Hajoaminen on ajattelun toimintaa , joka koostuu kokonaisuuden jakamisesta osiin. Dekompositiota kutsutaan myös yleiseksi ongelmien ratkaisemisessa käytettäväksi tekniikaksi , joka koostuu ongelman jakamisesta moniin erityisongelmiin sekä tehtäviin , jotka eivät ylitä alkuperäistä ongelmaa kokonaiskompleksisuudessa , ja joiden ratkaisuja yhdistämällä voit muodostaa ratkaisun alkuperäinen ongelma kokonaisuudessaan.
R. Descartes käsitteli ensimmäistä kertaa kirjallisuudessa eksplisiittisessä ja selkeässä muodossa hajottamista (vaikeuksien (difficultés) jakamista osiin) ongelmien ("vaikeuksien") ratkaisemisen neljän perussäännön luettelossa. työ " Keskustelu menetelmästä ", joka merkitsi siirtymistä nykyaikaiseen tieteelliseen tietoon.
Hajoaminen hajoamisprosessina mahdollistaa sen, että mitä tahansa tutkittavaa järjestelmää voidaan pitää monimutkaisena, joka koostuu erillisistä toisiinsa yhdistetyistä alijärjestelmistä, jotka puolestaan voidaan jakaa osiin. Aineellisten esineiden lisäksi myös prosessit, ilmiöt ja käsitteet voivat toimia järjestelminä.
Yleisesti ottaen ajattelun operaationa hajoaminen on käänteinen abstraktio- ja yleistysoperaatioille .
Hajotus noudattaa seuraavia sääntöjä.
Lähdejärjestelmä sijaitsee nollatasolla. Sen pilkkomisen jälkeen saadaan ensimmäisen tason alijärjestelmät . Näiden alijärjestelmien tai joidenkin niistä jakautuminen johtaa toisen tason alijärjestelmien ja niin edelleen esiintymiseen.
Hajautetun järjestelmän yksinkertaistettua graafista esitystä kutsutaan sen hierarkkiseksi rakenteeksi .
Hierarkkinen rakenne voidaan kuvata haarautuneena lohkokaaviona , kuten kuvassa 1. yksi.
Tässä alkuperäinen järjestelmä C1 sijaitsee nollatasolla ja sen alijärjestelmät seuraavilla tasoilla ( kuvassa esitetty tasojen lukumäärä ja alijärjestelmien lukumäärä valitaan mielivaltaisesti). Täydellisen ymmärryksen saamiseksi järjestelmästä ja sen yhteyksistä rakenne sisältää superjärjestelmän ja sen osat (nollatason järjestelmät, esimerkiksi toinen C 2 -järjestelmä ).
Hierarkkisen rakenteen analysointiin voidaan soveltaa graafiteoriaa . Tämä mahdollistaa siirtymisen graafisesta mallista matemaattiseen malliin, jossa kuvaus suoritetaan Kirchhoffin sähkötekniikan tai hydrauliikkayhtälöiden kaltaisten yhtälöiden mukaisesti.
Hierarkkinen rakenne on usein kuvattu puuna, toisin sanoen graafina ilman suljettuja polkuja, jonka kärjet on järjestetty tietyille tasoille, esimerkiksi kuvan 1 mukaisesti. 2. Ylimmän tason kärkeä (0 kuvassa) kutsutaan juuriksi.
Kuvassa näkyvä kaavio. 2 vastaa I-puuta : samoilla tasoilla sijaitsevat kärjet ovat pakollisia elementtejä korkeammissa järjestelmissä.
Joten kärjessä 0.1 pakolliset elementit ovat 1.1, 1.2 ja kärjessä 2.2, 3.1, 3.2 ja 3.3. Esimerkiksi auto koostuu moottorista JA korista JA alustasta.
AND-puun ohella käytetään TAI-puuta , jossa rakenteiden mahdollisten elementtien kärjet, niiden muunnelmat, sijaitsevat samoilla tasoilla . Esimerkiksi autossa voi olla moottori TAI polttomoottori TAI kaasuturbiinimoottori TAI sähkömoottori.
Usein käytetty JA-TAI-puu , joka yhdistää tasot rakenteen vaadituilla elementeillä näiden elementtien tai osan vaihtoehtojen tasoihin (kuva 3). JA- ja TAI-tasojen yhdistelmä voi olla mielivaltainen, eikä niiden tarvitse vaihdella.
Hajoamisen merkkinä voi olla:
Joten yllä olevassa esimerkissä moottorin, alustan ja korin valinta auton koostumuksessa tehtiin toiminnallisen ominaisuuden mukaisesti. AND-OR-puita rakennettaessa on mahdollista yhdistää useita ominaisuuksia: yksi on vakio AND-rakenteelle ja yksi tai eri kullakin tasolla on OR-rakenteelle.
Mutta samalla erotettavien osajärjestelmien on suljettava toisensa pois (tämä pätee erityisesti OR-puihin).
Jos esimerkiksi moottori jätetään pois listattaessa auton osia, niin muiden osajärjestelmien toiminnallinen vuorovaikutus ei takaa koko järjestelmän (auton) normaalia toimintaa kokonaisuutena.
Toisessa esimerkissä, kun luetellaan mahdollisia autossa käytettyjä moottoreita, on tarpeen kattaa koko tunnettu alue (hajoaminen - toimintaperiaatteen mukaan). Jos tämä on vaikeaa, on sallittua yhdistää mainitsemattomat (tai tuntemattomat) elementit yhdeksi ryhmäksi (alajärjestelmäksi) ja kutsua sitä "muiksi" tai "muiksi" tai jakaa moottorit esimerkiksi "lämpö" ja " ei-lämpö".
Toisiaan leikkaavien alijärjestelmien käyttö samalla tasolla, esimerkiksi "sähkömoottorit" ja "vaihtovirtamoottorit", voi johtaa epäselvyyteen, koska ei ole selvää, mihin asynkroninen moottori tulisi tässä tapauksessa katsoa .
Näkyvyyden vuoksi on suositeltavaa allokoida enintään 7 alijärjestelmää kullakin tasolla. Ei voida hyväksyä, että yksi alijärjestelmistä on itse järjestelmä.
Kuvauksen yksityiskohtaisuus ja tasojen lukumäärä määräytyvät tuloksena olevan hierarkkisen rakenteen näkyvyyden ja havainnoinnin mukavuuden vaatimukset, sen vastaavuus sen kanssa työskentelevän asiantuntijan tietotasoihin.
Yleensä osajärjestelmien alemmaksi (alkeis) tasoksi ne ottavat sen, jolla osajärjestelmät sijaitsevat, jonka rakenteen ymmärtäminen tai kuvaus on esiintyjän (ihmisryhmän johtajan tai yksilön) käytettävissä. . Siten hierarkkinen rakenne on aina subjektiivisesti suuntautunut: pätevämmälle asiantuntijalle se on vähemmän yksityiskohtainen.
Hierarkian tasojen määrä vaikuttaa rakenteen näkyvyyteen: monta tasoa - tehtävää on vaikea nähdä, vähän tasoja - samalla tasolla olevien osajärjestelmien määrä kasvaa ja niiden välille on vaikea muodostaa yhteyksiä. Yleensä järjestelmän monimutkaisuudesta ja vaaditusta tutkimussyvyydestä riippuen erotetaan 3 ... 6 tasoa.
Esimerkiksi mekaanista vetoa kehitettäessä voidaan ottaa pyörät, akselit, laakerit ja moottori kokonaisuudessaan alkeelliseksi tasoksi. Vaikka laakerit ja moottori ovat monimutkaisia elementtejä ja suunnittelultaan aikaa vieviä, ne toimivat perusosina kehittäjälle valmiina ostetuina tuotteina. Jos moottoria piti kehittää, se olisi suositeltavaa hajottaa monimutkaiseksi järjestelmäksi.
Hierarkkista rakennetta rakennettaessa sen heuristinen luonne ilmenee ennen kaikkea tasojen lukumäärän valinnassa ja niiden muodostavien alijärjestelmien luettelossa. Vahvin subjektiivisuus on OR-puissa, jolloin järjestelmän tyyppiä ei vielä tunneta ja niiden erilainen esitys on mahdollista. Näistä syistä hajotusmenetelmää kutsutaan heuristiseksi .
Suunnitteluprosessissa hajoaminen liittyy erottamattomasti myöhempään kokoonpanoon , eli yksittäisten osien (alajärjestelmien) kokoamiseen ja yhdistämiseen yhdeksi järjestelmäksi, jossa tarkistetaan toteutettavuus kokonaisuutena, yhteensopivuus (erityisesti eri haaroihin kuuluvat osajärjestelmät) ja johdonmukaisuus . ( alhaalta ylös -suunnittelu). Koordinointiprosessissa saattaa olla tarvetta uudelle, korjaavalle hajotukselle.
Yleisessä järjestelmäteoriassa on todistettu, että useimmat järjestelmät voidaan hajottaa osajärjestelmien perusesityksiin. Näitä ovat: elementtien sarjakytkentä (kaskadi), elementtien rinnakkaiskytkentä, kytkentä takaisinkytkennän avulla.
Hajoamisen ongelmana on, että monimutkaisissa järjestelmissä ei ole yksi-yhteen vastaavuutta alijärjestelmien toiminnan lain ja sen toteuttavan algoritmin välillä. Siksi järjestelmän hajottelusta muodostetaan useita vaihtoehtoja (tai yksi vaihtoehto, jos järjestelmä näytetään hierarkkisena rakenteena).