Этапы и методы разработки концепции

Этапы разработки концепции следующие.

1. Описание потребностей (потребитель, объем производства, шансы на успех реализации и др.).

2 Подробное описание технологического процесса использования:

  • для оборудования - режимы резания, базирование, припуски, условия безопасности, объем выпуска, точность и т.д.;
  • для других машин - условия функционирования, время и место использования, нагрузки, возможные неучтенные ситуации и др.

3. Выделение главных моментов, отражающих специфику работы машины.

4. Разработка технического задания на достаточно общем уровне (не свод правил и требований, а наиболее важные стороны).

5. Обзор и анализ научной и технической информации (в том числе патентные исследования).

6. Составление перечня всех возникающих идей.

На этом этапе нужно относиться без предубеждения к замечаниям и попытаться восполнить недостающую информацию.

Методы разработки концепции. С позиции исследователей творческой деятельности работа проектировщика представляется то как «черный ящик», на выходе из которого возникает озарение, то как «прозрачный ящик», в котором происходит логический процесс, до конца поддающийся объяснению. С этих различных позиций и разрабатываются методы проектирования, которые можно условно разделить на алгоритмические и эвристические.

Алгоритмические методы проектирования. К ним относится разработка логических и математических алгоритмов, которые можно определить как последовательность указаний, касающихся процедур решения задач, например морфологический анализ. Алгоритмические методы наиболее успешно используются при разработке концепции и при оптимизации конструкций. Они облегчают применение ЭВМ при проектировании и конструировании и характеризуются следующими особенностями:

  • цели, переменные и критерии задаются заранее;
  • поиску решения предшествует проведение анализа;
  • оценка результатов дается в основном в словесной форме и построена на логике, а не на эксперименте;
  • заранее фиксируется стратегия [14, 35].

При применении методов «прозрачного ящика» коренным вопросом является возможность расчленения или декомпозиции задачи на отдельные части, которые можно решать последовательно или параллельно. При создании сложных машин (станков, автомобилей и др.), которые должны отвечать большому числу разнообразных требований, чаще всего расчленить общую задачу не удается и приходится использовать эвристические методы.

Эвристические методы проектирования. В их основе лежат опыт и способности конструктора. Эвристические методы разрабатываются для стимулирования творчества проектировщика. В них определяющее значение имеют ассоциативные способности, интуитивное мышление и способы управления мышлением. Эти методы представляют собой упорядоченные в какой-то мере общие правила и рекомендации, помогающие решению творческих задач без предварительной оценки результатов. Талантливый конструктор обладает развитой интуицией.

Первой разновидностью интуиции является способность формирования оригинальных конструкторских решений на основе комбинации известных решений между собой с новыми идеями, придающими новые свойства изделию.

Вторая ассоциативная разновидность интуиции - умение распознать и усмотреть в окружающем мире нужную идею, эквивалентную задачу, принцип, провести связь между, на первый взгляд, несовместимыми вещами, перенести решение задачи из одной сферы в другую.

К третьей, наиболее важной, разновидности интуиции можно отнести способность создавать идеализированные, желаемые образцы, умение представлять себя в роли работающей детали, узла, машины, о также физически ощущать работу машины.

Известны более трех десятков эвристических методов: мозгового штурма; синектики; элементарных вопросов; аналогий; «от целого к частному»; «наводящие операции» и др. [2, 14]. Многие из этих методов использованы при формировании специального фонда эвристических приемов, обеспечивающих преобразование прототипов проектируемых объектов в искомые по техническому заданию [2]. Однако все они страдают односторонностью, например:

  • анализ естественных природных систем - изучение формы, структур творений природы (оболочковые структуры - труба, соты; стебель соломки - многослойные конструкции);
  • анализ известных (в том числе из других областей) технических систем;
  • обращение к собственному опыту.

Недостатки эвристического метода связаны со следующими обстоятельствами:

  • из-за имеющихся традиций и собственной косности затруднена генерация новых решений;
  • правильная мысль редко рождается в нужное время, так как она не может появиться принудительно.

Часто оба метода (алгоритмический и эвристический) дополняют друг друга и используются совместно.

Принятие решений при проектировании. Принять правильное решение - значит, выбрать такой вариант из числа возможных, в котором с учетом всего разнообразия факторов будет оптимизирована общая ценность разработки. Часто бывает необходимо несколько поступиться одной из характеристик технической системы, чтобы получить выигрыш в другой. Задачей процесса принятия решений является отыскание варианта, представляющего собой наилучший с точки зрения цели и при учете всех рассматриваемых факторов, как количественных, так и качественных. Можно выделить несколько видов задач при принятии решений:

  1. оптимального выбора, когда множество вариантов однозначно определено, а принцип выбора решения формализован (результаты не зависят от субъективных условий);
  2. выбора, когда множество вариантов однозначно определено, но принцип выбора решения не может быть формализован. В этом случае выбор варианта зависит от того, кто принимает и на основе какой информации;
  3. общая задача принятия решений, когда множество вариантов не имеет определенных границ (может дополняться и видоизменяться), а принцип выбора решений неформализован. В этом случае лица, принимающие решения, по-разному подходят к оценке вариантов. Общепринятым принципом, который обеспечивает принятие решения, является переход от сравнения альтернативных вариантов в целом к сравнению их отдельных свойств (показателей). Основная идея такого перехода состоит в том, что в отношении отдельного свойства (показателя) легче выявить, какой из вариантов предпочтительнее.

Сравнение по отдельным признакам может производиться на основе:

Существует несколько областей науки, которые можно назвать наукой о принятии решений. К ним можно отнести оптимизацию, теорию вероятностей и математическую статистику.

Оптимизация предполагает определение значимых регулируемых параметров (при ограничениях), приводящих к экстремальному значению оптимизируемого параметра. Функция, выражающая оптимизируемый параметр, называется целевой функцией.

Теория вероятностей. Очевидно, что весьма редко приходится принимать решения при полном знании всех обстоятельств и, следовательно, в современных условиях важно применять теорию вероятностей.

Математическая статистика имеет дело с числовыми данными или результатами наблюдений. Она занимается изучением того, каким образом осмыслить и обработать полученные данные и сделать правильные выводы. Вероятностные модели (теоретические распределения) используются как средство статистических решений.

Теория полезности может дать способ измерения ценностей различного ряда по единой шкале полезности. Она имеет дело с выбором стратегий в целях оптимизации вероятностей получения максимального значения на шкале полезности. При инженерном проектировании необходимо принимать много решений. В некоторых случаях нужно уметь принять промежуточные решения в условиях неопределенности, а затем продолжить проектирование. Приходится также решать вопрос и о том, стоит ли придерживаться однажды принятого решения или необходимо его пересмотреть.

Смотрите также