УДК 33

УПРАВЛЕНИЕ РЕШЕНИЕМ ПРОЕКТНЫХ ЗАДАЧ НА ПРЕДПРИЯТИИ

Хорошев Александр Николаевич
Координационно-аналитический центр по научно-техническим программам
к.т.н., доцент, зам.директора МП

Ключевые слова: проект, проектные задачи

Horoshev Aleksandr Nikolaevich
Coordination and Analytical Centre for Scientific and Technical Programs
Ph.D., Associate Professor, Deputy Director

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ, 08.00.00 ЭКОНОМИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Хорошев А.Н. Управление решением проектных задач на предприятии // Современные научные исследования и инновации. 2011. № 7 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2011/11/4940 (дата обращения: 29.09.2017).

1. Понятие проектирования

Поиск оригинальных решений и идей в настоящее время ведется посредством применения эвристических методов (методов изобретательного творчества). Однако в случае производственной деятельности решение таких задач также включает подготовительные стадии, оформление и утверждение результатов, оценку эффективности и другие виды работ. Весь этот цикл взаимосвязанных и взаимообусловленных работ составляет проектирование.

Проектирование объединяет с творчеством направленность на создание качественно нового (слово «проектирование» происходит от лат. projectus, что буквально означает – брошенный вперёд), но это более общее понятие.

Существует много определений термина «проектирование». Но чаще всего под «проектированием» подразумевают практическую деятельность, направленную на удовлетворение новых потребностей людей. Конечным итогом проектной деятельности является проект, т.е. комплект документации, предназначенной для создания определённого объекта, его эксплуатации, ремонта и ликвидации, а также для проверки или воспроизведения промежуточных и конечных решений, на основе которых был разработан данный объект. Объектом проектирования может быть материальный предмет, выполнение работы, оказание услуги.

Слово «проект» ещё применяется в значении «программа», «план действий».

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, иначе это будет «прожект», творчество ради творчества) 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.

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 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 ещё ряд важных частей, показанных на рис.1.

Рис.1. Основные части проектирования

Проектирование – это один из видов работ, результатом которых является продукция-проект, т.е. 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 её 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 ещё один участник этих работ – государство, которым создана система мер по защите потребителя посредством контроля, лицензирования, выпуска нормативной документации.

2. Управление проектированием

Таким образом, проектирование – сложная многоплановая деятельность, в которой участвует группа людей. Следовательно, достижение эффективных результатов невозможно без учета особенностей человека, умения создать коллектив 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 руководитель 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.

Производственная деятельность требует решения комплекса взаимосвязанных задач. По этой причине в систему менеджмента входят управление проектами, 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 выполнению 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.

Проектирование, как осознанная целенаправленная деятельность, обладает определённой структурой, т.е. последовательностью и составом стадий и этапов разработки проекта, совокупностью процедур и привлекаемых технических средств, взаимодействием участников процесса.

У каждого из нас на основе личного опыта выработалось своё представление о структуре проектной (творческой) деятельности. Однако за длительный период существования человечества сформировались и общепринятые, проверенные практикой подходы к проектированию и его структура.

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.

Структура в виде стадий проектирования регламентирована стандартом (ГОСТ 2.103, 15.201) и используется при официальных взаимоотношениях между заказчиком и исполнителем или между соисполнителями работ. Она устанавливает стадии разработки конструкторской документации изделий всех отраслей промышленности и этапы выполнения работ. Эта документация необходима для отчета перед заказчиком о проделанной работе, возможности проверки или повторения разработок другими исполнителями, подготовки производства и обслуживания изделия в период эксплуатации.

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 результате их анализа и обобщения предложена структура, представленная на рис.2.

Рис.2. Структура процесса решения задачи проектирования

Решение любой задачи начинается с её осмысления и уточнения исходных данных. Те (технические) требования (ТТ), которые выдаются заказчиком, формулируются на языке потребителя-неспециалиста и не всегда бывают технически четкими и исчерпывающими. Перевести требования на язык предметной области, сформулировать задачу максимально полно и грамотно, обосновать необходимость её решения, т.е. сформулировать техническое задание (ТЗ), – первый и обязательный этап работы. Исполнитель выполняет его в тесном контакте с заказчиком.

На этапе синтеза принципа действия отыскивают принципиальные положения, физические, социальные и т.п. эффекты, которые составят основу функционирования будущего изделия. Это могут быть основополагающие нормы, 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, упрощённые эскизы. В соответствии с ГОСТ 2.103 этот этап включает стадию эскизного проектирования.

