Понятия и принципы методологии проектирования

ПОНЯТИЯ И ПРИНЦИПЫ МЕТОДОЛОГИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ Основные понятия       Проектирование- процесс составления описания, необходимого для создания еще не существующего объекта. Проектное решение – промежуточное или конечное описание объекта проектирования, необходимое и достаточное для принятия решения о продолжении или окончании процесса проектирования. Алгоритм проектирования – совокупность предписаний, необходимых для выполнения проектирования. Язык проектирования – язык, предназначенный для представления и преобразования описаний при проектировании. Проектная процедура – действие или совокупность действий, выполнение которых оканчивается проектным решением. Проектная операция – действие или совокупность действий, составляющих часть проектной процедуры. ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ     сложность современных объектов проектирования обусловливает и сложность задач проектирования; множественность путей достижения цели проектирования требует рассмотрения не одного, а многих вариантов технического решения, к каждому из которых применяются определенные методы анализа и оценки; – повторное применение методов или алгоритмов проектирования характеризует другую особенность методов – итеративность; – современные методы проектирования должны быть ориентированы на широкое использование ЭВМ, не исключая человека при решении наиболее сложных и творческих задач. Такую особенность называют эргатичностью, подразумевая разумное сочетание формализованных (машинных) и неформализованных (человеческих) процедур в процессе проектирования. ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ МЕТОДОЛОГИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ - первая задача - декомпозиция задачи с целью получения последовательности действий, наилучшим образом организующей процесс проектирования;  – вторая задача - формализация процедур проектирования для реализации с применением ЭВМ. Формализация процедур основывается на разработке математических моделей, которые могут использоваться как для ведения процесса проектирования, так и для описания объекта проектирования;  – третья задача - разработка методов и алгоритмов выполнения проектных процедур и операций;  – четвертая задача –выбор стадий разработки объекта проектирования.  ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЕСТЬ ФОРМА ПОЗНАНИЯ ОБЪЕКТИВНОГО МИРА.     Проектирование – это процесс, который дает начало изменениям в искусственной среде. Инженерное проектирование - особая наука, систематизирующая и уделяющая особое внимание этапам проектирования и их взаимосвязи (английский ученый Перси Хилл ). Проектирование – это сложный вид деятельности, в котором сочетаются три средства познания: естественные науки, искусство и математика. Инженерное проектирование отличают от инженерного конструирования. Для проектной деятельности инженера исходным является социальный заказ, т.е. потребность в создании определенных объектов, вызванная либо «разрывами» в практике их изготовления, либо конкуренцией, либо потребностями развивающейся социальной практики. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПО МЕТОДОЛОГИИ П. ХИЛЛА 1. Определение потребности – возникновение проблемной ситуации, в результате чего у проектировщика возникает потребность в изменении существующего положения. 2. Определение цели – формулировка в общих выражениях характеристик проектируемого объекта, которые удовлетворяют эту потребность. 3. Научные исследования – сбор всей доступной информации для решения задач, вытекающих из поставленной цели. 4. Формулировка задания – перечень данных и параметров, обеспечивающих достижения поставленной цели. 5. Формулирование идей – процесс рождения новых идей. 6. Выработка концепций – выработка вариантов возможных решений для достижения поставленной цели. 7. Анализ – проверка выбранных концепций на соответствие физическим законам.  8. Эксперимент – создание опытного образца и лабораторные испытания.  9. Решение – описание проектируемого объекта (рабочие чертежи, технические условия).  10. Производство – определение объема производства, методы изготовления продукции, календарное планирование, контроль качества и приемочный контроль.  11. Распределение продукции – установление конкурентоспособности цен, реклама, нахождение рынков сбыта, обеспечение прибыли.  12. Потребление – контакты с потребителями, ремонт, обслуживание.  КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДЖОНСА КРИСТОФЕРА ДЖОНСА  проектировщик  проектировщик  проектировщик – черный ящик; – «прозрачный ящик»; – «самоорганизующаяся система». Первая из концепций построена на предположении о полной «алогичности» процесса творчества в проектировании, когда проектировщик, принимая то или иное, на его взгляд, удачное решение, не может объяснить, каким образом ему удалось его отыскать. К методам, базирующимся на этой концепции, относятся мозговой штурм и синектика.  Мозговой штурм дает возможность за короткий промежуток времени получить новые идеи путем творческого сотрудничества членов организованной группы специалистов. Критика выдвигаемых идей в процессе мозговой атаки не допускается, какими бы абсурдными они не казались. Основной девиз метода: «чем больше идей, тем лучше».  Синектика отличается от мозгового штурма тем, что обсуждение ведется в направлении поиска небольшого числа идей (2–3 идеи), однако с детальным их рассмотрением.  Вторая концепция («прозрачного ящика») построена на предположении о том, что проектировщик вполне осознает свои действия и их причины. Логическое или систематическое поведение проектировщика включает:  1. Анализ получаемой и имеющейся информации.  2. Синтез технических решений.  