Nedbrytning är tänkandets operation , som består i att dela upp helheten i delar. Nedbrytning kallas också en allmän teknik som används för att lösa problem , som består i att dela upp problemet i många specifika problem, såväl som uppgifter som inte överstiger det ursprungliga problemet i total komplexitet , genom att kombinera vars lösningar du kan bilda en lösning på det ursprungliga problemet som helhet.
För första gången i litteraturen, i en explicit och distinkt form, övervägdes nedbrytning (uppdelning av svårigheter (svårigheter) i delar) av R. Descartes i listan över fyra grundläggande regler för att lösa problem (”svårigheter”), i arbetet ” Diskurs om metoden ”, som markerade övergången till modern vetenskaplig kunskap.
Nedbrytning, som en sönderdelningsprocess, tillåter oss att betrakta vilket system som helst som studeras som komplext, bestående av separata sammanlänkade delsystem, som i sin tur också kan delas upp i delar. Inte bara materiella föremål utan även processer, fenomen och begrepp kan fungera som system.
I allmänna termer, som en operation av tänkande, är nedbrytning motsatsen till operationerna av abstraktion och generalisering .
Nedbrytningen följer följande regler.
Källsystemet är placerat på nollnivån. Efter dess sönderdelning erhålls delsystem av den första nivån. Uppdelningen av dessa delsystem eller några av dem leder till uppkomsten av delsystem på den andra nivån, och så vidare.
En förenklad grafisk representation av ett nedbrutet system kallas dess hierarkiska struktur .
Den hierarkiska strukturen kan avbildas som ett förgrenande blockdiagram , som det som visas i fig. ett.
Här är det initiala systemet Ci beläget på nollnivån och dess delsystem är belägna på nästa nivåer (antalet nivåer och antalet delsystem som visas i figuren väljs godtyckligt). För att få en mer fullständig förståelse av systemet och dess samband inkluderar strukturen supersystemet och dess beståndsdelar (nollnivåsystem, till exempel det andra C2- systemet ).
För att analysera en hierarkisk struktur kan grafteori tillämpas . Detta gör att du kan gå från en grafisk modell till en matematisk, där beskrivningen utförs enligt ekvationer som liknar Kirchhoffs lagar inom elektroteknik eller hydrauliska ekvationer.
Den hierarkiska strukturen avbildas ofta som ett träd, det vill säga en graf utan stängda vägar, med hörnen arrangerade på vissa nivåer, till exempel, som visas i fig. 2. Toppnivån (0 i figuren) kallas roten.
Grafen som visas i fig. 2 motsvarar ett I-träd : hörn som är belägna på samma nivåer är obligatoriska element i högre liggande system.
Så för vertex 0.1 är de obligatoriska elementen 1.1, 1.2 och för vertex 2.2, 3.1, 3.2 och 3.3. Till exempel består en bil av en motor OCH en kaross OCH ett chassi.
Tillsammans med AND-trädet används ett OR-träd , där hörnen för möjliga element av strukturer, deras varianter, är belägna på samma nivåer . Till exempel kan en bil ha en motor ELLER en förbränningsmotor ELLER en gasturbinmotor ELLER en elektrisk.
Används ofta AND-OR-tree , som förbinder nivåerna med de nödvändiga elementen i strukturen med nivåerna av alternativ för alla eller delar av dessa element (fig. 3). Kombinationen av OCH- och ELLER-nivåer kan vara godtyckliga och de behöver inte alternera.
Som ett tecken på nedbrytning kan vara:
Så i exemplet ovan utfördes valet av motor, chassi och kaross i bilens sammansättning i enlighet med den funktionella funktionen. När man konstruerar AND-OR-träd är en kombination av flera funktioner möjlig: en är konstant för AND-strukturen, och en eller olika på varje nivå är för OR-strukturen.
Men samtidigt måste de delsystem som ska särskiljas ömsesidigt utesluta varandra (detta gäller särskilt för OR-träd).
Om till exempel motorn utelämnas när en bils delar listas, kommer den funktionella interaktionen mellan de återstående delsystemen inte att säkerställa normal funktion av hela systemet (bilen) som helhet.
I ett annat exempel, när man listar möjliga typer av motorer som används i en bil, är det nödvändigt att täcka hela det kända området (nedbrytning - enligt funktionsprincipen). Om detta är svårt att göra, är det tillåtet att kombinera onämnda (eller okända) element till en grupp (delsystem) och kalla det "andra", eller "andra", eller dela upp motorerna, till exempel i "termiska" och " icke-termisk”.
Användningen av ömsesidigt korsande delsystem på samma nivå, till exempel "elektriska motorer" och "växelströmsmotorer", kan leda till tvetydighet, eftersom det inte är klart var asynkronmotorn ska tillskrivas i detta fall .
För synlighet rekommenderas det att tilldela högst 7 delsystem på varje nivå. Det är oacceptabelt att ett av delsystemen är själva systemet.
Detaljeringsgraden av beskrivningen och antalet nivåer bestäms av kraven på synlighet och bekvämlighet för uppfattningen av den resulterande hierarkiska strukturen, dess överensstämmelse med kunskapsnivåerna hos specialisten som arbetar med den.
Vanligtvis, som den lägre (elementära) nivån av delsystem, tar de den där delsystemen är belägna, förståelsen av vars struktur eller deras beskrivning är tillgänglig för utföraren (ledaren för en grupp människor eller en individ) . Således är den hierarkiska strukturen alltid subjektivt orienterad: för en mer kvalificerad specialist kommer den att vara mindre detaljerad.
Antalet nivåer i hierarkin påverkar strukturens synlighet: många nivåer - uppgiften är svår att se, få nivåer - antalet delsystem på samma nivå ökar och det är svårt att etablera kopplingar mellan dem. Vanligtvis, beroende på systemets komplexitet och det erforderliga studiedjupet, särskiljs 3 ... 6 nivåer.
Till exempel, när man utvecklar en mekanisk drivning, kan man ta hjul, axlar, lager och motorn som helhet som en grundläggande nivå. Även om lagren och motorn är komplexa element och tidskrävande i design, fungerar de som elementära delar som färdiga inköpta produkter för utvecklaren. Om motorn måste utvecklas, skulle det vara tillrådligt att bryta ner den som ett komplext system.
När man konstruerar en hierarkisk struktur manifesteras dess heuristiska natur , först och främst, i valet av antalet nivåer och listan över deras ingående delsystem. Den starkaste subjektiviteten finns i OR-träd, när typen av system ännu inte är känd och deras olika representation är möjlig. Av dessa skäl kallas nedbrytningsmetoden för heuristisk .
I designprocessen är nedbrytning oupplösligt kopplad till efterföljande sammansättning , det vill säga sammansättning och sammankoppling av enskilda delar (delsystem) till ett enda system med dess kontroll av genomförbarhet som helhet, kompatibilitet (särskilt delsystem som tillhör olika grenar) och konsistens av parametrar (bottom-up design). I samordningsprocessen kan det finnas behov av en ny, korrigerande nedbrytning.
Det har bevisats i allmän systemteorin att de flesta system kan dekomponeras i grundläggande representationer av delsystem. Dessa inkluderar: seriell (kaskad)anslutning av element, parallellkoppling av element, anslutning med återkoppling.
Problemet med sönderdelning är att det i komplexa system inte finns någon en-till-en-överensstämmelse mellan lagen om delsystems funktion och algoritmen som implementerar den. Därför utförs bildandet av flera alternativ (eller ett alternativ, om systemet visas som en hierarkisk struktur) av systemuppdelningen.