Основы проектирования продукции

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ» (ФГБОУ ВПО «СГГА») Институт оптики и оптических технологий Кафедра метрологии и технологии оптического производства КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОДУКЦИИ Новосибирск СГГА ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЕГО ВИДЫ 1 По отраслям деятельности 2 По подходу к проектированию 2.1 Функциональное проектирование 2.2 Оптимальное проектирование 2.3 Системное проектирование 2.3.1 Принципы системного проектирования 2.4 Нисходящее и восходящее проектирование СТРУКТУРА ПРОЕКТИРОВАНИЯ 1 Стадии проектирования 2 Структура управления процессом проектирования МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ УЧАСТНИКИ (ОБЪЕКТЫ И СУБЪЕКТЫ) ПРОЕКТНЫХ РАБОТ ЗАДАЧИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ ЛИТЕРАТУРА ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное) ГОСТ Р 15.201-2000. СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ И ПОСТАНОВКИ ПРОДУКЦИИ НА ПРОИЗВОДСТВО. ПРОДУКЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ. ПОРЯДОК РАЗРАБОТКИ И ПОСТАНОВКИ ПРОДУКЦИИ НА ПРОИЗВОДСТВО Предисловие В античные времена проектирование рассматривалось как «наука архитектора». Деятельность архитектора была связана не только с возведением зданий, но и с созданием строительных и военных машин. Описание системы знаний и принципов организации этой науки представлено в труде римского архитектора и механика Витрувия, жившего 2 тысячи лет назад в эпоху Цезаря и Августа. 2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ и ЕГО ВИДЫ Существует несколько определений термина «проектирование». В основном они характеризуют его с двух сторон, как общераспространенное понятие и с научно-технической позиции. Проектирование — деятельность человека или организаций по созданию проекта, то есть прототипа, прообраза предполагаемого или возможного объекта, состояния; комплекта документации, предназначенной для создания определѐнного объекта, его эксплуатации, ремонта и ликвидации, а также для проверки или воспроизведения промежуточных и конечных решений, на основе которых был разработан данный объект. От специфического для машиностроения, строительства и других отраслей науки и техники понятия «проект» (англ. design) в значении «проектная документация» следует отличать используемое в области деятельности управление проектами в контексте менеджмента понятие «проект» (англ. project, от лат. projectus — брошенный вперѐд, выступающий) в значении «некоторая задача с определѐнными исходными данными и требуемыми результатами (целями), обусловливающими способ еѐ решения», «программа», «комплекс работ» и т. п. Проектирование может включать несколько этапов от подготовки технического задания до испытания опытных образцов. Объектом проектирования является проект материального предмета. Понятие «проектирование» не включает в себя стадию реализации проекта. Проектирование обладает своей методологией, которая включает структуру деятельности, принципы и нормы деятельности, субъектов, объект и его модели, методы и др. Проектирование связано не только с техническими объектами. Так, имеется социальное проектирование, проектирование программного обеспечения и другие. Отличительной особенностью проектирования является его практическая направленность (обязательное наличие практических результатов) и персональная ответственность за полученные и переданные заказчику результаты. Внутри процесса проектирования, наряду с расчетными этапами и экспериментальными исследованиями, часто выделяют процесс конструирования. Конструирование — деятельность по созданию материального образа разрабатываемого объекта, ему свойственна работа с физическими моделями и их графическими изображениями. Эти модели и изображения, а также некоторые виды изделий называют конструкциями. Например, конструирование форм одежды, конструирование интерьеров, разработка конструкции машины, конструктивные и объѐмно-планировочные решения объекта капитального строительства, металлоконструкция, строительные конструкции. Конструирование может осуществляться:  вручную при помощи чертѐжных инструментов, например, кульмана (чертежного стола); 3 автоматизировано — при помощи систем автоматизации проектных работ (САПР); автоматически (без участия человека) при помощи Интеллектуальной информационной системы (ИИС). Проектирование — это один из видов работ, результатом которых является комплект проектной документации на материальный объект, или выполнение работы, или оказание услуги. Поэтому участников этих работ можно разделить на потребителей (заказчиков проектных работ) и поставщиков (исполнителей этих работ). Исполнителя-специалиста по разработке проекта обобщенно называют проектировщиком или разработчиком. Если продукция создается для собственного потребления, то возможно соединение в одном лице заказчика и исполнителя. Поставщиком, как и потребителем продукции, может быть организация (юридическое лицо) или конкретный человек (физическое лицо). Работы по созданию такой продукции в соответствии с Гражданским кодексом относятся к подрядным. В этой ситуации исполнитель называется подрядчиком, т.е. стороной по договору подряда, которая обязуется выполнить по заданию другой стороны (заказчика) определенную работу и сдать ее результат заказчику, а з аказчик обязуется принять результат работы и оплатить его. Подрядчик рассматривается как первая сторона в коммерческой деятельности. Субподрядчик — организация, представляющая продукцию поставщику. Существует еще один участник этих работ — государство, которым создана система мер по защите потребителя посредством контроля, лицензирования, выпуска нормативной документации. Таким образом, проектирование — сложная многоплановая деятельность, в которой участвует группа людей. Следовательно, достижение эффективных результатов невозможно без учета особенностей человека, умения создать ко ллектив исполнителей и управлять его деятельностью. Поэтому проектирование, как часть производственного процесса, должно рассматриваться в широком смысле, включающем и поиск оригинального решения, и организацию проектных работ. Т.е. стоит говорить об управлении проектированием. Управление проектированием — это такая организация процесса разработки нового объекта, которая в рамках условий поставленной задачи наилучшим образом позволяет получить эффективное решение в виде соответствующего комплекта документации. Управление проектированием является составной частью менеджмента. Менеджмент включает планирование, организацию и контроль людей, денег, материалов и времени для достижения целей проекта. В качестве менеджера может выступать не только специальное должностное лицо, но и руковод итель работ или проекта. На менеджере лежит ответственность за принятие окончательных решений на отдельных этапах и по всей работе в целом. Он подбирает и расставляет кадры, ответственен за распределение средств. Общепризнанно, что успех проектной работы в значительной степени зависит от эффективности управления и профессиональных качеств менеджера.  4 Производственная деятельность требует решения комплекса взаимосвязанных задач. По этой причине в систему менеджмента входят управление пр оектами, производством, персоналом, финансами, качеством и т.д. Отметим, что управление проектированием, не смотря на схожесть в названии, отличается от управления проектом, которое связано с организацией деятельности по выпо лнению программы или плана (проекта), прежде всего административными методами, например, управлением людьми, документооборотом. С целью эффективного использования ресурсов организации и соблюдения договорных обязательств перед заказчиком управление проектированием должно дополняться остальными элементами системы менеджмента. С другой стороны, поскольку задачи проектирования существуют при решении разных задач управления, то знание методологии проектирования является залогом успешной деятельности в этих областях. По отраслям деятельности По видам разрабатываемых объектов выделяют следующие виды проектной деятельности:  Проектирование технических систем, в том числе  техническое проектирование (технические устройства и оборудование);  электротехническое проектирование (электротехника и электроснабжение);  проектирование инженерных систем (вентиляции, газопроводов, электросетей и др. инфраструктуры);  Строительство, в том числе  архитектурно-строительное проектирование (здания и другие наземные объекты);  проектирование промышленных объектов;  проектирование транспорта и транспортной инфраструктуры (дороги, мосты и т. п.);  Дизайн, в том числе  дизайн интерьера;  промышленный дизайн;  ландшафтный дизайн;  Проектирование программного обеспечения;  Социальное проектирование, социология (определение вариантов развития социальных процессов и явлений с целью коренного изменения конкретных социальных институтов. Применяется при проектировании новых городов и новых производств), в том числе  прогнозное социальное проектирование (социальная технология, ориентированная на выработку образцов решений перспективных социальных проблем с учѐтом доступных ресурсов и намеченных целей социальноэкономического развития. Его цель — предплановое научное обоснование управленческих решений.  другие виды проектирования. 5 По подходу к проектированию Функциональное проектирование. Любой объект служит лишь материальным носителем функции, то есть функция — первична, объект — вторичен и создается по причине невозможности иными, нематериальными средствами удовлетворить потребности людей. Так, автомобиль нужен для перевозки гр узов и людей (функция — перемещать в пространстве, создан вследствие нереальности перемещения предметов только усилием мысли), назначение ручки — писать, а книги — хранить информацию и т. д. Наряду со словом «функция» часто используется слово «назначение», особенно при рассмотрении не технических объектов. Функциональное проектирование нацелено, прежде всего, на создание эффективно работающего объекта. Выполнение требуемой функции — главная цель и основа разработки объекта. Во внимание принимаются, прежде всего, функциональные показатели качества и показатели надѐжности. Функциональное проектирование лежало в основе массового проектирования разнообразных объектов, особенно в эпоху СССР. При индивидуальном проектировании (отдельных зданий, предметов потребления и т. д.) разработчик стремился учитывать пожелания и особенности заказчика. Правильный выбор функции и приоритетов сильно влияли на конечный результат. Оптимальное проектирование. Процесс проектирования всегда подчинѐн необходимости учѐта интересов двух групп людей: производителей и потребителей продукции (товаров, работ, услуг). Каждая из групп стремится к удовлетворению своих требований к продукции, часть из которых может быть взаимоисключающей. Также, процесс решения практической задачи всегда многовариантен, и перед разработчиком встаѐт проблема аргументированного выбора окончательного варианта. Например, автомобиль должен не только обладать высокой скоростью и мощностью двигателя, но и низкой стоимостью, комфортабельностью, экологичностью, быть выгодным для производителя и т. д. Проектирование, целью которого является не только поиск функционально эффективных решений, но и удовлетворение разных, порой противоречивых потребностей людей, обоснованный выбор окончательного варианта, стали называть оптимальным проектированием (критериальным проектированием, вариантным проектированием). Активно оно начало применяться со второй половины 20 в. благодаря достижениям теории принятия решений и теории исследования операций и широкому распространению вычислительной техники, позволившим разработать соответствующие методы, в обозримые сроки просчитывать многочисленные варианты и решать сложные математические задачи. Большое значение в оптимальном проектировании отводится подготовке на этапе технического задания полного перечня требований к разрабатываемому объекту, выделению среди них показателей качества и преобразованию наи6 более важных из них в критерии оптимизации. Показателен в этой связи девиз одной японской фирмы — «Мы не создаем технику, мы создаем человека». К типовым требованиям к научно-технической продукции относят требования функциональные (показатели назначения), надѐжности, технологичности, стандартизации и унификации, ограничения вредных воздействий (эргономичность и экологичность), эстетичность, экономичность, патентно-правовые. Требования к другим видам продукции во многом совпадают с перечисленными. Системное проектирование. К концу 20 в. не только существенно возросла сложность проектируемых объектов, но и их воздействие на общество и окружающую среду, тяжкость последствий аварий из-за ошибок разработки и эксплуатации, высокие требования к качеству и цене, сокращению сроков выпуска новой продукции. Необходимость учѐта этих обстоятельств заставляла вносить изменения в традиционный характер и методологию проектной деятельности. При создании объектов их уже необходимо было рассматривать в виде систем, то есть комплекса взаимосвязанных внутренних элементов с определенной структурой, широким набором свойств и разнообразными внутренними и внешними связями. Сформировалась новая проектная идеология, получившая название системного проектирования. Современному уровню развития техники стали присущи не только сложность проектируемых объектов, но и их интенсивное воздействие на общество и окружающую среду, тяжкость последствий аварий из-за ошибок разработки и эксплуатации, высокие требования к качеству и цене, сокращению сроков выпуска новой продукции. При создании подобных объектов их уже необходимо рассматривать в виде систем, т.е. комплекса взаимосвязанных внутренних элементов с определенной структурой, широким набором свойств и разнообразными внутренними и внешними связями. В тоже время, как показывает опыт преуспевающих предприятий, высокая эффективность результатов разработок достигается лишь на основе совместного практического использования знаний фундаментальных, технических и социально-экономических наук, подчинение всей деятельности удовлетворению интересов, прежде всего, человека (покупателя, производителя, разработчика). Системное проектирование комплексно решает поставленные задачи, принимает во внимание взаимодействие и взаимосвязь отдельных объектов-систем и их частей как между собой, так и с внешней средой, учитывает социально экономические и экологические последствия их функционирования. Системное проектирование основывается на тщательном совместном рассмотрении объекта проектирования и процесса проектирования, которые в свою очередь включают еще ряд важных частей, показанных на рис.1. 7 Рис. 1. Основные части проектирования Принципы системного проектирования Системное проектирование должно базироваться на системном подходе. На сегодняшний день нельзя утверждать, что известен его полный состав и с одержание применительно к проектной деятельности, однако можно сформулировать наиболее важные из них:  Практическая полезность:  деятельность должна быть целенаправленной, устремленной на удовлетворение действительных потребностей реального потребителя или определенной социальной, возрастной или иной групп людей;  деятельность должна быть целесообразной. Важно вскрыть причины, препятствующие использованию существующих объектов для удовлетворения новых потребностей, выявить вызывающие их ключевые противоречия и сконцентрировать усилия на решении главных задач;  деятельность должна быть обоснованной и эффективной. Разумным будет использование не любого решения задачи, а поиск оптимального варианта;  Единство составных частей:  целесообразно любой объект, сложный ли он или простой, рассматривать как систему, внутри которой можно выделить логически связанные более простые части — подсистемы, единство частных свойств которых и образует качественно новые свойства объекта-системы;  разрабатываемые объекты предназначены для людей, ими создаются и эксплуатируются. Поэтому человек также обязан рассматриваться в качестве одной из взаимодействующих систем. При этом должно приниматься во внимание не только физическое взаимодействие, но и духовно-эстетическое воздействие;  внешняя, или как еѐ ещѐ называют — жизненная среда, также должна рассматриваться в качестве системы, взаимосвязанной с проектируемым объектом;  Изменяемость во времени:  учѐт этапов жизненного цикла объекта; 8 учѐт истории и перспектив развития и применения разрабатываемого объекта, а также областей науки и техники, на достижениях которых базируются соответствующие разработки.  Нисходящее и восходящее проектирование. Ведение разработки объекта последовательно от общих черт к детальным называется нисходящим проектированием. Его результатом будут требования к отдельным частям и узлам. Возможен ход разработки от частного к общему, что образует процесс восходящего проектирования. Такое проектирование встречается, если одна или несколько частей уже являются готовыми (покупными или уже разработанными) изделиями. Нисходящее и восходящее проектирование обладают своими достоинствами и недостатками. Так, при нисходящем проектировании возможно появление требований, впоследствии оказывающихся нереализуемыми по технологическим, экологическим или иным соображениям. При восходящем проектировании возможно получение объекта, не соответствующего заданным требованиям. В реальной жизни, вследствие итерационного характера проектирования, оба его вида взаимосвязаны. 