9. Стратегии проектирования.

Под стратегией проектирования часто понимается последовательность этапов, на каждом из которых применяется тот или иной метод проектирования. Применяя термин «стратегия проектирования», мы подразумеваем начальные условия, общую направленность и основные принципы разработки системной архитектуры. Термин методология проектирования мы используем для обозначения понятия, включающего, кроме стратегии проектирования, еще и систематическую процедуру, с помощью которой разработчик описывает, совершенствует и регистрирует свои проектные решения.

С точки зрения направления, в котором ведется разработка проекта системы, различают стратегии "сверху - вниз", "снизу-вверх", "изнутри - к границам", "от границ - внутрь".

Описание этих стратегий можно найти в литературе, относящейся к методам проектирования программных средств.

В аспекте идеологических основ процесса системного проектирования выделяются:

- стратегия функциональной декомпозиции;

- стратегия, ориентированная на информационные потоки;

- стратегия, ориентированная на структуры данных.

Стратегия функционального синтеза и декомпозиции.

Функциональный аспект стратегии функционального синтеза и декомпозиции отображает основные принципы функционирования, характера физических и информационных процессов, протекающих в объекте, и отражается в принципиальных, функциональных и структурных схемах и сопровождающих их документах.

Функциональная декомпозиция рассматривает систему частных критериев в виде совокупности отдельных функциональных задач. Выявление перечня функциональных задач позволяет сформировать модели функционирования системы и подсистем. На основе декомпозиции удается корректно поставить задачу проектирования как задачу принятия решений с соответствующими правилами выбора конкретного наилучшего проектного варианта. Варианты проекта различных уровней сравниваются по системе частных критериев соответствующего уровня на основе сформулированных моделей функционирования.

Формально декомпозицию можно подразделять на последовательную и параллельную.

При последовательной декомпозиции объект рассмотрения остается одним и тем же, меняется только степень детализации. Процесс поиска оптимальных проектных решений ведется последовательно: сначала на одном уровне детализации, затем на другом. Такой процесс можно организовать и "сверху - вниз" и "снизу-вверх".

При параллельной декомпозиции объект рассмотрения на каждом этапе изменяется, т.е. система разбивается на составляющие подсистемы. Процесс поиска оптимальных проектных решений ведется независимо и параллельно в каждой выделенной подсистеме, затем решения отображаются на уровень системы и там объединяются. Этот процесс также можно организовать как "снизу - вверх", так и "сверху - вниз".

Рис. 2.1. Функциональная декомпозиция по принципу "сверху-вниз".

В рамках схемы функциональной декомпозиции по принципу "сверху - вниз" (см. рис. 2.1.) система первоначально представляется в виде некоторого аморфного объекта, который должен выполнять все функции, указанные в его функциональном описании. Этот набор функций рассматривается как одна сложная функция F; нисходящая функциональная декомпозиция продолжается далее путем разложения F на подфункции, которые в свою очередь, тоже разбиваются на подфункции и т.д.

Одна трудность, связанная с такой декомпозицией, заключается в том, что этот принцип не ведет естественным образом к получению стандартного набора функций на самом нижнем уровне иерархии. Между тем нередко обычные функции самых нижних уровней иерархии могут быть определены заранее.

Рис. 2.2. Функциональный синтез по принципу "снизу-вверх".

Такой ситуации соответствует стратегия функционального синтеза по принципу "снизу-вверх" (см. рис. 2.2.). При этой стратегии исходные функции группируются в агрегированные функции все более высокого уровня, пока не будет достигнута вершина системы, которую можно рассматривать как одну сложную функцию.

Функциональная декомпозиция по принципу "изнутри - к границам" (см. рис. 2.3.) представляет собой комбинацию двух рассмотренных ранее стратегий, являясь восходящей стратегией для синтеза "изнутри - вверх" и нисходящей стратегией для декомпозиции "изнутри - вниз".

С нисходящей функциональной декомпозицией, восходящим функциональным синтезом и их вариантами связан целый ряд серьезных проблем. Первая из них заключается в том, что обе стратегии предполагают наличие у системы какой-либо определенной вершины, где управление через некоторый интерфейс передается от системы внешнему автономному объекту. Для системы со структурой вложений свойственно быстрое увеличение числа внешних автономных объектов, таких, как человек-оператор, сеть связи, измерительные устройства и т.п., которые более логично считать связанными с "боковыми гранями", а не с ее вершиной или основанием.

Рис. 2.3. Функциональный синтез и декомпозиция по принципу "изнутри к границам".

Источником другой проблемы является то, что в рамках данных стратегий не принимается во внимание никакая информация: вопросы прохождения данных, совместного их использования и построения вложенных структур оставляются для выяснения после завершения процедур функциональной декомпозиции или синтеза. Потоки информации и структура данных становятся, таким образом, категориями, подчиненными по отношению к задачам управления.

Третья проблема, характерная для стратегий функционального синтеза и декомпозиции, заключается в том, что они сильно затрудняют установление четких критериев оценки, получающихся в результате структур. Поэтому разные разработчики будут завершать эту фазу проектирования с совершенно различными результатами функциональной декомпозиции.

Функциональное проектирование представляет наиболее общий подход к описанию систем. Определяются граничные условия и желательные входы и выходы, составляется подробный перечень функций и операций, которые должны выполняться. Метод в упрощенном виде сводится к составлению блок-схем системы.

Процедура анализа систем состоит в выделении всех возможных следствий из альтернативных систем для выбора из них наилучшей. За такую систему принимается та, которая в большей степени отвечает поставленным целям. При анализе некоторые сведения получаются объективно, т.е. путем сбора опытных данных и распределения частот, другие - субъективно, путем интуитивного восприятия относительных частот.