Хорошев А.Н. - Основы системного проектирования технических объектов (1037544), страница 19

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 19)

5.1.3.1. Анализ исходного задания

При составлении ТЗ важно критически, без предрассудков подойти к первоначально поставленной задаче, по возможности охватить все ее существенные стороны. Для этого сначала необходимо:

• убедиться, действительно ли заявленные потребности ценны для заказчика, правдивы ли исходные данные, какие неблагоприятные или вредные последствия могут возникнуть в процессе реализации этой потребности. Так, например, за потребностью в чайнике для кипячения воды в действительности может скрываться желание обеззараживать воду (что осуществимо и без использования чайника);

• выяснить суть потребности, отыскать источник ее возникновения;

• выяснить, что мешает использованию прежнего объекта для удовлетворения новых потребностей.

Причиной, вызывающей необходимость разработки, служит наличие противоречия между желанием и возможностью удовлетворения потребности. Если противоречия нет, то потребность может быть удовлетворена без создания новых изделий. Если кажется, что противоречия нет, но существующее решение не подходит, то это означает, что противоречие в действительности существует, и следует внимательно его поискать.

Противоречие вызывается изменившимися условиями или ростом требований к качеству функционирования, может заключаться как в ограниченности свойств уже существующего изделия, так и в том, что подходящего объекта еще нет. Поэтому достоверный вывод о причинах появления противоречия возможен только при рассмотрении конкретной ситуации.

Противоречие может быть декомпозировано, т.е. представлено в виде элементарных проблем.

В большинстве случаев известен прообраз: подобное или исходное изделие, переставшее удовлетворять заказчика. Наличие прообраза упрощает решение, но его отсутствие не создает психологической инерции в виде предопределенных путей решения, которые не всегда ведут к лучшему результату.

Если прообраз существует, то рекомендуется:

• либо забыть о его существовании и, отталкиваясь от исходной потребности, предложить возможные варианты с последующим выбором лучшего;

• либо усовершенствовать прообраз, воспользовавшись ИКР;

• либо локализовать потребность.

Обычно неудовлетворительная работа связана с несовершенством только некоторых подсистем. С этой целью прообраз декомпозируют по функциональному признаку, а противоречие представляют в виде элементарных проблем. Соотнося элементарные проблемы с определенными подсистемами прообраза, выявляют «несовершенные» подсистемы. Таким образом, от решения общей и сложной задачи переходят к более простой частной задаче. Чем выше будет степень декомпозиции и удастся отыскать корни проблемы на наиболее низком уровне, тем меньше переделок понадобится в исходной системе. Но и степень улучшения свойств может оказаться невысокой, могут возникнуть проблемы по состыковке усовершенствованных подсистем с оставшимися.

Например, обычная шариковая ручка плохо пишет на листе бумаги, расположенном вертикально (на стене). Декомпозируем объект «Ручка» по функциональному признаку (рис. 12). Анализ показывает, что проблема связана с подсистемами «Стержень» (1-ый уровень) и подсистемами 2-го подуровня. Проблема — не остается след от пасты, причина — отток пасты от наконечника стержня вследствие изменений условий эксплуатации.

Рис.12. Иерархическая структура объекта «Ручка»

Отметим, что на каждом этапе проектирования могут возникать новые противоречия, требующие постановки и решения дополнительных задач.

Следует выявлять и стараться избегать решения следующих задач:

• задачи, не соответствующие общественным потребностям — криминальные, аморальные, негуманные. Их решение — дело совести разработчика. Но всегда стоит задуматься о возможных последствиях результатов своей деятельности, осознанно нести за них ответственность, не ссылаясь потом на свою неосведомленность;

• технические псевдозадачи, с ошибочно выдвинутыми целями. Это — задачи, которые уже имеют решение, либо не имеют объективных предпосылок для своего решения (преждевременные задачи, но это нуждается в обосновании, чтобы отказ в решении не был следствием психологической инерции или других субъективных причин);

• химерические задачи. Это — задачи с ошибочно поставленной целью, достижение которой противоречит законам физики (например, создание устройства с КПД более 100%, устройства мгновенного действия и т.п.), либо абстрактно выдвинутые задачи, принципиально не имеющие решения (типа философского камня).