9 СТРУКТУРА ПРОЕКТИРОВАНИЯ Проектирование, как осознанная целенаправленная деятельность, обладает определѐнной структурой, то есть последовательностью и составом стадий и этапов разработки проекта, совокупностью процедур и привлекаемых технических средств, взаимодействием участников процесса. В настоящее время существуют два представления структуры проектирования, подобные по форме, но различные по целям и подходам к деятельности. Это структура в виде стадий разработки проектной документации (стадий проектирования) и структура процесса проектирования. Стадии проектирования Стадии проектирования регламентированы стандартами ГОСТ 2.103-68 и ГОСТ Р 15.201-2000 (Приложение А). Последовательность выполнения всех стадий образует официальную структуру процесса разработки проектной документации, которая, как правило, используется при официальных взаимоотношениях между заказчиком и исполнителем или между соисполнителями работ. Сама документация необходима для отчета перед заказчиком о проделанной работе, возможности проверки или повторения разработок другими исполнителями, подготовки производства и обслуживания изделия в период эксплуатации. Стадии создания других систем регламентируются своими стандартами. Структура устанавливает стадии разработки конструкторской документации на изделия всех отраслей промышленности и этапы выполнения работ внутри каждой стадии, то есть состав документации и виды работ, что помогает ответить на вопрос «Что нужно делать?» в процессе проектирования. Основные стадии структуры показаны на рисунке 2. 10 Рис.2. Стадии разработки проектной документации Они включают в себя:  Техническое задание (ТЗ) — устанавливает основное назначение разрабатываемого объекта, его технические и тактико-технические характеристики, показатели качества и технико-экономические требования, предписание по выполнению необходимых стадий создания документации и еѐ состав, а также специальные требования к изделию.  Техническое предложение (ПТ) — совокупность документов, содержащих техническое и технико-экономическое обоснование (ТЭО) целесообразности разработки проекта. Такое заключение дается на основании анализа ТЗ заказчика и различных вариантов возможных решений, их сравнительной оценки с учѐтом особенностей разрабатываемого и существующих изделий, а также п атентных материалов. Согласованное и утвержденное в установленном (на предприятии, в министерстве и т. п.) порядке ПТ является основанием для разработки эскизного проекта.  Эскизный проект (ЭП) — совокупность документов, содержащих принципиальные решения и дающих общее представление об устройстве и принципе работы разрабатываемого объекта, а также данные, определяющие его назначение, основные параметры и габаритные размеры. В случае большой сложности объекта этому этапу может предшествовать аванпроект (предпроектное исследование), обычно содержащий теоретические ис11 следования, предназначенные для обоснования принципиальной возможности и целесообразности создания данного объекта. При необходимости на стадии ЭП проводят изготовление и испытание макетов разрабатываемого объекта.  Технический проект (ТП) — совокупность документов, которые должны содержать окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве проектируемого объекта, исходные данные для разработки рабочей документации.  На стадии рабочего проекта (РП) сначала разрабатывают подробную документацию для изготовления опытного образца и последующего его испытания. Испытания проводят в ряд этапов (от заводских до приемо-сдаточных), по результатам которых корректируют проектные документы. Далее разрабатывают рабочую документацию для изготовления установочной серии, еѐ испытания, оснащения производственного процесса основных составных частей изделия. По результатам этого этапа снова корректируют проектные документы и разрабатывают рабочую документацию для изготовления и испытания головной (контрольной) серии. На основе документов окончательно отработанных и проверенных в производстве изделий, изготовленных по зафиксированному и полностью оснащенному технологическому процессу, разрабатывают завершающую рабочую документацию установившегося производства.  Завершает цикл работ этап, подводящий итог проектной деятельности, — сертификация. Еѐ назначение — определение уровня качества созданного изделия и подтверждение его соответствия требованиям тех стран, где предполагается его последующая реализация. Необходимость выделения этого этапа в виде самостоятельного вызвана тем, что в настоящее время экспорт продукции или еѐ реализация внутри страны во многих случаях недопустимы без наличия у неѐ сертификата качества. Сертификация может быть обязательной или добровольной. Обязательной сертификации подлежат товары, на которые законами или стандартами установлены требования, обеспечивающие безопасность жизни и здоровья потребителей, охрану окружающей среды, предотвращение причинения вреда имуществу потребителя. Добровольная сертификация проводится по инициативе предприятий. Обычно это делается с целью официального подтверждения характеристик продукции, изготавливаемой предприятием, и, как следствие, повышения доверия к ней у потребителей. В процессе разработки проектной документации в зависимости от сложности решаемой задачи допускается объединять между собой ряд этапов. Этапы постановки ТЗ и технического проектирования могут входить в цикл научноисследовательских работ (НИР), а этапы технического предложения и эскизного проектирования — образовывать цикл опытно-конструкторских работ (ОКР). 12 Структура управления процессом проектирования Правильное ведение документации облегчает взаимодействие участников процесса проектирования. Осознанный же подход к проектной деятельности позволяет не только быстро находить эффективные решения, но и управлять этой деятельностью. В настоящее время, на основе исследований сущности процесса проектирования, разработаны рекомендации по ведению этой деятельности. Предложен ряд структур и алгоритмов проектирования, совпадающих в основных чертах и различающихся только в содержании или названии отдельных этапов. В р езультате их анализа и обобщения предложена структура, представленная на рис.3. Рис.3. Процесс решения задачи проектирования Проектирование — это ещѐ и целенаправленная деятельность, которая обладает последовательностью процедур, ведущих к достижению эффективных решений. Соответственно, должна быть структура процесса решения задачи проектирования, которая помогает ответить на вопрос «Как это делать?». В настоящее время предложен ряд структур и алгоритмов проектирования, совпадающих в основных чертах и различающихся только в содержании или названии отдельных этапов. На рисунке 3 представлена обобщѐнная такая структура. Решение любой задачи начинается с еѐ осмысления и уточнения исходных данных. Те технические требования (ТТ), которые выдаются заказчиком, формулируются на языке потребителя-неспециалиста и не всегда бывают технически чѐткими и исчерпывающими. Перевести требования на язык предметной области, сформулировать задачу максимально полно и грамотно, обосновать необходимость еѐ решения, то есть сформулировать техническое задание (ТЗ), — первый и обязательный этап работы. Исполнитель выполняет его в тесном контакте с заказчиком. В машиностроении этот этап иногда называ13 ют внешним проектированием. Этим подчеркивают, что разработка объекта уже начинается с постановки задачи (ТТ) и формирования ТЗ и активно ведѐтся совместно с заказчиком. Важным результатом этапа является согласование целей разработки и назначения проектируемого объекта (его функций), системы показателей качества. Следующие этапы образуют внутреннее проектирование. Они нацелены на поиск решения задачи и выполняются разработчиком. Сюда входят этапы синтеза принципа действия, структуры и параметров проектируемого объекта:  На этапе синтеза принципа действия отыскивают принципиальные положения, физические, социальные и т. п. эффекты, которые составят основу функционирования будущего изделия. Это могут быть основополагающие но рмы, фундаментальные законы и правила, их частные случаи или следствия. Работа ведется с принципиальными моделями и их графическим представлением — блок-схемами. Этому этапу соответствует заключительная стадия ТЗ и стадия технического предложения структуры проектирования по ГОСТ 2.103;  На этапе структурного синтеза на основе выбранного принципа действия создаются варианты начального графического представления объекта — структуры, схемы, алгоритмы, упрощѐнные эскизы. В соответствии с ГОСТ 2.103 этот этап включает стадию эскизного проектирования;  На этапе параметрического синтеза отыскиваются значения параметров объекта, находится численное, в том числе оптимальное, решение проектной задачи, создаѐтся подробная документация или описание объекта, чертежи изделия и его частей. Этот этап соответствует стадиям технического и рабочего проектирования. Вследствие неполноты начальных знаний о задаче процесс проектирования — итерационен, что на рисунке 3 отражается стрелками обратных движений. С каждым циклом итерации цели проектирования всѐ более уточняются, появляется необходимость в дополнительных функциях и, как следствие, — потребность в разработке дополнительных частей и узлов. Решение частных проектных задач, дополняющих основное решение, также проводится в соо тветствии с представленной последовательностью. На каждом этапе внутреннего проектирования выполняются следующие процедуры:  выбор модели (то есть основополагающего принципа, вида блок-схемы и расчетной схемы),  выбор метода решения, в том числе метода оптимизации,  решение,  анализ полученных результатов и принятие решения. Замечено, что эффективность проектируемого объекта определяется: в первую очередь — выбранным принципом действия, во вторую — предложенной структурой и в третью — соотношением параметров. 14 МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ Выделяют следующие основные Методы проектирования:  Эвристические методы  Метод итераций (последовательного приближения)  Метод декомпозиции  Метод контрольных вопросов  Метод мозговой атаки (штурма)  Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ)  Метод морфологического анализа  Функционально-стоимостной анализ  Методы конструирования  Экспериментальные методы  Цели и виды экспериментальных методов  Планирование эксперимента  Машинный эксперимент  Мысленный эксперимент  Формализованные методы  Методы поиска вариантов решений Эвристические методы Долгое время в основе творчества лежали методы проб и ошибок, перебора возможных вариантов, ожидание озарения и работа по аналогии. Так, Эдисон провел около 50 тысяч опытов, пока разрабатывал устройство щелочного аккумулятора. А об изобретателе вулканизированной резины Чарльзе Гудиер (Goodyear) писали, что он смешивал сырую резину (каучук) с любым попадавшимся ему под руку веществом: солью, перцем, сахаром, песком, касторовым маслом, даже с супом. Он следовал логическому заключению, что рано или поздно перепробует все, что есть на земле и, наконец, наткнется на удачное с очетание. Однако со временем такие методы начали приходить в противоречие с темпами создания и масштабами современных объектов. Стали вырабатываться рекомендации, позволявшие более осознанно подходить к проектированию как творческой деятельности. Наиболее интенсивно поиском новых методов занялись со второй половины 20 века, причем не только посредством изучения приемов и последовательности действий инженеров и других творческих работников, но и на основе достижений психологии и физиологии мозга. Сейчас практически во всех преуспевающих фирмах, занятых созданием материальной и нематериальной (программы, методики) продукции, поиск новых идей и решений ведется с помощью тех или иных эвристических методов. А для современного инженера знание этих методов становится столь же нео бходимым, как и умение писать и читать. Даже журналисты, художники, бизнесмены и представители других профессий, кто остро нуждается в оригинальных идеях, активно используют такие методы. 15 1 Метод итераций (последовательного приближения) Процесс проектирования ведется в условиях информационного дефицита, который проявляется в следующем:  невозможность заранее точно указать условия работы проектируемого объекта, не зная его конкретного вида и устройства (исходные данные зависят от вида конечного решения);  выявление в процессе проектирования противоречивых исходных данных, т.е. невозможность достижения технического решения при первоначально предложенных данных, оказавшихся взаимоисключающими;  появление в процессе проектирования необходимости учета дополнительных условий и ограничений, которые ранее считались несущественными;  перераспределение по степени важности показателей качества, так как может выясниться, что показатель, ранее считавшийся второстепенным, очень важен (и наоборот). Такая неопределенность устраняется посредством выполнения итерационных процедур. Первоначально задача решается при предположительных знач ениях исходных данных и ограниченном числе учитываемых факторов (первый цикл итераций, так называемое «первое приближение»). Далее возвращаемся в начало задачи и повторяем ее решение, но уже с уточненными значениями исходных данных и перечнем факторов, найденными на предыдущем этапе (второй цикл итераций, «второе приближение»). И т.д. Число циклов итераций зависит от степени неопределенности начальной постановки задачи, ее сложности, опыта и квалификации проектировщика, требуемой точности решения. В процессе приближений возможно не только уточнение, но и отказ от первоначальных предположений. Если хотят подчеркнуть, что первоначальное решение задачи выполнялось в условиях полной или большой неопределенности, первый цикл итераций называют «нулевым приближением». Не надо бояться итераций в своей работе, поскольку еще ни один технический объект (а также законопроект, книга и т.д.) не был создан с первого раза. С другой стороны, желательно не увлекаться итерациями при выполнении дорогих или продолжительных проектных работ. В частном случае, когда нет никаких предположений по решению задачи, метод последовательных приближений можно сформулировать в виде совета: - если не известно, что и как делать (нет идей, данных, определенности и т.п.), возьмите в качестве исходного решения любое известное (идею, схему, данные,...) или предположите какое-нибудь (но желательно разумное) решение задачи. Проанализировав выбранное решение на соответствие условиям задачи, станет видно, что вас в нем не устраивает и в каком направлении его надо улучшать. 2 Метод декомпозиции Любой объект-систему можно рассматривать как сложный, состоящий из отдельных взаимосвязанных подсистем, которые, в свою очередь, также могут 16 быть расчленены на части. Такой процесс расчленения системы называется декомпозицией. В качестве систем могут выступать не только материальные объекты, но и процессы, явления и понятия. Декомпозиция позволяет разложить сложную задачу на ряд простых, пусть и взаимосвязанных задач. При декомпозиции руководствуются определенными правилами. 1. Каждое расчленение образует свой уровень. Исходная система располагается на нулевом уровне. После ее расчленения получаются подсистемы первого уровня. Расчленение этих подсистем или некоторых из них, приводит к появлению подсистем второго уровня и т.д. Упрощенное графическое представление декомпозированной системы называется ее иерархической структурой. Иерархическая структура может быть изображена в виде ветвящейся блоксхемы, на подобие представленной на рис.4. Здесь на нулевом уровне располагается исходный объект-система С1, на следующих уровнях — его подсистемы (число уровней и количество подсистем, показанных на рисунке, выбрано пр оизвольно). С целью получения более полного представления о системе и ее связях в структуру включают надсистему и составляющие ее части (системы нулевого уровня, например, вторая система С 2). Рис.4. Пример иерархической структуры (блок схема) Для анализа иерархической структуры могут применять теорию графов. Это позволяет перейти от графической модели к математической, в которой описание ведется по уравнениям, аналогичным законам Кирхгофа в электротехнике или уравнениям гидравлики. Граф — это совокупность вершин и ребер (ветвей). Вершины — элементы структур, а ребра — связи между ними, изображаемые линиями. Если ребрам поставить в соответствие некоторые структурные параметры (веса'), то такой граф называется взвешенным. Граф называется направленным, если для его р ебер указаны определенные направления. 17 Рис.5. Граф структуры системы (И-дерево) дерева Рис.6. Пример И-ИЛИ- Граф, представленный на рис.5, соответствует И-дереву: вершины, которые расположены на одинаковых уровнях, являются обязательными элементами вышерасположенных систем (так, для вершины 0.1 обязательные элементы — 1.1, 1.2, а для вершины 2.2 — 3.1, 3.2 и 3.3. Например, автомобиль состоит из двигателя, И кузова, И шасси). Наряду с И-деревом используют ИЛИ-дерево, в котором на одинаковых уровнях располагаются вершины возможных элементов структур, их варианты. Например, автомобиль может иметь двигатель ИЛИ внутреннего сгорания, ИЛИ газотурбинный, ИЛИ электрический. Часто применяют И-ИЛИ-дерево, которое соединяет уровни с обязательными элементами структуры с уровнями вариантов всех или части этих элементов (рис.6). Сочетание И и ИЛИ уровней может быть произвольным и не обяз ательно они должны чередоваться. Иерархическая структура объектов-систем часто изображается в виде дерева, т.е. графа без замкнутых маршрутов, с расположением вершин по определенным уровням, например, как показано на рис.5. Вершина верхнего уровня (на рисунке — 0) называется корнем. 2. Объект-система расчленяется только по одному, постоянному для всех уровней, признаку. В качестве такого признака может быть:  функциональное назначение частей,  конструктивное устройство (вид материалов, формы поверхностей и др.),  структурные признаки (вид схемы, способы и др.). Так, в приведенном выше примере выделение в составе автомобиля мотора, шасси и кузова проводилось в соответствии с функциональным признаком. При построении И-ИЛИ деревьев возможно сочетание нескольких признаков: 18 одного — постоянного для И структуры, и одного или различных на каждом уровне — для ИЛИ структуры. 