3. Оценку технических решений. Вышеизложенный алгоритм повторяется в цикле, пока проектировщик не найдет наилучшее из всех возможных решений. Методы, построенные на концепции «прозрачного ящика», характеризуются следующими общими чертами:  1. Цели, переменные и критерии задаются заранее.  2. Поиску решения предшествует проведение анализа.  3. Оценка результатов дается в основном в словесной форме и построена на логике.  4. Заранее фиксируется стратегия проектирования (обычно используются последовательные приемы, условные и циклические операции).  Основным моментом применения «прозрачного ящика» является возможность расчленения задачи на отдельные части, каждая из которых может в дальнейшем считаться самостоятельной.         Третья концепция (подход к проектировщику, как к «самоорганизующейся системе») вызван стремлением сузить область поиска технических решений за счет обоснованного выбора стратегии. Джонс выделяет три ступени проектирования: 1) дивергенцию; 2) трансформацию; 3) конвергенцию. Дивергенция – расширение границ проектной ситуации в целях обеспечения достаточно обширного пространства для поиска решений. На этой ступени не рекомендуется принимать решение, пока проектировщик не получит достаточного объема информации. Дивергенция больше связана с исследованием, чем с проектированием. Трансформация – стадия возникновения общей концептуальной схемы проектируемого объекта. Конвергенция – стадия окончательного выбора варианта технического решения. К этому времени задача определена, переменные найдены, цели установлены. Здесь в наибольшей степени могут быть использованы технические средства автоматизации проектирования. Под стратегией проектирования Джонс понимает последовательность этапов, на каждом из которых применяется тот или иной метод проектирования.  Стратегии могут быть:  1. Линейными, когда этапы выполняются строго последовательно.  2. Циклическими, если после выполнения одного из этапов необходимо вернуться и повторить предыдущие этапы.  3. Разветвленными, позволяющими выполнять отдельные этапы параллельно.  4. Адаптивными, при которых выбор каждого из этапов зависит от результатов выполнения предыдущего.  5. Случайного поиска, отличающегося абсолютным отсутствием плана, когда при выборе последующего этапа совершенно не учитывают результаты предыдущего.  Диксон в книге «Проектирование систем: изобретательство, анализ и принятие решений» считает, что необходимо обучать не практике проектирования, а принципам и основам решения задач.  Предмет «Инженерное проектирование» должен помочь научиться применять знания, полученные при изучении теоретических технических, общественных и гуманитарных дисциплин, к решению задач инженерной практики.  Инженерное проектирование представляется в виде последовательности этапов  Диксон различает два рода деятельности:  изобретательство;  инженерный анализ. Изобретательство связано с творческим полетом фантазии. Инженерный анализ требует самодисциплины и глубоких знаний. Среди методов изобретательства Диксон называет:  1. Мозговой штурм.  2. Инверсию, состоящую в отказе от прежних взглядов на задачу, с тем, чтобы посмотреть на нее с новой или измененной позиции.  3. Аналогию, достигаемую заимствованием идей из биологии, фантастики, художественной литературы;  4. Системотехническое определение новых комбинаций, состоящее в выделении основных элементов решения, в отыскании возможных способов их осуществления и в составлении различных комбинаций из них.  Инженерное проектирование – это в первую очередь проектирование конструктивной (совместной) деятельности (в частном случае – проектирование работ), продуктом которой являются технические объекты. При этом технический объект должен вести себя но законам той системы, элементом которой он выступает, т.е. по законам социума. КЛАССИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЕКТОВ КЛАСС ПРОЕКТА (ПО СОСТАВУ И СТРУКТУРЕ ПРОЕКТА):    монопроект -отдельный проект определенного типа, вида и масштаба. Выполняется, как правило, одной организацией или даже одним подразделением, отличается постановкой однозначной инновационной цели (создание конкретного изделия, технологии), осуществляются в жестких временных и финансовых рамках, требуется координатор или руководитель проекта; мультипроект - комплексный проект, состоящий из ряда монопроектов и требующий применения многопроектного управления, (например, создание научно-технического комплекса, решение крупной технологической проблемы, проведение конверсии одного или группы предприятий). Требуются координационные подразделения; мегапроект - целевые программы развития регионов, отраслей и других образований и включающий в свой состав ряд моно- и мультипроектов. Требуют централизованного финансирования и руководства из координационного центра. На основе мегапроектов могут достигаться такие инновационные цели как повышение конкурентоспособности продуктов и технологий. Такие программы могут быть международными, государственными, национальными, региональными (например: развитие свободных экономических зон, республик, малых народностей Севера и т.д.), межотраслевые (затрагивать интересы нескольких отраслей экономики), отраслевые и смешанные. Формирование и реализация мегапроектов может потребовать объединения усилий ряда отраслей, регионов, ФПГ. ОПИСАНИЯ СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЗАКЛЮЧАЕТСЯ В ВЫДЕЛЕНИИ В НЕЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ФАЗ, А В САМИХ ЭТИХ ФАЗАХ ЦЕПИ ДЕЙСТВИЙ ИЛИ ОБОБЩЕННЫХ ОПЕРАЦИЙ. – Обычно системотехническая деятельность распадается на 6 фаз:  подготовка технического задания;  разработка эскизного проекта; изготовление;  внедрение;  эксплуатация;  оценка. Иногда добавляется еще одна фаза – ликвидация. На каждой фазе выполняется одна и та же последовательность обобщенных операций:  анализ проблемной ситуации;  синтез решений;  оценка и выбор альтернатив;  моделирование;  корректировка и реализация решения