Основу инженерного прогнозирования составляют три направления, определяющие:

♦значимость новых открытий и изобретений;

♦цель и техническую стратегию;

♦перспективный уровень развития технических решений изделий. Первые два направления используют в основном для среднесрочного

идолгосрочного прогнозирования (20-30 лет), а последнее направление - преимущественно для краткосрочного прогнозирования (5-10 лет). В ин­ женерном прогнозировании используют теоретические и эксперименталь­ ные средства анализа и синтеза. Оно опирается на информацию, содержа­ щуюся в законченных проектных и научно-исследовательских разработ­ ках, в патентах и авторских свидетельствах. В табл. 6 .1 представлены вре­ менные периоды прогнозирования разных этапов работ по созданию тех­ нического объекта.

Т а б л и ц а 6.1

Этапы работ по созданию технического объекта и временные периоды прогнозирования

На основе инженерного прогнозирования можно получить ответы на

следующие вопросы:

♦какие направления займут лидирующее положение в технике?

♦каковы возможные пропорции внедрения в практику конкури­ рующих направлений?

♦какова вероятность использования техники?

♦какова предполагаемая экономическая эффективность реализации технических направлений?

♦когда можно ожидать внедрение в производство техники или це­ лых направлений ее развития?

Разнообразие решаемых задач в области прогнозирования привело к разработке большого числа методов. Рассмотрим наиболее широко ис­ пользуемые в технике методы прогнозирования.

6.1. Метод экстраполяции

Метод основывается на переносе динамики событий и состояний, имевших место в недалеком прошлом, на будущее. Этот метод широко при­ меняется при краткосрочном прогнозировании, преимущественно в областях техники, где не предвидятся существенные качественные изменения в ее раз­ витии. Областью метода являются в основном события, развивающиеся эво­ люционным путем и достаточно медленно во времени. Прогнозирование ме­ тодом экстраполяции тесно связано с использованием выявленных законов и закономерностей развития техники, рассмотренных в предыдущей главе.

Методом экстраполяции можно решать задачи двух типов:

1) статические, в которых анализируют связи между главным пара­ метров и другими без учета фактора времени;

2) динамические, в которых непременной составляющей уравнений является фактор времени.

При решении задач второго типа устанавливают изменения главного параметра в будущем. Исходной информацией для решения таких задач является динамический ряд, отражающий изменение главного параметра в функции времени.

Прогнозирование развития техники на базе динамических рядов со­ стоит из следующих основных операций:

а) приведения исходной информации к виду, приемлемому для предварительного анализа ряда;

б) нахождения зависимости между главным параметром и фактором времени;

в) проверки точности прогнозирования по главному параметру; г) корректирования результатов расчета в случае существенных

расхождений.

6.2. Метод экспертных оценок

Экспертные методы прогнозирования основаны на обработке мне­ ний специалистов. Опрос экспертов может производиться в устной форме (интервью) или в форме заполнения анкет. В качестве экспертов следует выбирать специалистов, признанных ведущими в данной области и имеющих некоторый опыт прогнозирования. Количественный состав экс­ пертной группы следует формировать с учетом возможных последствий от неверного выбора целей проектирования. Суть метода сводится к тому, что группе экспертов ставят ряд вопросов, касающихся развития данного технического направления или прогнозируемого объекта. Затем с помо­ щью математической обработки результатов опроса экспертов устанавли­ вают преобладающее мнение. Сложным при использовании этого метода, который носит субъективный характер, является установление принципов проведения опроса, оценка точности результатов и др.

Этот метод целесообразно использовать в случае отсутствия доста­ точно систематизированной информации о прошлом или в случае, когда научно-техническое развитие в большей степени зависит от принимаемых решений, чем от самих технических возможностей.

6.3. Метод моделирования

Метод характеризуется тем, что анализ исходных данных ведут не на исследуемых объектах, а на их моделях, выполненных в соответствии с требованиями теории подобия. Этот метод базируется на целесообразном абстрагировании процессов развития событий в будущем. Наиболее об­ щим и вместе с тем достаточно строгим направлением является метод ма­ тематического моделирования. Моделирование как неотъемлемая часть процесса проектирования рассмотрено в главе 8.

Прогнозирование технических решений можно рассматривать как часть научно-исследовательской работы, направленной на подбор и под­ готовку исходного материала, необходимого для разработки технического задания на проектирование.

6.4. Схема процесса прогнозирования

На рис. 6 .1 дана схема процесса прогнозирования, на которой указа­ ны этапы прогнозирования и связи между ними. Исходным положением является определение цели прогнозирования. В зависимости от нее при­ нимают и объект прогнозирования (связь 1).

Рис. 6.1. Схема процесса прогнозирования

Период упреждения и точность прогнозирования устанавливают ис­ ходя из цели и объекта прогнозирования (связи 2 и 3). Период упреждения (период, в который ведут прогнозирование) зависит от требуемой точно­ сти прогнозирования: чем больше период упреждения, тем меньше точ­ ность прогнозирования; при необходимости повысить точность прогнози­ рования уменьшается период упреждения (взаимосвязь 4 ).

В зависимости от периода упреждения устанавливают необходимый объем и содержание исходных данных об объекте прогнозирования: чем больше период упреждения, тем полнее должны быть исходные данные; при малом объеме исходных данных период упреждения уменьшается (взаимосвязь 5).

Выбираемый метод обработки исходных данных зависит от требуе­ мой точности прогнозирования: чем выше точность прогнозирования, тем точнее должен быть метод обработки исходных данных; при снижении точности прогнозирования принимают менее точный метод обработки ис­ ходных данных (взаимосвязь 6). Для обеспечения требуемой точности прогнозирования необходимо располагать соответствующим объемом и содержанием исходных данных об объекте прогнозирования. По мере по­ вышения точности прогнозирования объем и содержание исходных дан­ ных должны быть более полными (взаимосвязь 7).

Выбор метода обработки исходных данных об объекте прогнозиро­ вания зависит от принимаемого периода упреждения: чем больше период упреждения, тем точнее должен быть метод обработки исходных данных (взаимосвязь 8).

Наличие объема и содержания исходных данных определяет выбор метода их обработки: чем полнее исходные данные, тем точнее может быть метод их обработки. В то же время определенный метод требует со­ ответствующего объема исходных данных (взаимосвязь 9).

Определив объем и содержание исходных данных о прогнозируемом объекте и приняв соответствующий метод обработки исходных данных, можно выполнить необходимые расчеты (связь 10 и 11). Произведенные расчеты должны дать возможность получить требуемый результат про­ гнозирования (связь 12), на основании которого могут быть разработаны допустимые варианты прогноза. Не исключается, что полученный резуль­ тат прогнозирования не будет полностью отвечать поставленной цели. В этом случае необходимо уточнить отдельные этапы прогнозирования, используя обратные связи.

Рассмотренная схема процесса прогнозирования может оказаться для некоторых классов задач проектирования неприемлемой. В этом слу­ чае прогнозирование следует вести в такой последовательности:

1) разработка общей схемы прогнозирования;

2 ) установление комплекса прогнозируемых параметров;

3) определение требуемой точности прогнозирования;

4 ) установление продолжительности периода упреждения.

Процесс прогнозирования может иметь три составляющие, разли­ чающиеся точностью предсказания:

1) детерминированную, поддающуюся точному расчету;

2) вероятностную, позволяющую установить предполагаемую зако­ номерность протекания процесса;

3) «чисто» случайную, которая не поддается расчету.

Научное детерминированное прогнозирование характеризуется тем, что период упреждения может быть значительным и при этом точность прогнозирования во времени не снижается. При вероятностном прогнози­ ровании точность ниже. Использование при прогнозировании детермини­ рованной и вероятностной частей позволяет прогнозированный процесс сравнить с действительным протеканием процесса и установить влияние «чисто» случайной составляющей. Соотношение между детерминирован­ ной, вероятностной и «чисто» случайной составляющими зависит от уровня научного познания рассматриваемого процесса и может изменять­ ся со временем. Научно-технический прогресс способствует увеличению влияния детерминированной части и снижению влияния других состав­ ляющих. Поэтому повышение значимости детерминированной состав­ ляющей и точности вероятностей составляющей приводит к повышению общей точности прогнозирования.

Продолжительность периода упреждения следует устанавливать с учетом, во-первых, продолжительности реализации прогнозируемых про­ цессов и, во-вторых, возможности уточнения первичных результатов про­ гнозирования по мере получения информации о ходе реализации прогно­ зируемых процессов.

Прогнозирование конструкций технических объектов включает рас­ смотрение их следующих основных свойств, моментов, факторов:

1. Функциональное назначение.

2 . Основные технические и экономические параметры.

3.Возможные компоновочные схемы.

4.Новые материалы и виды заготовок.

5.Новые технологические процессы, оборудование и технологиче­ ская оснастка.

6 . Новые формы и методы организации и управления производством. 7. Потребность и предполагаемый план изготовления машин.