по двум способам организации данных: FIFO и LIFO. Поэтому ее допустимо отнести к отдельной программной единице, полученной в результате суммирования двух предыдущих видов списка.

Графы.

Раздел дискретной математики, занимающийся изучением графов, называется теорией графов. В теории графов подробно рассматриваются известные понятия, свойства, способы представления и области применения этих математических объектов. Нас же интересует, лишь те ее аспекты, которые важны в программировании.

Граф – совокупность точек, соединенных линиями. Точки называются вершинами (узлами), а линии – ребрами (дугами).

Как показано на рисунке различают два основных вида графов: ориентированные и неориентированные. В первых ребра являются направленными, т. е. существует только одно доступное направление между двумя связными вершинами, например из вершины 1 можно пройти в вершину 2, но не наоборот. В неориентированном связном графе из каждой вершины можно пройти в каждую и обратно. Частный случай двух этих видов – смешанный граф. Он характерен наличием как ориентированных, так и неориентированных ребер.

Степень входа вершины – количество входящих в нее ребер, степень выхода – количество исходящих ребер.

Ребра графа необязательно должны быть прямыми, а вершины обозначаться именно цифрами, так как показано на рисунке. К тому же встречаются такие графы, ребрам которых поставлено в соответствие конкретное значение, они именуются взвешенными графами, а это значение – весом ребра. Когда у ребра оба конца совпадают, т. е. ребро выходит из вершины F и входит в нее, то такое ребро называется петлей.

Графы широко используются в структурах, созданных человеком, например в компьютерных и транспортных сетях, web-технологиях. Специальные способы представления позволяют использовать граф в информатике (в вычислительных машинах). Самые известные из них: «Матрица смежности», «Матрица инцидентности», «Список смежности», «Список рёбер». Два первых, как понятно из названия, для репрезентации графа используют матрицу, а два последних – список.

Деревья.

Неупорядоченное дерево

Дерево как математический объект это абстракция из соименных единиц, встречающихся в природе. Схожесть структуры естественных деревьев с графами определенного вида говорит о допущении установления аналогии между ними. А именно со связанными и вместе с этим ациклическими (не имеющими циклов) графами. Последние по своему строению действительно напоминают деревья, но в чем то и имеются различия, например, принято изображать математические деревья с корнем расположенным вверху, т. е. все ветви «растут» сверху вниз. Известно же, что в природе это совсем не так.

Поскольку дерево это по своей сути граф, у него с последним многие определения совпадают, либо интуитивно схожи. Так корневой узел (вершина 6) в структуре дерева – это единственная вершина (узел), характерная отсутствием предков, т. е. такая, что на нее не ссылается ни какая другая вершина, а из самого корневого узла можно дойти до любой из имеющихся вершин дерева, что следует из свойства связности данной структуры. Узлы, не ссылающиеся ни на какие другие узлы, иначе говоря, ни имеющие потомков называются листьями (2, 3, 9), либо терминальными узлами. Элементы, расположенные между корневым узлом и листьями – промежуточные узлы (1, 1, 7, 8). Каждый узел дерева имеет только одного предка, или если он корневой, то не имеет ни одного.

Поддерево – часть дерева, включающая некоторый корневой узел и все его узлы-потомки. Так, например, на рисунке одно из поддеревьев включает корень 8 и элементы 2, 1, 9.

С деревом можно выполнять многие операции, например, находить элементы, удалять элементы и поддеревья, вставлять поддеревья, находить корневые узлы для некоторых вершин и др. Одной из важнейших операций является обход дерева. Выделяются несколько методов обхода. Наиболее популярные из них: симметричный, прямой и обратный обход. При прямом обходе узлы-предки посещаются прежде своих потомков, а в обратном обходе, соответственно, обратная ситуация. В симметричном обходе поочередно просматриваются поддеревья главного дерева.

Представление данных в рассмотренной структуре выгодно в случае наличия у информации явной иерархии. Например, работа с данными о биологических родах и видах, служебных должностях, географических объектах и т. п. требует иерархически выраженной структуры, такой как математические деревья.

Понятие модели данных

Модели данных

Модель данных является инструментом моделирования произвольной предметной области.

Модель данных – это совокупность правил порождения структур данных в базе данных, операций над ними, а также ограничений целостности, определяющих допустимые связи и значения данных, последовательность их изменения . Итак, модель данных состоит из трёх частей:

1. Набор типов структур данных.

Здесь можно провести аналогию с языками программирования, в которых тоже есть предопределённые типы структур данных, такие как скалярные данные, вектора, массивы, структуры (например, тип struct в языке Си) и т.д.