3. Вычленяемые подсистемы в сумме должны полностью характеризовать систему, но при этом взаимно исключать друг друга (особенно это касается ИЛИ-деревьев). Например, если при перечислении частей автомобиля опустить, допустим, мотор, то функциональное взаимодействие остальных подсистем не обеспечит нормальное функционирование всей системы (автомобиля) в целом. В другом примере, перечисляя возможные виды двигателей, используемые в автомобиле, необходимо охватить всю известную область (декомпозиция — по принципу действия). Если это сложно сделать, допускается неупомянутые (или неизвес тные) элементы объединить в одну группу (подсистему) и назвать ее «другие», либо «прочие», либо провести деление двигателей, например, на «тепловые» и «нетепловые». К неоднозначности может привести использование на одном уровне взаимно пересекающихся подсистем, например, «двигатели электрические» и «двигатели переменного тока», так как неясно куда же нужно в таком случае отнести асинхронный двигатель. Для обозримости рекомендуют выделять на каждом уровне не более 7 подсистем. Недопустимо, чтобы одной из подсистем являлась сама система. 4. Глубина декомпозиции (степень подробности описания) и количество уровней определяются требованиями обозримости и удобства восприятия получаемой иерархической структуры, ее соответствия уровням знаний работающему с ней специалиста. Обычно в качестве нижнего (элементарного) уровня подсистем берут такой, на котором располагаются подсистемы, описание или понимание устро йства которых доступно исполнителю (руководителя группы людей или отдельного человека). Таким образом, иерархическая структура всегда субъективно ориентирована: для более квалифицированного специалиста она будет менее подробна. Число уровней иерархии влияет на обозримость структуры: много уровней — задача труднообозримая, мало уровней — возрастает число находящихся на одном уровне подсистем и сложно установить между ними связи. Обычно, в з ависимости от сложности системы и требуемой глубины проработки, выделяют 3...6 уровней. Например, разрабатывая механический привод, в качестве элементарного уровня можно взять колеса, валы, подшипники, двигатель в целом. Хотя по дшипники и двигатель являются сложными по устройству элементами и трудоемкими в проектировании, но как готовые покупные изделия для разработчика они выступают в виде элементарных частей. Если бы двигатель пришлось бы разрабатывать, то его, как сложную систему, было бы целесообразно декомпозировать. Эвристический характер построения иерархической структуры проявляется, прежде всего, в выборе числа уровней и перечня составляющих их подсис19 тем. Наиболее сильна субъективность в ИЛИ-деревьях, когда вид системы еще не известен и возможно различное их представление. В процессе проектирования декомпозиция неразрывно связана с последующей композицией, т.е. сборкой и увязкой отдельных частей (подсистем) в единый объект (систему) с проверкой на реализуемость в целом, совместимость (особенно подсистем, принадлежащих разным ветвям) и согласованность параметров (восходящее проектирование). В процессе согласования может возникать потребность в новой, корректирующей декомпозиции. Методы декомпозиции и последовательных приближений очень распространены, причем часто те, кто применяет их, даже не воспринимают их как методы. Очень эффективным является совместное использование этих методов. 3 Метод контрольных вопросов Суть метода заключается в ответе на специально подобранные по содержанию и определенным образом расставленные наводящие вопросы. Вдумчиво и, по возможности, полно отвечая на них, фиксируя основные положения ответов, например, на бумаге в виде ключевых слов, схем и эскизов, удается всесторонне представить решаемую задачу, отыскать новые пути ее решения. Контрольные вопросы, с одной стороны, подобны консультанту, в ненавязчивой форме предлагающему попробовать те или иные подходы и пути решения пр облемы, а с другой стороны, позволяют спокойно и не спеша поразмышлять в одиночестве. В составлении и группировании вопросов участвуют и психологи. Метод контрольных вопросов широко применяется в процессе обучения как способ развития мышления. В последнее время этот метод служит основой для ведения диалога с ЭВМ при работе с интеллектуальными, «думающими» программными комплексами — здесь сочетается использование обширной информационной базы и иерархического представления множества вопросов. Например, при анализе известного решения с целью его улучшения рекомендуют задавать себе следующие вопросы: - Почему так или такое? А как еще иначе? (применительно к назначению узлов и деталей, их частей и форм, к последовательности выполнения действий и т.д.). - Зачем это нужно? - Что произойдет, если этого не будет? Применительно к проектированию варианты метода были предложены А. Осборном (1964г., США) и Т. Эйлоартом (1969г., США). 4 Метод мозговой атаки (штурма) Многие согласятся с тем, что легче выбрать хорошее решение из нескольких вариантов, чем сразу предложить требуемое решение. Естественно, чем больше вариантов, тем лучшее решение можно найти. Для отыскания большого количества идей в сжатые сроки и предназначен метод мозговой атаки (или, как его еще называют, мозгового штурма). 20 Метод основан на коллективном обсуждении проблемы в психологически комфортной обстановке. Он направлен на преодоление психологической инерции. Отличается простотой и эффективностью. Коллективное обсуждение как способ решения задач было известно с древности. Но в виде самостоятельного метода со своими правилами и структурой он был предложен А. Осборном (США) в 1957 году, в развитие своих идей, появившихся в годы 2-й мировой войны. Решение задачи включает ряд этапов. 1. Постановка задачи. Заказчик выдает руководителю будущей творческой группы задание. Руководитель анализирует проблему и четко формулирует задачу (желаемые свойства, действия, последствия и т.д.). 2. Формирование творческой группы. Замечено, что по своим способностям решать задачи большинство людей можно разделить на две группы — генераторы идей (люди с большим воображением) и аналитики (люди практического склада мышления, способные трезво осмыслить и конкретизировать идею). Творческую группу формируют из генераторов. Численность группы — 3...10 человек: при большем числе трудно обеспечить свободное высказывание мнений каждому члену, а при меньшем — сложнее развивать предлагаемые идеи и взгляды. Как правило, основу группы с оставляют неспециалисты в области решаемой задачи. Чем шире и разнообразнее интересы и профессиональная подготовка членов группы, тем продуктивнее будет работа. Уровень образования, специальность не имеют значения, чтобы изначально преодолеть психологическую инерцию, свойственную специалистам или вызванную должностными обязанностями. Главное требование к кандидату в члены группы — богатство фантазии. Члены группы должны быть знакомы друг с другом и психологически совместимы, во время сеанса находиться в хорошем настроении и соблюдать правила игры. 3. Правила поведения во время сеанса мозговой атаки:  главное — высказать идею, а не задумываться о ее содержании и аргументации (это — дело аналитиков, количество предпочтительнее качества). Мысли должны выражаться кратко, в течение не более полминуты, поскольку длительное высказывание снижает активность и притупляет внимание остальных участников, а возникающие в головах идеи могут забываться;  запрещена любая критика идей, а также осуждающие реплики, усмешки, одергивания и т.п., что порождает психологические барьеры. Задача каждого — поддержание атмосферы доброжелательности, что высвобождает мысль;  желательно развитие идей, высказанных другими. 4. Проведение сеанса мозговой атаки. Перед началом сеанса или накануне руководитель излагает членам группы суть задачи (в случае, когда участники предпочитают настроиться на проблему заранее). Во время сеанса своими вопросами и замечаниями руководитель управляет ходом обсуждения, следит за соблюдением правил и регламента, поддерживает атмосферу доброжелательности и творчества, удерживает от сужения области поиска (зацикливания на какой-то одной идее или направлении поиска). 21 Продолжительность сеанса обычно составляет один-два часа. Возможны перерывы. Высказываемые идеи должны фиксироваться, но так чтобы участники сеанса не отвлекались (например, записывая разговоры на магнитофон). После сеанса возможно коллективное редактирование высказанных идей с их развитием и дополнением. Окончательный список идей затем передается группе аналитиков для детальной оценки. При этом перед ними ставится задача не отметать сходу внешне абсурдные предложения, а пытаться найти способ их реализации, применения или улучшения. Генерация идей возможна следующими способами:  прямой аналогии, по сходству с аналогичным процессом или объектом из живой природы или области, знакомой члену группы (для чего и подбирают людей с широкой областью интересов). Например, требуется найти способ перебраться с одного берега на другой. — Построим мост, ... ;  фантастической аналогии, использование гипотетичных, фантастических, вымышленных и сказочных средств и персонажей. Например, ... попробовать использовать коверсамолет, сдвинуть берега;  личностной аналогии (эмпатия), отождествление себя с деталями или изделием, попытка изнутри прочувствовать и увидеть, что можно улучшить или изменить (вжиться в образ). Например, ... сделать огромный шаг, представить себя в виде моста;  символической аналогии, в парадоксальной форме кратко сформулировать суть проблемы. Например, ... перейти по твердой воде или воздуху. Метод мозговой атаки применяется не только для поиска путей решения задачи, но и уточнения ее формулировки, выявления возможных недостатков или побочных эффектов (так называемый метод обратной мозговой атаки). На основе метода мозговой атаки разработан ряд других методов, среди которых наиболее известен метод синектики. Его существенной чертой является значительное задействование возможностей подсознания. Метод мозговой атаки совместно с методом контрольных вопросов лежит в основе некоторых «думающих» программ: компьютер выступает в качестве собеседника, активизирующего мышление, предоставляющего огромное количество сведений и быстро обрабатывающего информацию. 5 Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) На основе анализа собственного опыта и многочисленных патентов Г.С. Альтшуллер предложил метод под названием «алгоритм решения изобретательских задач» (АРИЗ, в котором слово «алгоритм» означало «четкая программа действий»). Позднее на его основе был создан более совершенный метод — ТРИЗ. Этот метод предназначен для выявления истинных причин (противоречий), мешающих совершенствованию исследуемого объекта, и выбора эффективного средства для их преодоления. Предлагается 4 способа устранения противоречий: 22 1. Переход от рассматриваемого объекта к объекту с идеальными характеристиками (показателями качества) посредством формирования идеального конечного результата (ИКР). Способ служит для уточнения целей решаемой задачи, поскольку в такой формулировке ярче проявляются главные противоречия в виде барьеров на пути совершенствования объекта, отсеиваются второстепенные факторы, проясняются необходимые свойства. ИКР можно формировать по следующим направлениям:  масса, размеры, время действия стремятся к нулю, т.е. потребная функция выполняется мгновенно, а самого объекта как материального тела нет. Напр имер, необходимо устройство для нагрева воды, используемой для питья. ИКР — нагревать прямо в чашке, не используя дополнительного устройства, либо нагревать воду в чайнике мгновенно. Далее нужно посмотреть, что этому мешает, в чем заключается противоречие;  объект обладает идеальными характеристиками, такими как автономность (часы, не нуждающиеся в подзаводе; доска, с которой записи исчезают через заданное время сами, ...), независимость от окружающих условий, самонастраиваемость (очки, которые обеспечивают глазам постоянную освещенность, независящую от интенсивности внешнего освещения, ...);  в функционирующем объекте полностью отсутствуют недостатки. Например, устройство для нагрева воды без потерь. 2. Замена одного типа противоречия на другое, для которого решение уже известно или легче достижимо. Так, например, задачу нагрева воды без потерь энергии можно сформулировать в другой постановке — нагревать только воду. 3. Применение вепольных преобразований для устранения противоречий. Веполь (ВЕщество-ПОЛе) — система из трех элементов В1, В2, П, которая лежит в основе каждого технического процесса и является его простейшим устойчивым элементом. Так, процесс наворачивания гайки (В1) на винт (В2) будет записан в виде П->В1->В2 , где П — механическое движение (как разновидность поля). 4. Применение системы операторов: ИКР, РВС, ММЧ. Оператор РВС (размер, время, стоимость) — это серия мысленных экспериментов по преодолению привычного представления об объекте и исследование его поведения при изменении составляющих оператора (замедлениеускорение времени, увеличение-уменьшение размеров, ...). Оператор ММЧ (метод маленьких человечков) связан с мысленным населением объекта маленькими человечками, которые связывают между собой отдельные элементы, выполняют действия, необходимые для получения требуемого результата. Далее мысленно или графически изучают их поведение (что изменить в расположении объекта, какие у человечков возникают проблемы, ...). ТРИЗ предлагает систему типовых приемов для устранения противоречий. Их количество колеблется в зависимости от модификации метода и для АРИЗ 77 включает 40 видов. 23 В процессе решения задачи последовательно просматривают все приемы, пытаясь реализовать предлагаемый совет либо на его основе развить решение. Эффективно использовать данные приемы во время сеанса мозговой атаки. 6 Метод морфологического анализа Метод предназначен для существенного расширения области поиска возможных решений задачи. Он основан на предложении возможных решений для отдельных частей задачи (так называемых морфологических признаков, т.е. признаков, характеризующих устройство) и последующем систематизированном получении их сочетаний (комбинировании). Это — первый метод, специально созданный для решения эвристических задач. Он был разработан Ф. Цвикки (Швейцария) в 30-х годах 20-го века, но практическое применение получил с 1942 г., во время работы Цвикки в США в авиастроительной фирме. Употребляются также другие названия этого метода: метод морфологического ящика, метод морфологических карт. Содержание метода: 1. Выясняется цель задачи — поиск вариантов функциональных схем, либо принципов действия, либо структурных схем, либо конструктивных разновидностей разрабатываемого объекта. Возможен поиск одновременно по нескольким признакам. 2. Выделяют узловые точки (оси, отдельные части задачи), которые характеризуют разрабатываемый объект с позиции ранее сформулированной цели. Это могут быть частные функции подсистем, их принципы работы, их форма, расположение, характеристики и свойства (состояние вещества и энергии, вид совершаемого движения, физические, химические, биологические, психологические, потребительские свойства и т.д.). Удобно предварительно (допустим, из анализа аналогичного объекта) построить соответствующую блок-схему (функционирования, принципа действия, структурную схему), элементы которой и образуют узлы. Количество узлов обычно выбирается из условия обозримости и реальности анализа получаемых впоследствии вариантов: при ручной обработке — 4...7 узлов, при работе на компьютере — в пределах физической возможности вычислительной техники и отведенного на решение задачи времени. Удобно задачу решать в ряд этапов: сначала по ограниченному числу наиболее важных узловых точек, а затем — для дополнительных, второстепенных или выявленных в ходе анализа и представляющих интерес новых узлов. 3. Для каждой узловой точки предлагаются варианты решений: либо исходя из личного опыта (зависит от эрудиции), либо беря их из справочников и банков (баз) данных (т.е. на каждую ось нанизываются возможные решения, по аналогии со счетами). Варианты должны охватывать всю область возможных решений для данной узловой точки. Но чтобы задача была обозримой, рекомендуется сначала выделять укрупненнообобщенные группы вариантов, которые при необходимо24 сти впоследствии конкретизируются. Варианты могут быть не только реальные, но и фантастические. 4. Проводят полный перебор всех вариантов решений (каждый раз берут по одному варианту для каждой оси) с проверкой комбинаций на соответствие условиям задачи, на несовместимость отдельных вариантов в предлагаемой их общей группе, на реализуемость и иные условия. При необходимости для выбранных решений можно повторить морфологический анализ, конкретизируя узлы (оси) и варианты. Морфологический анализ удобнее и нагляднее проводить с применением морфологических таблиц. Формальное комбинирование вариантов создает впечатление автоматизма в применении метода. Однако его эвристическая природа весьма существенна и зависит от следующих субъективных факторов:  интуитивное выделение узлов и их признаков, состава вариантов. Отсутствие уверенности, что учтены все (и особенно, перспективные) узлы и варианты;  конкретное решение является следствием анализа просматриваемых комбинаций, возникновения продуктивных ассоциаций и образов. Метод морфологического анализа служит основой большинства интеллектуальных программ. Приведем пример поиска принципов действия транспортного средства. В качестве узловых точек приняты основные элементы его принципа действия: получение энергии обеспечение перемещения — способ управления, а также структурный признак — расположение источника энергии. Эти узлы и возможные варианты для каждой узловой точки приведены в таблице. Полное число возможных комбинаций определяется перемножением количества вариантов по каждому узлу. В данном, хотя и простом примере оно равно 3 × 4 × 3 × 2 = 72, т.