- •Основы системного проектирования
- •1. Понятие проектирования
- •2. Структура проектирования
- •2.1. Стадии проектирования
- •2.2. Структура управления процессом проектирования
- •3. Методология проектирования
- •3.1. Принципы системного проектирования
- •3.2. Законы проектирования
- •3.3. Методы проектирования
- •3.3.1. Эвристические методы
- •3.3.1.1. Результаты творческой деятельности
- •3.3.1.2. Психологические факторы творческой деятельности
- •3.3.1.3. Метод итераций (последовательного приближения)
- •3.3.1.4. Метод декомпозиции
- •3.3.1.5. Метод контрольных вопросов
- •3.3.1.6. Метод мозговой атаки
- •3.3.1.7. Теория решения изобретательских задач (триз)
- •3.3.1.8. Метод морфологического анализа
- •3.3.1.9. Функционально-стоимостной анализ
- •3.3.1.10. Методы конструирования
- •3.3.2. Экспериментальные методы
- •3.3.2.1. Цели и виды экспериментальных методов
- •3.3.2.2. Планирование эксперимента и обработка экспериментальных данных
- •3.3.2.3. Машинный эксперимент
- •3.3.2.4. Мысленный эксперимент
- •3.3.3. Формализованные методы
- •3.3.4. Методы принятия решений
- •3.3.4.1. Задачи оптимального проектирования
- •3.3.4.2. Однокритериальные задачи
- •3.3.4.3. Задачи многокритериальной оптимизации
- •3.3.4.4. Принятие решений в условиях неопределенности
- •4. Объекты проектирования
- •4.1. Назначение и характеристики разрабатываемых объектов
- •4.2. Виды технических систем
- •4.3. Модели разрабатываемых объектов
- •4.3.1. Требования к моделям
- •4.3.2. Виды моделей
- •4.4. Параметры разрабатываемых объектов
- •4.5. Требования, предъявляемые к проектируемым объектам
- •4.5.1. Экономические требования
- •4.5.1.1. Требования производителя
- •4.5.1.2. Требования потребителя
- •4.5.2. Проектные и производственные требования
- •4.5.2.1. Стандартизация, унификация, преемственность
- •4.5.2.2. Технологичность
- •4.5.2.3. Транспортабельность
- •4.5.2.4. Сохраняемость
- •4.5.3. Эксплуатационные требования
- •4.5.3.1. Функциональные требования
- •4.5.3.2. Надежность
- •4.5.3.3. Эргономичность
- •4.5.3.4. Безопасность
- •4.5.3.5. Экологичность
- •4.5.3.6. Эстетичность
- •4.5.3.7. Утилизация
- •5. Управление проектированием
- •5.1. Техническое задание
- •5.1.1. Начальные сведения о задаче
- •5.1.2. Содержание технического задания
- •5.1.3. Составление технического задания
- •5.1.3.1. Анализ исходного задания
- •5.1.3.2. Составление списка требований
- •5.1.3.3. Анализ и формализация списка требований
- •5.1.4. Форма представления технического задания
- •5.2. Синтез принципа действия
- •5.2.1. Составление функциональной структуры
- •5.2.2. Подбор и состыковка физических эффектов
- •5.2.2.1. Понятие физического эффекта
- •5.2.2.2. Составление функционально-физической схемы
- •5.2.2.3. Анализ и развитие схемы
- •5.3. Структурный синтез
- •5.4. Параметрический синтез
- •5.5. Циклы итерации проектирования
- •5.5.1. Структура сложного процесса проектирования
- •5.5.2. Разработка сложных объектов
- •5.5.3. Действия по завершении цикла итерации
- •Литература
- •Оглавление
3.3.4.4. Принятие решений в условиях неопределенности
Условия неопределенности могут быть следствием недостаточности сведений о задаче (например, на начальном этапе проектирования) или качественного представления показателей, т.е. когда неизвестно их точное значение. При принятии решения в таких ситуациях применяют следующие методы приближенной оценки вариантов с последующим выбором лучшего (на примере четырех изделий Р1 ... Р4 по показателям качества стоимость, масса, потери энергии и надежность).
1. Оценка вариантов решений в случае отсутствия численных значений критериев (качественное представление показателей). Составляют таблицу и по каждому показателю качества (в столбце) «плюсом» отмечают решения, имеющие явные достоинства. Ячейки непомеченных решений остаются свободными или же в них заносится «минус». При колебаниях, сомнениях или нерешительности при оценке какого-либо решения в соответствующей ячейке можно поставить «плюс-минус». Далее, по каждому варианту (строке) суммируются все плюсы, и по их количеству дается заключение о его качестве. Для данных, приведенных в таблице, лучшим будет признан третий вариант.