На этапе параметрического синтеза определяются конкретные вид и характеристики проектируемого объекта, находится численное решение проектной задачи, создаётся подробная документация или описание объекта, чертежи изделия и его частей. Этот этап соответствует стадиям технического и рабочего проектирования.

Вследствие неполноты начальных знаний процесс проектирования – итерационен, что на рис.2 отражается стрелками обратных движений.

На каждом этапе внутреннего проектирования выполняются следующие процедуры:

  • выбор модели (т.е. основополагающего принципа, вида блок-схемы и расчетной схемы),
  • выбор метода решения,
  • 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.

В процессе проектирования активно используются понятия структуры, метода, параметров объекта. Они тесно взаимосвязаны с проектной деятельностью, и поэтому также нуждаются в подробной характеристике.

3. Принципы и методы проектирования

Деятельность становится эффективной, когда овладеваешь её методами, понимаешь принципы и законы, т.е. то, что составляет основу знаний настоящего специалиста. При этом проектирование, если оно нацелено на получение эффективных результатов, должно базироваться на системном подходе. Но мы имеем право говорить о системности подхода, если существуют и выполняются его принципы. В настоящее время ещё нельзя утверждать, что известны их полные состав и содержание применительно к проектной деятельности, однако можно сформулировать наиболее важные из них.

1. Практическая полезность. Непрерывный рост потребностей людей вынуждает решать всё новые и более сложные задачи. С другой стороны, ведение разработок заметно упирается в ограниченность ресурсов, ощутимее становятся убытки в случае получения неудовлетворительных результатов. Поэтому возрастает важность учета следующих положений:

  • деятельность должна быть целенаправленной, устремленной на удовлетворение действительных потребностей человека. При этом подразумевается реальный потребитель или определенная социальная, возрастная или иная группа людей. Потребности должны определять цели проектирования и стимулировать деятельность по их достижению;
  • деятельность должна быть целесообразной. Удовлетворение не всех новых потребностей нуждается в создании новых объектов, следовательно, – в проведении соответствующих разработок. Важно вскрыть причины, препятствующие использованию существующих объектов для удовлетворения новых потребностей. В свою очередь, причины вызываются противоречиями, возникающими как внутри старых объектов, так и вне их, в эксплуатирующем их обществе. Выявление ключевых противоречий позволяет концентрировать усилия на решении главных задач, конкретизирует деятельность, что сокращает затраты на проектирование и сроки проведения разработки;
  • деятельность должна быть обоснованной и эффективной. Окружающий нас мир многообразен и, следовательно, удовлетворение потребности возможно разными путями. Разумным будет использование не любого решения задачи, а поиск оптимального варианта, т.е. наилучшего среди допустимых при наличии правила предпочтения одного другому. Такое правило называется критерием оптимальности, а мерой предпочтения будут служить показатели качества.

Обратим внимание на то, что слово «оптимальный» происходит от лат. optimus и означает «наилучший» (самый лучший). Поэтому словосочетание «самое оптимальное решение» (т.е. самое самое лучшее решение) является тавтологией. С другой стороны, можно говорить об оптимальном решении только при удовлетворении двух условий: 1 – наличия хотя бы одного критерия, 2 – наличия не менее двух сравниваемых вариантов (необходимость осуществления выбора).

Каждый выбор лучшего варианта конкретен, поскольку производится на соответствие определённым критериям. Следовательно, говоря об оптимальном решении, всегда нужно указывать эти критерии (т.е. оптимальный по …). И то, что может быть оптимальным при одном критерии, не обязательно будет таковым при другом. Поэтому недомолвки недопустимы.

Под качеством продукции подразумевается совокупность свойств, обуславливающих её пригодность удовлетворять определенным потребностям в соответствии с назначением (ГОСТ 15467). К показателям предъявляются следующие требования:

  • монотонная связь с качеством при условии постоянства остальных показателей;
  • простота определения, измерения и контроля;
  • наглядность отображения свойств объекта или процесса;
  • соответствие рассматриваемым свойствам;
  • хорошая чувствительность к изменению этих свойств;
  • устойчивость к случайным помехам.

Качество продукции обычно характеризуется рядом показателей. Например, двигатель автомобиля должен обладать высоким КПД, низкой стоимостью, малыми габаритами и т.д. Состав показателей зависит от назначения проектируемого объекта, условий его функционирования и других факторов. Пытаться учесть как можно больше показателей в стремлении максимально полно охарактеризовать проектируемый объект делает задачу проектирования практически не решаемой. Важно выделять главные показатели, отражающие наиболее существенные потребительские свойства объекта.