е. достаточно велико (число вариантов преимущественно зависит от числа узлов). Узлы (оси) Варианты (классы) 1. Получение энергии (тип двигателя) 1.1. Механический 1.2. Электрический 1.3. Тепловой 2. Обеспечение перемещения (тип движителя) 2.1. Колеса 2.2. Гусеницы 2.3. Воздушный винт 2.4. Шнек 3. Способ управления движением 3.1. Руль 3.2. Движителем 3.3. Направляющие 4. Расположение источника 4.1. Внутри (автономный) 25 энергии 4.2. Внешний Далее просматриваем все комбинации. Так, набор 1.3–2.1–3.2–4.1 соответствует привычному для нас автомобилю с тепловым двигателем, управление движением посредством поворота колес. Для конкретизации этой схемы введем узел — вид теплового двигателя: внутреннего сгорания, паровой, газовая турбина, что позволит уточнить исходную схему. Другой набор, 1.2–2.1–3.3–4.2 соответствует трамваю. Функционально-стоимостной анализ Основное назначение функционально-стоимостного анализа (ФСА) — добиться максимального снижения стоимости изделия за счет совершенствования его конструкции и технологии изготовления. Его принципы применительно к совершенствованию производства были сформулированы Ю.М.Соколовым в 1943 г., но как самостоятельный метод ФСА был введен в широкую практику Майлзом (США) в 1961 г. Метод применяется к уже известным объектам — подлежащим улучшению изделию, технологическому процессу. Известно, что потребитель изделия оплачивает (с его точки зрения) стоимость удовлетворения своих потребностей, т.е. выполнения потребных функций. ФСА, основываясь на выявлении всех функций Фi исследуемого объекта и соотнесении их с его элементами (деталями, узлами, сборочными единицами), нацелен на минимизацию полной стоимости С выполнения этих функций, например, минимизацию С= Σ Сi · Фi . Для этого необходимо знать функциональную структуру объекта, стоимость о тдельных функций Сi и их значимость Фi. Стоимость функций С j включает затраты на материалы, изготовление, сборку, транспортировку и последующие обслуживание и утилизацию и т.п. (этот круг определяется целями задачи и жизненным циклом). Эффективны действия, направленные на совмещение выполнения одной частью изделия нескольких функций и на максимальную реализацию принципа ИКР (функция выполняется, а ее носителя нет). На практике этому соответствует то, если стоимость нового объекта, совмещающего ряд функций, будет меньше суммарной стоимости объектов, выполнявших эти функции поврозь. Стоит отметить, что важнее искать ненужные и неэффективно работающие части изделия и о тказываться от них, а не снижать их стоимость. Для проведения анализа необходимо знание не только стоимости функций, выполняемых исследуемым изделием, но и стоимость выполнения аналогичных функций другими доступными деталями или узлами. Возможно назначение стоимости в виде сравнительных оценок — отталкиваться от стоимости исходной функции, принимаемой за единицу. В первую очередь минимизируют стоимость выполнения главных функций. При этом качество функционирования изделия стремятся сохранить на прежнем уровне. Однако не следует упускать из внимания и вспомогательные функции, часто решающим образом определяющие спрос на выпускаемое изде26 лие (например, внешняя привлекательность, удобство эксплуатации и т.п.). Это указывает на важность знания не только стоимости каждой функции, но и ее ценности (значимости). На стоимость функции влияют:  стоимость реализации принципа действия: энергетические затраты, доступность и стоимость материалов, последствия от побочных эффектов и т.д.;  структурные признаки: простота (технологичность) форм деталей, их взаимное расположение и количество (разнообразие) и т.д.;  параметрические характеристики: материалоемкость деталей, их размеры и качество поверхностей, точность изготовления и сборки и т.д. Следует помнить, решение задачи методом ФСА конкретно и зависит от условий производства и применения исследуемого изделия. Например, на стоимость изделия влияют отличия в цене на электроэнергию в разных районах, имеющееся на данном заводе оборудование. ФСА можно вести бессистемно с целью решения какой-то частной задачи. Например, рассматривается шероховатость некоторой поверхности. Почему здесь нужно такое качество поверхности? Нельзя ли его понизить (а, следовательно, заменить, допустим, шлифование точением) и что для этого нужно сделать или изменить? Эффективное проведение ФСА включает выполнение следующих этапов: 1. Планирование и подготовка: уточняется объект и цели (минимизация стоимости или повышение качества выполнения функции при сохранении прежней стоимости), формируется рабочая группа. 2. Информационный: сбор сведений по условиям применения и изготовления изделия, требованиям к его качеству, возможным проектным решениям, недостаткам. 3. Аналитический: составление функциональной структуры, определение стоимости и ценности отдельных функций, выбор направления работы. 4. Поисковый: улучшение решения на основе привлечения эвристических, математических и экспериментальных методов, выбор лучших вариантов. 5. Рекомендательный: оформление протоколов и рекомендаций по реализации предложений. ФСА широко применяется для повышения конкурентоспособности выпускаемых изделий, «вылизывания конструкций», т.е. такого снижения стоимости изделия и улучшения его конструкции, чтобы не допустить (сделать экономически нецелесообразным) выпуск подобного по функциям и их качеству изделия конкурирующими фирмами. Так, в Японии 100% экспортируемых промышленных изделий подвергается ФСА. Обычно на несовершенство конструкции и неосознанное применение ФСА указывают подаваемые в процессе выпуска продукции рацпредложения. Более подробно с содержанием приведенных и других эвристических методов можно познакомиться в книге Дж.Джонса. Методы конструирования 27 Приведенные выше эвристические методы позволяют найти оригинальные или неожиданные идею, техническое решение, образ объекта. Однако на практике такое требуется примерно в 10% решаемых задач, когда важны сущес твенные прорыв в новое или отрыв от конкурентов. Чаще необходимо усовершенствовать уже известное решение. Это объясняется тем, что инженерное р ешение всегда должно увязываться с его практической реализуемостью, с во зможностью «воплощения в металле», т.е. быть, прежде всего, технологичным, экономичным и не требовать длительных по времени работ. Известна следующая поговорка практиков: «Кончай дедукцию, давай продукцию». А потому новое решение обычно получают путем постепенного внесения малых изменений в прежнюю, уже существующую конструкцию, используя разные методы и подходы, условно называемые методами конструирования. К методам конструирования относятся методы на основе преемственности, унификации, агрегатирования, модификации, стандартизации, инверсии и др угие /Орлов П.И./. По своему характеру эти методы являются эвристическими. Конструктивная преемственность — это постепенное совершенствование конструкции путем введения в нее отдельных новых или дополнительных деталей, узлов, агрегатов взамен морально устаревших и неудовлетворяющих современным требованиям, либо с целью изменения прежних характеристик изделия. Метод основан на совершенствовании уже существующей конструкции. Он включает следующие этапы:  составление списка новых требований к конструкции и его анализ,  выявление в конструкции частей, препятствующих удовлетворению этих требований,  поиск путей по усовершенствованию данных частей или поиск вариантов для их замены. Метод широко использует основные эвристические методы. Так, для поиска слабых мест в конструкции эффективно применять метод иерархической декомпозиции, расчленяя изделие на как можно более простые или элементарные части и отыскивая те, с которыми связана неудовлетворительная работа всего изделия. Чем элементарнее будет заменяемая часть, тем проще и быстрее будет создана более совершенная конструкция: меньше времени уйдет на разработку, не понадобится существенно переналаживать технологический процесс. При этом необходимо выполнять проверку на состыковку новой части с остальными частями изделия (по геометрическим размерам и формам сопрягаемых поверхностей, усилиям взаимодействия и передаваемой мощности и другим входным и выходным параметрам) и обращать внимание на то, чтобы согласование размеров, создание специальных условий и т.д. не усложняло технологию изгото вления и сборки соседних взаимодействующих частей. Метод базового агрегата — выпуск разнообразных изделий, объединенных наличием у них общей, базовой части (агрегата). Обычно таким агрегатом является наиболее сложная часть будущих изделий. Разработка базового агр егата ведется с таким учетом, чтобы, присоединяя к нему дополнительные части, можно было достаточно просто и быстро создавать изделия с измененными 28 внешним видом, числом выполняемых функций, характеристиками. Метод базируется на унификации форм и параметров состыковочных поверхностей, согласованности величин мощности и основных входных и выходных параметров. Метод агрегатирования — создание изделия путем сочленения унифицированных агрегатов, устанавливаемых в различном сочетании на общем основании. Для удобства сочленения комбинируемые агрегаты обладают полной взаимозаменяемостью по эксплуатационным показателям и присоединительным размерам. Метод модификации — переделка изделия с целью его приспособления к новым требования, условиям работы, технологическому процессу (способу изготовления и сборки) без изменения в нем наиболее дорогих и ответственных частей. Часто основывается на замене материалов или изменении их механических или химических свойств, либо замене одних частей на другие. Метод стандартизации — создание конструкции и ее последующее совершенствование на основе применения стандартных деталей и узлов, элементов со стандартными параметрами. Это позволяет, несмотря на сложность стандартных элементов, использовать уже разработанную техническую документацию и, возможно, покупные части (например, асинхронный электродвигатель, подшипник качения), применять типовые технологические операции и обор удование, упрощает обслуживание и ремонт. Метод инверсии — создание новой конструкции на основе изменения функций, форм или положения частей существующего изделия. Например, пружину растяжения заменить пружиной сжатия, выпуклую поверхность сделать вогнутой. Экспериментальные методы 1 Цели и виды экспериментальных методов Экспериментальные исследования, в основном, ведутся с двумя целями:  определение закономерностей и характеристик, присущих исследуемому объекту (например, зависимость удлинения детали при ее нагреве), и определение действительных значений его параметров (например, физико-механические свойства используемого материала, степень коррозиоустойчивости и т.п.). Эта деятельность связана с экспериментальными исследованиями, поиском нового и неизвестного;  сбор данных, которые будут содержать достаточные сведения для по дтверждения правильности гипотез или ранее принятых решений (определение фактических характеристик, их соответствие заданным показателям качества, проверка технологических решений и т.д.). Такие работы связаны с проведением испытаний, т.е. практической проверкой теорий и предположений. Испытания разработанного объекта обязательны для подтверждения возможности его запуска в производство. Порядок таких испытаний регламентируется ГОСТ 15.201-2000. 29 Экспериментальные данные получают посредством измерений, анализов, диагностирования, органолептических методов (вкус, запах и т.п.), фиксации событий (отказы, повреждения) и другими способами. Исследуемые характер истики изделий либо экспериментально оцениваются (задача — получение качественных или количественных оценок), либо контролируются (задача — установление соответствия реальных характеристик требуемым). Характеристики могут замеряться в процессе работы или на нефункционирующем изделии, до либо после приложения воздействия. Испытания проводятся в естественных или искусственно созданных (моделируемых) условиях, или же в условиях, обусловленных функционированием самого изделия (например, внутренний нагрев вследствие трения). Для имитации условий используют следующие виды воздействий:  механические (внешние нагрузки, вибрации, удар и т.п.);  климатические (атмосферное давление, температура, влажность, пыль и т.п.);  термические (нагрев или охлаждение);  радиационные;  электрические (напряжение, ток, поле);  электромагнитные;  магнитные;  химические (специальные среды);  биологические. Испытывается единичное изделие или партия, подвергаемая сплошному или выборочному контролю. Объектом испытаний может быть макет или модель изделия, но принимаемое тогда решение относится к этим объектам. В процессе испытаний некоторого изделия возможна замена части его элементов моделями или на моделях замеряются отдельные характеристики. В зависимости от целей возможно проведение следующих видов испытаний:  определительные. Уточняют значения характеристик изделия;  контрольные. Уточнят качество изделия;  сравнительные. Проводят в идентичных условиях для сравнения характеристик аналогичных или одинаковых объектов;  исследовательские. Изучают и уточняют свойства изделия. Этот вид испытаний может проводиться и на промежуточных этапах проектирования: исследуются показатели качества, выбирается наилучший режим эксплуатации или наилучшие характеристики (поисковые исследования), сравниваются проектные варианты изделия и его узлов, оцениваются параметры и вид математических моделей, выявляются существенно влияющие на показатели качества факторы. В процессе нормальных испытаний информация об изделии собирается постепенно, в тот же интервал времени, который соответствует обычным условиям эксплуатации. Эту же информацию можно получить в более сжатые сроки 30 в результате ускоренных испытаний. При ограниченности времени и материальных ресурсов проводят неполные, сокращенные испытания. Необходимо учитывать, что при повторных испытаниях результаты в той или иной степени отклоняются от ранее полученных. Воспроизводимость р езультатов зависит от непостоянства характеристик испытываемых изделий и разброса их параметров, воспроизводимости самих испытаний, квалификации персонала. В зависимости от степени соответствия реальным условиям испытания подразделяются на следующие:  лабораторные. Это — в основном исследовательские испытания. В лабораторных условиях изучается поведение отдельных узлов и деталей, макетов и образцов. Часть внешних параметров имитируется;  стендовые (заводские). На испытательном оборудовании (стендах) в работе проверяется взаимодействие механизмов и отдельных узлов, выявляются дефекты, замеряются основные характеристики. Здесь исследуются экспериментальные образцы изделий, и часть внешних воздействий имитируется;  полигонные. Исследования опытных образцов изделий ведется в условиях, наиболее приближенных к реальным, в две стадии: обкатка и опробование. Проверяется надежность изделия и соответствие его характеристик. Время о бкатки устанавливается нормативными документами. Изделие последовательно обкатывается на холостом ходу и под частичной нагрузкой. Опробование изделия с целью уточнения фактических характеристик проводится в рабочих условиях, под полной нагрузкой и предусматривает различные варианты условий и режимов работы;  натурные. Испытывается реальное изделие в условиях его прямого назначения с непосредственной оценкой реальных свойств;  эксплуатационные. Проводятся в условиях непосредственной эксплуатации серийно (промышленно) выпускаемого изделия. Собираются статистические данные об изделии, выявляются скрытые дефекты и дополнительные во зможности. В зависимости от ответственности назначения изделия экспериментальные исследования могут включать часть или полную систему этих испытаний. На выбор влияет и то, что затраты на проведение испытаний, при переходе от лабораторных к эксплуатационным, резко возрастают. Порядок испытаний зависит от вида исследуемого объекта и регламентируется соответствующими стандартами и разработанными на их основе рекомендациями. Обычно для проведения испытаний привлекаются специализированные организации или подразделения предприятий. Результаты работ принимаются (официально подтверждаются) приемосдаточными (ведомственной или государственной) комиссиями. ных 2 Планирование эксперимента и обработка экспериментальных дан- 31 При проведении экспериментальных исследований всегда стремятся к сокращению их сроков и затрат, а также — к получению результатов с требуемой точностью. Для этих целей разработаны и широко применяются (а в некоторых случаях — в обязательном порядке) математические методы планирования эксперимента и обработки экспериментальных данных. Методы планирования эксперимента позволяют минимизировать число необходимых испытаний, установить рациональный порядок и условия проведения исследований в зависимости от их вида и требуемой точности результатов. Если же по каким-либо причинам число испытаний уже ограничено, то методы дают оценку точности, с которой в этом случае будут получены результаты. Методы учитывают случайный характер рассеяния свойств испытываемых объектов и характеристик используемого оборудования. Они базируются на методах теории вероятности и математической статистики. Планирование эксперимента включает ряд этапов. 1. Установление цели эксперимента (определение характеристик, свойств и т.п.) и его вида (определительные, контрольные, сравнительные, исследовательские). 2. Уточнение условий проведения эксперимента (имеющееся или доступное оборудование, сроки работ, финансовые ресурсы, численность и кадровый состав работников и т.п.). Выбор вида испытаний (нормальные, ускоренные, сокращенные в условиях лаборатории, на стенде, полигонные, натурные или эксплуатационные). 3. Выявление и выбор входных и выходных параметров на основе сбора и анализа предварительной (априорной) информации. Входные параметры (факторы) могут быть детерминированными, т.е. регистрируемыми и управляемыми (зависимыми от наблюдателя), и случайными, т.е. регистрируемыми, но неуправляемыми. Наряду с ними на состояние исследуемого объекта могут оказывать влияние нерегистрируемые и неуправляемые параметры, которые вносят систематическую или случайную погрешность в результаты измерений. Это — ошибки измерительного оборудования, изменение свойств исследуемого объекта в период эксперимента, например, из-за старения материала или его износа, воздействие персонала и т.д. 4. Установление потребной точности результатов измерений (выходных параметров), области возможного изменения входных параметров, уточнение видов воздействий. Выбирается вид образцов или исследуемых объектов, уч итывая степень их соответствия реальному изделию по состоянию, устройству, форме, размерам и другим характеристикам. На назначение степени точности влияют условия изготовления и эксплуатации объекта, при создании которого будут использоваться эти экспериментальные данные. Условия изготовления, т.е. возможности производства, огр аничивают наивысшую реально достижимую точность. Условия эксплуатации, т.е. условия обеспечения нормальной работы объекта, определяют минимальные требования к точности. 32 Точность экспериментальных данных также существенно зависит от объема (числа) испытаний — чем испытаний больше, тем (при тех же условиях) выше достоверность результатов. Для ряда случаев (при небольшом числе факторов и известном законе их распределения) можно заранее рассчитать минимально необходимое число испытаний, проведение которых позволит получить результаты с требуемой точностью. 5. Составление плана и проведение эксперимента — количество и порядок испытаний, способ сбора, хранения и документирования данных. Порядок проведения испытаний важен, если входные параметры (факторы) при исследовании одного и того же объекта в течение одного опыта принимают разные значения. Например, при испытании на усталость при ступенчатом изменении уровня нагрузки предел выносливости зависит от последовательности нагружения, так как по-разному идет накопление повреждений, и, следовательно, будет разная величина предела выносливости. В ряде случаев, когда систематически действующие параметры сложно учесть и проконтролировать, их преобразуют в случайные, специально предусматривая случайный порядок проведения испытаний (рандомизация эксперимента). Это позволяет применять к анализу результатов методы математической теории статистики. Порядок испытаний также важен в процессе поисковых исследований: в зависимости от выбранной последовательности действий при экспериментальном поиске оптимального соотношения параметров объекта или какого-то процесса может потребоваться больше или меньше опытов. Эти экспериментальные задачи подобны математическим задачам численного поиска оптимальных решений. Наиболее хорошо разработаны методы одномерного поиска (однофакторные однокритериальные задачи), такие как метод Фибоначчи, метод з олотого сечения. 6. Статистическая обработка результатов эксперимента, построение математической модели поведения исследуемых характеристик. Необходимость обработки вызвана тем, что выборочный анализ отдельных данных, вне связи с остальными результатами, или же некорректная их обр аботка могут не только снизить ценность практических рекомендаций, но и пр ивести к ошибочным выводам. Обработка результатов включает:  определение доверительного интервала среднего значения и дисперсии (или среднего квадратичного отклонения) величин выходных параметров (экспериментальных данных) для заданной статистической надежности P;  проверка на отсутствие ошибочных значений (выбросов), с целью исключения сомнительных результатов из дальнейшего анализа. Проводится на соо тветствие одному из специальных критериев, выбор которого зависит от закона распределения случайной величины и вида выброса;  проверка соответствия опытных данных ранее априорно введенному закону распределения. В зависимости от этого подтверждаются выбранный план 33 эксперимента и методы обработки результатов, уточняется выбор математич еской модели. Построение математической модели выполняется в случаях, когда должны быть получены количественные характеристики взаимосвязанных входных и выходных исследуемых параметров. Это — задачи апроксимации, т.е. выбора математической зависимости, наилучшим образом соответствующей экспериментальным данным. Для этих целей применяют регрессионные модели, которые основаны на разложении искомой функции в ряд с удержанием одного (линейная зависимость, линия регрессии) или нескольких (нелинейные зависимости) членов разложения (ряды Фурье, Тейлора). Одним из методов подбора линии регрессии является широко распространенный метод наименьших квадратов. Для оценки степени взаимосвязанности факторов или выходных параметров проводят корреляционный анализ результатов испытаний. В качестве меры взаимосвязанности используют коэффициент корреляции: для независимых или нелинейно зависимых случайных величин он равен или близок к нулю, а его близость к единице свидетельствует о полной взаимосвязанности величин и наличии между ними линейной зависимости. При обработке или использовании экспериментальных данных, представленных в табличном виде, возникает потребность получения промежуточных значений. Для этого применяют методы линейной и нелинейной (полиноминальной) интерполяции (определение промежуточных значений) и экстраполяции (определение значений, лежащих вне интервала изменения данных). 7. Объяснение полученных результатов и формулирование рекомендаций по их использованию, уточнению методики проведения эксперимента. Снижение трудоемкости и сокращение сроков испытаний достигается применением автоматизированных экспериментальных комплексов. Такой комплекс включает испытательные стенды с автоматизированной установкой режимов (позволяет имитировать реальные режимы работы), автоматически обрабатывает результаты, ведет статистический анализ и документирует исследования. Но велика и ответственность инженера в этих исследованиях: четкое поставленные цели испытаний и правильно принятое решение позволяют точно найти слабое место изделия, сократить затраты на доводку и итерационность процесса проектирования. В настоящее время существует много программ, предназначенных для обработки экспериментальных данных. Их выбор зависит от целей и условий исследований, вида решаемых задач. 3 Машинный эксперимент Использование математических моделей дает возможность заменить реальный эксперимент работой с компьютерными моделями. Такое исследование часто называют машинным экспериментом (это исторически сложившийся термин, появление которого связано с первоначальным названием компьютеров — ЭВМ). Работа с компьютерной моделью, когда для пользователя скрыты за34 висимости между параметрами, исходные принципы и допущения, подобна исследованию «черного ящика», а поиск взаимосвязей между входными и выходными параметрами — подобно экспериментированию с физическими моделями. Эта схожесть позволяет применять методы экспериментальных исследований к работе с программными комплексами. Следует также учитывать следующее:  получаемые в процессе машинного эксперимента результаты могут иметь случайный разброс, вызываемый не только неустойчивой работой вычислительной системы, но и особенностями используемых численных методов (нео бходимость получения высокоточных результатов с числом значащих цифр, с опоставимых с длиной числа, обрабатываемого процессором, расчет вблизи ос обых точек при малой разности больших чисел, делении на число, близкое к нулю, и т.п.). Убедиться в достоверности результатов расчетов можно проверкой их на соответствие физическому смыслу или повторением расчетов на более совершенном компьютере;  результаты расчета, несмотря на свою однозначность, в действительности имеют разброс, обусловленный случайным характером физических величин, используемых в качестве исходных данных. Так, если вводимые параметры известны с погрешностью 5...10% (например, модуль упругости материала, его предел прочности), то и погрешность результатов расчетов (например, величин прогибов, напряжения) будет не меньше и не зависит от увеличения количества цифр в ответе. 4 Мысленный эксперимент Это одна из разновидностей экспериментальных исследований, но проводимых мысленно. Задача мысленного эксперимента — быстрое получение качественного или оценочного результата. Достоверность получаемых таким о бразом суждений, прежде всего, зависит от практического опыта исследователя, его фантазии и аналитических способностей мышления. Формализованные методы Область применения формализованных методов постоянно расширяется. Это объясняется их следующими достоинствами:  позволяют построить прогноз поведения изделия или процесса во времени и в пространстве;  позволяют сравнительно быстро и дешево найти (рассчитать) несколько вариантов решений, что служит основой для выбора лучшего и, следовательно, конкурентоспособного изделия;  позволяют определять параметры на ранних этапах проектных работ, когда вид создаваемых объектов или их макетов еще точно не известен;  позволяют поставить «чистый» эксперимент, т.е. исследовать свойства и характеристики в зависимости от заданных параметров при отсутствии влияния (постоянстве) других параметров; 35 обеспечивают психологический комфорт и снимают неопределенность и неуверенность в процессе решения задачи благодаря опыту и знаниям специалистов, создавших эти расчетные зависимости;  позволяют автоматизировать деятельность. С другой стороны, «объективность» формализованных методов еще не гарантирует их полного соответствия действительности, поскольку точность результатов зависит от следующих факторов:  присутствие в расчетах ошибок как субъективных, допускаемых человеком, так и являющихся результатом некачественной работы или сбоя в работе используемого устройства (компьютеров, измерительно-управляющих систем и т.п.);  правильность выбора модели и метода, их адекватность и точность (субъективный фактор);  полнота и достоверность исходной информации, корректность (точность) формулировок решаемой задачи. Стоит также подчеркнуть, что при решении задачи возможны два случая:  известна точность, с которой должны быть получены результаты. Тогда точность исходных данных и используемых методов должна соответствовать данной точности и обеспечить ее получение;  известна точность исходных данных и используемого метода. Тогда точность результатов зависит от их точности и, как правило, не превысит наименьшей из их значений. При расчете по инженерным зависимостям следует помнить о правиле «n%»:  исходным данным всегда присуща погрешность. Перед проведением исследований или расчетов необходимо оценить максимальную погрешность данных, допустим, составляющую n%. Результаты расчетов и экспериментальных исследований, лежащие в пределах ± n% считаются тождественными. В машиностроении по умолчанию принимают погрешность, равной 5%. Снижение погрешности является сложной задачей и требует, в первую очередь, повышения точности знания свойств материалов (технологическая задача) и характеристик внешних нагрузок (экспериментальная задача). Интересен в этой связи случай, рассказанный ученым и кораблестроителем академиком А.Н. Крыловым (1863–1945). Сотрудник его института выполнил расчеты одной из конструкций корабля с очень высокой точностью. Крылов, узнав об этом, вместо благодарности велел посадить его, в назидание другим, на несколько суток под домашний арест за бесцельное разбазаривание рабочего времени на нахождение ничего не значащих цифр. Поиск различных вариантов решений является одной из важнейших задач проектирования: чем больше вариантов, тем лучше окончательное решение. Чаще всего конкретные варианты находят для различных допустимых сочетаний параметров (аналитически или численно). Универсальным является метод полного перебора. Его применяют в ответственных случаях и если позволяют  36 возможности (наличие вычислительной техники, достаточность времени). При ограниченности ресурсов пользуются упрощенными методами:  методы частичного (выборочного) перебора. Они подразделяются на детерминированные методы (выбор параметров в соответствии с некоторым законом) и методы случайного поиска. Важное требование – равномерное покрытие точками области допустимых параметров. В последнее время получили распространение псевдослучайные распределения, обладающие хорошей равномерностью распределения и удобством хранения в памяти компьютеров результатов вычислений;  методы сокращения области поиска посредством анализа дополнительной информации, получаемой при расчете предыдущих вариантов – анализ тенденций изменения результатов (градиентные методы), выявление областей нерекомендуемых значений параметров. Анализ решений, найденных методом случайного или псевдослучайного поиска, позволяет получить дополнительную информацию: можно установить степень взаимосвязанности параметров, рассчитав коэффициент корреляции. Если для рассматриваемой пары, например, показателей качества этот коэффициент близок к единице, то показатели линейно зависимы и отображают разными словами одно и то же качество. В таком случае один из них можно отбросить, не потеряв общности задачи, но понизив еѐ размерность. Формализованные методы – наиболее исследованная область человеческой деятельности. Они – основа создаваемых программ и автоматизации процедур. Автоматизация процедур проектирования. До 60-х годов орудиями труда проектировщика служили кульман, циркуль, логарифмическая линейка и другие подобные устройства. Проектирование велось по аналогии с использ ованием оригинальных решений, а ускорение работ достигалось преемственностью технических решений. Нередко возникали ситуации, когда период проектирования сложных объектов был соизмерим со временем их морального износа. Длительность сроков вызывалась, прежде всего, большим объемом рутинных, ручных работ. Так, по данным американских специалистов объемы работ в проектировании в 70-е годы распределялись следующим образом: 20% — творческие работы, 5% — выполнение расчетов, 75% — вспомогательные работы, из которых 30% приходилось на чертежно-графические работы и 45% — на составление и утверждение документации. Наличие в проектной деятельности формализованных процедур и широкое распространение компьютеров позволили разрешить противоречие между возрастающей сложностью технических объектов и требованием к эффективности проектирования. Автоматизация охватила все этапы жизненного цикла: автоматизированная система планирования (АСП), автоматизированная система научных исследований (АСНИ), система автоматизированного проектирования (САПР), автоматизированный экспериментальный комплекс (АЭК), гибкое автоматизированное производство (ГАП) и автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП), автоматизированная система управления эксплуатацией (АСУ). 37 Основная тенденция развития таких систем идет в направлении создания автоматических систем, которые способны выполнять заданные функции или процедуры без участия человека. Роль человека заключается в подготовке исходных данных, выборе алгоритма (метода решения) и анализе полученных р езультатов. Однако присутствие в решаемых задачах эвристических или сложно программируемых процедур объясняет широкое распространение автоматизированных систем. Здесь человек участвует в процессе решения, например, управляя им, вводя промежуточные данные. На степень автоматизации влияют и продолжительность времени, отведенного на решение задачи, и ее вид — типовая или нет. Так, при срочном поиске решения нестандартной задачи следует полагаться только на самого себя. Применение автоматизированных и автоматических процедур порождает и новую проблему — достоверность получаемых результатов: ошибки могут быть следствием как неверных действий при вводе данных и управлении работой компьютера, так и сбоя в его работе. Для повышения чувства уверенности следует пользоваться правилом: еще до решения любой по сложности задачи инженер должен представлять порядок получаемого результата или возможный вид решения. Методы поиска вариантов решений В процессе решения задачи всегда появляется несколько вариантов. Это происходит и случайно, в силу неоднозначности и неопределенности процесса решения, и целенаправленно, как основа поиска лучшего результата. Но задача, и особенно техническая, считается решенной тогда, когда будет сделан выбор окончательного, единственного варианта. Только такая деятельность считается продуктивной. Рекомендуемые к исполнению решения должны быть:  обоснованными,  своевременными,  директивными (обязательными к исполнению),  правомочными,  непротиворечивыми (согласованными с другими, в том числе и ранее принятыми). Выбираемое решение всегда взаимосвязано с конкретной личностью (индивидуальное решение) или группой людей (коллективное решение). Человек, который - имеет право выбирать окончательное решение, - несет за него ответственность, - заинтересован в решении проблемы, называется лицом, принимающим решение (ЛИР). Принятие решения в значительной степени носит социальный характер, поскольку нацелено на удовлетворение общественных потребностей. Выбор возможен одним из следующих способов: 38 случайным образом (способом необъяснимым и независящим от условий задачи),  волевым образом (выбор не обосновывается и индивидуален, определяется чертами характера ЛИР),  критериальным образом (выбор имеет обоснование, доступное пониманию другими людьми). В проектировании предпочтителен критериальный выбор: разработчик должен уметь аргументировано доказать верность и эффективность полученных результатов. Ранее критериальный подход больше базировался на опыте (экспертных оценках), на обосновывающих верность рассуждениях и умозаключениях (логических построениях). В последнее время к выводам стали предъявлять требования четкости и точности. Появилась новая наука, теория исследования операций, изучающая проблемы, связанные с принятием решений (см. работы Е.