StudyDocs.ru Logo

Принятие решений, ИТ.docx


УДК 004.2 (621)ПРИНЯТИЕ ДЕТЕРМИНИРОВАННЫХ РЕШЕНИЙ ПРИ КОНСТРУИРОВАНИИ.ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И КОНСТРУИРОВАНИЕОлевский Виктор Аронович,канд. техн. наук, пенсионер,607188, г. Саров, ул. Ушакова, дом 20, кв.33e-mail:
MAKING THE DETERMINED DECISIONS WHILE DESIGNING INFORMATION TECHNOLOGIES AND DESIGN ENGINEERINGOlevskiy Victor,candidate of Technical Sciences, pensioner,607188, Russia, Nizhegorodski Region, Sarov, Ushakova Street, 20АННОТАЦИЯВ данной статье рассмотрена проблема принятия конструкторских решений, детерминировано связанных с требованиями и ограничениями технического задания. Представлен алгоритм разработки технического объекта, который отвечает высокой эффективности, экономности и рациональности. Аналогичным образом могут быть проработаны не только конструкторские задачи, но и другие технические вопросы.ABSTRACT This article deals with the problem of making engineering decisions, which are determined by the requirements and limitations of technical specifications. The article is provided with the algorithm of the development of the technical facility, that is of high effectiveness and efficiency. Design and other technical issues can be worked out in the similar way, using the algorithm.
Ключевые слова:Алгоритм принятия решений, детерминированные решения, технический объект, конструирование, информационные технологии.Keywords:Algorithm of making decisions, determined decisions, technical facility, design engineering, Information Technologies.
ВВЕДЕНИЕ.
В чем проблема: «Мы достойны того, кто нами управляет».
Рассмотрим как принимаются управленческие решения (те, которые меня напрямую касались) и как ведётся их проработка (см. мои «Письма в правительство», v-olevskiy.ru):- некоторые – просто отличные: отмена частых медосмотров для автолюбителей, отмена талонов техосмотров автотранспорта, ЕГЭ, отмена писем пенсионерам о накоплениях и др.; но есть и такие – важные, но пустопорожние:- рекомендуют использовать гражданам энергосберегающие лампочки (с ртутью) и многие годы не решают вопрос, как же их реально утилизировать – выбрасываем в обычный мусор;- хороший вопрос об установке приборов индивидуального учёта, но забыли о почти 20% населенияпенсионного возраста и о домах относительно старой постройки, типа «сталинской» (говорят, а их снесём – сейчас это звучит просто кощунствующе), нормально этот вопрос решили только через 6 лет; - собирают деньги на капитальный ремонт – денег полно, а как их реализовать уже 2 года не знают;- кто-то на правительственном уровне предлагает снизить температуру горячей воды и отопления на 10°С, собирают совещания обсуждают, а по технике дела надо бы аттестовать и уволить такого «инициативного» работника.Поверьте такая же обстановка и по многим техническим вопросам, особенно, учитывая, что последние 25 лет большинство студентов пожелало быть менеджерами, юристами и экономистами – на лицо слабая преемственность технических специалистов, не говоря об уровне этих специалистов и в прошлом.Всё выше перечисленное подтверждается так же тем, что большая часть высоко технологичного оборудования, материалов и технологий зарубежные.
Что предлагается:
1. Несколько основных радикальных моментов в излагаемой теории принятия решений:- преимущественное значение Метода здравого смысла перед научно – технической информацией, т.к. это стимулирует мыслительную работу проектанта,- значимость правильно информационно сформулированной Доминирующей идеи,- значимость Идеального конечного результата (ИКР) [1], как целевого фактора,- Информационное изложение требований и ограничений Технического задания в виде параметров и их признаков,- Информационное формулирование принятого решения с учётом научно – технической информации, используя матрицы параметров и их признаков;- преодоление Психологической инерции, благодаря такой Информационной технологии, - Систематизированное неоднократное повторение рассуждений и формулировок (шагов алгоритмов), чтобы избежать ошибок и получать высокоэффективные решения.
2. Собственно метод принятия детерминированных решений на принципах информационной технологии при конструировании технических объектов, которая представляется в двух вариантах:- подробный в основном линейный алгоритм с пояснениями, определениями и рекомендациями для внимательного изучения студентам любых вузов и молодым специалистам, и для ознакомления опытным работникам практически любых специальностей, кроме рабочих, артистов, художников, бухгалтеров и т.п.;- сконцентрированный линейный алгоритм с примерами решений для внимательного изучения опытными работниками, принимающими решения, и для ознакомления студентам и молодым специалистам.Что планируется достичь:То, что требуется от любых решений:- разработка проекта такой конструкции, которая наилучшим образом (высокоэффективно) отвечала бы поставленным задачам её практического использования и, желательно, была патентноспособна;- экономное расходование материальных ресурсов на изготовление и эксплуатацию изделия, - рачительное использование труда конструктора: разработка проектов в кратчайшие сроки без излишнего перенапряжения собственных умственных, физических и духовных сил;- и, надеюсь, что в недалёком будущем, проявятся умельцы, которые внесут в приведенную теорию или подобную (по крайней мере), элементы искусственного интеллекта.
1. ОПЕРАЦИОННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА КОНСТРУИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ (ТО)Анализ существующих методов принятия решений при конструировании.Общий порядок проведения ОКР определяется соответствующими стандартами ЕСКД (ГОСТ 2.103 – 2013 «Стадии разработки») и отраслевыми стандартами. Однако стандартами не устанавливаются технология принятия технических решений (ТР), оставляя эту область на усмотрение конструкторов – разработчиков, полагаясь на их опыт, интуицию, здравый смысл, имеющийся теоретико – расчётный аппарат по отдельным конструктивным элементам и т.п.Тем не менее, уже сейчас в различных областях науки и техники разработан логико – методологический аппарат по проектированию и принятию технических решений. Эти приёмы можно подразделить на следующие группы:а) алгоритмическая последовательность шагов по принятию решений при конструировании ТО,б) правила решения технических задач,в) рекомендующие мероприятия для формирования идей для решения поставленных задач.Для однозначности используемых основных понятий введём их определения:Под конструированием понимается часть процесса проектирования, в результате которой требуется наглядно изобразить проектируемый ТО, который ещё не существует, а является лишь продуктом нашей умственной деятельности.Понятие «ТО» аналогично понятиям «устройство, способ, вещество», достаточно полно изложенным и юридически узаконенным в нормативных актах ФИИС:УСТРОЙСТВО – это машины, аппараты, установки, приборы, инструменты, агрегаты, приспособления и их составные части,СПОСОБ – это процесс выполнения взаимосвязанных действий над материальным объектом (устройством, средой, электрическим зарядом, магнитным полем и т.п.) с помощью материальных объектов, ВЕЩЕСТВО – это сплавы, смеси и т.п. Характеризуются УСТРОЙСТВА только существенными признаками, такими как: конструктивные элементы, связи, взаимное положение или расположение, форма, соотношение параметров, материал; СПОСОБ – наличием действия или совокупности действий, порядком выполнения действий, порядком выполнения действий во времени, условиями и режимами протекания процессов, используемыми веществами и устройствами; ВЕЩЕСТВО – составом (качественным и количественным) структурой, связью между атомами в молекуле. Существенность признаков определяется их необходимостью и достаточностью для разработки специалистом действующего рабочего варианта проектируемого ТО, удовлетворяющего требованиям технического задания на разработку.Существующие методики конструирования ТО.Наиболее распространенная между конструкторами – разработчиками методика заключается:- в конструировании различных вариантов конструкции ТО, как минимум – двух;- в сравнительном анализе вариантов и выборе наиболее вероятно оптимальных из них к дальнейшей разработке. Все или большинство принятых конструктивных решений обосновываются логически или расчётным путём, основываясь на профессионализме разработчиков. Такой методический подход к конструированию назовём методом здравого смысла.Существует также систематизированная методика конструирования, разработанная в ГДР [2]. Эта методика отличается чётким пошаговым ведением конструирования, заключающимся в следующем:А) Изучение технического задания (ТЗ) на разработку.Б) Выяснение недостающих исходных данных.В) Формулировка уточнённого ТЗ на проектирование, включающего цель проекта, требования и ограничения, исходные элементы.Г) Выработка принципиального решения ТО – основного принципа, т.е. выполнение и выбор всех существенных конструктивных элементов и связей, обеспечивающих полное выполнение уточнённого ТЗ.Д) Формулирование ТЗ на проектирование каждой существенной составной части ТО:а) Выполняемая функция,б) Требования и ограничения,в) Исходные данные.Е) Поэлементная разработка:а) Выявление и выбор существенных компонентов, необходимых и достаточных для выработки полного решения по разрабатываемой составной части,б) Набор отличительных признаков по каждому компоненту,в) Определение достоинств, недостатков и неточностей с точки зрения ТЗ на разработку составной части.Ж) Компоновка рабочих принципов исполнения ТО из выбранных решений составных частей.З) Анализ рабочих принципов и выбор оптимального. Остальные известные методики конструирования, в основном, касаются непосредственного решения технических задач и рассматриваются ниже.
Сравнительный анализ обоих методов показывает, что «Метод здравого смысла» позволяет обеспечить достаточно высокий уровень качества разработки, гарантированный опытом разработчиков, при выполнении разработки в сжатые сроки, но при этом:- ряд решений, несущественных с точки зрения исполнителя, может выпасть из рассмотрения;- затруднены анализ и оценка качества самого процесса конструирования для лица, принимающего решение (ЛПР), поскольку нет ясности о глубине осмысления окончательных решений.«Систематизированная методика» не зависимо от опыта и способностей разработчика, требует искать, комбинировать и оптимизировать все без исключения конструктивные компоненты, стимулируя тем сам самым более скорое возникновение лучших идей и обеспечивая при этом:- лёгкость рассмотрения и обсуждения вариантов,- высокий содержательный уровень, полноту и глубину разработки,- возможность анализа и оценки качества самого процесса конструирования, - возможность стандартизации методов конструирования как новых ТО, так и аналогичных ранее разработанным, поскольку устанавливается достаточно строгий порядок ведения разработки, терминологии и т.п. Для широкого внедрения систематизированной методики необходимо обучение и приобретение разработчиком навыков ведения конструирования ТО по методике. Таким образом, систематизированная методика конструирования значительно превосходит конструирование только по здравому смыслу своей организующей упорядоченностью, охватывая все приёмы по здравому смыслу. Именно поэтому систематизированная методика конструирования положена в основу дальнейшей работы по методологии конструирования ТО. Обоснование основных положений методики принятия детерминированных технических решений при конструировании ТО.