5.1.3.2. Составление списка требований

Чем полнее ТЗ и точнее выявлены действительные потребности, тем меньше сил и времени уйдет на доводку окончательного варианта. Но составить такое ТЗ непросто: это приходит со временем и с опытом. Обычно в процессе формирования ТЗ рассматривают и пытаются учесть наиболее существенные моменты, которые будут определять облик разрабатываемого объекта, и выделяют наиболее важные характеризующие их факторы.

Возможность воплощения в жизнь проектных решений. Это во многом зависит от того, какие ресурсы находятся в распоряжении разработчика. Прежде всего, исследуют доступность и потенциал следующих ресурсов:

• финансовые ресурсы. Разработка изделия и подготовка к его реализации (продвижение на рынок) требуют определенных начальных затрат. Следует оценить объем необходимых средств и их доступность, форму финансирования (наличные и безналичные деньги, получение в аренду оборудования и т.п.), срок окупаемости и способ возвращения долгов (кредиты, ссуды, расчет по лизингу и т.д.);

• производственные ресурсы. Уточняется, где будут вестись проектные работы и производиться продукция, состав и особенность инфраструктуры, степень потребности в энергетических ресурсах, их стоимость, какие оборудование и материалы доступны и в каком виде, как ими будет обеспечиваться производственный процесс, каков предполагается масштаб производства, серийность продукции, наличие отраслевой специфики;

• людские ресурсы. Выясняется, каких специалистов и в каком количестве можно будет привлечь к разработке и изготовлению изделия, каков уровень их квалификации и оплаты;

• временные ресурсы. Уточняется период времени, отводимый на разработку изделия. Дата завершения работ устанавливается заказчиком и обуславливается конъюнктурой. Часто время разработки стараются максимально сократить, чтобы продлить присутствие продукции на рынке (тот период, когда продукция продолжает пользоваться спросом). Временные ресурсы тесно связаны со сроками морального и физического износа.

Следствием степени доступности перечисленных ресурсов является введение ограничений на методы и точность решения проектной задачи. В свою очередь, метод и точность решения взаимосвязаны с выбираемой моделью. Так, при ограниченности времени ведут оценочные расчеты упрощенными методами или используют готовое программное обеспечение, стандартные методики, типовое оборудование, стандартные и покупные детали и узлы и т.д. В то же время модель, метод и точность решения должны обеспечивать исполнение требований ТЗ, даже если они и высоки.

Все перечисленные ресурсы взаимосвязаны. Например, за счет увеличения финансирования проекта можно добиться сокращения периода разработки. Оптимальное распределение ресурсов зависит от реальных возможностей заказчика и исполнителя и от вида целей, которые достигаются в результате выпуска созданной продукции.

Учет требований надзорных и лицензионных органов при проектировании технологических комплексов (производств). В соответствии с законами Российской Федерации любое производство требует получения региональной лицензии на эксплуатацию. Помимо этого многие производства лицензируются надзорными органами и подлежат с их стороны контролю. Наиболее часто контролирующими являются региональные органы Госгортехнадзора, Госстандарта, Госстроя, Госсанэпиднадзора, Госкомприроды, ГПС МВД, Главгосэнергонадзора, Рострудинспекции.

Получение лицензий и разрешений сопряжено с наличием у заявителя (ответственного за ввод в эксплуатацию) определенного комплекта документов, значительная часть которых составляет документацию на установку (например, технологический регламент, инструкции по монтажу, эксплуатации и ремонту, проектная и конструкторская документация, паспорта на оборудование и т.п.). Проектировщик обязан подготовить такую документацию и предусмотреть в ней технические решения, обеспечивающие технический уровень, продиктованный требованиями лицензионных и надзорных органов.

Жизненная среда проектируемого объекта. Она задает требования, характеризующие взаимное влияние спроектированного объекта и окружающих его живых и неживых объектов и внешней среды. Основные указания на нее приводятся в условиях потребления будущей продукции в ТТ. Эти условия могут быть охарактеризованы достаточно обобщенно. Для их конкретизации, т.е. поиска взаимодействующих элементов и видов связей с ними, можно воспользоваться следующими приемами.

