9.5. Основные понятия и принципы методологии проектирования

Любая изучаемая дисциплина должна достаточно четко определить предмет своих исследований, основные понятия и принципы. Не является исключением и данная дисциплина. Некоторые исходные определения, касающиеся объекта проектирования, были сделаны уже в главе 2. Оста­ новимся подробнее на ключевых понятиях в области проектирования. Центральным понятием в данной дисциплине является «методология про­ ектирования». Методология проектирования объединяет два понятия: ме­ тодология и проектирование.

Методология - это учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности.

Под проектированием, как уже отмечалось, понимается процесс со­ ставления описания, необходимого для создания еще не существующего объекта. На этой основе методологию проектирования можно определить как

учение о структуре, логической организации, методах и средствах состав­ ления описания, необходимого для создания еще не существующего объекта.

Описание составляется путем преобразования первичного описания, оптимизации заданных характеристик объекта или алгоритма его функ­ ционирования, устранения некорректности первичного описания и после­ довательного его представления (при необходимости) на различных язы­ ках. В определении нужно дополнительно отразить целенаправленность проектирования на удовлетворение определенной потребности и особые его процедуры, предшествующие составлению описания и относящиеся к творческим актам поиска и принятия решений.

С учетом дополнений под методологией проектирования понимает­ ся учение о структуре, логической организации, методах и средствах по­ иска и принятия решений о принципе действия и составе еще не сущест­ вующего объекта, наилучшим образом удовлетворяющего определенным потребностям, а также составление описания, необходимого для его создания в заданных условиях.

Метод предопределяет способ действия. Метод —это рациональная основа способа действия. Методы проектирования содержат указания, спо­

собствующие целесообразному применению знаний и заданных связей, а также практические рекомендации разработчику задания или проблемы.

Способ - это действие или система действий, при исполнении какойнибудь работы, при осуществлении чего-нибудь.

Для существования метода необходимы:

♦правила поведения как описание способа действия;

♦осознание использования метода как основы действия;

♦дисциплинированное подчинение правилам поведения;

♦описание ситуации, в которой целесообразно применение данного метода.

Наличие правил, осознанность действий, дисциплина, воспроизводи­ мость и описание ситуации свидетельствуют о существовании метода.

Вместе с тем следует осознавать, что методика проектирования —это не просто формула и даже не инструкция, а последовательность событий, составляющих процесс проектирования, в рамках которого возможно ло­ гическое развитие конструкции. Метод увеличивает возможности реше­ ния различных проблем, но сам по себе не предопределяет их решения.

Исследуя деятельность проектантов, можно указать на две формы интеллектуального действия, которые называют:

♦открытым мышлением;

♦замкнутым мышлением.

Использование метода тесно взаимосвязано с открытым мышлением, поскольку о методе можно говорить тогда, когда его удается определить. О способах замкнутого мышления можно судить единственно лишь на ос­ нове анализа результатов соответствующего действия.

Стремление к порядку в действиях естественно приводит к поведе­ нию, соответствующему научному методу.

Научное исследование имеет общие черты независимо от того, что составляет объект исследований. Во всех научных исследованиях дея­ тельность определяется циклическим использованием последовательно­ итерационного процесса на основе рационализированного метода, элемен­ тами которого являются:

Наблюдение—*■Гипотеза—* Эксперимент—*■Теория—►Наблюдение—* -^Гипотеза—►Эксперимент—►Теория!

Теперь, после разъяснения основополагающего понятия, можно ос­ тановиться на некоторых других важных понятиях в соответствии с ГОСТ 34.003-90.

Проектное решение - это промежуточное или конечное описание объекта проектирования, необходимое и достаточное для рассмотрения и определения дальнейшего направления или окончания проектирования.

Алгоритм проектирования - совокупность предписаний, необходи­ мых для выполнения проектирования.

Язык проектирования - язык, предназначенный для представления и преобразования описаний при проектировании.

Проектная процедура- совокупность действий, выполнение кото­ рых оканчивается проектным решением.

Проектная операция- действие или совокупность, составляющих часть проектной процедуры, алгоритм которых остается неизменным для ряда проектных процедур.

Множественность путей достижения целей проектирования требует рассмотрения не одного, а многих вариантов технического решения, к ка­ ждому из которых применяются определенные методы анализа и оценки. Повторное применение метода или алгоритмов проектирования характе­ ризует еще одну его особенность, названную итеративностью.

Современные методы проектирования должны быть ориентированы на широкое использование компьютеров, не исключая человека при реше­ нии наиболее сложных и творческих задач. Такую особенность называют

эргатичностью, подразумевая разумное сочетание формализованных (машинных) и неформализованных (человеческих) процедур в процессе проектирования.

