Лекция 13. Проектирование с позиций общей теории систем

Общие положения

Складывающиеся в настоящее время рыночные отношения диктуют предприятиям, фирмам необходимость разработки новых изделий и программ обновления своей продукции. Это обстоятельство подталкивает ученых и инженеров к творче­ской деятельности. Известно, что для создания одного «удач­ного» изделия требуется 55—60 идей. Процесс создания нового изделия предполагает принятие ряда важных решений

Руководителем предприятия, фирмы. На каждом следующем этапе принимать решения становится труднее: для их осуществления требуются возрастающие затраты времени и средств. Превращение идеи в материальный образец представляет собой сложный процесс, называемый проектированием. Под проектированием изделия или технического устройства понимается конструирование, но не как процесс решения типовых технических задач, а как процесс создания нового. В словаре

Граната дано следующее определение процесса проектирования: «исполнение одним или несколькими инженерами и их помощниками всей… работы, как обдумывания и расчетов, так и составления чертежей, общих и детальных». Для успешного решения этой задачи от исполнителя требуется не только знание технических и естественных наук, но и учет требований эксплуатации и производства, а также знаний по системотехнике, экономике рыночных отношений и так далее.

Умение проектировать – это одновременно и наука, и искусство. Как науку, проектирование можно освоить путем систематических занятий, накопления практического опыта и навыков по решению проблем, возникающих в процессе создания нового объекта. Как искусство, проектирование требует полной отдачи от тех, кто стремится овладеть им. Как первое, так и второе может быть получено в определенной степени после изучения основ технологии проектирования. Последнее предполагает применение анализа и синтеза. Анализ (расчленение изделия в соответствии с его системным содержанием и изучение каждого элемента в отдельности) выполняется при проектировании для проверки первоначально поставленных целей. Синтез – объединение элементов в единое целое и их комбинация является результатом творчества разработчиков (проектантов). На практике в процессе проектирования наука и искусство, анализ и синтез неотделимы друг от друга, они взаимосвязаны и проявляются одновременно.

Проектирование изделия базируется на двух принципах: эволюционного изменения уже существующего объекта и создание абсолютно нового. В первом случае изделние совершенствуется постепенно в течение определенного времени путем внесения незначительных улучшений (модернизацией изделий). Этот метод использовался на начальном этапе промышленной революции, когда конкуренция товаров была слабой, технология совершенствовалась медленно и риск вложения капитала был минимальным.

Развитие рыночных отношений и рост конкуренции требуют качественно новых изделий в короткие сроки, что влечет за собой создание и применение новых технологических приемов, например компьютерных технологий, в частности автоматизированной системы проектирования – САПР или CALS –технологий, способствующей успешной реализации продукции на всех этапах ее жизненного цикла.

С точки зрения технологии творческой деятельности про­ектирование состоит из трех составляющих: изобретательст­во, инженерный анализ и принятие решений.Изобретатель­ство как творческий процесс направлено на разработку новых полезных идеи и принципов для решения технических задач. Изобретательство сопутствует всему процессу проектирова­ния, однако наиболее ярко оно проявляется на его начальных этапах, когда формируется основная идея, замы­сел будущего изделия (его облик, концепция). Выбранная концепция, определяющая возможные варианты решения стоящих задач, проверяется на соответствие физическим за­конам и существующим ограничениям — это называется ин­женерным анализом. При этом получают ответы на вопросы инженерного характера, производят сравнение и выбирают оптимальные варианты технических решений для достиже­ния поставленной цели. Общая схема процесса инженерного анализа показана на рис. 13.1.

Рис.13.1.

Выход

Рис. 13.2.

Инженерное проектирование как творческий. более узкий характер. Это объясняется тем, что целью является получение фактических результатов по каждой из рассматриваемых альтернатив, которые вырабатывались на предыдущем этапе, -- изобретательстве (формирования концепции будущего изделия). Третья составляющая – принятие решения, т. е. выбор одной наилучшей альтернативы из многих.

Анализ проектирования показывает, что этот процесс носит итерационный характер, т. е. все три его составляющие неразрывно связаны. Из общей схемы этого процесса, представленной на рис. 8.4, видно, что конечный этап (принятия решения) замыкается на начальном (синтез) и процесс повторяется многократно.

Понимание сложности процесса разработки нового технического объекта было бы неполным, если бы в него не был включен наряду с объектом и субъект, под которым понимается как отдельный человек, так и коллектив специалистов-работчиков, вынужденный не только выполнять сложную работу, но и принимать решения в условиях неопределенности и конфликта, нередко возникающих при создании сложного устройства или системы. В этом смысле коллектив разработчиков сам является сложной системой с конкретной целью функционирования, иерархической структурой и управлением. Важной ролью в функционировании этой системы является информация о результатах совместно проводимой работы. Показателем эффективности системы следует считать качество создаваемого объекта.

В настоящее время вопросы участия человека (коллектива специалистов) в производственном процессе находят отражение в теории активных систем, которая начала зарождаться у нас в стране в конце 60-х годов прошлого столетия.

Одним из фундаментальных результатов данной теории является доказательство оптимальности согласованных механизмов функционирования, обеспечивающих согласование интересов отдельных элементов системы с интересом системы в це­лом. Однако в практике создания сложных технических систем сложились свои технологические приемы отображения знаний и обобщенного опыта в проектно-конструкторской документа­ции, по которой изготавливаются образцы конкретных изде­лий. В целом процесс разработки сложных технических уст­ройств можно представить как взаимосвязанную систему трех сложных элементов: субъект, объект и технология разработки.