1. Построение иерархической структуры, надстраивая проектируемый объект вверх (поиск надсистемы) и вширь (поиск взаимодействующих систем), например, как показано на рис.13. Цель — выявление наибольшего числа связей, определение их характера и вида:

• для надсистемы — климатические условия и среда, территориально-географическое положение, взаимное положение, отношение к работающему рядом персоналу, обеспечение энергией, расходуемыми материалами, обмен информацией и т.п.;

• для взаимодействующих систем — условия состыковки, присоединительные размеры, технические характеристики этих систем, взаимодействие с обслуживающим персоналом, обмен энергией и информацией;

• для возможных подсистем — ожидаемые технические характеристики, указания стандартов и рекомендации, обусловленные условиями производства, эксплуатации и утилизации, особенности конструкций и материалов. Например, по условиям пожарной безопасности — легковоспламеняющиеся материалы не применять; при поставке в Англию учитывать национальные стандарты на резьбы, расположение руля автомобиля и т.п.

Рис.13. Пример надстройки иерархической структуры для объекта «Ручка»

Для каждой связи следует определить возможные вредные (неблагоприятные) или нежелательные явления или эффекты. Они могут быть вызваны случайным стечением обстоятельств, неправильной эксплуатацией и аварийной ситуацией, преднамеренными действиями и т.п. Весьма распространен прием — «защита от дурака», требующий обеспечения нормального функционирования изделия и безопасности для человека даже при его неквалифицированном или небрежном обращении с этим изделием. Например, ничего не должно произойти, если человек случайно будет грызть ручку, держать ее в перевернутом состоянии, уронит на пол.

Для поиска возможных неблагоприятных явлений эффективно применение метода обратной мозговой атаки.

Выявляя требования, необходимо учитывать изменение положений проектируемого объекта и окружающих его объектов, состояния среды, материалов, накопление повреждений и т.п.

2. Поиск взаимодействующих объектов, анализируя ТТ с учетом этапов реализации, эксплуатации и утилизации. Взаимодействие удобно представить в виде цветка с лепестками, как показано на рис.14. Подробно анализируются требования, накладываемые связями, с учетом возможных вредных и неблагоприятных воздействий. Данный способ проще предыдущего, но требует хорошего воображения и опыта.

Рис. 14. Взаимосвязь систем

5.1.3.3. Анализ и формализация списка требований

При составлении перечня (списка) требований к проектируемому объекту рекомендуют скрупулезно записывать все выявленные данные и сведения, не обязательно в отточенных и четких формулировках. Полнота перечня — основной девиз.

По завершении этой работы переходят к обработке собранной информации. Работа проводится в ряд этапов.

1. Обобщение и абстрагирование. Увязываются и обобщаются отдельные фрагменты, чтобы, по возможности, получилось цельное, ясное и лаконичное представление о разрабатываемом объекте с учетом возможных изменений. Убираются дублирующие сведения, в том числе и такие, которые повторяют друг друга в иных формулировках или являются частным случаем. Например, даны условия: изделие работает в агрессивной среде и оно должно быть коррозиеустойчивым. Здесь второе условие является частным случаем первого.

Абстрагирование предназначено дать такую формулировку требованиям, чтобы избежать предопределения путей решения задачи (не создавать психологических барьеров).

Для получения «сильных» решений рекомендуется усиление системы требований и обострение противоречий путем формулирования ИКР. Например, ручка пишет не только в наклонном, но и в любом положении; автомобиль передвигается не только по снегу, но и любому сыпучему и рыхлому грунту.

Чтобы предубеждения и психологическая инерция не сужали область поиска, а заказчик своей формулировкой задачи не предопределял направления поиска решения, желательно функцию формулировать обобщенно и в нейтральных терминах. Так, функцию «сбивать» (допустим, доски) лучше заменить термином «соединять», что позволяет отвлечься от естественной ассоциации — соединение гвоздями, и предлагает более широкий круг возможных решений.

В процессе поиска наиболее полной и точной формулировки строится цепочка функций — от первоначально предложенной до окончательно принятой. Этому помогает ответ на вопрос «Зачем это нужно?».

Наряду с потребностью в каком-то действии может существовать и потребность в несовершении действия или совершении действия с отрицательным эффектом.

В большинстве случаев за приведенной в ТТ потребностью стоит необходимость выполнения (последовательно или одновременно) нескольких функций. Цепочка функций строится для каждой из них.

2. Проверка на противоречивость. При наличии нескольких функций часть их по своему действию может оказаться противоречивыми. Например, вода должна быть горячей (для заварки), но не обжигать руки. Для разрешения противоречий эффективно применять эвристические методы. При этом устранение противоречий возможно как на этапе составления ТЗ (изменение формулировок функций, разнесение их действия во времени или в пространстве и т.д.), так и на последующих этапах проектирования.

Характеристики

Список файлов книги