Критериальный подход к проектированию позволяет не только отыскивать эффективные решения, максимально удовлетворяющие потребности заказчика, но аргументировано объяснять причины их выбора, обосновывать принятые решения.

2. Единство составных частей. Эффективность решения задачи зависит и от того, насколько полно учтены все связи, как между частями рассматриваемого объекта, так и с взаимодействующими с ним другими объектами.

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. С другой стороны, ряд объектов-систем могут быть взаимосвязанными и образовывать более общую систему, которую называют надсистемой.

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.

Функционирующие объекты активно взаимодействуют с окружающей средой, испытывая влияние внешних нагрузок, изменения температуры, влажности и других факторов. В то же время объекты сами оказывают влияние на эту среду, загрязняя её продуктами износа и утечками веществ, выделяя тепло и т.п. Внешняя, или как её ещё называют – жизненная среда, также должна рассматриваться в качестве системы, взаимосвязанной с проектируемым объектом. Жизненная среда конкретизирует условия применения и производства объекта проектирования, влияет на выбор показателей качества.

3. Изменяемость во времени. Объекты проектирования существуют не мгновение, а, как и живой организм, последовательно «проживают» ряд этапов:

  • постановка цели и планирование работы,
  • проведение исследований и проектирование,
  • производство,
  • эксплуатация,
  • утилизация (переработка и захоронение вышедшего из употребления изделия).

Всё вместе, т.е. период от возникновения потребности в создании объекта до его ликвидации вследствие исчерпания потребительских качеств, составляет жизненный цикл. Учет этапов жизненного цикла позволяет уменьшить издержки или даже предотвратить возможную катастрофу вследствие действия «непредусмотренных» обстоятельств, рационально спланировать деятельность по созданию и обслуживанию объекта.

С другой стороны, новое изделие возникает не на пустом месте. Важно учитывать историю и предусматривать перспективы развития и применения разрабатываемого объекта, а также областей науки и техники, на достижениях которых базируются соответствующие разработки.

Проектирование представляет собой последовательность выполнения взаимообусловленных действий – процедур. В свою очередь, процедуры подразумевают использование определенных методов, основанных на тех или иных законах природы и общества.

Метод – это прием или способ действия с целью достижения желаемого результата. Его выбор зависит не только от вида решаемой задачи, но и индивидуальных черт разработчика (его характера, организации мышления, склонности к риску, способности принимать решения и нести за них ответственность и т.п.), условий его труда и оснащенности средствами оргтехники. Сложность процесса проектирования (как и любой другой творческой деятельности), нестандартность проектных ситуаций вызывают необходимость знания и владения различными методами: эвристическими, экспериментальными, формализованными.

Эвристические методы основаны на подсознательном мышлении, не допускают алгоритмизации и характеризуются неосознанным (интуитивным) способом действий для достижения осознанных целей. Часто эвристические методы ещё называют методами инженерного (изобретательного) творчества.

Эвристические методы и моделирование присущи только человеку и отличают его от искусственных интеллектуальных (мыслящих) систем. В настоящее время к сфере человеческой деятельности относят:

  • постановку задачи;
  • выбор методов её решений и построение (разработка) моделей и алгоритмов, выдвижение гипотез и предположений;
  • осмысление результатов и принятие решений.

Стоит отметить, что важной особенностью именно человеческой деятельности является наличие в ней элемента случайности: необъяснимые поступки и сумасбродные решения часто лежат в основе оригинальных и неожиданных идей.

С развитием вычислительной техники выполнение всё большего числа функций берут на себя автоматические системы, при этом выполняя работу быстрее и эффективнее человека. Задача человека как homo sapience – прежде всего, совершенствоваться в эвристических процедурах, а не в выполнении алгоритмизированных операций, чтобы впоследствии не оказаться вытесненным «разумной» техникой.

Экспериментальные методы основаны на использовании реальных объектов и физических (химических, социальных и т.д.) моделей. Несмотря на сложность, только они позволяют получить наиболее достоверные и надежные исходные данные и результаты решений, служат основой для разработки других методов и моделей. Однако следует помнить, что степень объективности результатов исследований зависит от грамотности постановки и проведения эксперимента и обработки его результатов.

Знание законов, лежащих в основе работы исследуемых объектов и процессов, позволяет использовать формализованные методы. Такие методы строятся на основе четких указаний посредством языка схем, математических формул, формально-логических отношений и алгоритмов. Главной их чертой является независимость получаемых результатов от индивидуальных черт человека. Обычно задачи с полностью формализованным решением перестают интересовать человека, их относят к разряду рутинных.

С другой стороны, «объективность» формализованных методов ещё 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.

