- •С.Г. Ярушин, А.Г. Схиртладзе
- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •Часть I.
- •ОБОРУДОВАНИЯ
- •ПРОЕКТИРОВАНИЯ НОВОЙ ТЕХНИКИ
- •2.2. Общие свойства объектов проектирования
- •2.2.1. Реализуемые функции и взаимодействие с внешней средой
- •2.2.2. Функциональная структура
- •2.3. Классификация оборудования
- •2.4. Оценка работы технической системы
- •Контрольные вопросы
- •3.2. Техническая функция (ТФ)
- •Характеристика и отличительные признаки операций Коллера Е
- •3.3. Функциональная структура (ФС)
- •3.4. Описание физического принципа действия
- •3.5. Описание физико-технических эффектов
- •3.6. Техническое решение
- •3.7. Проект
- •3.8. Объект
- •Контрольные вопросы
- •4.1. Критерии развития
- •4.2. Выбор критерия
- •4.3. Показатели качества
- •4.4. Недостатки технического объекта
- •Контрольные вопросы
- •III. Закон гомологических рядов
- •V. Закон прогрессивной эволюции техники
- •5.2. Тенденции технического развития
- •Контрольные вопросы
- •Этапы работ по созданию технического объекта и временные периоды прогнозирования
- •6.1. Метод экстраполяции
- •6.2. Метод экспертных оценок
- •6.3. Метод моделирования
- •6.4. Схема процесса прогнозирования
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные вопросы
- •ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •9.1. Определение и виды потребности
- •9.2. Что такое проектирование?
- •9.2.1. Постановка задачи
- •9.2.2. Проектирование как искусство, наука и ремесло
- •9.3. Проектирование с позиции теории отображения
- •9.4. Проектирование и искусственный интеллект
- •9.5. Основные понятия и принципы методологии проектирования
- •9.6. Концепция проектирования
- •9.7. Процедурная модель проектирования
- •9.8. Индивидуальная и коллективная работа
- •Контрольные вопросы
- •10.1. Техническое задание
- •10.2. Техническое предложение
- •10.3. Эскизный проект
- •10.4. Технический проект
- •10.5. Этап разработки рабочей документации
- •Контрольные вопросы
- •11.1. Этапы творческого процесса
- •11.2. Препятствия творчеству
- •11.2.1. Препятствия личного порядка
- •11.2.2. Препятствия организационного порядка
- •Контрольные вопросы
- •12.1. Метод проб и ошибок
- •12.2. Метод адаптивного поиска
- •12.3. Метод случайного поиска
- •Контрольные вопросы
- •ИЗВЕСТНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА
- •14.1. Предварительная постановка задачи
- •14.2. Уточненная постановка задачи
- •Контрольные вопросы
- •СИСТЕМОТЕХНИКИ
- •15.1. Сложность современных задач проектирования
- •15.3. Преодоление сложностей традиционного процесса
- •проектирования
- •15.4. Проектирование системы человек - машина
- •ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
- •16.1. Всесторонняя экономия ресурсов
- •16.2. Порядок проведения ФСА
- •16.2.1. Подготовительный этап ФСА
- •16.2.3. Разработка улучшенных проектно-конструкторских решений
- •Пример оценки вариантов
- •16.2.4. Разработка и внедрение результатов ФСА
- •16.3. Дальнейшее развитие ФСА
- •Контрольные вопросы
- •ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА
- •17.1. Использование возможностей подсознания
- •17.2. Метод прямой мозговой атаки
- •17.3. Метод обратной мозговой атаки
- •17.5. Синектика
- •Контрольные вопросы
- •18.1. Краткий обзор и классификация эвристических методов
- •18.2. Метод эвристических приемов
- •18.2.1. Количественные изменения
- •18.2.2. Преобразование формы
- •18.2.3. Преобразование структуры
- •18.2.4. Преобразования в пространстве
- •18.2.5. Преобразования во времени
- •18.2.6. Преобразование движения и силы
- •18.2.7. Преобразование материала и вещества
- •18.2.8. Приемы дифференциации
- •18.2.9. Использование профилактических мер
- •18.2.10. Использование резервов
- •18.2.12. Повышение технологичности
- •18.3. Обобщенный эвристический метод
- •19.1. Операции обработки информации
- •19.2. Метафорическое описание и анализ проблемной ситуации
- •Контрольные вопросы
- •МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •20.1. Проектант как «черный ящик»
- •20.2. Проектант как «прозрачный ящик»
- •20.3. Проектант как самоорганизующаяся система
- •20.4. Критерии управления проектными работами
- •Контрольные вопросы
- •АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
