Глава 4 Обзор новых методов

 

мому, исходят из того, что проектиров­щик всегда вполне осознает свои дейст­вия и их причины (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 призва-

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

Применение к проектировщику этих на первый взгляд сковывающих ограниче­ний нельзя считать заведомо оправдан­ным или неоправданным. При решении некоторых задач проектирования методы "прозрачного ящика" оказываются более эффективными, чем методы "черного ящика", но в других случаях они приво­дят к путанице, так что проектировщи­кам приходится прибегать к привычно­му для них поведению "черного ящика"

 

 

Рис. 4.3. Проектировщик как вычислительная машина.

ны 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 задают­
ся заранее;

2) поиску решения предшествует про­
ведение (или хотя бы попытка проведе­
ния) анализа;

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

Расчленимые задачи проектирования

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

4.2 Проектировщик как «прозрачный ящик»

 

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 [28]. 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. Небольшие отступ­ления от заданных входных и выход­ных характеристик и компромиссные ре­шения в отношении выбора узлов не вызывают резкого нарушения заданной последовательности в работе. Чтобы про­цесс проектирования оставался управля­емым при решении задач такого рода, же­лательно пользоваться простыми метода­ми типа "прозрачного ящика"; многие же более сложные из рассмотренных ни­же методов проектирования, повидимо-му, также могут быть с успехом приме­нены в тех случаях, когда принципиаль­ные решения не зависят от конкретного физического исполнения отдельных узлов.

Нерасчленимые задачи проектирования

Многие задачи проектирования, как крупные, так и мелкие, вообще не подда­ются или лишь с трудом поддаются тако­го рода расчленению 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 специализирован-

ными узлами, а сложным и непредсказу­емым образом распределены по всему изделию. (Попытка расчленения задачи строительного проектирования описана в разд. 7.7.) 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 [29]. 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 объективировать опыт разработчиков и полностью автоматизи­ровать процесс проектирования. Это ме­тод "прозрачного ящика" в чистом виде. Однако чаще всего, и особенно в тех слу­чаях, когда достаточно высок риск со­вершения дорогостоящей ошибки в про­ектировании, это оказывается невозмож­ным ввиду отсутствия необходимого опыта: его приходится искусственно соз­давать путем проведения испытаний и ис­следований в рамках процесса проекти­рования. Здесь ни методы "прозрачного ящика", ни методы "черного ящика" уже недостаточны, а нужны, по-видимому, но­вые методы и средства проектирования, которые сочетали бы в себе лучшие чер­ты обоих подходов.

Цикличность

Ясно, что основной целью методологии проектирования является уменьшение