Принципы функционально-целевого подхода

В общем случае структурное проектирование - сложный итерационный процесс. Определяющим в системном синтезе является этап 2 (декомпозиция задач), ибо структура декомпозиции задачи (иначе - модель предметной области), естественно, обусловливает сложность реализации всех последующих этапов, достаточно сравнить граф с произвольными связями и большим числом вершин (например, сто, что на практике обычное дело) и хорошо структурированный древовидный граф И-ИЛИ с тем же числом вершин.

Для разных структур моделей предметной области и степени формализации решаемых задач существуют различные подходы к реализации этапов системного проектирования. Одним из них является функционально-целевой подход (ФЦП) [4,7], применяющийся для класса задач автоматизированного управления с древовидной моделью предметной области. Такое сравнительно простое представление модели предметной области оказывается справедливым для задач комплексных научных исследований. Методы и средства ФЦП и направлены на создание и развитие многоуровневых распределенных автоматизированных систем управления комплексными научными исследованиями и испытаниями.

Функционально-целевой подход базируется на следующих методологических аспектах структурно-алгоритмической организации многоуровневых распределенных систем:

использовании в процедурах решения специфики решаемых задач, т.е. особенностей структуры предметной области комплексных исследований и испытаний;

привлечении в процедурах решения неформализованных знаний представителей исследовательского коллектива, формализации этих знаний;

построении решения задач согласованными усилиями элементов различных уровней многоуровневой распределенной автоматизированной системы, в том числе представителей исследовательского коллектива.

Исходная предпосылка ФЦП - управление через целеполагание (формирование многоуровневой древовидной иерархической системы целей управления). В ФЦП эта иерархия целей используется не только как обычное средство наглядного структурного описания, но и как инструмент структурно-алгоритмического проектирования системы, обеспечивающий и учет особенностей структуры предметной области. Для этого в ФЦП вводятся формальные рекуррентные модели предметной области (целей исследований и испытаний) и аналогичные по структуре модели многоуровневых систем, действия которых обеспечивают достижение (покрытие в определенном смысле) целей. Модели основаны на двухоперационных алгебрах целей и действий. Использование этих моделей обеспечивает формальную основу синтеза систем, в структурно-алгоритмической организации которых отражена структура целей.

В ФЦП формализованы понятия покрывающей и адекватной (минимальной) систем и способырасчета параметров структурно-алгоритмической организации таких систем по рекуррентной модели. Метод интерактивного рекуррентного синтеза алгоритмов управления исследованиями и испытаниями, использующий систему баз знаний и непроцедурный язык постановки задач управления через целеполагание, обеспечивает, в частности, формализацию и накопление неформализованных знаний исследовательского коллектива, а также организацию согласованной коллективной деятельности исследователей при создании алгоритмов управления и построении моделей предметной области. При решении задач синтеза функционального базиса в ФЦП учитываются структура действий и приемы исследователей, выполняемые при организации автоматизированного управления экспериментами. Кроме того, применяются специальные приемы адаптации функционального базиса к изменяющимся задачам и условиям исследований.

В следующей главе модели и методы ФЦП, приведенные в работах [4,7] рассматриваются для задач организации автоматизированного управления вычислительным экспериментом на основе использования ППП.