Выбор стратегий и методов проектирования.
2.5.1.Стратегии проектирования.
Решение о том, какие действия должны быть включены в стратегию проектирования, может быть принято с самого начала, или же можно менять стратегии в зависимости от результатов, полученных после выполнения предыдущих действий. Содержание каждого «действия проектировщика» определяется самим проектировщиком. Если метод проектирования, взятый сам по себе, позволяет решить задачу проектирования, он называется стратегией.
Целесообразно классифицировать стратегии проектирования по двум показателям:
а) степень заданности;
б) схема поиска.
Заранее заданные, или готовые, стратегии проектирования жестко зафиксированы заранее, подобно программам ЭВМ. Они больше подходят для проектирования в знакомых ситуациях, чем для новаторской деятельности, т.е. для объединения или модернизации существующих конструкций, а не для изобретения новых изделий. Что бы ни говорили проектировщики - практики, значительная доля работы по проектированию совершается по предсказуемой схеме и, следовательно может быть выполнена на ЭВМ. В идеале заданная стратегия должна быть линейной, т.е. состоять из цепочки последовательных действий, в которой каждое действие зависит от исхода предыдущего, но не зависит от результатов последующих действий (рис. 4).
Рис. 4. Линейная стратегия.
Если после получения результатов на одной из стадий приходится возвращаться к одному из предыдущих этапов, стратегия становится циклической. Встречаются случаи, когда две или несколько петель обратной связи охватывают друг друга, как показано на рис. 5.
Рис. 5. Циклическая стратегия.
Такая схема с петлями характерна для многих программ для ЭВМ. Она напоминает движение в игре «вверх и вниз», где не предусмотрены премии (продвижение фишки ближе к финишу), а есть только штрафы (возврат в сторону старта). Самой страшной опасностью для проектировщика в этом случае становится бесконечная петля, или «порочный круг», из которого не удается выбраться иначе, как изменив структуру задачи. Когда действия проектировщика не зависят одно от другого, может иметь место разветвленная стратегия (рис. 6). В нее могут входить параллельные этапы, очень выгодные в том отношении, что позволяют увеличивать количество людей, одновременно работающих над задачей, и конкурирующие этапы, которые позволяют в определенной степени видоизменять стратегию в соответствии с исходом предыдущих этапов.
Рис. 6. Разветвленная стратегия.
Адаптивные стратегии (рис. 7) отличаются тем, что в них с самого начала определяется только первое действие. В дальнейшем выбор каждого действия зависит от результатов предшествующего действия. В принципе это самая разумная стратегия, поскольку схема поиска всегда определяется на основе наиболее полной информации. Ее недостаток состоит в невозможности предвидеть и контролировать затраты и сроки выполнения проекта. Многие предпочитают применять адаптивную стратегию, поскольку она позволяет полностью использовать способность человека «импульсивно» совершать правильные действия. Надежным, но ограниченным вариантом адаптивного поиска является стратегия приращений (рис. 8). Эта осторожная стратегия составляет основу традиционного проектирования, особенно в тех отраслях промышленности, которые базируются на ремесленном производстве; кроме того на ней основаны методы автоматической оптимизации.
Рис. 7. Стратегия приращения.
Случайный поиск, отличающийся абсолютным отсутствием плана (рис. 7), в некоторых случаях оказывается наилучшим методом. Эта на первый взгляд неразумная стратегия пригодна тогда, когда необходимо найти множество отправных точек для независимого поиска в широком поле неопределенностей. При выборе каждого этапа сознательно не учитываются исходы остальных этапов, что придает поиску предельно непредубежденный характер. Принцип случайного поиска используется в новаторском проектировании, когда неразумно пренебрегать ни одним из внесенных предложений, пока не будет собрана дополнительная информация.
Рис. 8. Случайный поиск.
Применение адаптивных стратегий и стратегий приращения преследует цель обеспечить ту или иную степень изменения схемы поиска в ходе самого поиска. Методы управления стратегией, или самоорганизующиеся системы проектирования (рис. 9), предназначены для оценки стратегии в целом в соответствии с внешними критериями и промежуточными результатами осуществления самой стратегии.
Рис. 9. Управление стратегией.
Эти методы призваны обеспечить сохранение принятой стратегии, несмотря на возникающие трудности, до тех пор, пока она остается перспективной, и ее замену или отказ от нее, когда она перестает соответствовать окружающей обстановке.