- •21.1. Морфологическая комбинаторика
- •21.3. Составление морфологических таблиц
- •21.4. Выбор наиболее эффективных технических решений
- •Комбинация из двух элементов
- •21.5. Пример решения задачи
- •22.1. Матрица взаимодействий
- •22.2. Сеть взаимодействий
- •22.5. Проектирование новых функций
- •Контрольные вопросы
- •23.1. Контрольные перечни
- •23.2. Ранжирование и взвешивание
- •23.2.1. Выбор соответствующей шкалы измерения
- •Контрольные вопросы
- •24.1. Сбор и анализ данных
- •Типовой метод накопления данных
- •24.2. Свертывание данных
- •24.3. Накопление и свертывание
- •24.4. Последовательность действий
- •Критерии методов накопления и свертывания данных
- •Контрольные вопросы
- •ПО ФУНДАМЕНТАЛЬНОМУ МЕТОДУ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЭТЧЕТТА
- •Контрольные вопросы
- •26.1. Критерии управления проектными работами
- •26.2. Стратегии проектирования
- •26.3. Как выбрать метод проектирования
- •Схема «Дано - требуется»
- •Часть III
- •КОМПЬЮТЕРИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •Описание синтезированного с помощью ЭВМ известного ФПД датчика тока
- •28.2. Количественный синтез физических принципов
- •действия
- •Физическая сущность эффекта
- •Примеры описания ФЭ
- •29.1. Использование многоуровневых морфологических таблиц
- •29.3. Составление списка требований
- •29.4. Разработка модели оценки технических решений
- •29.5. Алгоритмы поиска решения на И - ИЛИ-дереве
- •Ограничения по типам свертки
- •29.6. Порядок решения задач
- •СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
должен быть способен также создать модель самого себя, хотя он и не сможет описать, каким образом была построена эта модель.
Основная слабость любого метода проектирования, в том числе и описанных здесь методов, заключается в трудности управления стратегией при решении нетривиальных задач проектирования, а также в тех случаях, когда над одним проектом работает много людей. Поэтому очевидно, что на следующем этапе предстоит создать надежные методы разработки стра тегий для бригад проектировщиков и управления этими стратегиями.
20.4. Критерии управления проектными работами
Приведенный список критериев взят из длинного перечня целей проектирования и совершаемых при проектировании ошибок, упоминае мых различными теоретиками проектирования.
1.Выявление и пересмотр важнейших решений. Каждое решение, которое может принести значительные убытки, должно быть выявлено как можно раньше. Такие решения на начальных стадиях следует принимать лишь условно и предусматривать возможности их пересмотра в случае, если в дальнейшем обнаружится, что они вступают в противоречие с на дежно установленными фактами или с обоснованными суждениями спе циалистов. К числу важнейших решений относятся исходные допущения, цели, выбор моделей, выбор стратегии и метод изменения стратегии.
2.Соотношение затрат на научно-исследовательские и опытно конструкторские работы с убытками от принятия неверного решения.
Как уже говорилось, убытки от незнания должны превышать затраты на
дорогостоящие усилия проектанта при поиске ответа на тот или иной во прос. При оценке предложения о проведении какой-либо работы нужно, прежде всего, выяснить, на какие вопросы она даст ответ.
3. Распределение заданий в соответствии с возможностями испол нителей. Каждому члену группы разработчиков нужно поручать такие за дания, с которыми он способен справиться, в которых он разбирается и в выполнении которых заинтересован. Это требование гораздо труднее вы полнить в коллективах, состоящих из представителей разных специально
стей и работающих над новаторским проектом, чем в группах традицион ных проектантов одинаковой специализации, занятых решением задачи знакомого типа.
4. Отыскание полезных источников информации. Информацию следует искать во всех основных источниках стабильности и нестабильности, с которыми приходится считаться при проектировании. Прежде чем обратиться к важной или дорогостоящей информации из различных источников, следует лровести независимые испытания или получить сведения о надежности этих источников. Нельзя ожидать, что консультанты будут давать нужные рекомендации, если они не знакомы с взаимодействиями и конфликтами, характерными для данного проекта.