Оптимальное решение. Для начала рассмотрим смысл понятия «оптимальное решение», которое основывается на применении в методике конструирования идеального конечного результата (ИКР [1]), как целевого варианта решения, к которому следует стремиться. Таким образом, под оптимальным решением при конструировании понимается такой вариант решения, который наиболее полно использует возможности науки и техники и имеет наименьшие отличия или превосходит ИКР. Непосредственная методика выработки ИКР при конструировании приводится ниже.Систематизированность методики.ОПРЕДЕЛЕНИЯ:- Система есть множество предметов рассмотрения вместе со связями между ними и между их признаками.- В нашем случае предметы рассмотрения суть шаги, предпринимаемые в процессе конструирования ТО или при решении отдельных вопросов по конструктивным элементам и связям. Систематизированное ведение конструирования опробировано автором (см. блог v-olevskiy.ru) с использованием всех приёмов описываемой ниже методики при разработке ряда ТО, в результате чего были получены достаточно высокие показатели по эксплуатационной надёжности (максимальное использование прочностных свойств силовой оболочки многослойного сосуда высокого давления, вибропрочное закрепление тела почти без материальных затрат и др.) и, более того, это были патентноспособные ТО (см. ниже).
Относительность полноты знаний, преодоление психологической инерции. Эта, в общем – то философская терминология, как показал обзор существующих разработок в области методологии принятия технических решений, имеет весьма большое значение при конструировании. Основная причина этому – то, что любой объект рассмотрения имеет свойства, широко известные, слабо известные и совсем не известные, а при конструировании последние выявляются не сразу и по мере пополнения знаний об элементах конструирования, уточняется задача разработки, её ведение и, соответственно, результат. Из собственного опыта: любая техническая задача прежде всего решается собственными соображениями, вне зависимости от наличия или отсутствия знаний по данному предмету, кроме областей, в которых вообще нет никаких знаний. После глубокого изучения информации о предмете разработки, бывает, что резко ошибался, но всегда был настрой на нечто не стандартное и оптимальное. Рекомендация. «Отстроиться» во времени и только после собственного предварительного решения изучать известную информацию, а если нет времени – «пообщаться» с техническим экспертом в данной области. Такой подход способствует концентрации творческих возможностей разработчиков в работе над проектом и, одновременно, обязательно предполагает не менее двух этапов конструирования, поскольку без подробного технического изучения, исследования и обоснования не возможен ни один проект. Более того существующие методики принятия решений, как правило, рекомендуют неоднократное повторение шагов до тех пор, пока будет получен искомый результат, что свойственно и данной информационной методике конструирования ТО.
СИСТЕМАТИЗИРОВАННОЕ ПРИНЯТИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ДЕТЕРМИНИРОВАННЫХ РЕШЕНИЙ ПРИ КОНСТРУИРОВАНИИ ТО, для студентов и молодых специалистов
Оптимизация принятия решений при конструировании является необходимой, потому, что как правило, не очевидна полнота выполнения требований ТЗ и степень реализации всех возможностей в разрабатываемом ТО. Особенно в таких случаях, когда:1) Задача проектирования нова для данной отрасли, т.е. ввиду отсутствия опыта, возрастает вероятность появления ошибок при проектировании.2) Возможны принципиально различные варианты исполнения ТО.3) Большое число исходных данных, предполагающих значительное число существенных конструктивных элементов и вариантов решений.4) Особая важность предстоящей разработки, например, по решению лица, принимающего решение (ЛПР); ввиду многофункциональности разработки ТО, когда от него зависит работоспособность ряда других узлов или изделия в целом и т.п.

АЛГОРИТМ ПРОЦЕСССА КОНСТРУИРОВАНИЯ А) ТЗ на проектирование ТО является основой для его конструирования и должно содержать все необходимые исходные данные:- цель проекта, которую следует достичь;- требования и ограничения, накладываемые на разрабатываемый ТО. В большинстве случаев ТЗ содержит и основные конструктивные элементы и параметры проектируемого ТО, последнее не является необходимыми исходными данными, но поскольку ТО также может являться составной частью изделия или комплекса, то некоторые элементы и параметры могут быть обязательны по условиям функционирования для разрабатываемого ТО. ОПРЕДЕЛЕНИЯ:Под основным принципом исполнения ТО понимается совокупность существенных параметров и их признаков, обеспечивающих его работоспособность.Существенность параметров и их признаков идентично такому же пониманию, которое используется в патентной терминологии: необходимые и достаточные для характеристики и функционирования ТО.
В соответствии с этими определениями разрабатываемого ТО, необходимые исходные данные ТЗ (цель проекта, требования и ограничения) составляют достаточное условие для формулировки основного принципа исполнения конструкции проектируемого ТО. Таким образом в алгоритме конструирования прежде всего должно быть:
Проанализировать цели проекта и максимально их усилить в пределах ТЗ.