1. Набор операторов или правил вывода, которые могут быть применены к любым правильным примерам типов данных, перечисленных в (1), чтобы находить, выводить или преобразовывать информацию, содержащуюся в любых частях этих структур в любых комбинациях.

Такими операциями являются: создание и модификация структур данных, внесение новых данных, удаление и модификация существующих данных, поиск данных по различным условиям.

1. Набор общих правил целостности, которые прямо или косвенно определяют множество непротиворечивых состояний базы данных и/или множество изменений её состояния.

Правила целостности определяются типом данных и предметной областью. Например, значение атрибута Счётчик является целым числом, т.е. может состоять только из цифр. А ограничения предметной области таковы, что это число не может быть меньше нуля.

Теперь рассмотрим подробнее наборы, составляющие модель данных.

Структуризация данных базируется на использовании концепций "агрегации" и "обобщения". Один из первых вариантов структуризации данных был предложен Ассоциацией по языкам обработки данных (Conference on Data Systems Languages, CODASYL) (рис. 2.1).

Рис.2.1 Композиция структур данных по версии CODASYL

Элемент данных – наименьшая поименованная единица данных, к которой СУБД может обращаться непосредственно и с помощью которой выполняется построение всех остальных структур. Для каждого элемента данных должен быть определён его тип.

Агрегат данных – поименованная совокупность элементов данных внутри записи, которую можно рассматривать как единое целое. Агрегат может быть простым (включающим только элементы данных, рис. 2.2,а) и составным (включающим наряду с элементами данных и другие агрегаты, рис. 2.2,б).

Рис.2.2 Примеры агрегатов: а) простой и б) составной агрегат

Запись – поименованная совокупность элементов данных или эле-ментов данных и агрегатов. Запись – это агрегат, не входящий в состав никакого другого агрегата; она может иметь сложную иерархическую структуру, поскольку допускается многократное применение агрегации. Различают тип записи (её структуру) и экземпляр записи, т.е. запись с конкретными значениями элементов данных. Одна запись описывает свойства одной сущности ПО (экземпляра). Иногда термин "запись" за-меняют термином "группа".

Пример записи, содержащей сведения о сотруднике, приведён на рис. 2.3.

Рис.2.3 Пример записи типа СОТРУДНИК

Эта запись имеет несколько элементов данных (Номер пропуска, Должность, Пол и т.д.) и три агрегата: простые агрегаты ФИО и Адрес и повторяющийся агрегат Телефоны . (Повторяющийся агрегат может включаться в запись произвольное число раз).

Среди элементов данных (полей записи) выделяются одно или несколько ключевых полей . Значения ключевых полей позволяют классифицировать сущность, к которой относится конкретная запись. Ключи с уникальными значениями называются потенциальными . Каждый ключ может представлять собой агрегат данных. Один из ключей назначается первичным, остальные являются вторичными. Первичный ключ идентифицирует экземпляр записи, его значение должно быть уникальным и обязательным для записей одного типа. Для примера на рис. 2.3 потенциальными ключами являются поля № пропуска и Паспорт , а первичным ключом целесообразнее выбрать поле № пропуска , т.к. оно явно занимает меньше памяти, чем паспортные данные.

Набор (или групповое отношение ) – поименованная совокупность записей, образующих двухуровневую иерархическую структуру. Каждый тип набора представляет собой связь между двумя или несколькими типами записей. Для каждого типа набора один тип записи объявляется владельцем набора, остальные типы записи объявляются членами набора. Каждый экземпляр набора должен содержать только один экземпляр записи типа владельца и столько экземпляров записей типа членов набора, сколько их связано с владельцем. Для группового отношения также различают тип и экземпляр.

Групповые отношения удобно изображать с помощью диаграммы Бахмана, которая названа так по имени одного из разработчиков сетевой модели данных. Диаграмма Бахмана – это ориентированный граф, вершины которого соответствуют группам (типам записей), а дуги – групповым отношениям (рис. 2.4).

Рис. 2.4 Пример диаграммы Бахмана для фрагмента БД "Город"

Здесь запись типа ПОЛИКЛИНИКА является владельцем записей типа ЖИТЕЛЬ диспансеризация . Запись типа ОРГАНИЗАЦИЯ также является владельцем записей типа ЖИТЕЛЬ и они связаны групповым отношением работают . Записи типа РЭУ и типа ЖИТЕЛЬ являются владельцами записей типа КВАРТИРА с отношениями соответственно обслуживают и проживают . Таким образом, запись одного и того же типа может быть членом одного отношения и владельцем другого.

База данных – поименованная совокупность экземпляров групп и групповых отношений. Это самый высокий уровень структуризации данных.

Примечание : структуризация данных по версии CODASYL используется в сетевой и иерар-хической моделях данных. В реляционной модели принята другая структуризация данных, основанная на теории множеств.