2.5.2.Как выбрать метод проектирования.
Для выбора метода проектирования можно пользоваться схемой «Дано - Требуется» (табл. 1). Здесь предполагается, что о пригодности того или иного метода можно судить, если то, что уже известно, с тем, что они хотят определить. Исходными данными, соответствующими колонке «Дано» (или «Вход»), служат те сведения, которыми проектировщики должны располагать, прежде чем пользоваться методом. Конечные результаты, соответствующие строке «Требуется» (или «Выход»), - это те данные, которые получаются в результате применения данного метода. Шкалы «Дано» и «Требуется» совершенно идентичны: они построены в порядке уменьшения общности и увеличения определенности. Методы, наиболее полезные на ранних стадиях, когда почти все неопределенно, попадают в верхний левый угол таблицы, а методы, соответствующие конечным стадиям решения задач проектирования, - в ее нижний правый угол. В клетках, далеко отстоящих от диагонали, приводятся методы, которые, по сути дела, представляют собой целые стратегии, поскольку они позволяют перескочить через несколько этапов. В клетка же, расположенных непосредственно над диагональю, указаны методы пошагового проектирования. Некоторые методы повторно указаны ниже диагонали; это означает, что их можно использовать для проверки, т.е. для изменения формулировки задачи после ее частичного исследования. Способ применения схемы «Дано - Требуется» состоит в следующем:
1. Найти в графе «Дано» те категории информации, которые уже имеются. В ближайшей строке перечислены методы, которые применимы для решения соответствующей задачи.
2. По строке «Требуется» найти тот вод информации, который необходимо получить на данной стадии. Методы, обеспечивающие получение такой информации, указаны в соответствующей колонке.
3. Клетка, которая находится на пересечении выбранной строки с выбранной колонкой, содержит методы, позволяющие на основании имеющихся сходных данных получить необходимые конечные результаты.
Таблица 1.
| Исследование исходной проектной ситуации | Анализ и преобразова-ние структуры задачи | Определение границ, описание промежуточ-ных решений и выявление конфликтов | Комбинирование промежуточ-ных решений и варианты проекта | Оценка вариантов проекта и выбор окончатель-ного варианта |
| Составление технического задания | 1.Формулирование задач. 2.Поиск литературы. 3.Визуальные несоответствия. 4.Интервьюи-рование потребителей. 5.Мозговая атака. | 1.Поиск литературы. 2.Визуальное несоответствие. 3.Интервьюи-рование потребителей. 4.Мозговая атака. 5.Синектика. | 1.Визуальное несоответствие. 2.Мозговая атака. 3.Морфологи-ческие карты. | 1.Визуальное несоответствие. 2.Мозговая атака. 3.Синектика | 1.Переключение стратегии. 2.Фундаментальный метод Мэтчетта. |
| Исследование исходной проектной ситуации | 1.Формулирование задач. 2.Свертывание данных. 3.Матрица взаимодействий. 4.Сеть взаимодействий. 5.Классифика-ция. 6.Составление технического задания. | 1.Трасформация системы. 2.Проектирова-ние новых функций. 3.Метод Александера. | |||
| Анализ и преобразование структуры задачи. | 1.Поиск литературы. 2.Анкетный опрос. 3.Исследование поведения потребителей. 4.Системные испытания. 5.Выбор шкал измерения. 6.Накопление данных. | 1.Поиск границ. 2.Системные испытания. 3.Мозговая атака. 4.Морфологические карты. 5.Выбор критериев. 6.Ранжирование и взвешивание. 7.Составление технического задания. | 1.Мозговая атака. 2.Синектика. 3.Трансформа-ция системы. 4.Смещение границ. | 1.Упорядочен-ный поиск. 2.Стоимостной анализ. 3.Системотехника. 4.Системы «человек - машина». 5.Поиск границ. 6.Комулятивная стратегия Пейджа. 7.CASA. | |
| Определение границ, описание промежуточных решений и выявление конфликтов. | 1.Синектика. 2.Ликвидация тупиковых ситуаций. 3.AIDA. 4.Трансформаия системы. 5.Смещение границ. 6.Проектирование новых функций. 7.Метод Александера. | 1.Мозговая атака. 2.Синектика. 3.Ликвидация тупиковых ситуаций. 4. AIDA | 1. AIDA | ||
 5
Комбинирование промежуточных решений и варианты проекта.
| 1.Стоимостной анализ.
2.Анкетный опрос.