Проанализировав требования и ограничения ТЗ, следует рассмотреть возможность изменить их (дополнить или сгруппировать) из всего известного разработчику на момент выработки основного принципа ТО. Для облегчения этой работы следует подразделить требования и ограничения на группы в соответствии с наиболее вероятными факторами, имеющими непосредственное отношение к функционированию проектируемого ТО, такими как: – свойства, – материалоёмкость,энергетичность, – размеры, – нагрузки, – социальность, – прочие факторы (например, перспективность, универсальность и т.п.), хотя могут быть и другие факторы, в качестве исключения. Таким образом, следующий шаг алгоритма:
Выявить требования и ограничения по группам:- энергетичность,- нагрузки действующие,- свойства,- материалоёмкость,- размеры,- социальность, - прочие.
На данном шаге разработчик самостоятельно переосмыслив ТЗ, может судить об объективности и целесообразности целей проекта, соответственно целесообразно повторить шаг 1:
1'. Повторить шаг 1, согласовав с Заказчиком.
В дальнейшем необходимо критически изучить требования и ограничения ТЗ, используя приёмы факторного анализа: «группируя» и «вычёркивая» родственное и несущественное.Составляется условно окончательный список требований и ограничений, предъявляемых к ТО:
Составить список основных исходных требований и ограничений, группируя и вычёркивая несущественные.
Этим шагом фактически сформулировано уточненное ТЗ, однако т.к. начальная стадия любого проекта наиболее ответственная, следует проверить:
Понятно ли сформулировано условие проектирования.
При отрицательном ответе формулирование условий проекта следует повторить.
В соответствии с определением основного принципа требуется детерминировано преобразовать требования и ограничения ТЗ в параметры и признаки ТО, преодолев тем самым психологическую инерцию мышления, используя принципы ИТ. В связи с этим вначале потребуется предварительная проработка, без особых подробностей и уточнений, достаточны лишь основные принципиальные моменты без изучения НТИ по вопросу разработки и вполне применим «принцип концентрации творческих усилий» (п.п. 1.2.3.):
Проработать возможные решения разрабатываемого ТО, без глубокого изучения НТИ.
Значительно повысить эффективность работы разработчика позволяет выделение, до и во время разработки, доминирующей идеи. Так работа любого ТО основана на использовании одной или нескольких доминирующих идей (явлений, взаимосвязей и т.п.), которые осуществляются в рабочем исполнении ТО, путём введения в ТО конкретных элементов, связей, технических решений, обусловленных именно этими доминирующими идеями. Для примера рассмотрим несколько устройств:- вид используемой энергии для вращения заслонки: электрическая, механическая, пневматическая, гидравлическая, магнитная;- многослойный силовой сосуд – надёжно гарантированное использование толщины каждого слоя силовой оболочки, независимо от вида рабочего газа. Рассмотрим, каким требованиям должна соответствовать доминирующая идея и её место в процессе разработки ТО. Доминирующая идея должна соответствовать высшему из всех уровней общности и быть изложена чисто общими понятиями, без подробной разработки и завершённости изложения. Правильность формулировки доминирующей идеи заключается прежде всего в наличии общих характеризующих признаков с требованиями и ограничениями ТЗ. Отсутствие таких общих признаков свидетельствует о полной или частичной несостоятельности доминирующей идеи – о необходимости её доработки. Из выше изложенного следует, что доминирующая идея по сути своей должна предшествовать выработке основного принципа ТО, который и создаётся на основе таких идей. Однако без предварительной проработки возможных технических решений в рамках процесса проектирования, выработка доминирующей идеи не гарантирует оптимального ведения разработки, поскольку не будет достаточного понимания поставленных целей и условий ТЗ. Кроме того, по ходу разработки могут возникнуть идеи равнозначные (по мнению разработчика) или превосходящие имеющуюся доминирующую. Всё это должен учитывать алгоритм конструирования:
Выработать доминирующую идею.
Основываясь на предварительной проработке основного принципа ТО и доминирующей идее:
Составить список существенных параметров ТО и их признаков.
Работа над списком проводится с использованием ранее описанных приёмов проверки значимости, группированием и минимизацией:
Функционирует ли ТО с составленным списком параметров и признаков? Минимизировать список.
После получения окончательного списка существенных параметров и их признаков основного принципа функционирования ТО, необходимо проверить правильность сформулированной доминирующей идеи:
Состоятельна ли доминирующая идея?
Данная проверка осуществляется исследованием функциональных связей признаков доминирующей идеи с признаками параметров окончательного списка. Если ответ отрицательный, то возникшие несоответствия необходимо устранить доработкой доминирующей идеи.На данном этапе уместно «покачать» ситуацию и рассмотреть вопрос:
Имеются ли другие доминирующие идей основного принципа исполнения ТО.
Например, это может быть решение другой, не прямой (обходной) задачи, если ответ положительный, то повторяются шаги 7,8,9 для нового основного принципа. Параллельная разработка нескольких основных принципов усложняет разработку в несколько раз и это следует делать только в тех случаях, когда нет возможности рассуждениями или расчётами отдать предпочтение какому – либо из основных принципов и позволяет финансовое обеспечение проекта. Так или иначе становится реальной уточненная формулировка основного принципа исполнения ТО, используя возможности ИТ в части подбора списка характеризующих ТО существенных параметров и признаков, коррелирующих межу собой, требованиями и ограничениями ТЗ, параметрами и признаками доминирующей идеи:
Выработать уточненный основной принцип ТО: список существенных параметров и признаков, коррелирующих межу собой, требованиями и ограничениями ТЗ, параметрами и признаками доминирующей идеи.