С. Вентцель). А задачи, решаемые на основе ее принципов, стали называть задачами оптимального проектирования. Как уже отмечалось ранее, реальный объект характеризуется огромным числом параметров, и для упрощения его описания выделяют принцип дейс твия, структурный и параметрический уровни. Аналогично, задачи оптимального проектирования подразделяют на задачи выбора оптимального принципа действия, структурной и параметрической оптимизации. Разработка методов выбора оптимального принципа действия пока относится к задачам перспективных исследований: еще не известны такие методы и критерии, которые бы позволили на основе ограниченного числа данных, которое соответствует этому уровню описания объекта, дать полную и точную картину его поведения в реальных условиях и позволить выбрать предпочтительный принцип действия. Решение задачи структурной оптимизации более реально. В ее основе могут лежать представление структуры в виде графов, сравнительный анализ структур на основе ограниченного числа структурных параметров, объединение исследуемых структур в одну, обобщенную. Но неполнота учитываемых данных не позволяет однозначно указать на лучший вариант, и выводы носят р екомендательно-оценочный характер. Наиболее разработаны математические методы параметрической оптимизации, т.е. методы поиска оптимальных параметров объекта в рамках заданных его принципа действия и структуры. Основой для поиска оптимального варианта служат правила (критерии) оптимальности, а мерой предпочтения — показатели качества. Показатели могут иметь либо количественную оценку (формализованные показатели), либо качественную характеристику (неформализованные показатели). В задачах параметрической оптимизации используют формализованные показатели, которые также называют критериями оптимизации (критериями эффективности объекта). Но стоит помнить, что назначение количества и типов критериев осуществляется человеком, что придает им эвристический характер. А с другой  39 стороны, критерии определяют конечный вид проектируемого объекта, и, следовательно, случайный их выбор ведет к случайным и неэффективным результатам (хотя эти результаты могут быть получены на основе многократно проверенных и общепринятых методик). Поиск решений в однокритериальных задачах (задачах скалярной оптимизации) зависит от вида математической модели и описывающих ее выражений. Это могут быть задачи:  поиска экстремума алгебраической функции-зависимости критерия от параметров объекта К = f(х). Для задачи с плавным изменением функции экстремум находится дифференцированием. Решение — конкретное численное значение;  вариационного исчисления, если критерий описывается функционалом, т.е. интегралом от выражения, зависящего от параметров, их функции и производных. Решение имеет вид функциональной зависимости (аналитического уравнения), например, уравнения формы поверхности равнопрочного вала, з акона нагружения;  линейного программирования, когда критерий и условия, накладываемые на решение задачи, являются линейными функциями параметров (равенства или неравенства). Решение — численное значение;  нелинейного программирования;  полного или частичного перебора. Поведение параметров реального объекта достаточно сложно: часть может принимать только целые (например, число зубьев) или дискретные (например, стандартные величины шага резьбы) значения, связи между параметрами выражаться нелинейными или кусочно-нелинейными зависимостями, оптимизируемые функции иметь один или несколько экстремумом или вид террасных функций (например, при плавном увеличении нагрузки, растягивающей болт, величина его диаметра, определяемая из условия прочности, возрастает скачками, от одного стандартного значения к другому) и т.п. В таких случаях используют компьютерные модели, и решение выбирают на основе сравнения величин критерия, полученных для вариантов, рассчитанных с учетом всех или части возможных значений параметров. 40 УЧАСТНИКИ (ОБЪЕКТЫ И СУБЪЕКТЫ) ПРОЕКТНЫХ РАБОТ Проектирование — это один из видов работ, результатом которых является продукция-проект. Поэтому участников этих работ можно разделить на потребителей (заказчиков проектных работ) и поставщиков (исполнителей этих работ). Исполнителя-специалиста по разработке проекта обобщенно называют проектировщиком или разработчиком. Если продукция создается для собственного потребления, то возможно соединение в одном лице заказчика и исполнителя. Поставщиком, как и потребителем, продукции, может быть организация (юридическое лицо) или конкретный человек (физическое лицо). Работы по созданию такой продукции в соответствии с Гражданским кодексом относятся к подрядным. В этой ситуации исполнитель называется подрядчиком, то есть стороной по договору подряда, которая обязуется выполнить по заданию другой стороны (заказчика) определенную работу и сдать еѐ результат заказчику, а заказчик обязуется принять результат работы и оплатить его. Подрядчик рассматривается как первая сторона в коммерческой деятельности. Субподрядчик — организация, представляющая продукцию поставщику. Существует ещѐ один участник этих работ — государство, которым создана система мер по защите потребителя посредством контроля, лицензирования, выпуска нормативной документации, регламентирующей в том числе проектную деятельность. Всю жизнь нам постоянно приходится соприкасаться с различными объектами. Это физические, биологические, социальные, технические и иные объекты-системы, а также комбинированные системы. Свойства системы не сводятся к сумме свойств отдельных ее элементов и частей. И поэтому, проектирование и эксплуатация этих систем требует знания и составляющих их элементов, и особенностей всей системы в целом, ее вида и назначения. Дадим характеристику объектов проектирования на примере технических систем. Техническая система — целостная, обладающая определенной структурой совокупность взаимосвязанных средств и предметов труда (элементов). Она включает такие виды продукции, как изделия (от небольшой гайки до огромных турбин) и сооружения (от мелких построек до крупных транспортных с етей, технических комплексов, промышленных комбинатов). Вне людей технические системы не существуют — людьми разрабатываются, изготовляются и эксплуатируются, и уже изначально фактически являются частью комбинированных, человеко-технических систем (их еще называют человеко-машинными системами). С техническими системами, их разработкой, производством и эксплуатацией, связана деятельность инженера (название происходит от латинского слова ingenium и переводится как «способность, изобретательность»). 41 1 Назначение и характеристики разрабатываемых объектов Технические системы (как и другие объекты) предназначены для удовлетворения разнообразных потребностей людей, причем не только сугубо матер иальных (физиологических и психофизических), но и духовных. Эти потребности реализуются посредством выполнения системами определенных действий — функций, которые заранее заложены как в саму систему, так и в каждый ее элемент. Наряду со словом «функция» часто используется слово «назначение», особенно при рассмотрении не технических объектов. Выполнение требуемой функции — главная цель и основа разработки технической системы. В тоже время, сама система служит лишь ее материальным носителем, т.е. функция — первична, система — вторична и создается по причине невозможности иными, нематериальными средствами удовлетворить потребности людей. Так, автомобиль нужен для перевозки грузов и людей (функция — перемещать в пространстве, создан вследствие нереальности перемещения предметов только усилием мысли), назначение ручки — писать, а книги — хранить информацию и т.д. Функция, которая отражает назначение системы и ради которой эта система создается, называется главной функцией. Функция, без выполнения которой невозможно выполнение главной функции, называется основной функцией. Технические системы, создаваясь людьми, должны впоследствии содейс твовать совершенствованию и самих людей, и, следовательно, обладать гуманистической направленностью, нести наряду с физической не менее важную социально-духовную функцию. Такое воздействие ведет, в свою очередь, к росту технической культуры и, как результат, к дальнейшему прогрессу техники. Техническая система как элемент человеческой культуры, способствующий духовному, нравственному и эстетическому развитию, — в настоящее время определяющий признак степени совершенства этой системы и уровня развития создавшего ее общества. Показателен девиз одной японской фирмы — «Мы не создаем технику, мы создаем человека». А по внешнему виду и удобству эксплуатации, скажем, автомобиля, ручки или книги можно уверенно судить не только об уровне научно-технического развития общества, где они были изготовлены, но и уровне его культуры и нравственных ценностях. С целью повышения эффективности и качества реализации главной функции может возникнуть потребность в дополнительных функциях, выполнение которых будет осуществляться этой же системой или введенной в нее новой частью. Такие функции называют вспомогательными или сервисными. Любая техническая система, прежде всего, является физическим объектом. И правильный выбор принципиальных, т.е. физических, основ функционирования предопределит ее жизнеспособность и эффективность. Так, сколько бы ни совершенствовали конструкцию самолета с винтомоторным двигателем, он никогда не разовьет сверхзвуковую скорость, не говоря уже о полетах на больших высотах. Только использование другого физического принципа, например, р е42 активного движения и созданного на его основе реактивного двигателя, позволит преодолеть звуковой барьер. Принцип действия технической системы — это последовательность выполнения определенных действий, базирующихся на определенных физических явлениях (эффектах), которые обеспечивают требуемое функционирование этой системы. Понятие принципа действия используется не только в технике (для физических объектов), но и в других областях — фундаментальных и прикладных науках (например, принцип построения модели, исходные принципы решения задачи), в общественной жизни (например, принципы отбора кандидатов, оказания помощи), экономике (например, принципы налогообложения, исчисления прибыли), культуре (например, художественные принципы). В основе любой деятельности или работы лежат принципиальные исходные положения (методы, способы, направления). Характеристикой геометрического образа технической системы, ее зримого представления служит структура объекта (технической системы), т.е. форма, количество и взаимное положение элементов, частей и тел, составляющих или представляющих рассматриваемую систему-объект. Примерами структуры также являются план литературного произведения и законопроекта, алгоритм, схема и т.д. Понятие структуры объекта отличается от понятия структуры процесса, характеризующего последовательность и состав стадий и этапов работы, совокупность процедур и привлекаемых технических средств, взаимодействие уч астников процесса. Общепринятой основной элементарной характеристикой системы служит параметр, т.е. величина, представляющая определенное физическое, геометрическое или иное свойство объекта и имеющая количественную оценку. В зависимости от назначения параметры можно подразделить на функциональные, объектные и вспомогательные. Функциональные параметры характеризуют выполняемую функцию. Эти параметры в процессе проектирования известны, и создание технической системы заключается в разработке объекта с требуемыми значениями функциональных параметров. Объектные параметры характеризуют материальный носитель функции (объект, устройство, изделие). К ним относятся его геометрические характер истики (размер, форма, взаимное положение, количество), марка и состояние использованных материалов. При этом марка (название) материала выступает как обобщенный параметр, объединяющий в себе данные о составе, условиях изготовления и иных свойствах материала. Обобщенные параметры используются, когда излишняя конкретизация при решении задачи не требуется, либо вызывает потребность в дополнительных специальных знаниях. Однако должна быть ссылка на документ, однозначно раскрывающий содержание обобщенного параметра (например, сталь 45 ГОСТ1050). По этой причине марка материала яв43 ляется элементарным параметром, скажем, для проектировщика, но не для материаловеда или металлурга. Отыскание величин объектных параметров является целью проектирования. Остальные параметры относятся к группе вспомогательных параметров. Они необходимы для обоснования принимаемых решений, характеристики свойств системы и т.п. Состав параметров, и особенно — вспомогательных, для каждой конкретной системы различен. Это связано с отличиями не только в устройстве отдельных систем, но и в предъявляемых к ним требованиях, условиях применения. Например, в качестве функциональных параметров лифта (функция — поднимать груз) будут выступать высота подъема и масса груза, объектных — размеры и форма лифта и марки материалов, из которых он изготовлен. Вспомогательными параметрами могут стать скорость подъема, срок службы, запас прочности и т.д., т.е. все то, что использовалось при обосновании принимаемых решений и дополнительно характеризует технические, экономические, социальные и иные свойства изделия. Технические системы различаются по назначению и устройству и, как объекты исследований и разработки, могут описываться теми или иными моделями. Рассмотрим состав и виды представлений технических систем. 2 Виды технических систем В процессе работы технические системы преобразуют энергию и информацию, свойство и состояние вещества. В зависимости от назначения и принципа действия системы подразделяют на машины, аппараты и приборы. В тех случаях, когда трудно определить принадлежность системы, употребляют понятие устройства или комплекса, как, например, регулирующее устройство, космический комплекс и т.д. Технические системы, предназначенные для получения или преобразования механической энергии, относят к машинам. Их основу составляют механизмы, т.е. системы подвижно связанных между собой контактирующих твердых тел-звеньев, совершающих определенные механические движения. Так, к машинам относятся автомобиль (колесная машина), вертолет (лопастная машина) и т.п. Внешне разные машины могут содержать подобные или схожие механизмы. Основные функциональные части машины показаны на рис. 9. 44 Рис. 9. Машина и ее основные функциональные части Технические системы, предназначенные для получения или преобразования иных видов энергии, относят к аппаратам. Их примерами могут служить телевизор (телевизионный аппарат, преобразует электромагнитные сигналы в визуально-звуковую информацию), телефон (телефонный аппарат, осуществляет взаимное преобразование звуковых и электрических сигналов), фотоаппарат, ракета (космический аппарат), реактор (ядерный или химический реактор, изменяющий посредством реакций свойство и/или состояние вещества) и т.д. Технические системы вспомогательного назначения (контроль, управление, измерение, регулирование) относят к приборам. В зависимости от принципа действия их подразделяют на механические (гироскоп и т.п.), электрические (вольтметр и т.п.), оптические (микроскоп и т.п.) и т.д., а также на приборы комбинированного действия (оптико-электронные приборы и т.п.). Выполнение машинами вспомогательных функций может вызывать необходимость введения в их состав электрических, оптических и иных устройств, а в состав аппаратов машинные агрегаты и механические конструкции, как, например, дисковод компьютера, стержневая конструкция опоры линии электр опередачи. Отличия во вспомогательных функциях у одинаковых по назначению систем придают им индивидуальность. Как промышленная продукция, технические системы и их элементы в зависимости от характера изготовления по ГОСТ 2.101 подразделяют на следующие виды:  комплекс — два или более специфицированных (являющихся частями одной, общей системы и входящие в единую спецификацию) изделия, не с оединенные на предприятииизготовителе сборочными операциями, но предназначенные для выполнения взаимосвязанных функций;  сборочная единица — изделие, которое состоит из отдельных частей, собирается на предприятии-изготовителе и может рассматриваться как самостоятельная конечная продукция;  деталь — изделие, изготовленное из однородного по наименованию или марке материала без применения сборочных операций. Часто используют понятие сборочного узла, занимающего промежуточное положение между деталью и сборочной единицей. Если сборочная единица выступает как конечный вид продукции какого-то производства, то сборочный 45 узел является условной частью изделия, временно формируемой в процессе его сборки (например, дверь автомобиля, если в дальнейшем она поступает на завершающую сборку изделия). Машины, аппараты и приборы могут входить в состав более сложных технических систем, но, с другой стороны, также могут состоять из отдельных взаимосвязанных частей. Набор часто применяющихся частей образует элементную базу предметной области — машиностроения, аппаратостроения, приборостроения. Элементы такой базы обычно характеризуются узким функциональным назначением, их целиком в состоянии разработать один специалист, либо он использует их в проектируемой системе в виде готовых изделий (сб орочных единиц). Элементы могут различаться по устройству, но иметь схожее назначение. Принято элементы с одинаковым назначением объединять в группы — резисторы, резьбовые соединения и т.п. Среди элементов выделяют типовые, т.е. общие и часто встречающиеся в разных устройствах (рассматриваются в общетехнических курсах), и специальные, имеющие специфическое применение (изучаются в спецкурсах, как, например, роторы, рельсы, лопатки и т.п.). Количество типовых элементов ограничено, однако все многообразие машин, аппаратов и приборов построено главным образом на применении этих элементов. Элементная база машиностроения имеет ряд особенностей:  достаточно большая часть ее элементов также входит в состав элементных баз аппаратои приборостроения, как, например, детали резьбовых соединений;  на характеристики машин существенно влияют не только типы и расположение элементов, но и их размеры и технология изготовления. Изменением параметров одного и того же элемента возможно изменение его функционального назначения, как, например, колесо и маховик. 