3.Исследование поведения потребителей.
4.Системные испытания.
5.Выбор шкал измерения.
6.Накопление в свертывание данных.
 7.Контрольные перечни.
8.Выбор критериев.
9.Ранжирование и взвешивание.
10.Составление технического задания.
11.Индекс надежности по Квирку.
| ||||
 6
Оценка вариантов проекта и выбор окончательного варианта.
|
2.5.3.Примеры.
Приведенные ниже примеры разработаны специально для того, чтобы продемонстрировать способы применения схемы «Дано - Требуется». В примере 1 рассматривается проектирование систем, в примере 2 подняты вопросы научно - технического прогресса.
Пример 1.
З а д а н и е: Разработать автомобиль, которому легко найти место на стоянке.
Проектировщики понимают, что в этой задаче требуется создать изделие, лучше приспособленное к существующей системе уличного движения. Они делают вывод, что ее решение могут дать методы проектирования систем, примененные в клетке 3-6. Однако, прежде чем использовать эти методы, им надо определить структуру задачи, а для этого они решают использовать мозговую атаку, поиск литературы и классификацию. Более подробно их стратегия будет такой:
1. В начале работы они ничего не знают о том, каким должен быть автомобиль, чтобы его легко было поставить на стоянку. Поэтому они прибегают к быстрому исследованию проектной ситуации (колонка 2) с помощью двух методов из клетки 1-2. Эти два метода работают параллельно.
2. Идеи, собранные во время мозговой атаки, и полезные данные, найденные в ходе поиска литературы, дают информацию, которая позволяет перейти к строке 2 схемы. Из клетки 2-3 проектировщики выбирают метод «Классификация», который дает целую иерархию альтернативных целей и решений, составляющих структуру задачи - искомое столбца 6.
3. Эта структура вводится в строку 3, а различные варианты конструкции в колонке 6 получают методом «Проектирование систем человек - машина».
Полная схема этой стратегии приведена на рис. 10.
Рис. 10.
Пример 2.
З а д а н и е: Выбрать площадку для строительства второго аэропорта для крупного города (Первый аэропорт уже перегружен).
Группа планирования получает большое количество данных из предыдущих обследований общественного мнения по этому вопросу. Единственный бесспорный вывод из этой информации заключается в том, что ни одна из имеющихся площадок не удовлетворяет авиапассажиров, страдающее от шума самолетов население или агентство, финансирующее проект.
Проектировщики осознают, что эта задача затрагивает вопросы научно - технического прогресса и что отыскание площадки для второго аэропорта в лучшем случае даст лишь временное решение проблемы. Они решают воспользоваться параллельной стратегией, стремясь, во - первых, уменьшить перегрузку в ближайший период и, во - вторых, предотвратить тенденцию к еще большему возрастанию перегрузки в будущем. В поисках решения, обеспечивающего сглаживание существующих конфликтов в ближайшем будущем, они обращаются к клетке 4-6.Чтобы найти дорогостоящее решение, они разыскивают средство преобразования поставленной задачи в клетке 4-3 (пересмотр задачи), а затем ведут поиск метода исследования преобразованной ситуации проектирования в клетке 3-2, где также осуществляется пересмотр задачи. На основе этих новых условий проектирования они рассчитывают еще раз изменить формулировку задачи таким образом, чтобы можно было выбрать в клетке 3-6 надежный метод конвергенции к решению долговременной задачи. Их стратегия складывается следующим образом:
1.Краткосрочная составляющая стратегии состоит из ввода информации о выявившемся конфликте интересов в строку 4, где в клетке 4-6 указан метод «Анализ взаимосвязанных областей решения», с помощью которого определяется площадка для аэропорта, вызывающая минимум возражений.
2.Долгосрочная ветвь начинается с ввода тех же данных в строку 4, где в клетке 4-3 выбирается метод «Трансформация системы». Полученная при этом новая структура задачи используется в качестве исходной для метода «Системные испытания» (клетка 3-2) для выявления новых или уменьшения старых препятствий с целью «обращения» тенденции перегрузки аэропорта. Результаты такого исследования еще не существующих условий проектирования вводятся в метод «Формулирования задач» (клетка 2-3) для разработки новой структуры задачи, которая в свою очередь вводится в метод «Системотехника» (клетка 3-6), чтобы на ее основе получить окончательное решение долгосрочной задачи. Полная схема стратегии приведена на рис. 10.
Рис. 11.