3.4.2. Иерархический подход

Проектирование сложных систем и методы структурирования информации традиционно использовали иерархический подход [Месарович, Такахара, 1972] как методологический прием расчленения формально описанной системы на уровни (или блоки, или модули). На высших уровнях иерархии используются наименее детализованные представления, отражающие только самые общие черты и особенности проектируемой системы. На следующих уровнях степень подробности возрастает, при этом система рассматривается не в целом, а отдельными блоками.

В теории САПР такой подход называется блочно-иерархическим (БИП) [Норен-ков, 1983; Петров, 1991]. Одно из преимуществ БИП состоит в том, что сложная задача большой размерности разбивается на последовательно решаемые группы задач малой размерности.

На каждом уровне вводятся свои представления о системе и элементах. Элемент к-го уровня является системой для уровня к-1. Продвижение от уровня к уровню имеет строгую направленность, определяемую стратегией проектирования — сверху вниз или снизу вверх.

Предлагаемый ниже объектно-структурный подход позволяет объединить две, обычно противопоставляемые, стратегии проектирования — нисходящую или дедуктивную STRtd (top-down) с последовательной декомпозицией объектов и процессов сверху вниз и восходящую или индуктивную STRbu (bottom-up) с постепенным обобщением понятий и увеличением степени абстрактности описаний снизу вверх.

Синтез этих стратегий, а также включение возможности итеративных возвратов на предыдущие уровни обобщений позволили создать дуальную концепцию, предоставляющую аналитику широкую палитру возможностей на стадии структурирования знаний как для формирования концептуальной структуры предметной области S_k, так и для функциональной структуры S_f.

Рисунок 3.15. иллюстрирует дуальную концепцию при проектировании S_k для ЭС помощи оператору энергетического блока.

Нисходящая концепция (top-down) декларирует движение от n  n + 1, где n — n-й уровень иерархии понятий ПО (предметной области) с последующей детализацией понятий, принадлежащим соответствующим уровням.

STR_td : Pⁿ_j  P₁ⁿ⁺¹,…, Pⁿ⁺¹_ki,

где n — номер уровня порождающего концепта;

i — номер порождающего концепта;

k_i — число порождаемых концептов, сумма всех k_i пo i составляет общее число концептов на уровне n+1.

Восходящая концепция (bottom-up) предписывает движение n  n-1 с последовательным обобщением понятий.

STR_bu : Pⁿ_j  P_kiⁿ,…, P^n-1_i,

где n — номер уровня порождающих концептов;

i — номер порождаемого концепта;

k_i — число порождающих концептов, сумма всех k_i по i составляет общее число концептов на уровне n.

Рис. 3,15. Дуальная стратегия проектирования

Основанием для прекращения агрегирования и дезагрегирования является полное использование словаря терминов, которым пользуется эксперт, при этом число уровней является значимым фактором успешности структурирования (см. «вербальные отчеты» в главе 4).