Применение метода завершается выбором окончательного варианта, т.е. принятием решения.

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.

Выбор возможен одним из следующих способов:

  • случайным образом (способом необъяснимым и независящим от условий задачи),
  • волевым образом (выбор не обосновывается и индивидуален, определяется чертами характера ЛПР),
  • 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. А задачи, решаемые на основе её принципов, стали называть задачами оптимального проектирования.

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 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).

Характеризуя объект, сложно выбрать такой один критерий, который бы обеспечил всю полноту требований. А стремление к всеобъемлющему решению и назначение большого числа критериев сильно усложняет задачу. Поэтому в разных задачах количество критериев может быть различным. Задачи однокритериальной оптимизации называют скалярными, а многокритериальной – векторной оптимизации.

Распространен принцип сведения решения задачи оптимального проектирования объекта-системы к оптимизации его подсистем. Однако наличие нелинейных связей между подсистемами не гарантирует оптимальности всей системы.

В большинстве случаев абсолютно лучшее решение выбрать невозможно, так как при переходе от одного варианта к другому улучшаются одни критерии, но ухудшаются другие. Состав таких критериев называется противоречивым, и окончательно выбранное решение всегда будет компромиссным.

4. Представление объектов проектирования

Проектирование тесно связано с моделированием. Модель – это упрощенное представление реального объекта и/или протекающих в нем процессов. 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 её взаимодействия внутри себя и с окружающей средой.

В практической деятельности возможно решение двух видов задач:

  • разработка объекта (задача синтеза). Здесь конечный вид объекта ещё неизвестен 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.

Следовательно, проектируемые системы и процесс проектирования всегда описываются теми или иными моделями. 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 формально-логическими и математическими выражениями, хотя и рождаются на основе представления реальных процессов и явлений. Эвристическое 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 ещё 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).

Физическое моделирование – основа наших знаний и средство проверки наших гипотез и результатов расчетов. Физическая модель позволяет охватить явление или процесс во всём 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.).

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.

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.

Проектируемые объекты и их модели характеризуются, прежде всего, своим назначением, принципом действия, структурой и набором параметров.

Технические системы (как и другие объекты) предназначены для удовлетворения разнообразных потребностей людей, причем не только сугубо материальных (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 её 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 её 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.

Технические системы, создаваясь людьми, должны впоследствии содействовать 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 её 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.

Выполнение функций, реализующих заданные потребности, всегда увязывается с удовлетворением определенных требований, которые делают изделия более привлекательными, учитывают и конкретизируют особенности производства и эксплуатации и т.п. Для удобства требования подразделяют на три группы:

  • условия, характеризуются конкретными значениями данных (формально их можно представить в виде равенств). Например, масса изделия должна составлять 10 кг;
  • ограничения, задают допустимую область данных (формально их можно представить в виде односторонних или двусторонних неравенств). Например, вес изделия не должен превышать 10 кг;
  • показатели качества, задают только перечень характеристик и направление поиска предпочтительного значения (максимальное или минимальное значение). Конкретное значение показателя становится известным только в конце этапа или всего цикла проектных работ и служит мерой предпочтения в процессе поиска оптимального варианта. Например, вес изделия должен быть минимальным, а удобство обслуживания – максимальным

Любая техническая система, прежде всего, является физическим объектом. И правильный выбор принципиальных, т.е. физических, основ функционирования предопределит её 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, реактивного 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, её зримого представления служит структура объекта (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 участников процесса.

Общепринятой основной элементарной характеристикой системы служит параметр, т.е. величина, представляющая определенное физическое, геометрическое или иное свойство объекта и имеющая количественную оценку.


Библиографический список
  1. Альтшуллер Г.С. Найти идею: введение в теорию решения изобретательских задач. –Новосибирск: Наука, 1986. 209с.
  2. Буш Г.Я. Стратегии эврилогии. –Рига: Общество «Знание» ЛатвССР, 1986. 64с.
  3. Вентцель Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология. –М.: Наука, 1988. 206с.
  4. Джонс Дж.К. Методы проектирования. –М.: Мир, 1986. 326с.
  5. Кини Р.Л., Райфа Х. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения. –М.: Радио и связь, 1981. 560с.
  6. Котлер Ф. Основы маркетинга. –М.: Прогресс, 1990. 733с.
  7. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества. –М.: Машиностроение, 1988. 368с.
  8. Хорошев А.Н. Введение в управление проектированием механических систем: Учебное пособие. –Белгород, 1999. 372с. (см. также электронная версия)


Все статьи автора «Хорошев Александр Николаевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: