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

Текст из файла (страница 2)

Факторы, усложняющие процесс проектирования:

1. Возрастание сложности ИУ (не отдельные приборы и устройства, а большие информационные системы и комплексы).

2. Быстрая смена поколений техники вследствие чего не успевает накопиться опыт проектирования.

3. Рост ущерба от побочных эффектов и ошибок проектирования.

3. Ошибки проектирования

Для выявления и исправления ошибок проектирования в процесс разработки нового ИУ вводятся различные виды контроля: методологический, технический, технологический, метрологический, нормализационный и др. Контроль осуществляется как в процессе каждого этапа проектирования, так и в конце. Затраты на контроль соизмеримы с затратами на сам процесс проектирования. Но, несмотря на это, как свидетельствует статистика, каждый технический проект, полностью подготовленный и прошедший все виды контроля, имеет несколько серьезных ошибок. Множество ошибок и просчетов выявляется в процессе эксплуатации, поверки, ремонта и утилизации ИУ.

По оценке специалистов (наших и зарубежных) ошибка проектирования, переходя незамеченной с одного этапа на другой, увеличивает свою значимость на порядок. Это означает, что самую высокую цену имеют ошибки, сделанные на этапе технического предложения (этап проектирования “на обороте старого конверта”). Ошибка, допущенная на этом этапе, устранить которую тут же стоит 1 долл., будучи обнаруженной в процесс эксплуатации, потребует затрат более 1 млн. долл.

На этапе технического предложения разрабатываются концептуальные модели ИУ, поэтому ошибки, возникающие на этом этапе, относятся к разряду методологических.

Методологические ошибки являются ошибками принятия решений. Их основными причинами являются:

1). Недостаточный уровень новизны ИУ – по сути, в процессе проектирования новое изделие не создается, а осуществляется небольшая модернизация существующего прототипа; это явление имеет место, когда отсутствует социальный заказ на новизну вследствие отсутствия конкуренции.

Установлено, что существует межпрофессиональное сопротивление новизне:

заказчик имеет узко направленную материальную заинтересованность. Если в ответ на краткое ТЗ проектировщик предложит принципиально новый вид изделия с дополнительными полезными свойствами, заказчик вряд ли согласится его принять, если это потребует финансовых реорганизаций;

проектировщик заинтересован в небольшой модернизации существующих проектов. Опыт, знания и состав бригады проектировщиков тесно связаны с конкретной структурой изделия. Существенное изменение изделия требует изменения бригады (привлечение новых специалистов, исключение невостребованных, переучивание и т.п.);

изготовитель не заинтересован в изменении конструкции, так как даже весьма незначительные изменения могут сильно повлиять на издержки производства;

покупатель очень чувствителен к небольшим изменениям в изделии (цвет, стиль, рисунок, внешняя форма), но весьма осторожен к новому по сути (инерционность мышления). Кроме того, от готов рисковать большими потерями в отдаленном будущем, если приспособление к неблагоприятным воздействиям материально стимулируется в настоящем (примеры: клепальные автоматы, пайка под микроскопом). Поэтому не рекомендуется обосновывать выбор новых решений на результатах опросов мнений покупателей.

2). Эргономические ошибки. Основными причинами возникновения такого рода ошибок обусловлены:

– неправильным распределением функций между человеком и сложной информационно-управляющей системой и их взаимной несовместимостью (примеры: последовательное и параллельное включение операторов в систему управления),

– недостаточным учетом адаптационных и интеллектуальных свойств человека (например, использование калькуляторов вызвало изменение профессионального уровня подготовки инженеров, они не чувствуют ошибок расчетов, не умеют прогнозировать результаты, чрезмерно уверены в непогрешимости ЭВМ).

3). Ошибки решения эвристических задач. Эвристические задачи – это те, которые не поддаются математическому или логическому моделированию. Задачи этого класса отличаются “дурной неопределенностью” в постановке задачи и методах решений. Отсутствие математически корректных методик решения эвристических задач не позволяет их автоматизировать.

И хотя в настоящее время разработаны отдельные подходы к решению эвристических задач, реализуемые на ЭВМ, однако пока не найдены адекватные модели интеллектуальной деятельности человека, реализация этого класса задач на ЭВМ приводит к существенному сужению поисковой области, а получаемые в результате решения позволяют лишь усовершенствовать существующее изделие без кардинальных изменений.

4). Ошибки экспериментальной проверки результатов проектирования. В настоящее время теория эксперимента не достаточно проработана, и бывают ситуации, когда контрольный эксперимент является информационно-недостаточным или даже инвариантным к анализируемому фактору (классический пример, опыт Майкельсона по измерению скорости света).

5). Погрешности источников информации, что особенно свойственно нашей стране, когда “нет пророка в своем отечестве”, но есть безумная зависть к зарубежным достижениям. Это обуславливает пренебрежение собственными оригинальными решениями и копирования чужих ошибок, чем целенаправленно пользуются зарубежные конкуренты.

Методологические ошибки проектирования проявляются, как правило, в процессе эксплуатации, ремонта и утилизации ИУ в виде неучтенных побочных эффектов, оказывающих негативное влияние на окружающую среду или социальную сферу. По существу все крупные неразрешенные проблемы промышленно развитых стран возникли в связи с применением искусственно созданных изделий, то есть, вызваны ошибками проектирования, неумением проектировщика предвидеть все свойства нового изделия.

