Простейшие операции проектирования
1,4 I
а) |
б) |
|
Рис. |
XIX.1. Объедине- |
-Рис. XIX. 2. Процесс проектирования как последователь- |
ние нескольких простейших |
ность ПО |
операций |
проектирования в |
|
одну операцию: |
|
а —до объединения; б —после |
|
объединения |
|
1.4
Зависимость количества частей проекта от вида проекта
Составление перечня томов проекта и содержания каждой части
Определение количества |
1,4 |
Определение коли |
выполняемых частей |
чества частей |
проекта |
|
проекта АСУП |
2 f Вид проекта (комплексная |
|
|
АСУП, автоматизация |
|
б) |
оперативного управления |
|
производством или проект |
|
|
ВЦ) |
|
|
а)
Р и с . XIX.3. Пример построения процесса проектирования с помощьК) ПО: а — развернутый вариант; б — сокращенный
дальнейшем проектировании информация, кроме того, может отражаться или не от ражаться в проекте.
Такая классификация производной информации удобна для анализа процесса про ектирования.
На основе анализа ПО синтезирован общий алгоритм проектирования, пригодный для любых процессов проектирования (рис. XIX. 4.)
3. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ
При проектировании приходится сталкиваться с чрезвычайно широким кругом проблем и понятий, относящихся к различным областям. Выбор решений почти по любому направлению проработки зависит от возможных решений по другим напра влениям. Считается, что число различных решений пропорционально объему сведе нии, накопленных к данному моменту наукой. В связи с этим увеличивается и общее число возможных вариантов проектов. Суть процесса проектирования сводится к выбору наилучшего варианта из известного множества возможных вариантов в соот ветствии с заданием. Однако решению этой задачи препятствует ряд обстоятельств. В первую очередь следует отметить недостаток априорной информации, необходи мой для отыскания оптимального варианта. Отсутствует множество вариантов, кото рые необходимо еще рассмотреть.
Процедура проектирования строится таким образом, что объем информации в про екте на каждом этапе проектирования возрастает. Общий объем проектирования су щественно сократился бы, если процесс образования вариантов сочетался бы с про цессом исключения неудовлетворительных вариантов, выявленных в процессе про ектирования. В этом случае значительно сужается круг вариантов, подлежащих дальнейшей проработке. При этом процесс проектирования представляется в виде последовательности уровней разработки, характеризующихся степенью детализации элементов. На некотором уровне разработки создаются варианты. На следующем уровне отобранные варианты прорабатываются более глубоко и среди них снова про изводится селекция и т. д.
Таким образом, в процессе проектирования сочетаются две тенденции — созда ние многообразия вариантов и усечение выявленного множества.
В качестве примера рассмотрим блок-схему алгоритма разработки технического проекта АСУП (рис. XIX. 5). Здесь основными операциями является поиск (генери рование) информации (оператор 2), принятия решений (оператор 5) и выбор иаилучшего варианта из отобранной информации. При. поиске информации проверяется (оператор 3), необходима ли предварительная обработка; если необходима, то после дняя выполняется (оператор 4). Процесс поиска и принятия решения повторяется по всем задачам, подлежащим проработке в техническом проекте. После этого рассчиты вается коэффициент эффективности £ р (оператор 8) и проверяется условие Е р> Ен (оператор 9), где Еп — отраслевой нормативный коэффициент эффективности капи-
Рис. XIX.5. Блок-схема алгоритма разработки технического проекта АСУП:
/ — ввод исходных данных; 2 — поиск информации для принятия решения; 3 — проверка необ ходимости предварительной обработки информации; 4 — предварительная обработка информа ции; 5 — принятие решения; 6 — проверка: все ли приняты решения по укрупненной проектной операции; 7 — переход к очередной укрупненной проектной операции; 8 — расчет коэффициента эффективности Е ^ \ 9 ' — проверка условия Е ^ ^ Е п ; 1 0 — изменение исходных данных; 11 —
разработка текстовой н графической документации; 1 2 — контроль и выпуск проекта
тальных вложений, или, в необходимых случаях, — нормативный коэффициент эф фективности внедрения вычислительной техники.