По известным процедурам поиска и принятия решений эффективная процедура должна включать:- эвристическую функцию оптимального пути – функцию поиска,- оценочную функцию, - кроме этого, как показала практика применения систематизированной методики конструирования (см. v-olevskiy.ru), эффективному принятию технических решений весьма способствует проверочная (контрольная) функция, цель которой комплексно проверить работоспособность ТО, полноту использования творческих возможностей разработчика и т.п. Поскольку смысловой подход на всех этапах алгоритма должен быть соблюдён, то и последующие шаги аналогичны во многом предыдущим:
В общих чертах, исходя из личного опыта, проработать реальные компоненты решения основного принципа ТО, без глубокого изучения НТИ.
Рассмотреть возможность выполнения параметров и признаков основного принципа ТО реальным однокомпонентным решением или решением с минимальным количеством компонентов.
После этого шага целесообразно и своевременно провести изучение НТИ, теперь уж без вреда для прошедшей, в основном, концентрации творческих усилий и возможностей разработчика:
Проработать возможные компоненты решения реального ТО с подробным изучением НТИ и дополнить, минимизировать или уточнить список компонентов.
После этого проведём теоретическую – информационную проверку функционирования реального ТО:
Функционирует ли принятый реальный ТО при исследовании ИТ полноты взаимосвязей его параметров и их признаков с требованиями и ограничениями ТЗ и доминирующей идеи? Минимизировать или дополнить список компонентов реального ТО.
С целью самоконтроля целесообразно повторить контрольный шаг активизации творческих усилий разработчика:
Возможно ли исполнение реального ТО одним или меньшим количеством компонентов?
Этот шаг является последним в информационно – факторной формулировке основного принципа реального ТО.Далее предлагается следующая последовательность шагов поиска приемлемых оптимальных решений по каждому компоненту ТО:
Рассмотреть каждый компонент ТО с точки зрения выявления недостатков.
Предложить идеализированный вариант исполнения (идеальный конечный результат – ИКР [2]) рассматриваемого компонента, устраняющий все недостатки.
Заменить ИКР одним или несколькими реальными параметрами, наиболее полно соответствующими ИКР по характеризующим признакам.
Сгруппировать ИКР компонентов по их признакам и по всем возможностям, которые могут быть практически реализованы.
Дать количественную оценку каждому компоненту, ориентируясь на требования и ограничения ТЗ.
Следует также выполнить контрольный шаг: Предложить ИКР по каждому компоненту, превосходящий ранее принятый. Таким образом была проведена разработка составных частей ТО, дальнейшая работа сводится к компоновке этих составных частей в единый ТО, а поскольку возможны варианты, то и выбор оптимального из них. На данной стадии необходимо квалифицированно использовать ранее изложенные идеи принятия решений для обеспечения конечной цели проекта – создание, в соответствии с ТЗ, высоко эффективно и оптимально функционирующего нового ТО. Скомпоновать ТО разработанными компонентами на основе характеризующих признаков, знаний НТИ и приёмов решения задач конструирования.Массив приёмов решения технических задач представляет собой более или около 500 (см. v-olevskiy.ru), после их анализа и обобщений выделено 10 основных и главное обозримых приёмов:- неология (перенос нового из другой области),- адаптация, - мультипликация,- дифференциация,- интеграция,- инверсия (переворачивание, перестановка и т.п.),- импульсация,- динамизация,- аналогия,- идеализация.Использование и даже только знание этих приёмов – принципов стимулирует генерирование идей разработчиками, расширяет инженерную мысль и, соответственно, делает поиск решений более эффективным, особенно, с точки зрения затрат времени.Дать интегральные оценки рабочим вариантам ТО, используя требования и ограничения ТЗ. Вычеркнуть более слабые. В случае, если несколько рабочих вариантов ТО определены как оптимальные, то дальнейший выбор может быть произведён, исходя из более полного выполнения особых (основных, главных и т.п.) требований и ограничений ТЗ (например, по перспективности использования), которые не поддаются количественной оценке.Завершающим этапом алгоритма должен быть контроль гарантии по работоспособности разработанного ТО:Выявить умозрительно или расчётно основные возможные нарушения работоспособности ТО и их причины. Используя приёмы алгоритма, устранить возможность нарушения работоспособности ТО. Не исключено, что введение контрольных мероприятий потребует коренных изменений в основном принципе и рабочем исполнении ТО, и работу алгоритма необходимо будет повторить.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ (для 2 – го раздела). Если хорошим бухгалтером можно стать через 3 месяца, хорошим менеджером (не простым продавцом) или экономистом – через 6 месяцев, то чтобы стать хорошим (с некоторой натяжкой) конструктором – не менее 3 лет, всё это – при высоком уровне полученного образования. Было бы даже очень здорово, если нечто подобное реально было бы в арсенале принятия решений у чиновников (за некоторым исключением), что подняло бы достаточно низкий их рейтинг в глазах общественности.
3. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В КОНСТРУИРОВАНИИ, для специалистов с опытом.Конструирование (проектирование) – наука или искусство? А изобретательство? Мнение сегодняшнего дня неоднозначно: и наука, и искусство. Не лишним в науке конструировать и изобретать будет услышать собственно конструктора о действительности конструирования (см. v-olevskiy.ru), о непосредственном внедрении в практику технического творчества функционально – систематизированного анализа [2] в приложении информационных технологий (ИT), включая, в частности, теорию решения изобретательских задач [1], как возможный вариант конкретизации технических решений поставленных задач, или нечто подобное.Гипотеза.С большой вероятностью могу утверждать, что между исходными тщательно отработанными требованиями и ограничениями ТЗ на проектирование ТО и реально спроектированным оптимальным, высоко эффективным ТО закономерно существует объективная, по крайней мере, информационно детерминированная зависимость между их характеризующими признаками.Проблемная сторона вопроса. Процесс конструирования по всеобщему признанию многообразен и тем сложен, как многообразны и сложны проектируемые изделия и решаемые технические задачи. Но в методическом плане, исходя из современных требований, можно выделить и общие проблемы:- разработка проекта такой конструкции, которая наилучшим образом отвечала бы поставленным задачам её практического использования;- экономное расходование материальных ресурсов на изготовление и эксплуатацию изделия, и, наконец;- рачительное использование труда конструктора посредством ИT: разработка проектов в кратчайшие сроки без излишнего перенапряжения собственных умственных, физических и духовных сил. Приняв эти три направления в качестве программных, не представляет труда сформулировать основные требования к процессу конструирования новых изделий и, в частности, к методам конструирования нового: 1) возможно чёткая формулировка условий проектной задачи, обеспечивающая высокий научно – технический и, в конечном счёте, практический уровень её решения; 2) детерминация (жёсткая причинная обусловленность) рабочего проекта конструкции изделия с условиями проектной задачи; 3) методическая гарантия такой же детерминированной реализации проектной задачи в реальную конструкцию независимо (или почти независимо) от творческих возможностей разработчиков (как в доказанных экспериментах прикладных наук). Таким образом, с учётом раздела 1 сформулируем ТЗ разработки: ШАГ. Составить список параметров (требований и ограничений), руководствуясь следующей факторной направленностью: -энергетичность, - свойства (физические и химические), - нагрузки действующие, - материалоёмкость, - размеры, - социальность (экология, человеческий фактор и т.п.), - прочееыделить «целевой» (наиболее важный, доминирующий) параметр или несколько их. При выделении «целевого» параметра обращается внимание на основные цели, назначения и т.п. в функционировании проектируемого изделия Затем представляется вполне разумным описать, в смысле факторной конкретизации, каждый из параметров объективными данными о них. 2. ШАГ. Характеризовать параметры признаками проектируемого (конструируемого) технического объекта (ТО).Следует уточнить:3. ШАГ. Если среди признаков «целевого» параметра есть признаки, отсутствующие у других параметров, то ввести дополнительные параметры, устраняющие это противоречие (иначе не будет детерминации между ТО и условиями проекта). Таким образом, фактически завершено формулирование требований и ограничений ТЗ, следующий этап: ИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЕКТА КОНСТРУИРУЕМОГО ТО. Исходя из выдвинутой гипотезы, очевидно, что при информационном подходе на долю конструктора приходится не так уж много возможностей, а именно:4. ШАГ. Установить возможные количественные зависимости, если таковые имеются, всех признаков по отношению к признакам «целевого» параметра.5. ШАГ. Оценить влияние значимости параметров на повышение качества ТО (оценки, типа: «МАХ» и «МIN» или «+» и «-»).И как подведение предварительного итога этих двух шагов – минимизация списка параметров – удаление малозначимых параметров.6. ШАГ. Вычеркнуть параметры, имеющие равные признаки и значимость с любыми другими параметрами.7. ШАГ. Оценить обязательность параметров для моделируемого ТО по наличию общих признаков с «целевым» параметром. При необходимости, подкорректировать (уточнить) соответствующие параметры. Подготовительная работа по исследованию объективности условий проектной задачи завершена и можно приступить к непосредственному моделированию конструкции ТО.8. ШАГ. Формировать информационную рабочую модель ТО путём выбора обязательных и значимых параметров совместно с характеризующими их признаками. Основная сущность выше представленной работы формально может быть сведена в следующую последовательность:Условие проектной задачиПараметры Хi : Признаки х(ia)…x(iz) Информационное исследование исходных параметров ТООценка значимости и обязательности параметров и признаковИнформационная рабочая модель ТОПараметры Хi' : Признаки х'(ia)…x'(iz)←Признаки х(ia)…x(iz) В результате формируется информационная модель конструируемого ТО, идеальная в той мере, насколько точно и полно формулировалось условие решаемой проектной задачи, умело выполнялась её дальнейшая разработка, но возможность к этому с почти 100% - ной гарантией заложена в самом методическом подходе. Дальнейшее преобразование информационной модели в реальный ТО конструктор осуществляет на основании имеющейся научно – технической информации и собственного опыта, при обязательном стремлении выполнить следующее условие: Признаки реального ТО и его информационной модели должны совпадать по смыслу в полной мере при наименьшем их количестве. И так:9. ШАГ. Преобразовать признаки информационной модели ТО в реальный ТО таким образом, чтобы совпадал смысл признаков при наименьшем количестве элементов и связей.