3 Модели разрабатываемых объектов В практической деятельности возможно решение двух видов задач:  разработка объекта (задача синтеза). Здесь конечный вид объекта еще н еизвестен и приходится иметь дело с его приближенными представлениями;  исследование реального объекта (задача анализа). Удобство проведения такого исследования людьми с разным уровнем квалификации требуют упрощения изучаемого объекта и исключения из рассмотрения второстепенных факторов. Упрощенное представление реального объекта и/или протекающих в нем процессов называется моделью. Построение моделей — моделирование, облегчает изучение имеющихся в объекте объективных свойств и закономерностей. Моделирование является обязательной частью исследований и разработок, поскольку сложность любого материального объекта бесконечна вследствие неисчерпаемости материи и форм ее взаимодействия внутри себя и с окружающей средой. 46 Проектирование тесно связано с моделированием, так как не только включает в себя обе эти задачи, но и основывается на умении выбора и применения тех или иных видов моделей. Поэтому напомним основные понятия, используемые в моделировании. 4 Требования к моделям Моделирование всегда предполагает принятие допущений той или иной степени важности. При этом должны удовлетворяться следующие требования:  адекватность, т.е. соответствие модели исходному объекту и учет, прежде всего, наиболее важных качеств, связей и характеристик. Оценить адекватность выбранной модели, особенно на начальной стадии проектирования, когда вид создаваемого объекта еще неизвестен, очень сложно. Здесь полагаются на опыт предшествующих разработок или применяют определенные методы, например, метод последовательных приближений;  точность, т.е. степень совпадения полученных в процессе моделирования результатов с заранее установленными, желаемыми. Важной задачей здесь является оценка потребной точности результатов и точности исходных данных, согласование их, как между собой, так и с точностью используемой модели;  универсальность, т.е. применимость модели к анализу ряда однотипных объектов в одном или нескольких режимах функционирования. Это позволяет расширить область поиска решений;  целесообразная экономичность, т.е. точность получаемых результатов и общность решения задачи должны увязываться с затратами на моделирование. И удачный выбор модели, как показывает практика, — результат компромисса между отпущенными ресурсами и особенностями используемой модели. Выбор модели и обеспечение точности моделирования считается одной из самых важных задач моделирования. Погрешности моделирования вызываются как объективными причинами, связанными с упрощением реальных объектов и процессов, так и субъективными, обусловленными недостатком знаний и навыков, особенностями характера того или иного человека. Погрешности можно предотвратить, компенсировать или учесть. И всегда обязательна оценка правильности получаемых результатов. Быструю оценку часто проводят следующими способами:  проверяют соответствие результатов физическому (здравому) смыслу. Удобно это делать для частного случая модели, когда решение очевидно. Иногда даже говорят, что еще перед решением задачи инженер уже должен представлять характер и порядок ожидаемого результата. Правда, точность такого представления зависит от развитости физического воображения и опыта работы с подобными объектами;  проверяют выполнение частных очевидных условий задачи, что также позволяет отсечь неприемлемые решения;  проверяют соблюдение тенденции изменения величин и знаков результатов (монотонность, цикличность, плавность и т.п.); 47 проверяют правильность размерности полученного результата (если работа ведется с аналитическими зависимостями). Известно, что посредством грубых измерений, использования приборов с низкой точностью или приближенных исходных данных невозможно получить точные результаты. С другой стороны, бессмысленно вести, например, расчет с точностью до грамма, если результат потом нужно округлять (скажем, указывать в формуляре) с точностью до килограмма, или же определять среднюю величину точнее составляющих ее значений, и т.д. Поэтому важно помнить о следующем:  точность результатов расчетов и экспериментальных исследований не может превысить точности исходных данных, используемых приборов, измер ительных инструментов и т.п.;  вид выбираемой модели должен согласовываться с точностью исходных данных и потребной точностью результатов;  желаемая точность результатов должна соответствовать нуждам и реалиям практики.  5 Виды моделей По способу отображения действительности различают три основных вида моделей: эвристические, физические и математические. Эвристические модели, как правило, представляют собой образы, рисуемые в воображении человека. Их описание ведется словами естественного языка и, обычно, неоднозначно и субъективно. Эти модели неформализуемы, т.е. не описываются формальнологическими и математическими выражениями, хотя и рождаются на основе представления реальных процессов и явлений. Эвр истическое моделирование — основное средство вырваться за рамки обыденного и устоявшегося. Но способность к такому моделированию зависит, прежде всего, от богатства фантазии человека, его опыта и эрудиции. Эвристические модели используются на начальных этапах проектирования (или других видов деятельности), когда сведения о разрабатываемом объекте еще скудны. На последующих этапах проектирования эти модели заменяются на более конкретные и точные. Физические модели — материальны, но могут отличаться от реального объекта или его части размерами, числом и материалом элементов. Выбор размеров ведется с соблюдением теории подобия. К физическим моделям относятся реальные изделия, образцы, экспериментальные и натурные модели. Физические модели подразделяются на объемные (модели и макеты) и плоские (тремплеты). В данном случае под (физической) моделью понимают изделие или ус тройство, являющееся упрощенным подобием исследуемого объекта или позволяющее воссоздать исследуемый процесс или явление. Под тремплетом понимают изделие, являющееся плоским масштабным отображением объекта в виде упрощенной ортогональной проекции или его контурным очертанием. Тремплеты вырезают из пленки, картона и т.п. и при48 меняют при исследовании и проектировании зданий, установок, сооружений. Под макетом понимают изделие, собранное из моделей и/или тремплетов. Физическое моделирование — основа наших знаний и средство проверки наших гипотез и результатов расчетов. Физическая модель позволяет охватить явление или процесс во всем их многообразии, наиболее адекватна и точна, но достаточно дорога, трудоемка и менее универсальна. В том или ином виде с физическими моделями работают на всех этапах проектирования. Математические модели — формализуемые, т.е. представляют собой совокупность взаимосвязанных математических и формально-логических выражений, как правило, отображающих реальные процессы и явления (физические, психические, социальные и т.д.). По форме представления бывают:  аналитические модели, их решения ищутся в замкнутом виде, в виде функциональных зависимостей. Удобны при анализе сущности описываемого явления или процесса, использовании в других математических моделях, но отыскание их решений бывает весьма затруднено;  численные модели, их решения — дискретный ряд чисел (таблицы). Модели универсальны, удобны для решения сложных задач, но не наглядны и тр удоемки при анализе и установлении взаимосвязей между параметрами. В настоящее время такие модели реализуют в виде программных комплексов — пакетов программ для расчета на компьютере. Программные комплексы бывают прикладные, привязанные к предметной области и конкретному объекту, явлению, процессу, и общие, реализующие универсальные математические соотношения (например, расчет системы алгебраических уравнений). Построение математических моделей возможно следующими способами:  аналитическим путем, т.е. выводом из физических законов, математических аксиом или теорем;  экспериментальным путем, т.е. посредством обработки результатов эксперимента и подбора аппроксимирующих (приближенно совпадающих) зависимостей. Математические модели более универсальны и дешевы, позволяют поставить «чистый» эксперимент (т.е. в пределах точности модели исследовать влияние какого-то отдельного фактора при постоянстве других), прогнозировать развитие явления или процесса, отыскать способы управления ими. Математические модели — основа построения компьютерных моделей и применения вычислительной техники. Результаты математического моделирования нуждаются в обязательном сопоставлении с данными физического моделирования — с целью проверки получаемых данных и для уточнения самой модели. К промежуточным между эвристическими и математическими моделями можно отнести графические модели, представляющие различные изображения — схемы, графики, чертежи. Так, эскизу (упрощенному изображению) некоторого объекта в значительной степени присущи эвристические черты, а в чертеже уже конкретизируются внутренние и внешние связи моделируемого объекта. Промежуточными также являются и аналоговые модели. Они позволяют исследовать одни физические явления или математические выражения посред49 ством изучения других физических явлений, имеющих аналогичные математические модели. Выбор типа модели зависит от объема и характера исходной информации о рассматриваемом объекте и возможностей проектировщика, исследователя. По возрастанию степени соответствия реальности модели можно расположить в следующий ряд: эвристические (образные) — математические — физические (экспериментальные). Технические объекты различаются по назначению, устройству и условиям функционирования. Следовательно, можно и нужно вносить соответствующие различия и в их модели. В зависимости от целей исследования выделяют следующие модели:  функциональные, предназначенные для изучения функционального назначения элементов объекта, внутренних и внешних связей;  функционально-физические, предназначенные для изучения физических явлений, используемых для реализации заложенных в объект функций;  модели процессов и явлений, таких как кинематические, прочностные, динамические и другие, предназначенные для исследования тех или иных характеристик объекта, обеспечивающих его эффективное функционирование. Модели также подразделяют на простые и сложные, однородные и неоднородные, открытые и закрытые, статические и динамические, вероятностные и детерминированные и т.д. Стоит отметить, что когда говорят о техническом объекте как простом или сложном, закрытом или открытом и т.п., в действительности подразумевают не сам объект, а возможный вид его модели, подчеркивая особенность устройства или условий работы. Четкого правила разделения объектов (т.е. моделей) на сложные и простые не существует. Обычно признаком сложных объектов служит многообразие выполняемых функций, большое число составных частей, разветвленный характер связей, тесная взаимосвязь с внешней средой, наличие элементов случайности, изменчивость во времени и другие. Понятие сложности объекта — субъективно и определяется необходимыми для его исследования затратами времени и средств, потребным уровнем квалификации, т.е. зависит от конкретного случая и конкретного специалиста. Разделение объектов на однородные и неоднородные проводится в соо тветствии с заранее выбранным признаком: используемые физические явления, материалы, формы и т.д. При этом один и тот же объект при разных подходах может быть и однородным, и неоднородным. Так, велосипед — однородная механическая система, поскольку использует механические способы передачи движения, но неоднородная по типам материалов, из которых изготовлены отдельные части (резиновая шина, стальная рама, пластиковое седло). Все объекты-системы взаимодействуют с внешней средой, обмениваются с нею сигналами, энергией, веществом. Системы относят к открытым, если их влиянием на окружающую среду или воздействием внешних условий на их со50 стояние и качество функционирования пренебречь нельзя. В противном случае системы рассматривают как закрытые, изолированные. Динамические системы, в отличие от статических, находятся в постоянном развитии, их состояние и характеристики изменяются в процессе работы и с течением времени. Характеристики вероятностных (иными словами, стохастических) систем случайным образом распределяются в пространстве или меняются во времени. Это является следствием как случайного распределения свойств материалов, геометрических размеров и форм объекта, так и случайного характера воздействия на нее внешних нагрузок и условий. Характеристики детерминированных систем заранее известны и точно предсказуемы. Знание этих особенностей облегчает процесс моделирования, так как позволяет выбрать вид модели, наилучшим образом соответствующей заданным условиям. Этот выбор основывается на выделении в объекте существенных и отбрасывании второстепенных факторов и должен подтверждаться исследованиями или предшествующим опытом. Наиболее часто в процессе моделирования ориентируются на создание простой модели, поскольку это позволяет сэкономить время и средства на ее разработку. Однако повышение точности модели, как правило, связано с ростом ее сложности, так как необходимо учитывать большое число факторов и связей. Разумное сочетание простоты и потребной точности и указывает на предпочтительный вид модели. Количество параметров, характеризующих поведение не только объекта, но и его модели, очень велико. Для упрощения процесса изучения реальных объектов выделяют три уровня их моделей, различающиеся количеством и степенью важности учитываемых свойств и параметров. Это — принципиальная, структурная и параметрическая модели. Принципиальная модель (модель принципа действия) объекта отображает его самые существенные (принципиальные) связи и свойства. Это — основополагающие физические явления, обеспечивающие функционирование объекта, или любые другие принципиальные положения, на которых базируется планируемая деятельность или исследуемый процесс. Стремятся к тому, чтобы количество учитываемых свойств и характеризующих их параметров было небольшим (оставляют наиболее важные), а обозримость модели — максимальной, так чтобы трудоемкость работы с моделью не отвлекала внимание от сущности исследуемых явлений. Как правило, описывающие подобные модели параметры — функциональные, а также физические характеристики процессов и явлений. Работа с моделями принципа действия позволяет определить перспективные направления разработки (механика, электротехника и т.п.) и требования к возможным материалам (твердые или жидкие, металлические или неметаллические, магнитные или немагнитные и т.д.). Графическим представлением этих моделей служат блок-схемы. Они отражают порядок действий, направленных на достижение заданных целей (функциональная схема), либо процесс преобразования вещества, как материальной 51 основы объекта, посредством определенных энергетических воздействий с целью реализации потребных функций (функционально-физическая схема). На схеме виды и направления воздействия изображаются стрелками, а объекты воздействия — прямоугольниками. Четкого определения структурной модели не существует. Обычно под ней подразумевают упрощенное графическое изображение объекта, дающее общее представление о форме, расположении и числе наиболее важных его частей и их взаимных связях. Степень упрощения может быть различной и зависит от полноты исходных данных об исследуемом объекте и потребной точности р езультатов. На практике виды структурных схем могут варьироваться от несложных небольших схем (минимальное число частей, простота форм их поверхностей) до близких к чертежу изображений (высокая степень подробности описания, сложность используемых форм поверхностей). Для повышения полноты восприятия на структурных схемах в символьном (буквенном, условными знаками) виде указываются параметры, характеризующие свойства отображаемого объекта. Исследование схемы позволяет установить соотношения (функциональные, геометрические и т.п.) между этими параметрами. Под параметрической моделью понимается математическая модель, позволяющая установить количественную связь между функциональными, объектными и/или вспомогательными параметрами. Графической интерпретацией такой модели служит чертеж объекта или его частей с указанием численных значений параметров. Возможно изображение структурной схемы в масштабе. Такую модель относят к структурно-параметрической. Ее примером служит кинематическая схема механизма, на которой размеры упрощенно изображенных звеньев (длины линий-стержней, радиусы колес-окружностей и т.д.) нанесены в масштабе, что позволяет дать численную оценку некоторым исследуемым характеристикам. 6 Параметры разрабатываемых объектов Параметры подразделяются на входные, внутренние и выходные. Входные (внешние) параметры отражают внешние требования к объекту, их величины или характер изменения с той или иной точностью известны. Часть этих параметров, существенно влияющих на состояние и характеристики объекта, называют управляющими. Внутренние параметры характеризуют состояние и свойства самого объекта. Их значения вначале неизвестны и определяются в процессе исследований модели. Часть входных параметров и рассчитанных внутренних параметров объекта может использоваться в качестве исходных данных для другого, взаимосвязанного, объекта или его модели. Такие параметры называются выходными параметрами для рассмотренного объекта и входными — для вновь рассматриваемого. 52 Например, для объекта «лифт» входными параметрами будут, например, высота подъема и масса груза, срок службы (они задаются, приходят извне), а внутренними, например, диаметр и материал троса, размеры кабины лифта (они определяются, характеризуют объект и вначале неизвестны). Для объекта «шахта лифта» размеры кабины лифта будут входными параметрами и, следовательно, — выходными параметрами для объекта «лифт». В зависимости от того, что характеризуют параметры — реальный объект или его модель, параметры подразделяют на нормированные и действительные. Нормированный параметр (или более правильно — нормированное значение параметра) — это теоретическое значение, которое характеризует признаки модели. Выражается предельными допустимыми значениями параметра. Изделие, параметры которого будут находиться внутри интервала, образованного этими предельно-допустимыми значениями, считается работоспособным и может использоваться по назначению. Например, длина стержня, указанная на чертеже, составляет 98...104 мм. Это — нормированное значение параметра, а 98 и 104 — предельно допустимые его значения. Если одно из предельных значений равно нулю или бесконечности, то оно не указывается, а подразумевается. Например, твердость поверхности детали не менее НВ180, что означает 180...