Kesler_Osnovy_metodologii_proektirovania_2016-1

языковые средства; подсистема взаимодействия с пользователем; подсистема связи;

стандартные средства обработки текста и данных; графическая подсистема; прикладное программное обеспечение; конструкторская база данных.

Основные функции подсистем состоят в следующем.

С помощью языковых средств пользователи обмениваются в САПП текстовыми, графическими и числовыми сообщениями. К языковым средствам относятся определенные командные строки, алфавитно-цифровые и графические меню и т.п.

Подсистема взаимодействия с пользователем предоставляет пользователю ряд формальных удобств при выполнении операций в САПП.

Сети связи САПП делятся на локальные и обеспечивающие обмен данными с удаленными абонентами. Подсистема связи дает оперативную возможность конструкторам и технологам использовать разделяемые (совместно используемые) ресурсы системы, главным образом, конструкторскую базу данных по проектируемому объекту.

Под стандартными средствами обработки текстов понимаются программы подготовки текстовых документов. К стандартным средствам обработки данных относятся процедуры для определения, например, значений параметров трехмерных геометрических изделий.

Графическая подсистема предназначена для графического моделирования частей (деталей) проектируемого объекта с помощью стандартного программного обеспечения. Через эту подсистему осуществляется также взаимодействие с пользователем, выполняющим различные операции с графической моделью.

Прикладное программное обеспечение позволяет автоматизировать выполнение проектных и производственных операций, характерных для некоторого проектно-производственного комплекса (объединения).

Конструкторская база данных является наиболее ценной составляющей САПП. Эта подсистема содержит всю информацию, касающуюся деталей и объекта в целом, в том числе: модели де-

51

талей и частей объекта; информационные структуры (таблицы, описания и т.п.); данные о различных свойствах объекта; данные, описывающие текущее состояние процесса проектирования (конструирования), конструкторские документы. Работа с конструкторской базой управляется администратором базы данных.

Применение САПП позволяет повысить оперативность взаимодействия конструкторов и технологов, начать разработку технологии изготовления до завершения проектирования объекта и, в итоге, сократить общий период проектирования и изготовления. САПП рассматривается как важный инструмент повышения качества продукции и, за счет этого, «завоевания доверия потребителя, которое не купишь ни за какие деньги».

Рассмотрим следующий этап «жизни» технического объекта (см. рис. 11) – его распространение (сбыт – покупку). Между работниками сбыта и покупателями зачастую находятся промежуточные «звенья»: транспортники, оптовики, работники рекламы и розничной торговли. Вместе они образуют «канал» сбыта. Создание и изменение каналов сбыта требуют значительных усилий и времени, поскольку они основываются на трудно приобретаемом опыте и доверии людей. Сбытовики часто смотрят на распространяемую продукцию глазами покупателя (потребителя), поэтому изделия, обладающие существенными особенностями, встречают их поддержку в той мере, в какой уже имеется потребительский спрос.

Покупатель и потребитель изделия, используемого для личных нужд, нередко представлен в одном лице. Для социально значимых систем (объектов) покупатель является представителем потенциального владельца и оператора системы (объекта). В любом случае роль покупателя следует рассматривать отдельно.

Для покупателя в той или иной мере свойственны:

неумение заранее определить свою или чужую способность приспособиться к новому изделию;

подверженность «выставочному эффекту» вследствие чего «приглушаются» его сомнения; стремление приобрести такое изделие, которое при-

давало бы ему желательные черты в глазах окружающих;

52

стремление приобрести изделие, пригодное (или которое можно приспособить) для различных условий его функционирования.

На этапе распространения изделия важное значение имеют «человеческий фактор», региональные особенности и другие трудноформализуемые факторы, которые, тем не менее, проектант должен учитывать при выполнении проекта.

Функционирование системы (технического объекта) обеспечивают ее владелец и операторы системы. В процессе функционирования проявляются потребительские свойства системы и ее возможные негативные свойства. Для обеспечения функционирования организуется эксплуатация системы, ее техническое обслуживание и выполняется необходимый ремонт.

Затраты владельца сложного технического объекта в течение всего периода его эксплуатации (включая техобслуживание и ремонты) во многих случаях превышают затраты на создание этого объекта. Согласно исследованиям министерства обороны США, «проведенным в середине 80-х годов прошлого века, стоимость эксплуатации сложной военной техники в 2–7 раз больше стоимости ее создания» 35 .

Как следствие отмеченного, на мировом рынке сложных (наукоемких) технических средств сложилась ситуация, когда стоимость «владения средством» стала определяющим фактором конкурентоспособности продукции.