Таким образом: - без многочисленных и всё усложняющихся приёмов преодоления субъективной ненадёжности в профессиональных навыках разработчиков; - малым, но эффективным числом алгоритмических шагов, обеспеченных объективным и детерминированным характером изложенного принципа информационного моделирования конструкции ТО, оперирующим только исходными требованиями и ограничениями, предъявляемыми к ТО; - завершена разработка ТО конструктором (остаётся рабочая конструкторская документация, но по тому она и рабочая, что выполняется в обычном рабочем порядке). А благодаря тому, что ТО созданы детерминированными по условиям их функционирования (если конечно что – либо не напутают при рабочем проектировании и в производстве), обеспечивается их высокая эффективность. Аналогичным образом могут быть проработаны не только конструкторские задачи, но и другие технические вопросы (исследовательские, технологические, производственные), от самых простых до высочайшей сложности, а также управленческие проблемы (см. Пример 4).Пример 1-й. В качестве первого примера, поясняющего всё выше изложенное, рассмотрим разбор следующей простейшей конструкторской задачи: – в замкнутом цилиндрическом объёме нужно максимально прочно закрепить тяжелое цилиндрическое тело, содержащее в своём составе полимерный материал, типа, полиэтилен.Работа по предложенной методике заключается в следующем: 1.ШАГ. Заполняются первые две колонки таблицы 1. 2.ШАГ. Заполняется колонка «Признаки» таблицы 1.




Таблица 1. Факторный анализ задачи

ФакторыПараметры (требования и ограничения)ПризнакиЗначи-мостьОбяза-тельность
Энергетич-ность----
СвойстваПрочность (целевой параметр)Сила ≥ Масса х (g + а(трансп.))maxmax
НагрузкиТранспортныеа (транспортные)maxmax
Материаль-ностьМасса телаМассаmaxmax
Металл и полимерМеталл, полимер++
РазмерыДлина тела, длина полостиДлина тела ˂ длины полости++
Социальность----
Прочее----
Без всяких сомнений «целевой» параметр - прочность, что напрямую вытекает из постановки задачи. 3. ШАГ. – нет необходимости. 4. ШАГ. Количественные зависимости не устанавливаются. Т.к. ведётся поиск принципиального решения. 5. ШАГ. Оценка значимости параметров приведена в колонке таблицы 1. 6. ШАГ. Равнозначных параметров нет. 7. ШАГ. Оценка обязательности параметров приведена в колонке таблицы 1. Примечание. Знак «-» для тех параметров, которые не имеют общих признаков с «целевым» параметром. 8. ШАГ. Информационная модель формируется из значимых и обязательных параметров и их признаков, (см. табл. 2):






Таблица 2. Информационная модель
ПараметрыПризнаки Инфо-модель реального ТО
Прочность (целевой параметр)Сила ≥ Масса х (g + а(трансп.))Сила ≥ Масса х (g + а(трансп.))
Нагрузки транспортные а (транспортные)а (транспортные)
Масса телаМассаМасса
Металл и полимерМеталл, полимерМеталл, полимер-пружина + «Х»
Длина тела, длина полостиДлина тела ˂ длины полостиЗазор между телом и полостью

9.ШАГ. Преобразование информационной модели в реальный ТО также представлено в таблице 2. Фактически при минимальных дополнениях: полимер, полиэтилен, превращён в слабосильную коническую пружину, заполнившую зазор между металлическим телом и полостью, и оставшийся зазор между конической пружиной и полостью или телом заполнен элементом «Х» - достаточно быстро твердеющим компаундом, например, эпоксидным клеем. Сборка ведётся в горизонтальном положении, чтобы минимизировать силу тяжести и даже технологические транспортные нагрузки. В результате такого решения поставленной задачи было зарегистрировано изобретение а.с. № 920293, 1980 г. А до этого времени сборка велась с помощью подбора и установки металлических прокладок, что достаточно сложно, трудоёмко и, соответственно, не технологично.Пример 2. При электронно – лучевой сварке достаточно острым (узким) сварочным лучом важно точно установить и проконтролировать глубину сварки, т.к. от этого зависит прочность сварного шва и соответственно свариваемой конструкции. Без приведения работы по ШАГам, сразу же заполним таблицу 3.



Таблица 3. Факторный анализ задачи
ФакторыПараметры (требования и ограничения)ПризнакиЗначи-мостьОбяза-тель-ность
ЭнергетичностьСварочный лучСила тока, напряжение, фокус++
СвойстваСтабильность св. лучаКонтролируемо, без отклоненийMaxMax
Нагрузки----
Материальность----
РазмерыГлубина проплава, расположение шва (целевой параметр)Глубина шва, эксцентриситет шва относительно свариваемого стыка++
Социальность----
Прочее----
Информационная модель формируется в таблице 4. Таблица 4. Информационная модель
ПараметрыПризнаки Инфо-модель реального ТО
Сварочный лучСила тока, напряжение, фокусСила тока, напряжение, фокус
Стабильность св. лучаКонтролируемо, без отклоненийКонтролируемо, без отклонений
Глубина проплава, расположение шва (целевой параметр)Глубина шва, эксцентриситет шва относительно свариваемого стыкаГлубина шва, эксцентриситет шва → к 0 относительно свариваемого стыка

В технологию сварки был введён дополнительный контроль - недостающий контрольный элемент «эксцентриситет шва → к 0 относительно свариваемого стыка». В результате такого решения было зарегистрировано изобретение а.с. № 742075, 1977 г.


