Тема 2.2 Проектні процедури аналізу і синтезу

Проектна процедура називається типовою, якщо вона призначена для багато-разового застосування при проектуванні багатьох типів об’єктів. Класифікація типових проектних процедур представлена на рисунку:

Синтез полягає у створенні опису об’єкту, а аналіз – у визначенні власти-востей та дослідженні працездатності об’єкту за його описом, тобто при синтезі створюються, а при аналізі оцінюються проекти об’єктів.

При одноваріантному аналізі задані значення внутрішніх та зовнішніх параметрів, потрібно визначити значення вихідних параметрів об’єкту. При одноваріантному аналізі задається також деяка точка у просторі внутрішніх параметрів і треба в цій точці визначити значення вихідних параметрів. Подібна задача звичайно зводиться до однократного розв’язання рівнянь, що складають математичну модель, що й обумавлює назву цього виду аналізу.

Багатоваріантний аналіз полягає у дослідженні властивостей об’єкту в деякій області простору внутрішніх параметрів. Такий аналіз потребує багатократ-ного розв’язання систем рівнянь (багатократного виконання одноваріантного аналізу).

Метою структурного синтезу є визначення структури об’єкту – переліку типів елементів, що складають об’єкт, та способу зв’язку елементів між собою у складі об’єкту.

Параметричний синтез полягає у визначенні числових значень параметрів елементів при заданих структурі та умовах працездатності об’єкту, тобто при параметричному синтезі треба знайти точку чи область у просторі внутрішніх параметрів, у яких виконуються умови працездатності.

На рисунку представлена типова послідовність проектних процедур (схема процесу проектування) на одному з етапів нисхідного проектування.

На попередньому етапі вирішувались задачі к-го ієрархічного рівня, одним з результатів розв’язку яких є формулювання ТЗ на проектування систем (к+1)-го рівня, що розглядається.

Проектування системи починяється із синтезу вихідного варіанту її структури. Для оцінки цього варіанту створюється модель:

• математична (при автоматизованому проектуванні);

• експериментальна (при неавтоматизованому проектуванні).

Після вибору вихідних значень параметрів елементів виконується аналіз варіанту, за результатами якого стає можливою його оцінка. Зазвичай оцінка полягає у перевірці виконання умов працездатності, сформульованих у ТЗ. Якщо умови працездатності виконуються належним чином, то отримане проектне рішення приймається, система (к+1)-го рівня описується у прийнятій формі та формулюються ТЗ на проектування елементів даного рівня (тобто систем наступного півня). Якщо ж отримане проектне рішення незадовільне, обирається один з можливих шляхів покращення проекту.

Зазвичай простіше всього здійснити зміну числових значень параметрів елементів.

Сукупність процедур модифікації параметрів, аналізу та оцінки результатів аналізу являє собою процедуру параметричного синтезу. Якщо модифікації параметрів цілеспрямовані та підпорядковані стратегії пошуку найкращого значення деякого показника якості, то процедура параметричого синтезу є процедурою оптимізації. Можливо, що шляхом параметричного синтезу не вдається досягти прийнятного ступеня виконання умов працездатності. Тоді використовують інший шлях, пов’язаний із модифікаціями структури.

Новий варіант структури синтезується і для нього повторюються процедури формування моделі та параметричного синтезу. Якщо не вдається отримати прийнятне проектне рішення і на цьому шляху, то ставиться питання про корегування ТЗ, сформульованого на попередньому етапі проектування. Таке корегування може вимагати повторного виконання ряду процедур к-го ієрархічного рівня, що й обумовлює ітераційний характер проектування.

Наступний рисунок дозволяє встановити характерну особливість взаємозв’язку проектних процедур аналізу та синтезу. Цей взаємозв’язок має характер вкладеності процедури аналізу в процедуру оптимізації та процедури оптимізації в процедуру синтезу.

Вкладеність означає: по-перше, що аналіз входить як складова частина в оптимізацію, а оптимізація – в синтез; по-друге, що однократне виконання процедури оптимізації потребує багаторазового виконання процедури аналізу, а однократне вирішення задачі синтезу – багатократного вирішення задачі оптимізації. Очевидно, що такий же характер взаємодії мають процедури аналізу – однократний багатоваріантний аналіз засновано на багатократному одноваріант-ому аналізі. Таким чином, синтез проектного рішення на черговому етапі проекту-вання може вимагати виконання надзвичайно великої кількості варіантів аналізу.

За характером та ступенем участі людини та використання ЕОМ розрізняють декілька режимів проектування.

Автоматичний режим має місце при виконанні проектування за формальними алгоритмами ЕОМ без втручання людини в хід розв’язання.

Ручний (неавтоматизований) режим характеризується виконанням проектування без допомоги ЕОМ.

Автоматизоване проектування – це таке проектування, при якому частина проектних процедур виконується людиною вручну, а частина – з використанням ЕОМ. Такий режим звичайно відображає невисокий ступінь автоматизації проектування.

Діалоговий (інтерактивний) режим є більш досконалим режимом, при якому всі процедури виконуються за допомогою ЕОМ, а участь людини проявляється в оперативній оцінці результатів проектних процедур або операцій, у виборі продовжень та корегуванні ходу проектування.

Якщо ініціатором діалогу є людина, якій надана можливість у будь-який момент перервати автоматичні обчислення ЕОМ, то діалог називається активним. Якщо перерви обчислень відбуваються за командами програми, що виконується на ЕОМ, в певні, заздалегіть передбачені моменти, то такий діалог називається пасивним.

У багатьох випадках проектувальник в режмиі діалогу тільки вводить та редагує вихідні дані для виконання певного етапу проектування, а безпосереднє виконання етапу здійснюється в автоматичному режимі роботи ЕОМ. Робота в режимі діалогу залишається необхідною у зв’язку з тим, що повністю процес проектування складних систем формалізувати не вдається і участь людини в ряді випадків дозволяє прискорити прийняття рішення.

Розділ 3. Системний аналіз об'єктів засобами математичного моделювання