gl1-2beg (Лекции по БЖД), страница 3

Рис. 1.1

Графическая интерпретация принципа соответствия:

/—выбор технического облика; И — структурная оптимизация; /// — пара­метрическая оптимизация; ОК.Р — оныт-•но-конструкторские работы: Д — детер­минированность; Н - неопределенность (стадии ПКД); ! — подходы (АЦ — антропоцентрический; См — (.-мешанный;

МЦ—машиноцентрический); 2 — влия-дие качественных факторов (Б —боль­шое; С —- среднее; М. — малое): 3 — ларактср оптимизационных методой (Э— эвристические: СС — структурного син­теза; Д — детерминированные); 4 — не­обходимая точность оптимизации (Н — низкая; С — средняя; В — нысокая);

5 — универсальность расчетных схем (Ш — широкая; С - средняя; УС — узко специализированная); 6 — тин язы­ков описания (с- семантические; 110— проблемно ориентированные; А — алго­ритмические); 7 — характер режнмон работы автоматизированной системы (ИА — интерактивный; д — диалоговый;

II — пакетный); 8 — активноеть поль­зователя (В — высокая; С — средняя;

Н — низкая); 9 — эффективность опти­мизирующих методов (В—высокая; С— средняя; Н—низкая); 10 — стоимость программного обеспечения (Н — низкая;

С — средняя; В — высокая) (характе­ристики ПКД)

1.2. МОДЕЛИ ПКД 1.2.1. Феноменологическая модель

В соответствии с антропоцентрическим подходом к построению КП САПР возникает задача «симбиоза» человека и машины—их информационного и методического согласования. Поэтому при организации процедур машинной поддержки сопровождения про­цесса ПКД необходимо учитывать общие объективно существующие закономерности познавательной (поисковой) деятельности кон­структора. Для выяснения этих закономерностей строятся феноме­нологическая и структурно-иерархическая модели ПКД и на основе их содержательного анализа выделяются наиболее характерные признаки, эталоны ситуаций, типичные схемы действий и другие предметно независимые'особенности ПКД, которые получили назва­ние инвариантов ПКД.

Структура феноменологической модели ПКД построена па основе обобщения ряда работ, в которых процессы познавательной деятельности рассматриваются с различных сторон Г18—28]. В це­лом в механизме творческой деятельности конструктора можно 13

выделить три содержательных этапа, включающих в себя семь функционально различимых позиций—составляющих ПКД

Этап I. Информационная подготовка, общий замысел (cтpaтe-гияПКД).

1 Факторный анализ проблемы и ситуации, выявление ключе­вых параметров, характеризующих ППКЗ (учет важных и отбрасы­вание ненужных факторов).

2. Выражение содержания ключевых параметров на едином языке, объединение проблемы и ситуации в общий замысел— стратегию ПКД (учет тенденций изменения функции полезности)

Этап II. Формирование структуры решения (тактика П КД)

3. Анализ прототипа и возможностей удовлетворения требова­ний ТЗ: установление оценочных критериев (определение что «хорошо», что «плохо»).

4. Создание композиции: превращение общего замысла и упоря­доченную совокупность элементарных npoeктно-конструкторских действий (ПКД)—тактику ПКД (объединение частей в целое с сохранением свойств частей).

5. Декомпозиция: структурирование общего замысла (деление целого на части с сохранением свойств целого).

6. Обобщение и идеализация: установление функциональных связей, нахождение доминирующего фактора—napavielpa «плате­жа» (упрощение до допустимого предела).

Этап III. Оценка результатов и корректировка (механизмы регуляции ПКД).

7. Корректировка стратегии и тактики ПКД, порождение и поиск множества приемлемых альтернатив и их оценка, нахожде­ние эффективного решения (многопараме1рический выбор рацио­нального ПКР).