Интенсивные усилия по решению проблемы уменьшения стоимости сложной продукции на этапе ее функционирования были приняты в 90-е годы прошлого века. В этот период сформировалась концепция, и были разработаны программные средства для электронной системы, которая за рубежом получила название «управление жизненным циклом изделия» (Product Lifecycle Management

– PLM), а в отечественной практике – «информационная поддержка процессов жизненного цикла изделий» (ИПИ) 35 . Система ИПИ (рис. 12), в отличие от рассмотренной выше системы САПП, охватывает три этапа эволюции технического средства: проектирование, изготовление и функционирование (эксплуатация, ремонт). Управленческие и передаточные функции в составе ИПИ выполняет подсистема PDM (Product Data Management – управление данными об изделии).

53

Интерактивные электронные технические руководства предназначены для обучения персонала и эксплуатации технического средства. Они содержат информацию поставщиков оборудования, результаты конструкторских разработок и строительства.

Система ИПИ позволяет снизить расходы на эксплуатацию и ремонт технического средства за счет:

оперативного получения достоверной информации;

отнесения (перекладывания) ряда функций на автоматизированные системы (учет состояния, создание и корректировка графиков обслуживания и др.).

Система ИПИ предоставляет широкие возможности как проектанту, так и «непрофессиональным проектировщикам»: она позволяет принимать участие в проектировании технического средства технологам, эксплуатирующему и утилизирующему предприятиям, классификационному обществу (в судостроении – Регистру) и другим контролирующим организациям.

Завершающими этапами эволюции технического объекта являются снятие его с эксплуатации (выведение из эксплуатации) и утилизация (см. рис. 11). Процесс снятия объекта с эксплуатации, при наличии потенциальных опасностей и сложной его структуре, регламентируется. Такая регламентация, в частности, определяет функции и перечень должностных лиц, принимающих объект для утилизации.

Утилизация сложных объектов может потребовать значительных затрат энергии и труда. В первую очередь с объекта удаляются опасные и ценные вещества (материалы); в последнюю очередь, как правило, утилизируются корпусные конструкции объекта.

Разработка способа рациональной ликвидации технического объекта – задача, которую проектант должен решать еще в период его создания. Это стало «велением времени». Такой подход может существенно повлиять на выбор материалов и варианта конструкции объекта. Необходимо заранее предвидеть назначение вторичного сырья, которое можно получить из материала объекта, а также трудности, которые могут возникнуть при удалении различного рода веществ с объекта.

55

4. Некоторые методы и подходы, применяемые при проектировании технических объектов

4.1. Методы проектирования

Различные проектные процедуры, в том числе методы проектирования, широко представлены в 1 . Описанные методы предназначены для применения при разработке различных технических объектов и на различных ступенях проектирования (дивергенция, трансформация, конвергенция, см. п. 3.1).

В частности, на ступени дивергенция (ступень исследования проектной ситуации) широко применяется метод «Интервьюирование потребителей». Он не имеет строгой логической последовательности (алгоритма) и, по сути, является упорядоченным набором правил и рекомендаций. Такой метод представлен ниже.

Здесь также представлен метод «Структурирование комплекса из элементов, имеющих взаимосвязи» (по Джонсу 1 – «Сеть взаимодействий»), который применяется на ступени проектирования – трансформация и позволяет решать техническую задачу в логически стройной последовательности.

Метод – Интервьюирование потребителей

а) Общие положения Интервьюирование – это процесс получения знаний от человека

(эксперта) с целью их использования при разработке некоторого технического объекта, либо с целью включения знаний в человекомашинную систему – экспертную систему. Интервьюирование – это один из методов извлечения знаний (рис. 13) 36 .

Коммуникативные методы охватывают различные виды контактов с живым источником знаний – экспертом, а текстологические – касаются методов извлечения знаний из документов (методик, пособий, руководств) и специальной литературы (статей, монографий, учебников).

При проведении интервьюирования используются, в частности, следующие подходы: опрос с наводящими вопросами, структурированный опрос, критический обзор (повторное изучение знаний).

56

Извлечение знаний

Рис. 13. Классификация методов извлечения знаний

Опрос с наводящими вопросами. Такой подход наиболее близок к традиционному диалогу. Инициатива в этом случае принадлежит проектировщику, который задает вопросы, ответы на которые можно дать сравнительно просто: типы задач, решаемых экспертом, способности, которые от него требуются, объекты и посредники действий эксперта в его рабочей среде и др.

Опрос с наводящими вопросами проектировщику лучше проводить после наблюдения за реальным процессом, чтобы глубже понять предметную область и внешние условия, при которых эксперт принимает решения.

Опрос и наблюдение рассматриваются как первый этап извлечения знаний (интервьюирования), как «зондирование» среды (ситуации).

Структурированный опрос. В этом случае проектировщик с помощью заранее подготовленных разнообразных вопросов узнает о понятиях, схемах и содержании рабочих процедур (моделей решения задач), выявляет достоверность информации, просит привести примеры и контрпримеры, причины выбора действий экспертом и т.п., т.е. речь идет «о корнях и листьях».

