РАЗДЕЛ 2
МЕТОДИКА АНАЛИЗА ЗАДАЧИ РАЗРАБОТКИ АВТОМАТИЧЕСКОЙ
СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЗАДАННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ
При выборе методики анализа важными являются следующие требования:
-- простота проведения анализа;
-- применимость к сложной системе;
-- обеспечение возможности анализировать, как физические, так и информационные понятия;
-- обеспечение простого перехода к программному коду при создании программно-технического комплекса и возможности безболезненно вносить изменения в уже отлаженный программный продукт.
Предварительный анализ литературных источников [67-86] показал, что для анализа задачи разработки системы с изменяемой структурой, существующие методики достаточно сложны. Традиционная методика, позволяющая анализировать динамику систем, заключается в описании систем дифференциальными уравнениями. Методы, используемые для определения оптимальной структуры системы, достаточно универсальны и высоко результативны. Если же система обладает изменяемой структурой и для ее описания необходимо совместно использовать дискретные, аналоговые и вероятностные величины, то сложность традиционных методик существенно возрастает. Поэтому возникает необходимость в синтезе простой методики анализа задачи разработки систем рассматриваемого класса. При этом результаты анализа должны не только позволить легко перейти к программному коду. Они должны соответствовать современным принципам разработки качественного программного обеспечения. Поэтому целесообразно в синтезируемую методику заложить принципы, широко используемые при разработке современного качественного программного обеспечения.
Для обоснования выбора основы будущей методики анализа, необходимо всесторонне изучить природу проектируемой системы.
2.1. Выбор основы методики анализа задачи разработки автоматической системы обеспечения заданной температуры
К синтезируемой АСОЗТ предъявляются следующие требования
[1-6, 8, 14-16, 18, 24, 26, 27, 31, 34]:
-- комбинировать в себе типовые элементы, которые позволяют осуществлять сбор и концентрацию тепловой энергии от одного или нескольких альтернативных источников тепловой энергии, ее накопление, повышение потенциала и потребление;
-- компенсировать недовыработки тепловой энергии альтернативным источником за счет традиционного резервного источника тепловой энергии, при этом минимально использовать первичные энергоресурсы;
-- обеспечивать заданную температуру внутри помещения и снабжать горячей водой потребителя;
-- обеспечивать изменяемость структуры системы в зависимости от требований потребителя, изменяющихся условий окружающей природной среды, критерия оценки эффективности системы.
Согласно [12, 13, 72, 73] синтезируемая АСОЗТ отвечает определениям сложной системы. Рассматриваемая система:
-- обладает большим числом управляемых величин и управляемых воздействий, наличие которых определяется сложной конструкцией;
-- не описывается одним формализованным языком.
Также АСОЗТ с изменяемой структурой имеет признаки сложной системы предложенные Куртуа на основе работы Саймона и Эндо [12]:
-- сложность часто представляется в виде иерархии. Сложная система обычно состоит из взаимосвязанных подсистем, которые в свою очередь также могут быть разделены на подсистемы, и т.д., вплоть до самых низших уровней абстракции [87];
-- выбор низшего уровня абстракции достаточно произволен и в большой степени определяется наблюдателем. При этом низший уровень для одного наблюдателя может оказаться уровнем достаточно высоким для другого;
-- внутриэлементные связи обычно сильнее межэлементных связей;
-- иерархические системы обычно состоят из нескольких подсистем разного типа, реализованных в различном порядке и в разнообразных комбинациях [88];
-- работающая сложная система неизбежно оказывается результатом развития работающей простой системы [89].
Сложные системы не просто иерархичны: уровни их иерархии отражают различные уровни абстракции, вытекающие друг из друга, но обладающие при этом определенной степенью автономности. На каждом уровне существуют четкие границы между внешней и внутренней средой. Существует четкое разделение функций между элементами на различных уровнях абстракции.
В процессе развития системы объекты, которые сначала считают сложными, начинают рассматривать как элементы низших уровней абстракции, из которых затем строятся более сложные системы.
Реализация требований, поставленных к АСОЗТ с изменяемой структурой, требует создания сложного программно-технического комплекса. При этом необходимо учитывать, что для всех больших программных систем сложность, является, по-видимому, необходимым свойством [13]. По Бруксу, сложность программного обеспечения - отнюдь не случайное его свойство, скорее необходимое [90]. Его определение сложности определяется:
-- сложностью проблемы. Т.е. проблемы, которые мы пытаемся решить с помощью разрабатываемого программного обеспечения, часто неизбежно содержат сложные элементы, к которым предъявляется множество различных, нередко противоречивых требований. Дополнительная сложность обуславливается изменением требований к программной системе уже в процессе разработки в основном из-за того, что само существование проекта программной системы часто изменяет проблему. Большая программная система - объект капиталовложений, и мы не можем позволить себе создавать ее заново каждый раз при изменении требований к ней. Большие системы имеют тенденцию к эволюции в процессе их использования;
-- сложностью управления процессом разработки. Основная задача разработчиков программного обеспечения состоит в создании иллюзии простоты, защищающей пользователей от сложности описываемого предмета или процесса;
-- сложностью обеспечения гибкости конечного программного продукта. Разработчик может обеспечить себя сам необходимыми элементами;
-- сложностью описания отдельных подсистем. Внутри большой прикладной программы могут существова