Nedbrydning er tænkningens operation , som består i at opdele helheden i dele. Nedbrydning kaldes også en generel teknik, der bruges til at løse problemer , bestående i at opdele problemet i mange særlige problemer, samt opgaver , der ikke overstiger det oprindelige problem i total kompleksitet , ved at kombinere løsningerne, som du kan danne en løsning på det oprindelige problem som helhed.
For første gang i litteraturen, i en eksplicit og tydelig form, blev dekomponering (opdeling af vanskeligheder (difficultés) i dele) overvejet af R. Descartes i listen over fire grundlæggende regler for løsning af problemer ("vanskeligheder"), i værket “ Diskurs om metoden ”, som markerede overgangen til moderne videnskabelig viden.
Nedbrydning, som en sønderdelingsproces, giver os mulighed for at betragte ethvert system under undersøgelse som komplekst, bestående af separate indbyrdes forbundne undersystemer, som igen kan opdeles i dele. Ikke kun materielle genstande, men også processer, fænomener og begreber kan fungere som systemer.
Generelt set er nedbrydning som en tænkningsoperation det omvendte af abstraktions- og generaliseringsoperationerne .
Nedbrydningen følger følgende regler.
Kildesystemet er placeret på nulniveau. Efter dets opdeling opnås delsystemer på første niveau. Opdelingen af disse undersystemer eller nogle af dem fører til udseendet af undersystemer på andet niveau og så videre.
En forenklet grafisk repræsentation af et nedbrudt system kaldes dets hierarkiske struktur .
Den hierarkiske struktur kan afbildes som et forgrenet blokdiagram , som det vist i fig. en.
Her er det indledende system C 1 placeret på nulniveauet , og dets undersystemer er placeret på de næste niveauer (antallet af niveauer og antallet af undersystemer vist i figuren er valgt vilkårligt). For at opnå en mere fuldstændig forståelse af systemet og dets forbindelser omfatter strukturen supersystemet og dets bestanddele (nulniveausystemer, f.eks. det andet C2 - system ).
For at analysere en hierarkisk struktur kan grafteori anvendes . Dette giver dig mulighed for at gå fra en grafisk model til en matematisk, hvor beskrivelsen udføres efter ligninger svarende til Kirchhoffs love i elektroteknik eller hydrauliske ligninger.
Den hierarkiske struktur er ofte afbildet som et træ, det vil sige en graf uden lukkede stier, med hjørnerne arrangeret på bestemte niveauer, for eksempel som vist i fig. 2. Topniveauets toppunkt (0 i figuren) kaldes roden.
Grafen vist i fig. 2 svarer til et I-træ : hjørner, der er placeret på samme niveauer, er obligatoriske elementer i højere liggende systemer.
Så for toppunkt 0.1 er de obligatoriske elementer 1.1, 1.2 og for toppunkt 2.2, 3.1, 3.2 og 3.3. For eksempel består en bil af en motor OG et karrosseri OG et chassis.
Sammen med OG-træet bruges et OR-træ , hvor hjørnerne af mulige elementer af strukturer, deres varianter, er placeret på samme niveauer . For eksempel kan en bil have en motor ELLER en forbrændingsmotor ELLER en gasturbinemotor ELLER en elektrisk.
Ofte brugt AND-OR-tree , som forbinder niveauerne med de nødvendige elementer i strukturen med niveauerne af muligheder for alle eller en del af disse elementer (fig. 3). Kombinationen af OG- og ELLER-niveauer kan være vilkårlige, og de behøver ikke at veksle.
Som et tegn på nedbrydning kan være:
Så i ovenstående eksempel blev valget af motor, chassis og karrosseri i bilens sammensætning udført i overensstemmelse med den funktionelle funktion. Når man konstruerer AND-OR-træer, er en kombination af flere funktioner mulig: en er konstant for AND-strukturen, og en eller forskellig på hvert niveau er for OR-strukturen.
Men samtidig skal de undersystemer, der skal skelnes, gensidigt udelukke hinanden (dette gælder især for OR-træer).