Для борьбы с методологическими ошибками проектирования

мировая практика изменила:

1. Понятие процесса проектирования:

проектирование стало рассматриваться не как процесс разработки технической документации, а как процесс, который кладет начало изменениям в искусственной среде; “Кто предупрежден, тот и вооружен!” Если изделие разрабатывается для того, чтобы вызвать определенные изменения в окружающем мире, то проектировщик должен предвидеть конечный результат своего проекта и определить меры, необходимые для его достижения.

2. Задачи проектирования:

основными задачами стали не взаимная увязка функциональных блоков ИУ (решение этих задач полностью автоматизировано), а проектирование изменений, которые должны претерпеть производство, сбыт, потребитель и общество при появлении нового изделия. Для этого было введено два новых уровня иерархии концептуальных задач: уровень систем (задача “изделие–окружающая среда”) и уровень общественных групп (задача “изделие–социальные группы”).

3. Методологию проектирования:

в соответствие с новой методологией проектирования на этапе технического предложения задачи “изделие–окружающая среда” и “изделие–социальные группы” решаются на основе системного анализа.

Лекция 2.

системные исследования в проектировании

1. Общие сведения о системных исследованиях

В настоящее время всю совокупность научных направлений, в которых объекты исследования рассматривают как системы, объединяют под общим названием – системные исследования. С известной степенью условности в этих исследованиях можно выделить два направления – теоретическое и прикладное.

Теоретические исследования рассматривают проблемы системного анализа в философском аспекте. К таким исследованиям относятся: системный анализ, исследование операций, системотехника, кибернетика, семиотика, инженерная психология, теория решений, теория информации, теория больших систем и другие. Объединяет все эти научные направления методологические принципы теории систем. Каждое направление системных исследований, не будучи резко отграничено от других, вместе с тем обладает определенными отличительными признаками.

Так, исследование операций занимается выработкой количественных рекомендаций, необходимых при планировании и организации операций. Под операцией здесь понимается любое целенаправленное действие человека, группы людей или систем “человек–машина”.

Системотехника изучает методы синтеза состава и внутренних связей больших систем. Задачей системотехники является проектирование систем, обладающих устойчивостью, жизнеспособностью и набором нужных свойств. Хотя многие методы и результаты системотехники получены применительно к техническим системам, они в значительной степени могут быть обобщены на метрологические функциональные структуры.

Общим для этих направлений системных исследований является то, что они занимаются решением хорошо структурированных, формализованных проблем, имеющих четко определенные цели, пути их реализации и критерии.

В отличие от этих двух направлений системный анализ в большей степени сосредоточен на методологическом аспекте решения проблем. Если в исследовании операций главным образом исследуются связи внутри системы, решающей определенные частные задачи, то в системном анализе выявляются как внутренние, так и внешние связи системы, влияющие на решение данной задачи. Кроме того, системный анализ занимается решением проблем слабо структурированных (состав элементов и их взаимосвязи установлены только частично) в условиях существенной неопределенности и оперирует неформализованными элементами (непереводимыми на язык математики).

По сути, из всех системных исследований системный анализ ближе всего к исследованию операций. Главное отличие заключается в том, что в исследовании операций используются методы математического или логического анализа в условиях, когда имеется четкое представление о том, что считать “более эффективной” работой. В системном анализе необходимо вникать в определение цели работы системы или методов оценки ее эффективности. Можно сказать, что соотношение системного анализа и исследования операций аналогично соотношению стратегии и тактики.

Таким образом, системному анализу, с одной стороны, присущ ряд черт, свойственных всем системным исследованиям. С другой стороны, он имеет свой предмет и методы исследования, характеризуется определенной последовательностью решения возникших проблем, использованием при этом определенных логических средств. Все это дает возможность выделить системный анализ как самостоятельное направление, включающее совокупность научных методов и практических приемов выбора решения в условиях неопределенности на основе системного подхода.

2. Методология системного анализа

Методология определяет объект и предмет системного анализа, его специфику и место среди других родственных научных направлений.

Объектом системного анализа является обоснование выбора решений различных проблем, возникающих при создании и совершенствовании сложных функциональных систем. К проблемам, изучаемым системным анализом, относятся:

• разработка новой системы, выполняющей свои функции лучше по сравнению с имеющимися; улучшение функционирования системы в различных аспектах – научном, техническом, хозяйственном, производственном, экономическом и др.;

• ликвидация нежелательных ситуаций (снижение темпов роста производительности труда или объема выпуска продукции и т.п.), вызванных изменением как внешних по отношению к анализируемой системе факторов (срывы поставок оборудования, сроков строительства и т.п.), так и внутренних (изменения в составе работающих, выход из строя оборудования и т.д.).

Без большого преувеличения можно утверждать, что системный анализ должен применяться при решении практически всех сложных проблем, возникающих в любых сферах деятельности.

Предметом системного анализа являются:

• теоретические исследования общих принципов поиска наилучших решений проблем на основе системного подхода;

• конкретные научные исследования отдельных вопросов (определение целей, их ранжирование, декомпозиция систем (решаемых проблем) на составные элементы, определение взаимосвязей между элементами системы, между системой и внешней средой и последовательность их реализации;

• интеграция и развитие методов и приемов исследования, разработанных как в рамках системного анализа, так и в других научных направлений.

Задачи системного анализа. Поскольку системный анализ направлен на решение слабоструктурированных проблем, то он решает следующие задачи:

– определение и упорядочение целей системы и возможных путей их достижения;

– моделирование функционирования системы;

– выбор критериев для сравнения решений;

Характеристики

Список файлов лекций