Нерасчленимые задачи проектирования

Содержание (Лекции 3)

2. ОБЗОР НОВЫХ МЕТОДОВ (продолжение лекции 2) 1

2.2. Проектировщик как «прозрачный ящик» 1

2.2.1. Задачи проектирования, поддающиеся расчленению 2

2.2.2. Нерасчленимые задачи проектирования 2

2.2.3. Стратегии проектирования 3

2.2.4. Цикличность 7

2.2.5. Линейность 8

2.3. Проектировщик как самоорганизующаяся система 9

3. РАСЧЛЕНЕННЫЙ ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ 12

3.1. Проектирование как трехступенчатый процесс 13

3.2. Дивергенция 13

3.3. Трансформация 15

3.4. Конвергенция 15

4. Классификация стратегий и методов проектирования 16

ОБЗОР НОВЫХ МЕТОДОВ (продолжение лекции 2)

Проектировщик как «прозрачный ящик»

В большинстве своем методы проектирования преследуют цель облечь в конкретную форму процесс и результаты мышления, поэтому они исходят из логических, а не каких-либо мистических предположений. Считается, что процесс проектирования может быть объяснен до конца, даже если проектировщики-практики и не в состоянии убедительно обосновать каждое из принимаемых ими решений. Рассматривая проектировщика как «прозрачный ящик» необходимо исходить из того, что проектировщик всегда вполне осознает свои действия и их причины (рис. 4.3) .

Рис. 4.3.

Логическое, или систематическое, поведение проектировщика напоминает работу вычислительной машины: он пользуется только той информацией, которая в него введена, и действует по заданной схеме, проводя анализ, синтез, оценку и повторение циклов до тех пор, пока не найдет наилучшее из всех возможных решений. Такое предположение, несомненно, справедливо в случае оптимизации переменных в хорошо известной ситуации проектирования, но оно лежит также в основе таких системных методов проектирования, как морфология и системотехника, которые призваны дать человеку возможность решать непривычные для него задачи проектирования "машинными" приемами.

Методы, в которых проектировщик рассматривается как "прозрачный ящик", характеризуются следующими общими чертами:

1) цели, переменные и критерии задаются заранее;

2) поиску решения предшествует проведение (или хотя бы попытка проведения) анализа;

3) оценка результатов дается в основном в словесной форме и построена на логике (а не на эксперименте);

4) заранее фиксируется стратегия; обычно используются последовательные приемы, но иногда включаются и параллельные, условные и циклические операции.

При решении некоторых задач проектирования методы "прозрачного ящика" оказываются более эффективными, чем методы "черного ящика", но в неопределенных ситуациях проектировщикам приходится прибегать к привычному для них поведению "черного ящика".

Задачи проектирования, поддающиеся расчленению

При применении методов "прозрачного ящика" коренным вопросом является возможность расчленения, или декомпозиции, задачи на отдельные части, которые можно затем решать последовательно или параллельно. Когда задача поддается расчленению, решению каждой частной подзадачи можно уделить больше внимания, что позволяет резко сократить сроки проектирования. Конечно, крупные задачи проектирования всегда на том или ином этапе удается расчленить, чтобы распределить работу между многими проектировщиками, но этап, на котором это членение становится возможным, очень сильно зависит от типа изделия.

При разработке химического оборудования, сетей электропередач, телефонных систем и подобных им объектов задача с самого начала поддается декомпозиции на ряд частных вопросов, решать которые можно параллельно. Это связано с тем, что такие объекты представляют собой поточные системы, т.е. сложные агрегаты, в которых каждая функция выполняется отдельным узлом, а каждый узел связан с другими узлами лишь заранее заданными входными и выходными воздействиями. Функции однозначно связаны с отдельными физически различимыми узлами. Все входные и выходные воздействия в системе можно задать с самого начала, а затем при разработке узлов считать, что если узел имеет требуемые входные и выходные характеристики, его можно включить в систему.

Нерасчленимые задачи проектирования

Многие задачи проектирования, как крупные, так и мелкие, вообще не поддаются или лишь с трудом поддаются расчленению (декомпозиции) без ущерба для рабочих характеристик, стоимости, массы, внешнего вида или других показателей, что требует компромиссных решений для сбалансирования различных деталей друг с другом.

Такие ситуации возникают при проектировании зданий, автомобилей, станков и других объектов, в которых функции не связаны со специализированными узлами, а сложным и непредсказуемым образом распределены по всему изделию.

Обычно в таких случаях на какого-то опытного работника — руководителя проекта — возлагается полная ответственность за все существенные решения, будь то общая схема изделия или тонкие, но важные особенности конструкции деталей.

Хорошим примером может служить архитектор, который несет ответственность, как за общую планировку здания, так и за детали оформления окон, играющие существенную роль в реализации задуманного им внешнего вида здания.

Другим примером может служить главный конструктор, который отвечает не только за эксплуатационные характеристики новой машины, но и за выбор важнейших входящих в нее деталей.

Во всех таких случаях руководитель проекта на основе имеющегося у него опыта решения аналогичных задач сначала решает основные частные задачи, а затем определяет общую схему изделия и распределяет остальную работу между своими помощниками. Ясно, что здесь используются методы "черного ящика".

При решении часто повторяющихся задач, таких, как проектирование дорог, перекрытий, турбин, электрических цепей, электродвигателей и т.д., иногда удается всецело описать опыт разработчиков и полностью автоматизировать процесс проектирования. Это метод "прозрачного ящика" в чистом виде.