Системный подход. Совокупность процедур синтеза и анализа в итерационном цикле проектирования

Основой современной методологии моделирования являются принципы системного подхода. Он является альтернативой детерминистскому (Ньютоновскому) подходу, согласно которому поведение объекта моделирования описывается некоторой функцией и сопровождается определенным набором параметров. При этом предполагается, что внешняя среда не оказывает влияния на работу объекта.

При системном подходе объект моделирования рассматривается как сложная система, состоящая из взаимосвязанных, целенаправленно функционирующих частей и находящаяся во взаимодействии с внешней средой. Системный подход основан на предположении, что целое – система – обладает качествами, не свойственными ее частям. При этом части системы могут, в свою очередь, представлять системы. В этом случае их называют подсистемами. Подсистемы обладают свойством функциональной полноты, т. е. им присущи все свойства систем.

Процедуры системного подхода делятся на процедуры анализа и синтеза. Процедуры анализа заключаются в исследовании объекта моделирования или его описания, направленном на получение определенной информации о свойствах объекта.

Процедуры анализа применяются в том случае, когда объект исследования реально существует и задача сводится к его изучению. Чаще приходится сталкиваться с противоположной задачей: объекта нет, и его предстоит создать – это задача синтеза. Процедуры синтеза заключаются в создании описаний объекта.

Рассуждая с позиции системного подхода для решения задачи синтеза необходимо: выявить функцию системы (абстрактный синтез), разработать структуру системы (структурный синтез) и определить параметры системы (параметрический синтез) так, чтобы получить желаемое качество проектируемой системы или объекта.

Процедуры синтеза как правило достаточно сложны. Лишь для узкого класса технических систем разработаны и используются на практике методы формального синтеза. К ним можно отнести пассивные электрические цепи (в частности, фильтры), типовые системы автоматического управления, цифровые автоматы, комбинационные и некоторые несложные регистровые схемы.

Алгоритм итерационного проектирования: сначала создается базовый вариант проекта, а затем он улучшается, пока не будет достигнуто желаемое качество работы.

Если глобальную функцию системы записать в виде Y = F (X, Q, t), то понятно, что улучшить качество системы можно тремя способами:

- воздействием на вектор Q – параметрический метод;

- изменением функции F – схемотехнический метод;

- воздействием на внешние параметры X.

Параметрический метод: улучшение качества входящих в систему элементов.

Этот метод самый простой. Он не требует никаких изменений модели, достаточно выполнить ее прогон на новом наборе Q -параметров.

Схемотехнический метод требует введения в разработку структурной избыточности. Это различного рода автоподстройки, резервирование, введение отрицательной обратной связи и т. п. Понятно, что изменения, внесенные в структуру системы, потребуют и аналогичной коррекции ее модели. Схемотехнические приемы весьма эффективны, но более дорогостоящие. К ним обычно обращаются после того, как исчерпаны возможности параметрического метода.

У третьего метода нет общего названия. Это трудоемкие и дорогие мероприятия.

В случае безуспешности всех трех методов улучшения проекта приходится прибегать к отказу от первоначального варианта технического задания и корректировать его в сторону упрощения и обеспечения реализуемости проекта.