Пример 3. На мой взгляд, это наиболее сложная проблема: обеспечить надёжную сварку каждого слоя многослойных сосудов. Проблема в том, что при сварке последующего слоя возможен прожог предыдущего, особенно первого – внутреннего слоя, т.к. этим он будет выведен из работы на прочность. Проконтролировать качество сварки внутренних слоёв через наружные весьма затруднительно. Составим таблицу 5.Таблица 5. Факторный анализ задачи
ФакторыПараметры (требования и ограничения)ПризнакиЗначи-мостьОбяза-тель-ность
Энергетич-ностьСварочный лучСила тока, напряжение, фокус++
СвойстваСтабильность св. лучаКонтролируемо, без отклоненийMaxMax
НагрузкиИспытательное давлениеДавление газаМахМах
Материаль-ностьМногослойностьНе менее 2-х++
РазмерыГлубина проплаваГлубина шва++
Социальность----
ПрочееОтсутствие прожога внутреннего слоя (целевой параметр)Контроль прожогаМахМах

Далее информационная модель в таблице 6.





Таблица 6. Информационная модель
ПараметрыПризнаки Инфо-модель реального ТО
Сварочный лучСила тока, напряжение, фокусСила тока, напряжение, фокус
Стабильность св. лучаКонтролируемо, без отклоненийКонтролируемо, без отклонений
Глубина проплаваГлубина шваГлубина шва
Испытательное давлениеДавление газаДавление газа
МногослойностьНе менее 2-х слоёвНе менее 2-х слоёв
Отсутствие прожогавнутреннего слоя (целевой параметр)Контроль прожогаКонтроль прожога давлением газа в сосуде при сварке всех последующих слоёв

Не дополняя признаки, а воспользовавшись имеющимся «давление газа» и несколько изменив трактовку этого признака – сосуд заполняется давлением газа уже после сварки внутреннего слоя и в случае его прожога газ выходит наружу, образую очевидный «кратер», по которому и фиксируют прожог.В результате – зарегистрировано изобретение а.с. № 610590, 1976 г. Во всех 3-х примерах выдержан принцип – «ничего лишнего или минимум дополнительных признаков – в основном только то, без чего нельзя». Такой подход позволяет получать «красивые» патентноспособные технические решения возникающих проблем, соответственно, эффективные и экономичные. Да и в социальных вопросах было бы больше толку, если бы многочисленные специалисты министерств всех уровней, городских хозяйств использовали нечто подобное. Пример 4. Если коснуться социальных проблем (см. v-olevskiy.ru), то запатентовать хорошее организационное решение вряд ли удастся, но завоевать уважение у ректората вполне возможно. В 2008 году президент Медведев Д.А. издал указ об энергосбережении, хорошая задача для страны и её граждан. Что касается последних, мы быстро осознали полезность энергосберегающих лампочек для нашего кошелька, однако также быстро стали выявляться государственные недоработки и главная из них – «куда деть отработанные ртутные лампочки». Разберём проблему в целом по предложенному алгоритму. Как и в примере 1 проведём факторный анализ проблемы. Составим таблицу 7. Таблица 7. Факторный анализ проблемы
ФакторыПараметры (требования и ограничения)ПризнакиЗначи-мостьОбяза-тельность
Энергетич-ностьЭлектрическая мощностьватты minmax
СвойстваОсвещённость люксыmaxmax
НагрузкиВвернуть (вывернуть) От рукиminmax
Материаль-ностьЦоколь, стекло, ртутьМеталл, стекло, ртутьmaxmax
Размеры----
СоциальностьУтилизацияДемеркуризация maxmax
ПрочееКонтрольЭлектросчётчик maxmax
Для социальных проблем, как и в данном случае, решение чаще всего очевидно: купи энергосберегающую лампочку, в которой заключены все приведенные признаки, электросчётчики (обратная связь) у всех есть, остаётся задуматься об утилизации: есть два пути: Вместо ртутной лампочки применить светодиодные, но ещё до недавнего времени они были почти в 3 раза дороже; Демеркуризация. Вначале об этом и не вспомнили. За 9 лет – массово нет решений. Лампочки с ртутью рядовые граждане продолжают выбрасывать в обычный – не специальный мусор, с которым они попадают на обычную свалку, где их давят и ртутью напитывают землю. Не сильно задумываясь, я бы предложил сдавать их в магазин, где покупаем новые и где прекрасно всё знают о демеркуризации, но от меня это не зависит. Список литературы:Альтшуллер Г.С., АРИЗ - значит победа, в Сб.: Правила игры без правил, Петрозаводск, «Карелия», 1989 г.Ханзен Ф. Основы общей методики конструирования. Систематизация конструирования. Ленинград: Издательство «Машиностроение», 1969 г.
В.А. Олевский, к.т.н., 12.03.2017.