5. Исследование взаимосвязей между изделием и средой. Прежде чем выбрать или изменить стратегию проектирования, нужно оценить чувст вительность конструкции к изменениям среды и соответственно среды к изменениям конструкции. Только после этого можно наметить главные решения, установить цели и уточнить структуру задачи.
Эти пять критериев управления стратегией сами собой подразуме ваются, когда проектанты одной специальности совместно работают над типовой задачей.
Однако эти пять критериев редко выдерживаются в тех случаях, ко гда для решения новых типов задач проектирования либо создаются бри гады из специалистов разного профиля, не обладающих опытом проекти рования, либо привлекаются опытные проектировщики, которые в ходе работы над задачей вынуждены выходить за пределы своей компетенции.
Контрольные вопросы
1.Что подразумевается под фразой «проектант как “черныйящик"»?
2.Что означает «разработчик - это “прозрачныйящик"»?
3.Что означает «проектант как самоорганизующаяся система»?
4.Перечислите критерии управления проектными работами.
21. М о р ф о л о ги ч е с к о е п р о е к т и р о в а н и е :
АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
Морфологический анализ. Творческие решения в любой сфере дея тельности человека часто находятся путем создания новых комбинаций ве щей, процессов или идей. Отсюда следует, что систематическое исследова ние новых комбинаций может оказаться полезным средством, способст вующим проектированию сложных технических объектов. Этот процесс называется морфологическим анализом [1,17,40].
Морфологическое проектирование. Морфологическое проекти рование - это создание материальной формы вещи в соответствии с ее функциями.
Функция, воплощаясь в материальной форме, придает ей специфи ческую организацию - структурность. Каждая деталь формы оказывает ся структурно связанной с другими деталями внутри целого.
Можно различать два плана морфологической структуры: простран ственную и функционально-техническую.
Пространственная структура задает направление и тему морфоло гического проектирования. Основные элементы ее: фигура, величина, по ложение, порядок. Функционально-техническая структура отражает мно гообразие свойств, связанных с материалом объекта и его физическими свойствами, - жесткость, упругость, трансформируемость, статичность и т.д. Все эти структурные свойства технической формы обусловливают тех нические функции и технические эффекты.
По существу названный метод состоит в том, что в задаче проекти рования выделяются два или большее число важнейших направлений в зависимости от числа требуемых функций разрабатываемой системы или объекта. Затем по каждому из функциональных направлений производит ся генерирование идей и составляется как можно больший перечень спо собов. Для каждого функционального направления выбирают альтерна тивные варианты, т.е. возможные варианты его исполнения или реализа ции. Комбинируя их между собой, можно получить множество различных решений, в том числе представляющих практический интерес. Наконец,
эти перечни сводятся в таблицу, с тем чтобы можно было видеть каждую комбинацию.
В качестве очень простого примера рассмотрим систему отопления жилого дома. Пусть этими функциональными направлениями будут ис точник тепла и средство распределения тепла. Возможными источника ми тепла являются: газ, электричество, нефть, дрова, уголь, ядерное горю чее, солнечная энергия, геотермальная энергия, колонии биологических объектов и т.д.
Возможными средствами передачи тепла являются воздух, вода, пар, электрические провода, камни или другие твердые тела, нефть или другие жидкости и т.д. Теперь можно составить двумерную таблицу (табл. 21.1)- Каждая ячейка таблицы означает возможную комбинацию, например, ис точник энергии - уголь, средство передачи энергии - вода (эта ячейка обо значена крестиком). Заметим, что этот метод может привлечь внимание к таким комбинациям, которые в других случаях могут и не прийти в голову. Когда рассматриваются три или большее число функций, получаем трех мерные или многомерные таблицы, однако методика остается прежней.
Т а б л и ц а 21 . 1
Таблица для систематического изучения новых вариантов системы отопления дома
Источник или вид |
|
Передача энергии |
|
|
|
|
Электрические |
Живот |
|
энергии |
Воздух |
Вода Нефть Камни |
||
|
провода |
ные |
||
|
|
|
||
Газ |
|
X |
|
|
Электричество |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нефть |
|
X |
|
|
Уголь |
|
X |
|
|
Ядерное горючее |
|
|
|
|
Геотермальная энергия |
|
X |
|
|
Солнечная энергия |
|
|
|
|
Биологический источник энергии Дрова