∞». Или, например, предельная величина по днимаемого груза — до 200кг, что соответствует 0...200. Действительный параметр (или более правильно — действительное значение параметра) характеризует признаки конкретного реального изделия. Его определяют путем испытаний или измерительного эксперимента с точностью, достаточной для контроля этого параметра. Обычно каждое замеренное действительное значение уникально, т.к. его величина зависит от внешних условий, условий изготовления, способа и точности измерения и многих других факторов. С целью повышения достоверности знания значения параметра проводят ряд измерений, результаты которых будут иметь разброс внутри какого -то интервала. Поэтому действительное значение параметра задают диапазоном. Со впадение действительных значений одних и тех же параметров изделий из их партии возможно только в пределах точности измерения или для целочисленных величин. Например, измерениями была установлена длина стержня 97.98 мм. Это — действительное значение параметра, истинное значение которого лежит внутри диапазона, заданного суммарной погрешностью измерения. Повышение точности измерений сужает данный диапазон, например, до 97,6.98,1 мм. Для удобства записи используют номинальный параметр (номинальное значение параметра), т.е. такое его значение, которое служит возможным нач алом отсчета действительных и предельно допустимых отклонений. Субъективно назначается человеком либо является результатом операций с такими же номинальными параметрами. Например, длину стержня, указанную на чертеже, можно записать как 101±3 мм. Здесь 101 — номинальное значение, ±3 — отклонения, задающие предельные значения параметра (98.104). В приведенном примере номинальное значение выбрано из середины интервала и, как следс т53 вие, отклонения будут симметричными. Если в качестве номинального значения принять «круглую» величину 100, то форма записи данного нормированного параметра примет, например, следующий вид 100+4-2 , где +4 — величина верхнего предельного отклонения (100+4), -2 — нижнего (100+(-2)). Слово «номинальный» происходит от латинского слова «nominalis» (пер еводится как «именной») и имеет значение «таковой по одному названью», «только называющийся, но не выполняющий своего назначения, фиктивный». Часто, хотя это и не корректно, оперируют только с номинальными значениями параметров, например, указывая длину стержня как 100 мм. Очевидно, что решать уравнения с параметрами, заданными в таком виде, удобнее, хотя теряется ощущение точности не только исходных данных, но и результата вычислений. Разброс действительных значений параметров неизбежен. Но изделие считается годным, если действительные значения его параметров попадают в интервал, задаваемый предельными значениями нормируемого параметра. Если величина интервала равна нулю, т.е. указано только номинальное значение нормируемого параметра, то попасть в такой интервал практически невозможно и каждое изделие по этому параметру будет бракованным. Поэтому в документации (особенно предназначенной для других пользователей — заказчика, исполнителя, покупателя, других специалистов) принято приводить нормированные значения параметров, а не указывать только их номинальные значения. Параметр — это обобщенное название определенного физического, геометрического или иного свойства объекта. В конкретном случае это могут быть размер (действительный размер, номинальный размер, допустимый размер), скорость (действительная, номинальная, допустимая) и т.д. Изучением видов параметров, измерений, методов и средств обеспечения их единства и способов достижения требуемой точности занимается метрология. 7 Требования, предъявляемые к проектируемым объектам Процесс проектирования всегда подчинен необходимости удовлетворения интересов двух групп людей: производителей и потребителей продукции (товаров, работ, услуг). Каждый производитель стремится получить максимум выгоды от выпуска и реализации своей продукции. Однако реализация возможна только при условии существования спроса на такую продукцию, т.е. наличия ее потребителя. В свою очередь, каждый потребитель желает с минимальными хлопотами и затратами получить нужный ему товар с максимальными потребительскими свойствами. Основы удовлетворения обоюдных интересов производителя и потребителя закладываются на этапе проектирования. Здесь окончательно формируется перечень требований к разрабатываемому объекту, которые во многом будут определять направления и особенности ведения разработки и должны учитывать свойства будущей продукции во всем их многообразии и взаимосвязи, на 54 всех этапах жизненного цикла, с учетом перспектив развития науки, техники и общества. К типовым требованиям к научно-технической продукции относят требования функциональные (показатели назначения), надежности, технологичности, стандартизации и унификации, ограничения вредных воздействий (эргономичность и экологичность), эстетичность, экономичность, патентно-правовые. Требования к другим видам продукции во многом совпадают с перечисленными. Особо стоит отметить, что если продукция предназначается для реализ ации отдельным гражданам или каким-то образом может быть им продана, то такая продукция должна удовлетворять дополнительным требованиям, устанавливаемым Законом Российской Федерации «О защите прав потребителей». Систематизированный перечень требований представлен на рис.10. При этом существует еще две группы требований, явно не выделяемые, но спосо бные сильно повлиять на принимаемое решение и ход работ. Это — политические цели и морально-этические принципы и устои. Они связаны с общественным сознанием и изучаются соответствующими науками. Часто их учитывают косвенно, предусматривая социальные последствия от внедрения результатов разработки на ближнюю и дальнюю перспективы. Рис.10. Состав возможных требований, предъявляемых к проектируемым объектам 55 РАЗРАБОТКА НОВОГО ПРОДУКТА Разработка нового продукта (англ. New product development, NPD) — устоявшийся термин, используемый для описания всего процесса создания и вывода новогоизделия или услуги на рынок. Процесс разработки нового продукта идет по двум параллельным путям: один включает генерирование идеи, промышленный дизайн иконструирование, а другой — маркетинговое исследование и анализ. Типы нового продукта Условно, все новые продукты можно разделить на несколько основных типов. Одни из них новые для рынка (напр. гибридный автомобиль на авторынке), другие новые для конкретной компании (напр. внедорожник для Пежо), а тр етьи - создают совершенно новые рынки (напр. электрический самокат Сигвей).  Изменения в существующий продукт  Коренная переработка продукта  Расширение продуктовой линейки  Новая продуктовая линейка  Новое позиционирование  Абсолютно новый продукт Процесс разработки нового продукта 1. Генерирование идей процесса. 2. Отбор идей 3. Разработка и тестирование концепции 4. Экономический анализ  Оценка предполагаемой цены продажи на основе анализа конкуренции и мнений покупателей  Оценка объѐмов продаж на основе измерения рынка  Оценка прибыльности и точки безубыточности 5. Бета-тестирование и рыночная апробация  Изготовление физического прототипа или макета  Испытание продукта в ситуации, приближенной к реальности  Исследование фокус групп или отзывов потребителей  Внесение изменений при необходимости  Запуск опытной партии и продажа еѐ на тестовом рынке для проверки приемлемости продукта для покупателей 1. Техническое воплощение 2. Коммерциализация 3. * Запуск продукта 4. * Производство и продвижение 5. *Дистрибуция 56 Основные этапы проектирования Условно процесс проектирования можно разделить на следующие этапы:  подготовительный;  расчетный;  создание рабочей конструкторской документации. Подготовительный этап начинается с получения от заказчика или составление по требованию заказчика основных требований к продукту, который будет проектироваться. Эти требования могут быть в виде технического задания (ТЗ) или технических требований (ТТ). В них обязательно указываются номинальные мощность и напряжение, а также другие эксплуатационные свойства. Исходя из поставленных требований, проектировщик должен оценить возможность их выполнения, выбрать и предложить ту или иную конструкцию изделия, активные, изоляционные и конструктивные материалы, предусмотреть простую технологию изготовления при минимально-возможных финансовых затратах. Предварительные решения подготовительного этапа должны соответствовать требованиям действующих стандартов и согласованы с заказчиком. Расчѐтный этап проектирования должен выполнить следующие требования:  проектируемый продукт должен быть надѐжным в эксплуатации;  проектируемый продукт должен обеспечивать эксплуатационные характеристики согласно требованиям;  спроектированному изделию должна быть дана экономическая оценка. Эксплуатационные свойства продукции обеспечиваются соответствующим выбором основных размеров и электромагнитным расчѐтом, который включает расчѐт обмоток, магнитной цепи, параметров и эксплуатационных характер истик. Под надѐжностью понимают электрическую, тепловую и механическую прочность ЭМПЭ во всех режимах работы, указанных в техническом задании. Надѐжность обеспечивается электромагнитным, механическим, вентиляционным и тепловым расчѐтами. Расчѐтный этап заканчивается экономической оценкой спроектированного продукта, учитывая стоимость материалов, затрат на производство и эксплуатацию. Третий, завершающий этап проектирования состоит в создании рабочей конструкторской документации, т. е. Рабочих чертежей на детали и сборочные узлы, конструкция и размеры которых определены на расчѐтном этапе. Рабочие чертежи передаются на завод или цех для изготовления и сборки готового изделия. Описанный выше подход при проектировании в полной мере осуществляется при изготовлении в малых количествах на небольших частных предпр иятиях. 57 При проектировании серий или крупных партий продукции государственными организациями или крупными частными фирмами осуществляется поэтапный отчѐт по проделанной работе. Каждый отчѐт в меньшей или большей степени содержит перечисленное выше и отражает стадию разработки, т. е. проектирования. Межгосударственный стандарт ГОСТ 2.103-68 устанавливает стадии разработки конструкторской документации на изделие всех отраслей промышленности:  техническое задание;  техническое предложение;  эскизный проект;  разработка рабочей документации: а) для опытного образца (опытной партии); б) установочных серий; в) установившегося серийного или массового производства. Согласно этому стандарту, техническое задание устанавливает основное назначение, технические и тактико-технические характеристики, показатели качества и технико-экономические показатели, предъявляемые к изделию. Техническое предложение – совокупность конструкторских документов, содержащих обоснование целесообразности разработки на основе анализа те хнического задания, предложения различных вариантов решений и их анализ, патентные материалы. Отчѐтной документации этой стадии присваивается литера «П». Эскизный проект - совокупность конструкторских документов, содержащих принципиальные конструктивные решения и данные по основным параметрам и габаритным размерам проектируемого (разрабатываемого) изделия, изготовление и испытание макета. Документация этой стадии разработки обозначается литерой «Э». Технический проект - совокупность конструкторских документов, содержащих окончательное техническое решение, дающее полное представление об устройстве (конструкции) и размерах, которых достаточно для разработки рабочей документации, изготовления и испытание макетов. Документация этой стадии обозначают литерой «Т». Разработка рабочей документации - совокупность конструкторских документов (рабочие чертежи деталей и сборочных единиц, технологическо й оснастки), предназначенных для изготовления и испытания опытного образца (опытной партии). В этом случае документация обозначается литерой «О1», «О2» и т.д. Конструкторская документация по изготовлению установочной серии с учетом корректировки документов по предыдущим испытанием образцов обозначают литерой «А». Для установившегося серийного или массового производства конструкторскую документацию обозначают литерой «Б». 58 В случае индивидуального производства конструкторским документам присваивается литера «И». Рисунок 3 – Основные этапы проектирования 59 ЗАДАЧИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ К основным задачам метрологического обеспечения производства продукции можно отнести:  обеспечение единства измерений при разработке, производстве и испытаниях продукции;  анализ и установление рациональной номенклатуры измеряемых параметров и оптимальных норм точности измерений при контроле показателей к ачества продукции, параметров технологических процессов, контроле характеристик технологического оборудования;  организация и обеспечение метрологического обслуживания средств измерений: учета, хранения, поверки, калибровки, юстировки, наладки, ремонта;  разработка и внедрение в производственный процесс методик выполнения измерений, гарантирующих необходимую точность измерений;  осуществление надзора за контрольным, измерительным и испытательным оборудованием в реальных условиях эксплуатации, за соблюдением установленных метрологических правил и норм;  проведение метрологической экспертизы конструкторской и технологической документации;  организация и обеспечение метрологического обслуживания испытательного оборудования: учет, аттестация в соответствии с установленными требованиями, ремонт;  организация и обеспечение метрологического обслуживания средств допускового контроля: учет, аттестация, поверка, калибровка, наладка;  организация и обеспечение метрологического обслуживания измерительных каналов измерительных систем: учет, аттестация, поверка, калибровка, наладка;  организация и выполнение особо точных измерений;  обеспечение достоверного учета расхода материальных, сырьевых и то пливно-энергетических ресурсов;  внедрение современных методов и средств измерений, автоматизированного контрольно-измерительного оборудования, измерительных систем;  оценивание технических и экономических последствий неточности измерений;  разработка и внедрение нормативных документов, регламентирующих вопросы метрологического обеспечения;  оценивание экономической эффективности затрат на метрологическое обеспечение. Кроме этого, одной из основных задач является работа над повышением эффективности метрологического обеспечения. Далее приведены примеры мероприятий, способствующих повышению эффективности метрологического обеспечения производства: 60 ревизия и оптимизация парка контрольного, измерительного и испытательного оборудования, исходя из принципа "необходимо и достаточно";  замена парка морально устаревшего КИИО современным оборудованием, внедрение новых методов измерений;  автоматизация измерительных процессов, внедрение ИСС, АСКУЭ;  оптимизация точности измерений по экономическому критерию: анализ степени важности измерительной информации, использование более точных СИ на ответственных участках, использование СИ с более грубым классом точности, где это целесообразно;  анализ расчета суммарных погрешностей измерений, переход, где это целесообразно, от арифметического суммирования к геометрическому;  совершенствование процедур поверка, калибровки, ремонта СИ с учетом экономической эффективности: внедрение новых эталонов, аккредитация метрологической службы и т.д.  организация на предприятии методологической экспертизы конструкторской и технологической документации, включая заявки на приобретение КИИО;  повышение профессионального уровня персонала, занимающегося вопросами метрологического обеспечения;  упорядочение структуры службы, занимающейся метрологическим обеспечением.  61 ЛИТЕРАТУРА 1. Сидоров А.И. Основные принципы проектирования и конструирования машин. — М.: Макиз, 1929. — 428 с. 2. Орлов П.И. Основы конструирования: Справочник: В 2-х книгах. — М.: Машиностроение, 1988. 3. Хорошев А.Н. Введение в управление проектированием механических систем: Учебное пособие. — Белгород, 1999. — 372 с. 4. Витрувий Десять книг об архитектуре. — М.: изд-во Всесоюзной академии архитектуры, 1936. — 332 с. 5. Тощенко Ж.Т. Социология. Общий курс. — М.: Прометей: Юрайт-М, 2001. — С. 428. 6. Дридзе Т.М. Прогнозное проектирование в социальной сфере как фактор ускорения социально-экономического и научно-технического прогресса: теоретико-методологические и технологические аспекты // Теоретикометодологические проблемы социального прогнозирования и проектирования в условиях ускорения научно-технического прогресса. — М., 1986. — С. 92. 7. ГОСТ 2.103-68. Единая система конструкторской документации. Стадии разработки. 8. ГОСТ Р 15.201-2000. Система разработки и постановки продукции на производство. Продукция производственно-технического назначения. Порядок разработки и постановки продукции на производство. Электронный ресурс Хорошев А.Н. Основы системного проектирования [Электронный ресурс] / А.Н. Хорошев // Режим доступа: http://www.cfin.ru/management/controlling/sys_project.shtml - Загл. с экрана. 62 ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное) ГОСТ Р 15.201-2000. СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ И ПОСТАНОВКИ ПРОДУКЦИИ НА ПРОИЗВОДСТВО. ПРОДУКЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ. ПОРЯДОК РАЗРАБОТКИ И ПОСТАНОВКИ ПРОДУКЦИИ НА ПРОИЗВОДСТВО 63 64