Можно выделить три основные задачи методологии проектирования с учетом приведенных особенностей изучаемых ею методов: декомпози­ цию, разработку математических моделей, методы и алгоритмы выполне­ ния проектных процедур.

Первой задачей методологии проектирования считается декомпози­ ция, т.е. построение логической схемы последовательности действий, наи­ лучшим образом организующей процесс проектирования.

Стремление к широкому использованию компьютерных технологий требует формализации процедур, а это, в свою очередь, требует составле­

ния математической модели как процесса, так и объекта проектирования. Поэтому разработка математически моделей составляет вторую, а ме­ тоды и алгоритмы выполнения проектных процедур и операций - третью задачу методологии.

И еще об одной задаче. Она не вытекает непосредственно из всего ранее изложенного, но не теряет от этого своей важности. Речь идет о вы­ боре стадий разработки объекта проектирования.

ЕСКД предусматривает следующие стадии: техническое задание; техническое предложение; эскизный проект; технический проект; рабочая документация. Подробно описание этих стадий будет дано в главе 10. ГОСТ 34.201-89 не обязывает выполнение всех стадий. В практике каждой проектной организации установилась традиционная стадийность. Однако она зачастую не отвечает возросшей сложности объектов проектирования. Выбор стадий разработки должен быть более гибким и устанавливаться обоснованно, а не традиционно. Курсовой и дипломный проекты обычно соответствуют стадии технических предложений или эскизного проекта.

9.6. Концепция проектирования

Концепция является центральным объектом творчества в процессе проектирования. Концепция и проектно-конструкторские предпосылки составляют диалектическое единство.

Термин «концепция» без привязки к конкретной области деятельно­ сти, в данном случае к области проектирования, подразумевает систему взглядов, определенный способ понимания, трактовки каких-либо явле­ ний, основную точку зрения, руководящую идею для их освещения, веду­ щий замысел, конструктивный принцип различных видов деятельности.

«Концепция» применительно к проектированию - это абстракция, дающая «набросок» решения задачи. В области технических действий концепция является результатом творчества в отношении технического средства и его действия; она представляет собой замысел действия техни­ ческого средства и его конструктивного вида. Концепция логично увязы­ вается с проектно-конструкторскими предпосылками.

10 И

Рис.9.6. К онцепция проект ирования поЯ .Э . М индлину [30]:

1 - т ехнологичност ь дет алей; 2 - м иним изация габарит ов;

3 - м иним изация массы ; 4 - надеж ность конст рукции; 5 -р е а л и за ц и я т ехнических т ребований в конст рукции; 6 - коррект ировка т ехнических т ребований; 7 - перераспределение парамет ров т ехнических т ребований в заданны х пределах; 8 - расчет ы, испытания, м акет ирование и другие работ ы , связанны е с проектированием; 9 — уплот нение ф ункциональной нагрузки; 10 -ун и ч т о ж ен и е запасов по парамет рам т ехнических

т ребований; 11 -у ст а н о влен и е цены реализации т ехнических т ребований

проектирования соответствует узлам матрицы, например, синтез структуры энергоустановки или анализ работы узла торможения и т.д.

Движение в направлении оси Z соответствует принятому (в России) поэтапному порядку разработки объектов новой техники (ГОСТ 34.201-89).

Размер матрицы может быть уменьшен в основном за счет исключе­ ния из рассмотрения некоторых этапов опытно-конструкторских работ (например, исключение этапа эскизного или технического проектирования для относительно простых объектов).

Функционально-стоимостный анализ новых разработок производил­ ся в СССР в масштабе отраслей промышленности (в первую очередь элек­ тронной) уже в середине 70-х годов. Однако при отсутствии рыночных отношений плановая экономика не рассматривала потребителя продукции как участника процесса проектирования. В реалиях сегодняшнего дня по­ требитель (потенциальный покупатель) становится «критерием истины»: если разработанная продукция пользуется спросом (покупается), то спро­ ектировано именно то, что нужно. Наука, обеспечивающая связь разра­ ботчика и производителя технических объектов с покупателем, называет­ ся маркетингом. Маркетинг обеспечивает изучение вкусов и требований покупателя в динамике. Основные правила маркетинга:

1.Постоянное изучение рынка.

2.Поиск «своей» продукции.

3.Организация сбыта, включая рекламу.

Итак, методологический подход системного иерархического выбора глобально-оптимальных конструкторско-технологических решений вклю­ чает в себя:

♦выбор наиболее эффективного принципа действия;

♦синтез наилучшей функциональной структуры;

♦разработку рациональных технических решений;

♦моделирование;

♦оптимизацию параметров;

♦функционально-стоимостный анализ;

♦маркетинг.

Таким образом, можно заключить, что технический объект нужно проектировать тогда, когда подобных объектов не существует и от него