Графическая интерпретация феноменологической модели ПКД, представленной в инженерно-психологических терминах, показана на рис- 12. Отметим, чго при решении ряда НПКЗ honcip\h.iop применяет перечисленные семь составляющих ПКД не развернуто во времени, а одномоментно, т. е. воснринимае! «вн\ ipemiiiM зрением» разрешаемую проблемную ситуацию целиком как сдиимо' совокупность («картину»). За доли сек\нш мозг конструктора успевает отобразить и оценить до тысячи вариантов, что сопает впечатление скачка в мышлении, инсайта, озарения i29, с. 1191. Оказывается, что такой параллельный способ обработки информа­ции при достаточно сложных взаимообуславливающих друг друга составляющих ПКД является наиболее эффективным, так как упрощение за счет объединения сложных составляющих ПКД в единую «картину» становится более значительным, чем усложнение за счет поочередного использования каждой из них [29, с. 81].

Следовательно, догадку или новую идею относительно решения НПКЗ последовательный (машинный) способ обработки информа­ции (мышления) породить не может. Отсюда легко сделать практи­ческий вывод о том, что в условиях информационной неопределен­ности, требующей от конструктора интуитивно-логических действий

14

невычислительною xapaктера (озарении, многокомпонентных реше­ний), наряду с поэтапной формой предъявления проектной инфор­мации должна ииюльзоваться и параллельная, полиэкранная или полифоническая форма с тем, чтобы создать для мозга конструкто-

Рис. 1 2 Феноменологическая модель ПКД:

1—информационная подготовка, общий замысел (стратегия ПКД) (перце-птивно образная фаза), II—формирование структуры решения (тактика ПКД) (рефлексивно-содержательная фаза), ///--оценка результатов и корректировка (механизмы регуляции ПКД) (сенсопреобразовательная фаза),

1—7—составляющие функциональные элеменгы ПКД (см п 12), ДВП н КВП—долговременная и кратковременная память, соответственно, ИД—исход-ные данные, \ - (степень поэтапного изменения ПКР, М—"расстояние до цели"

pa продуктивную обстановку. Конструктор должен пметь возмож­ность видеть всю «картину» сразу и целиком.

Феноменологическая модель ПКД отражает содержательную сторону иознавачельиой (поисковой) деятельности коис]руктора и поэтому ее удобно использовав при методическом согласовании человеческой и машинной частей КП САПР. Для проведения информационного согласования этих частей структуру ПКД целе­сообразно представить в другой форме—иерархически упорядочен­ной.

1.2.2. Структурно-иерархическая модель

Иерархическая модель ПКД состоит из трех структурно-упоря­доченных уровней декомпозиции (рис. 13). Первый смысловой уровень содержит наиболее крупные информационные блоки,

15

представляющие собой ключевые понятия. Эти блоки получили название операторов ПКД. Второй комбинационный уровень содер­жит функциональные блоки, различаемые по характеру перераба-

Зависят от предметной ориентации ПКД. Тем самым обеспечивает­ся возможность рационального разделения всего объема информа­ционного взаимодействия конструктора и ЭВМ на две разнохарак-

/, II, 111—уровни декомпозиции; Тез п—тезаурус прототипа; Л— изменение; Мот — мотивация; ФМ, СИ, ПО — функционально-методоло­гический, структурно-информационный и процедурно-организационный one раторы деятельности соответственно; а, б, в — синтактический, прагмати­ческий и семантический элементы и их соответствующие изменения г, д, е;

ж — функция потребностей; з, и, к, л, м, н, о, п — стратегический, такти­ческий, регулирующий, понятийно-структурированный, наглядно-образный, "процедурный, декларативный и подсознательный операторы дейстннн соот­ветс*твенно; / — разнообразие элементной базы; 2 — типы конструктпнных элементов; 3 — параметры ПКЗ; 4—6 — изменение характеристик 1—3;

' 7,8 — рассогласование внешних условий и внутренних потребностей соот­ветственно (характеристики ТЗ); 9—взаимосвязь ключевых параметров;

