Rozklad je operace myšlení , která spočívá v rozdělení celku na části. Dekompozice se také nazývá obecná technika používaná při řešení problémů , která spočívá v rozdělení problému na mnoho konkrétních problémů a také na úkoly , které nepřesahují původní problém v celkové složitosti , jejichž kombinací řešení můžete vytvořit řešení. původní problém jako celek.
Poprvé v literatuře, v explicitní a zřetelné formě, dekompozici (rozdělení obtíží (obtíží) na části) uvažoval R. Descartes ve výčtu čtyř základních pravidel pro řešení problémů („obtíží“). práce „ Diskuse o metodě “, která znamenala přechod k modernímu vědeckému poznání.
Dekompozice jako proces rozkouskování nám umožňuje považovat jakýkoli studovaný systém za komplexní, skládající se ze samostatných propojených subsystémů, které lze zase rozdělit na části. Nejen hmotné objekty, ale i procesy, jevy a pojmy mohou působit jako systémy.
Obecně řečeno, jako operace myšlení je rozklad opakem operací abstrakce a zobecnění .
Rozklad se řídí následujícími pravidly.
Zdrojový systém je umístěn na nulové úrovni. Po jeho rozčlenění se získají subsystémy první úrovně. Rozdělení těchto subsystémů nebo některých z nich vede ke vzniku subsystémů druhé úrovně a tak dále.
Zjednodušené grafické znázornění rozloženého systému se nazývá jeho hierarchická struktura .
Hierarchickou strukturu lze znázornit jako větvené blokové schéma , jako je znázorněno na obr. jeden.
Zde je počáteční systém C 1 umístěn na nulové úrovni a jeho subsystémy jsou umístěny na dalších úrovních (počet úrovní a počet subsystémů znázorněné na obrázku jsou zvoleny libovolně). Aby bylo možné lépe porozumět systému a jeho souvislostem, struktura zahrnuje supersystém a jeho součásti (systémy nulové úrovně, například druhý systém C 2 ).
K analýze hierarchické struktury lze použít teorii grafů . To umožňuje přejít od grafického modelu k matematickému, ve kterém se popis provádí podle rovnic podobných Kirchhoffovým zákonům v elektrotechnice nebo hydraulických rovnic.
Hierarchická struktura je často znázorněna jako strom, tedy graf bez uzavřených cest, s vrcholy uspořádanými na určitých úrovních, například, jak je znázorněno na obr. 2. Vrchol nejvyšší úrovně (0 na obrázku) se nazývá kořen.
Graf znázorněný na Obr. 2 odpovídá I-stromu : vrcholy, které se nacházejí na stejných úrovních, jsou povinnými prvky výše položených systémů.
Takže pro vrchol 0.1 jsou povinné prvky 1.1, 1.2 a pro vrchol 2.2, 3.1, 3.2 a 3.3. Například auto se skládá z motoru A karoserie A podvozku.
Spolu se stromem AND se používá strom OR , ve kterém jsou vrcholy možných prvků struktur, jejich varianty, umístěny na stejných úrovních . Automobil může mít například motor NEBO spalovací motor NEBO motor s plynovou turbínou NEBO elektrický.
Často používaný AND-OR-tree , který propojuje úrovně s požadovanými prvky struktury s úrovněmi možností pro všechny nebo část těchto prvků (obr. 3). Kombinace úrovní AND a OR může být libovolná a nemusí se střídat.
Jako známka rozkladu může být:
Takže ve výše uvedeném příkladu byl výběr motoru, podvozku a karoserie ve složení automobilu proveden v souladu s funkčním prvkem. Při konstrukci stromů AND-OR je možná kombinace několika vlastností: jedna je konstantní pro strukturu AND a jedna nebo jiná na každé úrovni je pro strukturu OR.
Subsystémy, které mají být rozlišovány, se ale zároveň musí vzájemně vylučovat (to platí zejména pro OR-stromy).
Pokud je například při výčtu dílů automobilu vynechán motor, pak funkční interakce zbývajících subsystémů nezajistí normální fungování celého systému (automobilu) jako celku.
V dalším příkladu je při výčtu možných typů motorů používaných v automobilu nutné pokrýt celou známou oblast (rozklad - podle principu činnosti). Pokud je to obtížné, je dovoleno spojit nezmíněné (nebo neznámé) prvky do jedné skupiny (subsystému) a nazvat ji „jiné“, nebo „jiné“, nebo rozdělit motory např. na „tepelné“ a „ netepelné“.
Použití vzájemně se protínajících subsystémů na stejné úrovni, například „elektromotory“ a „motory na střídavý proud“, může vést k nejednoznačnosti, protože není jasné, kde by měl být asynchronní motor v tomto případě přiřazen .
Pro viditelnost se doporučuje alokovat maximálně 7 subsystémů na každé úrovni. Je nepřijatelné, aby jedním ze subsystémů byl samotný systém.
Míra podrobnosti popisu a počet úrovní jsou určeny požadavky na viditelnost a pohodlí vnímání výsledné hierarchické struktury, její soulad s úrovněmi znalostí odborníka, který s ní pracuje.
Obvykle jako nižší (elementární) úroveň subsystémů berou ten, na kterém se nacházejí subsystémy, jejichž pochopení struktury nebo jejich popis je k dispozici interpretovi (vůdci skupiny lidí nebo jednotlivci) . Hierarchická struktura je tedy vždy subjektivně orientovaná: pro kvalifikovanějšího specialistu bude méně podrobná.
Počet úrovní hierarchie ovlivňuje viditelnost struktury: mnoho úrovní - úkol je špatně viditelný, málo úrovní - počet podsystémů na stejné úrovni se zvyšuje a je obtížné mezi nimi navázat spojení. Obvykle se v závislosti na složitosti systému a požadované hloubce studia rozlišuje 3 ... 6 úrovní.
Například při vývoji mechanického pohonu lze jako základní úroveň brát kola, hřídele, ložiska a motor jako celek. Ložiska a motor jsou sice složité prvky a designově náročné, ale fungují jako elementární díly jako hotové zakoupené produkty pro vývojáře. Pokud by se motor musel vyvíjet, pak by bylo vhodné jej rozložit jako komplexní systém.
Při konstrukci hierarchické struktury se její heuristická povaha projevuje především ve volbě počtu úrovní a seznamu jejich subsystémů. Nejsilnější subjektivita je u OR-stromů, kdy ještě není znám typ systému a je možná jejich odlišná reprezentace. Z těchto důvodů se metoda rozkladu nazývá heuristická .
V procesu návrhu je dekompozice neoddělitelně spojena s následnou skladbou , tedy sestavením a propojením jednotlivých částí (subsystémů) do jednoho systému s jeho kontrolou proveditelnosti jako celku, kompatibility (zejména subsystémů patřících do různých odvětví) a konzistence. parametrů (design zdola nahoru). V procesu koordinace může vzniknout potřeba nového, opravného rozkladu.
V obecné teorii systémů bylo prokázáno , že většinu systémů lze rozložit na základní reprezentace subsystémů. Patří sem: sériové (kaskádové) spojování prvků, paralelní spojování prvků, spojování pomocí zpětné vazby.
Problém dekompozice spočívá v tom, že ve složitých systémech neexistuje žádná shoda jedna ku jedné mezi zákonem fungování subsystémů a algoritmem, který jej implementuje. Proto se provádí vytvoření několika možností (nebo jedné možnosti, pokud je systém zobrazen jako hierarchická struktura) rozkladu systému.