ЧАСТЬ II

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Изложены основы методологии проектирования ТО; раскрыта по­ следовательность и содержание этапов проектирования; приведены прин­ ципы поиска нового технического решения; наряду с традиционными из­ ложены и современные методы.

9. Принципы методологии проектирования

9.1. Определение и виды потребности

Понятие потребности важно по двум причинам: во-первых, потреб­ ность есть причина любой человеческой деятельности и, во-вторых, так как она есть причина проектирования и изготовления изделия, то согласно принципу детерминизма требования к качеству этого изделия должны быть ею и обусловлены. Обыкновенно потребность - это нужда в чемлибо в некий промежуток времени для одного человека или нескольких людей. Приведем более развернутое определение ее.

Потребность - это состояние напряжения организма, общества в целом, выражающее зависимость от объективного содержания условий, их существования и развития и выступающее источником (побудителем, стимулом) различных форм активности, направленной на снятие этого на­ пряжения (удовлетворение потребности).

Исходное условие возникновения некоторой потребности - наличие некой конфликтной обстановки в начальном окружении (недостаток, из­ лишек чего-либо или то и другое). Конфликтная обстановка отражается в сознании человека как потребность, нужда устранить этот конфликт. По­ требность не является непосредственным побудителем действий до тех пор, пока не достигнет того состояния напряжения, которое обычно назы­ вают интересом (в психологии - мотивом). Интерес всегда направлен, и на острие его —цель. Интересы формируются в условиях внешних ограниче­

н а

ний, вызванных как особенностями данной социальной группы, так и ря­

дом других факторов.

Потребности классифицируются:

♦по источнику возникновения: личные, общественные, государст­ венные;

♦по средству удовлетворения: технические, организационные, юри­ дические, образования и др.;

♦по области деятельности: культурные, экологические, социаль­ ные, производственные, духовные, научные и др.

Различные личные потребности, являющиеся врожденными сущно­ стными силами, внутренне связаны между собой в одну естественную систему, причем связи между ними и сила каждой потребности изменяют­ ся в течение жизни человека.

Общественные потребности как элемент общественного сознания проявляются через многие социальные факты общественной жизни:

♦потребности технические - новые изделия и технологии, модер­ низация;

♦потребности организационные - новые предприятия, подразделе­ ния, функциональные и структурные изменения, поощрения и др.;

♦потребности юридические - новые законы, изменение или отмена устаревших законов, процессуальные изменения;

♦потребности образования - новые знания, изменение целей обу­ чения, новые методы, технологии и средства обучения и др.-

♦потребности экологические - нормативные акты, оборудование, технологии;

♦потребности социальные - нормативные акты земельной реформы, приватизации, развитие фермерства, создание среднего класса;

♦потребности производственные - внедрение новых технологий, оп­ лата труда, охрана труда, снижение себестоимости продукции и др.;

♦потребности духовные - внедрение общечеловеческих нравствен­ ных императивов, свобода совести и др.

9.2. Что такое проектирование?

Проектирование технических объектов, отвечающих современным потребностям, является весьма сложной задачей, успешное решение кото­ рой во многом определяется и зависит от использования прогрессивных методологических направлений.

9.2.1. Постановка задачи

Проектировать - это творить, создавать что-то новое. Результатом проектирования часто оказываются изделия, обеспечивающие получение прибыли. Инженерное проектирование —это непрерывный процесс, в ко­ тором научная и техническая информация используется для создания но­ вой системы, нового устройства или процесса, приносящих человеку, предприятию, обществу, государству определенную пользу.

Впроцессе проектирования необходимо наглядно изобразить нечто, что предметно еще не существует, а является лишь продуктом умственной деятельности разработчика. На первых порах будет достаточным считать, что проектирование творчески определяет техническое устройство. Соз­ даваемая при этом документация должна содержать все данные, необхо­ димые для материального воплощения технического устройства. Необхо­ димо, чтобы результат этой творческой деятельности соответствовал уровню развития техники.

ВГОСТ 34.003-90 под проектированием понимается процесс состав­ ления описания, необходимого для создания в заданных условиях еще не существующего объекта. Таким образом, проектирование —это процесс создания модели оптимального качества несуществующего объекта.

Проектированием, или предварительным описанием будущего объ­ екта как предмета труда, человечество занимается со времени зарождения цивилизации. Фактически каждый человек, осознавая это или не осозна­ вая, занимается проектированием (планированием тех или иных своих бу­ дущих действий) ежедневно с утра и до сна.

Вот дополнительно к выше цитируемому определению по ГОСТу

РФ некоторые определения и формулировки процесса проектирования,

появившиеся за рубежом в XX веке:

♦«отыскание существенных компонентов какой-либо физической структуры» (Alexander С.);

♦«целенаправленная деятельность по решению задач» (Archer L.B.);

♦«принятие решений в условиях неопределенности с тяжелыми по­ следствиями в случае ошибки» (Asimow М.);

♦«моделирование предполагаемых действий до их осуществления, повторяемое до тех пор, пока не появится полная уверенность в конечном результате» (Booker P.J.);

♦«определяющий фактор для тех частей изделия, которые вступают в контакт с людьми» (Farr М.);

♦«техническое конструированиеэто использование научных принципов, технической информации и воображения для опреде­ ления механической структуры машины или системы, предназна­ ченной для выполнения заранее заданных функций с наибольшей экономичностью и эффективностью» (Филден);

♦«приведение изделия в соответствие с обстановкой при макси­ мальном учете всех требований» (Gregory S.);

♦«осуществление очень сложного акта интуиции» (Джонс Дж. [17]);

♦«оптимальное удовлетворение суммы истинных потребностей при определенном комплексе условий» (Мэтчетт Е. [17]);

♦«вдохновенный прыжок от фактов настоящего к возможностям будущего» (Пейдж [17]);

♦«творческая деятельность, которая вызывает к жизни нечто новое и полезное, чего ранее не существовало» (Reswick J.B.);

♦«в процессе проектирования необходимо наглядно изобразить не­ что, что предметно еще не существует, а является лишь продук­ том нашей умственной деятельности». (Ханзен Ф. [47]).

По этим цитатам может создаться впечатление, что имеется столько же различных процессов проектирования, сколько существует авторов, которые описывают эти процессы. Интересно и то, что ни разу не упоми­ нается черчение (традиционное на бумаге, пергаменте, кальке, миллимет­ ровке или компьютерное), хотя эта операция неизбежно выполняется про­ ектантами всех специальностей. Из этих цитат ясно, что в зависимости от обстоятельств характер процесса проектирования может меняться в очень широких пределах и, как будет показано нами далее, методы, разработан­ ные теоретиками проектирования, отличаются друг от друга не меньше, чем предложенные ими определения процесса проектирования.

Возможно, что, сознательно уклонившись от ссылки на чертежи, теоретики все вместе нащупали то существенное, что позволит преодолеть недостатки традиционных методов проектирования. Это существенное как раз и состоит в разнообразии, причем в разнообразии столь широком, что оно выходит за пределы опыта и знаний любого отдельно взятого разра­ ботчика, любой конкретной проектной специальности и, по сути дела, лю­ бого отдельно взятого теоретика проектирования. И все же всем приве­ денным выше определениям свойственна одна общая черта: они говорят не о результатах проектирования, а об его составных частях, которые не менее, если не более, разнообразны, чем составные части рецептов в пова­ ренной книге. Чтобы найти более надежную основу для рассуждений, по­ пытаемся дать определение проектирования, исходя не из течения самого процесса, а из его результатов. Для этого достаточно рассмотреть конец той цепочки событий, которая начинается с пожеланий заказчика, вклю­ чает в себя проектирование, производство, сбыт, потребление и заканчи­ вается влиянием вновь спроектированного объекта на мир в целом. Един­ ственное, что можно утверждать с уверенностью, - это то, что общество стало после этого иным, чем оно было до появления данного объекта.

Если проект был удачным, то он вызвал именно такие изменения, на которые рассчитывал заказчик. Если проект оказался неудачным (что, во­ обще говоря, случается чаще), его конечное влияние может быть весьма далеким от расчетов заказчика и прогнозов проектанта, и все же он и в этом случае вызовет изменение того или иного характера. В любом случае можно, следовательно, заключить, что цель проектирования - положить начало изменениям в окружающей человека искусственной среде.

Эту простую, но универсальную формулировку можно принять хотя бы в качестве рабочего определения того расширяющегося процесса, который когда-то протекал за чертежной доской, а сегодня включает в себя науч­ ные исследования и опытно-конструкторские разработки, снабжение, раз­ работку технологии, подготовку производства, сбыт, системное проекти­ рование и многое другое.

Главная трудность проектирования заключается в том, что разработ­ чик должен на основании современных данных прогнозировать некоторое будущее состояние, которое возникнет только в том случае, если его про­ гнозы верны. Предположения о конечном результате проектирования

приходится делать еще до того, как исследованы средства для его дости­ жения. Проектант вынужден прослеживать события в обратном порядке, от следствий к причинам, от ожидаемого влияния данной разработки на мир - к началу той цепочки событий, в результате которой и возникнет это влияние. Часто случается, что в ходе такого прослеживания на одной из промежуточных ступеней обнаруживаются непредвиденные трудности или открываются новые, более благоприятные возможности. При этом ха­ рактер исходной проблемы может коренным образом измениться, и разра­ ботчик будет отброшен на исходную'позицию. Это как если бы посреди игры в теннис вдруг появилась возможность или необходимость перейти к игре в лапту. Именно эта нестабильность самой задачи и придает процес­ су проектирования гораздо более сложный и интересный характер, чем обычно думают те, кто никогда им не занимался.

Главной составляющей процесса разработки проектов новых техни­ ческих объектов является творческое мышление, основанное на базе зако­ нов и категорий диалектики, законов логики и теории познания, а также использования достижений науки и техники.

Процесс творческого проектирования характеризуется следующими основными положениями:

1.Новые решения появляются в результате постепенного приближе­ ния к цели.

2.Решение сложной задачи проходит обычно путь от общих поло­ жений ко все более частным.

3.Нахождение правильных решений на основе известных положе­ ний должно базироваться на рассмотрении их в новом аспекте.

4.Традиционные решения, принимаемые в определенной ситуации, затрудняют нахождение новых решений в случае изменения ситуации.

5.Решения, эффективность которых уже была установлена, могут со временем стать тормозом, если они не соответствуют новым ситуациям.

Разработчик должен добиться, чтобы каждый из многочисленных и разнообразных показателей, интересующих заказчика («требуемые ре­ зультаты»), обладал двумя свойствами: во-первых, не выходил за пределы возможностей поставщиков, изготовителей, системы сбыта и т.д. ни на одном из этапов существования изделия; во-вторых, был увязан с тем, что ему предшествует, и с тем, что за ним следует.