10 — число факторов Уя, определяющих ПКР; II — рассогласование с тре­бованиями ТЗ У-гз—^пКР> ^ — доминирующее рассогласование dY;

13 — изменение доминирующего рассогласования d Л У; 14 — зависимость ПКР от предшествующих ПКд А R; 15 — информационная оценка слож­ности ПКР /энтр; 16—20 — характеристики восприятия: суммарные 16. временные 17, динамические 18, визуальные 19. звуковые 20; 21—2,5 — характер деятельности: поэтапный 21, ассоциативный 22, на основе опыта прошлого 23, регламентированный 24, интуитивный 25 (характеристики ПКД)

тываемого «информационного сырья». Эти блоки названы операто рами ПКд. В третий, структурный, уровень декомпозиции входя1 группы блоков, включающих в себя однородные по составу воспро изводящие операции — операторы исполнения.

1,2.3. Инварианты ПКД

На основе содержательного анализа моделей ПКД делается ряг предположений обобщающего характера, выделяются существен ные признаки, инвариантные структуры и процессы, которые н( 16

Рис. 1.4 Инварианты ПКД и «ответные детали» КП САПР:

ФМ — функционально-методологические инварианты: Стр — стратегический; Так-тактический; Кор-корректирующий; I-система управления поиском решения: УСН - указатель стратеги­ческой направленности; УТД - указатель тактических действии;

УСОС — указатели семантической обратной связи (Р — рассогласо­вание- dp—изменение рассогласования; Л dp — тенденция изме. нения рассогласования); СИ - структурно-информационные инва­рианты ПС - понятийно-структурированный; БС - бит-секундный, НО — наглядно-образный; 2 — структура перерабатываемого ин­формационного содержания: Агр - агрегирование; Разд - разде­ление- ЭО — экранное отображение; ПО - процедурно-организаци­онные инварианты; Дек - декларативный (фактуальныи); Пр - про­цедурный (актуальный); Под - подсознательный (операционный);

3- типы поисковых процедур: ИБЗиО -информационная база зна­ний и опыта (ПФ — предметные файлы; ЭАП - элементы ассоциа­тивного переноса; Э- эвристики); РП-рабочие процедуры;

НИП — неформальная информационная подготовка

терные составляющие — постоянную и переменную. Постоянная составляющая отражает характер деятельности (как делать), а переменная—предмет деятельности (что делать). Особенности этих составляющих соответственно обусловливают структуру "Редметн⁰-инвариантной и предметно-ориентированной частей КП САПР. В структуре постоянной и переменной информационных составляю­щих можно выделить функционально неизменяемые блоки (инва­рианты), которые по своей принадлежности разбиты на три группы

Первую группу составляют так называемые функционально-ме­тодологические инварианты ПКД, которые отражают закономер­ности смысловой структуры процесса решения НПКЗ и включают

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ научно-исследовательский ИНСТИТУТ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, КОНЪЮНКТУРЫ И ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ КАДРОВ

Для служебного пользования

А. А. ДОБРЯКОВ

Обеспечение творческих, форм п р о ект н о-ко н ст р укт о р с к о й , деятельности в САПР силовых конструкций

Под редакцией К.Н.Потапова

Допущено в качестве учебного пособия для студентов высших технических учебных заведений

|

МОСКВА ЦНИИНТИКПК 1989

ОГЛАВЛЕНИ Е

От автора .............. 3

Введение ................. 4

Раздел I. Особенности методического обеспечения САПР, реализуемой на базе антропоцентрического подхода

Глава 1. ОРГАНИЗАЦИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЧЕЛОВЕКА И

МАШИНЫ В САПР-СИЛОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ... 8

1.1. Особенности решения задач поискового конструирования в

САПР ............ 8

^L 1.1.1. Содержательные характеристики НПКЗ и возмож­ность их формализованного описания ... 8

1.1.2. Специфика САПР силовых конструкций . . 10