
- •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
5.1.3. Составление технического задания
Получив от заказчика требования (ТТ), приступают к его осмыслению, анализу, конкретизации и переводу на язык предметной области (составляют ТЗ). Эта работа включает ряд этапов.
5.1.3.1. Анализ исходного задания
При составлении ТЗ важно критически, без предрассудков подойти к первоначально поставленной задаче, по возможности охватить все ее существенные стороны. Для этого сначала необходимо:
убедиться, действительно ли заявленные потребности ценны для заказчика, правдивы ли исходные данные, какие неблагоприятные или вредные последствия могут возникнуть в процессе реализации этой потребности. Так, например, за потребностью в чайнике для кипячения воды в действительности может скрываться желание обеззараживать воду (что осуществимо и без использования чайника);
выяснить суть потребности, отыскать источник ее возникновения;
выяснить, что мешает использованию прежнего объекта для удовлетворения новых потребностей.
Причиной, вызывающей необходимость разработки, служит наличие противоречия между желанием и возможностью удовлетворения потребности. Если противоречия нет, то потребность может быть удовлетворена без создания новых изделий. Если кажется, что противоречия нет, но существующее решение не подходит, то это означает, что противоречие в действительности существует, и следует внимательно его поискать.
Противоречие вызывается изменившимися условиями или ростом требований к качеству функционирования, может заключаться как в ограниченности свойств уже существующего изделия, так и в том, что подходящего объекта еще нет. Поэтому достоверный вывод о причинах появления противоречия возможен только при рассмотрении конкретной ситуации.
Противоречие может быть декомпозировано, т.е. представлено в виде элементарных проблем.
В большинстве случаев известен прообраз: подобное или исходное изделие, переставшее удовлетворять заказчика. Наличие прообраза упрощает решение, но его отсутствие не создает психологической инерции в виде предопределенных путей решения, которые не всегда ведут к лучшему результату.
Если прообраз существует, то рекомендуется:
либо забыть о его существовании и, отталкиваясь от исходной потребности, предложить возможные варианты с последующим выбором лучшего;
либо усовершенствовать прообраз, воспользовавшись ИКР;
либо локализовать потребность.
Обычно неудовлетворительная работа связана с несовершенством только некоторых подсистем. С этой целью прообраз декомпозируют по функциональному признаку, а противоречие представляют в виде элементарных проблем. Соотнося элементарные проблемы с определенными подсистемами прообраза, выявляют «несовершенные» подсистемы. Таким образом, от решения общей и сложной задачи переходят к более простой частной задаче. Чем выше будет степень декомпозиции и удастся отыскать корни проблемы на наиболее низком уровне, тем меньше переделок понадобится в исходной системе. Но и степень улучшения свойств может оказаться невысокой, могут возникнуть проблемы по состыковке усовершенствованных подсистем с оставшимися.
Например, обычная шариковая ручка плохо пишет на листе бумаги, расположенном вертикально (на стене). Декомпозируем объект «Ручка» по функциональному признаку (рис. 12). Анализ показывает, что проблема связана с подсистемами «Стержень» (1-ый уровень) и подсистемами 2-го подуровня. Проблема — не остается след от пасты, причина — отток пасты от наконечника стержня вследствие изменений условий эксплуатации.
Рис.12. Иерархическая структура объекта «Ручка»
Отметим, что на каждом этапе проектирования могут возникать новые противоречия, требующие постановки и решения дополнительных задач.
Следует выявлять и стараться избегать решения следующих задач:
задачи, не соответствующие общественным потребностям — криминальные, аморальные, негуманные. Их решение — дело совести разработчика. Но всегда стоит задуматься о возможных последствиях результатов своей деятельности, осознанно нести за них ответственность, не ссылаясь потом на свою неосведомленность;
технические псевдозадачи, с ошибочно выдвинутыми целями. Это — задачи, которые уже имеют решение, либо не имеют объективных предпосылок для своего решения (преждевременные задачи, но это нуждается в обосновании, чтобы отказ в решении не был следствием психологической инерции или других субъективных причин);
химерические задачи. Это — задачи с ошибочно поставленной целью, достижение которой противоречит законам физики (например, создание устройства с КПД более 100%, устройства мгновенного действия и т.п.), либо абстрактно выдвинутые задачи, принципиально не имеющие решения (типа философского камня).