3. Основні принципи проектування складних систем

При проектуванні складних об'єктів використовуються наступні принципи:

1. Принцип багатомодельності. Опис з достатнім ступенем адекватності різних аспектів складної системи неможливий на основі єдиної моделі; можливі різні взаємопов'язані уявлення, що відображають окремі аспекти поведінки або структури системи. Так як система – не безліч підсистем, а цілісний об'єкт, що допускає різні поділи на підсистеми (можливо, навіть нескінченне число поділів), вона не тотожна ніяким її поділам; не існує оптимального способу опису та вимірювання складних систем.

2. Принцип декомпозиції. Передбачається певна можливість зведення однієї задачі великої розмірності (відповідно до числа рівнянь у системі, до числа змінних і т. д.) до кількох завдань меншої розмірності. Так декомпозиція проектованого об'єкта призводить до ієрархічного принципу проектування по етапах.

3. Принцип ієрархічної будови моделі складних сістем. Побудова моделі здійснюється на різних рівнях абстрагування або деталізації у рамках фіксованих представлень. В основі лежить ієрархічна структура критеріїв якості і розроблена відповідно до неї ієрархічна структура власне системи. Вихідна модель складної системи дає лише найбільш загальне уявлення (метод подання) і будується на початковому етапі проектування; не містить деталей і аспектів модельованої системи. Далі проводиться когнітивне моделювання з побудовою орграфа. Здійснюється порівневий спуск від загальних моделей концептуального рівня до приватних уявленням системи з послідовним доповненням все більшою кількістю деталей для більш адекватного відображення різних аспектів при конкретній реалізації складної системи. Чим складніше проектований об'єкт, тим більше рівнів ієрархії.

4. Принцип мінімізації розмірності критеріального простору. Управління якістю системи в кінцевому підсумку виробляється на основі сукупності експериментально визначених основних характеристик. Необхідне число елементів цієї сукупності має встановлюватися, виходячи з диференціального порогу при виділенні класів якості (із забезпеченням необхідного рівня співвідношення сигнал/шум). Природно, краще всього використовувати незалежні приватні критерії якості. Однак, як правило, приватні критерії є суперечливими. Оцінка повноти безлічі критеріїв носить суб'єктивний характер. Розмірність задачі з оцінки якості системи визначається числом приватних критеріїв; чим воно менше, тим краще (при числі критеріїв менше трьох можлива задовільна оцінка якості навіть з використанням графічних методів (візуалізації)). Поки пошук методів зниження розмірності задач з оцінки якості системи з одночасним визначенням сукупності незалежних приватних критеріїв не втратив своєї актуальності.

5. Ітераційний принцип проектування. Виконання заданих вимог здійснюється на основі послідовного наближення за результатами моделювання та оптимізації на кожному етапі проектування.

6. Принцип уніфікаціі. Для спрощення процесу проектування використовується компактне представлення (мінімально можлива номенклатура) елементів кожного рівня ієрархії. Основна мета уніфікації – мінімізація числа тих, що розробляються моделей.

7. Принцип контрольованості кожного етапу представляє контроль правильності (верифікація; підтвердження відповідності кінцевого продукту визначеним еталонним вимогам) виконання робіт на різних етапах проектування.

Виходячи з наведених принципів у загальну схему проектування системи, слід включити:

• структурний синтез на кожному етапі (вже початковий варіант структури об'єкта проектування оцінюється з точки зору задоволення вимогам технічного завдання);

• складання математичної моделі;

• аналіз математичної моделі;

• оптимізація параметрів математичної моделі;

• статистичний аналіз [7].