For eksempel, hvis motoren for eksempel udelades ved opregning af delene af en bil, så vil den funktionelle interaktion mellem de resterende delsystemer ikke sikre den normale funktion af hele systemet (bilen) som helhed.
I et andet eksempel, når du oplister de mulige typer motorer, der bruges i en bil, er det nødvendigt at dække hele det kendte område (nedbrydning - i henhold til driftsprincippet). Hvis dette er svært at gøre, er det tilladt at kombinere unævnte (eller ukendte) elementer i én gruppe (delsystem) og kalde det "andre", eller "andre", eller opdele motorerne for eksempel i "termiske" og " ikke-termisk”.
Brugen af gensidigt krydsende delsystemer på samme niveau, for eksempel "elektriske motorer" og "vekselstrømsmotorer", kan føre til tvetydighed, da det ikke er klart, hvor asynkronmotoren skal tilskrives i dette tilfælde .
For synlighed anbefales det ikke at tildele mere end 7 delsystemer på hvert niveau. Det er uacceptabelt, at et af delsystemerne er selve systemet.
Detaljeringsgraden af beskrivelsen og antallet af niveauer bestemmes af kravene til synlighed og bekvemmelighed for opfattelsen af den resulterende hierarkiske struktur, dens korrespondance med vidensniveauerne hos den specialist, der arbejder med den.
Normalt, som det lavere (elementære) niveau af delsystemer, tager de det, hvorpå delsystemerne er placeret, forståelsen af hvis struktur eller deres beskrivelse er tilgængelig for udøveren (lederen af en gruppe mennesker eller et individ) . Den hierarkiske struktur er således altid subjektivt orienteret: for en mere kvalificeret specialist vil den være mindre detaljeret.
Antallet af niveauer i hierarkiet påvirker strukturens synlighed: mange niveauer - opgaven er svær at se, få niveauer - antallet af delsystemer på samme niveau stiger, og det er vanskeligt at etablere forbindelser mellem dem. Normalt, afhængigt af kompleksiteten af systemet og den nødvendige dybde af undersøgelsen, skelnes der mellem 3 ... 6 niveauer.
For eksempel, når man udvikler et mekanisk drev, kan man tage hjul, aksler, lejer og motoren som helhed som et elementært niveau. Selvom lejerne og motoren er komplekse elementer og tidskrævende i design, fungerer de som elementære dele som færdige indkøbte produkter til udvikleren. Hvis motoren skulle udvikles, ville det være tilrådeligt at nedbryde den som et komplekst system.
Når man konstruerer en hierarkisk struktur, manifesteres dens heuristiske natur først og fremmest i valget af antallet af niveauer og listen over deres konstituerende undersystemer. Den stærkeste subjektivitet er i OR-træer, hvor typen af systemet endnu ikke er kendt, og deres forskellige repræsentation er mulig. Af disse grunde omtales nedbrydningsmetoden som heuristisk .
I designprocessen er nedbrydning uløseligt forbundet med efterfølgende sammensætning , det vil sige samling og sammenkædning af individuelle dele (delsystemer) til et enkelt system med dets kontrol for gennemførlighed som helhed, kompatibilitet (især delsystemer, der tilhører forskellige grene) og konsistens af parametre (bottom-up design). I koordinationsprocessen kan der være behov for en ny, korrigerende nedbrydning.
Det er blevet bevist i generel systemteori, at de fleste systemer kan dekomponeres til grundlæggende repræsentationer af delsystemer. Disse omfatter: seriel (kaskade) forbindelse af elementer, parallel forbindelse af elementer, forbindelse ved hjælp af feedback.
Problemet med nedbrydning er, at der i komplekse systemer ikke er nogen en-til-en overensstemmelse mellem loven om funktion af undersystemer og den algoritme, der implementerer den. Derfor udføres dannelsen af flere muligheder (eller én mulighed, hvis systemet vises som en hierarkisk struktur) af systemnedbrydningen.