Критический обзор – это уточнение (дополнение) извлеченных знаний проектировщиком совместно с экспертом – источником информации. При этом нередко заполняются пробелы в уже извлеченных знаниях, ставится под сомнение качество извлечения знаний.

57

Важным «инструментом» интервьюирования является вопрос; проектировщику важно заинтересовать эксперта самой процедурой и за счет этого увеличить эффективность сеанса извлечения знаний. Вопросы могут быть классифицированы по ряду признаков

(рис. 14).

Вопросы

Рис. 14. Классификация вопросов

Особенности вопросов здесь не рассматриваются. Отметим лишь, что имеется работа Белнапа «Логика вопросов и ответов» 2 ; существует также специальная ветвь математической логики – эротерическая логика (логика вопросов).

Интервьюирование может потребовать от проектировщика тщательной подготовительной работы в части, например:

–изучения методики хронометрирования с целью четкого структурирования производственного процесса по времени;

–развития навыков наблюдательности по отношению к жестам, мимике и другим невербальным (неречевым) компонентам общения;

–овладения техникой записи сообщений эксперта и фиксации его действий.

Вопрос об использовании для записи речи магнитофона и диктофона является «дискуссионным», поскольку может «парализующе» действовать на эксперта, не будет способствовать созданию атмосферы доверительности при общении.

58

б) Пример – изложение метода – «Интервьюирование потребителей» по данным 1 .

Цель – собрать информацию, известную только потребителям данного изделия или системы.

Проектная задача – перекомпоновка кабины машиниста и пульта управления тепловоза.

Этап 1. Выявить людей, имеющих непосредственное отношение к исследуемой проектной ситуации.

Вкачестве экспертов (потребителей) были намечены водители тепловозов, дорожные инспекторы и инструкторы.

Этап 2. Получить согласие всех лиц в рамках ситуации потребления, на которых могут оказать влияние присутствие интервьюирующего или внедрение нового проекта (решения проектной задачи).

Проектировщик – исследователь (интервьюирующий) должен получить согласие тех, кому потребители (эксперты) подчиняются

итех, кто представляет их интересы (профсоюзов). Очень важно провести опрос среди руководителей, которые будут принимать решение о реализации нового проекта (новой технической разработки). Со стороны профсоюза возможны возражения по новому проекту, связанные с условиями труда.

Этап 3. Побуждать потребителей к описанию и демонстрации любых аспектов их деятельности, которые они считают важными.

Интервьюирующему полезно составить вопросник, но нецелесообразно проводить опрос так, чтобы у эксперта появилось впечатление, что лишь немногие аспекты его работы представляют интерес. Задача интервьюирующего – заставить эксперта спонтанно высказываться о тех сторонах работы, которыми он наиболее озабочен. Это могут быть аспекты, о которых интервьюирующий и не подозревает, хотя они имеют самое непосредственное отношение к проектной ситуации.

Нередко наблюдается стремление потребителей высказать свое мнение людям, которые действительно проявляют интерес к их работе или могут служить каналом связи между ними и администрацией, а также профсоюзом.

Впроцессе опроса машинистов, в частности, выяснилось, что они весьма чувствительны к сквознякам, которых они не могут из-

59

бежать, так как вынуждены находиться в определенном месте и фиксированной рабочей позе.

Этап 4. Направить беседу на обсуждение тех аспектов деятельности потребителя (эксперта), которые имеют непосредственное отношение к исследуемой ситуации.

В процессе общения машинист тепловоза не высказывал замечаний в отношении рабочего сиденья; но интервьюирующий заметил, что водитель просто не осознавал неудобного положения своего тела, а это могло привести к снижению уровня внимания, а в течение длительного времени – нанести ущерб здоровью водителя.

При проведении беседы важно обращать внимание на три вида скрытой информации:

–нормальные и аномальные схемы деятельности;

–мотивировка действий;

–источники информации, используемые для принятия реше-

ний.

Для выяснения причинно-следственных связей используются вопросы: «зачем – почему – отчего».

Этап 5. Зафиксировать во время интервью или сразу же после него как основные, так и побочные выводы.

Вероятно, наиболее приемлемым для участников беседы методом фиксирования информации является запись основных тем и точных фактов во время интервью, а затем, сразу же после интервью, дополнение их более подробной информацией по памяти. Чтобы уменьшить недоверие со стороны опрашиваемого, можно по ходу беседы показать ему, что вами записано. Записи сразу же после интервью могут содержать спонтанные мысли интервьюирующего.

Важно также регистрировать побочную информацию, например: возраст и пол интервьюируемого, время и место взятия интервью, «возраст» оборудования и время, в течение которого на нем работает опрашиваемый, характер и длительность его обучения.

Этап 6. Получить замечания потребителей (если это целесообразно) относительно выводов, сделанных на основании интервью.

Полезно получить замечания потребителей на отчет о приписываемых им взглядах, знаниях и действиях. В результате можно выявить, что было неправильно понято, уточнить термины и внести коррективы в отчет.

60