Варианты решений: |
Стоимость (С) |
Масса (М) |
Потери (П) |
Надежность (Н) |
2 |
Р1 |
+ |
- |
- |
- |
1 |
Р2 |
± |
- |
- |
+ |
1.5 |
Р3 |
- |
+ |
+ |
+ |
3 |
Р4 |
- |
+ |
+ |
- |
2 |
2. Уточненная оценка вариантов решений (численные значения критериев отсутствуют). По каждому показателю (в столбце) всем вариантам проставляются баллы, начисляемые, например, по пятибалльной системе:
0 баллов ставится, если вариант совершенно неудовлетворительный,
1 балл, если вариант допустим,
2 балла, если вариант обычный, удовлетворительный,
3 балла, если вариант хороший,
4 балла, если вариант отличный.
Для учета дополнительных оттенков можно ввести систему с увеличенным числом баллов. Далее, по каждому варианту (строке) баллы суммируются. Лучшим принимается тот, у которого сумма баллов будет наибольшей. В следующем примере таким является третий и четвертый варианты.
|
С |
М |
П |
Н |
Σ 2 баллов |
Р1 |
3 |
1 |
1 |
2 |
7 |
Р2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
9 |
Р3 |
2 |
3 |
3 |
2 |
10 |
Р4 |
0 |
4 |
4 |
2 |
10 |
Возможен учет степени значимости каждого показателя качества: к таблице снизу добавляется строка, куда заносятся их весовые коэффициенты X i , а при суммировании баллы учитываются со своими весами (способ оценки весовых коэффициентов показан в п.4). Результаты соответствующего подхода представлены в таблице. Здесь лучший — второй вариант.
|
С |
М |
П |
Н |
Σ 2 баллов |
Р1 |
3 |
1 |
1 |
2 |
2.0 |
Р2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
2.5 |
Р3 |
2 |
3 |
3 |
2 |
2.4 |
Р4 |
0 |
4 |
4 |
2 |
2.0 |
λi |
0.4 |
0.1 |
0.3 |
0.2 |
|
3. Оценка вариантов решений на основе их ранжирования. В таблице по столбцам указывают места, которые варианты занимают в ранжированном ряду при рассмотрении по каждому показателю отдельно (первое место — наилучшее). Если варианты равнозначны, то места назначают одинаковыми. Далее, по каждому варианту (строке) суммируют занимаемые ими места. Лучшим принимается тот, у которого сумма мест будет наименьшей. В следующем примере таким является третий вариант.
|
С |
М |
П |
Н |
Σ 2 мест |
Р1 |
1 |
3 |
4 |
3–4 |
11–12 |
Р2 |
2 |
4 |
3 |
1 |
10 |
Р3 |
3 |
2 |
2 |
2 |
9 |
Р4 |
4 |
1 |
1 |
3–4 |
9–10 |
4. Формализация качественных показателей или оценок. С целью повышения достоверности субъективных выводов предлагают различные методы, в большинстве основанные на использовании экспертных оценок. Приведем описание одного из них, достаточно простого и распространенного, — метода бинарных сравнений. Метод основан на том, что сравнить между собой два варианта и выбрать из них предпочтительный проще, чем одновременно сравнивать три и более варианта.
4.1. Оценка вариантов решений. Составляется матрица сравнений, своя для каждого свойства или показателя качества. Названия сравниваемых вариантов Р7 — располагаются в левом столбце и верхней строке таблицы. Затем заполняются ячейки таблицы, пользуясь следующим правилом: если вариант, расположенный в строке, предпочтительнее варианта, расположенного в столбце, то в соответствующей ячейке (пересечении строки и столбца) записывается 2 (например, если вариант-строка Р2 предпочтительнее варианта-столбца Р1). Если же наоборот, вариант, расположенный в столбце, предпочтительнее варианта, расположенного в строке, — записывается 0. Для равноценных вариантов в ячейку вносят 1.
|
Р1 |
Р2 |
Р3 |
... |
Σ |
Р1 |
1 |
0 |
... |
... |
... |
Р2 |
2 |
1 |
... |
... |
... |
Р3 |
... |
... |
1 |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
1 |
... |
Очевидно, что главную диагональ матрицы будут составлять единицы, поскольку это ячейки сравнения вариантов самих с собой (Р1 и Р1, Р2 и Р2 и т.д.). Также достаточно заполнить только одну из частей матрицы, отделенной главной диагональю: решения в симметричных ячейках (12–21, 13–31 и т.д.) противоположны (2–0 либо 0–2).
После заполнения всех ячеек проводят суммирование баллов:
по строкам, если лучшему варианту должно соответствовать максимальное значение (как в приведенной таблице, где добавлен столбец результатов Σ);
по столбцам, если лучшему варианту должно соответствовать минимальное значение.
Итоговые баллы позволяют дать количественную оценку каждого варианта в рассматриваемой группе по выбранному показателю качества. Эти баллы используют непосредственно или же нормируют (приводят к безразмерному виду, например, делением на максимальное или среднее значение баллов).
В приведенном примере применялась трехбалльная система (0–1-2). Для учета нюансов возможно введение многобалльной системы, например: значительно хуже (0), хуже (1), равно (2), лучше (3), значительно лучше (4).
4.2. Если вместо вариантов решений в матрице сравнений расположить показатели качества, то полученные в итоге баллы после нормирования будут соответствовать весовым коэффициентам этих показателей.