Если*условие удовлетворяется, то разрабатывается проектная документация (опе ратор 11); если нет, то корректируются исходные данные (оператор 10).
Исходным материалом и результатом проектирования является управляющая, нормативная, исходная и производная информация.
По информационному содержанию производную информацию можно представить как объединение множеств:
1К= А[]В[)С \ А с / ц»
где А — множество информации, переходящей в проектные материалы без измене ния; В — множество информации, получаемой в результате пересечения множеств исходной информации; С — множество информации; получаемой в результате рас четов.
Процесс проектирования характеризуется со стороны функции как процесс ка чественного и количественного изменения информации, а со стороны структуры — как совокупность взаимосвязанных операций.
Функцию технологического процесса проектирования П можно представить на основе теории множеств в виде отображения:
П: / цX/ц X /у -> /к»
т.е. производная информация / к — есть отображение произведения исходной / и, нормативной /„, и управляющей / у информации.
Состояние исходной информации задается множеством ограничений S :
/i. = {Sib i = ü~n,
к которым относятся подмножества: характеристик предприятий, влияющих на струк туру АСУП; директивных и руководящих материалов, строительных норм и правил, действующих инструкций и положений; номенклатур серийно изготавливаемой ап паратуры; исходных данных и требований, оговоренных техническим заданием на проектирование; личных качеств проектировщиков.
Процесс проектирования Я характеризуется множеством задач Я:
Л = {Н1}, l=T 7h,
для которых выполняются следующие проектные операции: поиск ннформацииГпре дварительная обработка информации; принятие решения; выполнение простейших операций по составлению текстовых и графических материалов.
В связи с этим процесс проектирования можно представит^ как синтез ПО каж дой. задачи.
Функция каждой простейшей про'ектной операции заключается в преобразовании информации из одного промежуточного состояния в другое:
ф: O-i -* о
иинтерпретируется дугой графа /у-хф//.
Промежуточное состояние /у характеризует объем информации, получаемой в результате выполнения у-й операции.
Функция проектной задачи Я получается в результате применения операции объе динения графов-функций простейших операций:
|
п |
Я - = Ш г и / з и |
U fn= U fg- |
|
£=1 |
Функция технологического-процесса проектирования описывается графом, пред ставляющим собой объединение графов-функций проектных задач:
С(/, / к)= я 1и я 2и я 8и |
и я к = и «/. |
|
/ —1. |
4. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ВЫБОРА
Пусть имеется потребность в чем-либо. Это может быть станок, завод, автоматизировадшая система сбора, первичной переработки и вывода информации, человек, организация и т. д. При наличии потребности в предмете и возможности выбора его из двух и более предметов возникает задача выбора. Она состоит в оценке предметов на соответствие их свойств требуемым характеристикам предмета и выборе наиболее подходящего предмета.
Если производится выбор аппаратуры СПВ или ВЦ, то требуемые их характерис тики определяются потребностями автоматизируемого предприятия.
Поскольку в задаче рассматривается выбор чего-либо, что должно в дальнейшем использоваться, мы будем далее рассматривать эти предметы как товар, в смысле, определенном политической экономией.
Потребительная стоимость товара определяется его полезностью. Общая полез ность товара рассматривается обычно в целом, с учетом всех его конкретных свойств — формы и содержания.
Свойств у каждого товара имеется бесконечное множество. Под свойством товара,
поднимается^ все то что может |
отличать товар от другого товара. В |
этом |
смысле товар также неисчерпаем, |
как и атом. Все свойства товара между |
собой |
не сравнимы так как сравнимые свойства должны быть объединены в одно свойство. Свойства могут быть простые и сложные, состоящие или зависящие от нескольких простых. Мы будем для упрощения рассматривать все свойства как простые.
В отличие от общей полезности товара, создающей потребительную стоимость товара С, отдельное /-е свойство товара определяет часть потребительной стоимости товара (назовем ее частной потребительной стоимостью Сч/, где ч= 1, 2,...,со—поряд ковый номер свойства товара. Пусть Вь — количество ('-го свойства товара, его ам плитуда, измеряемая в соответствующих единицах измерения (для каждого /-го свойства применяются свои единицы измерения, но совпадение единиц измерения у /-го и /-го свойств допускается, так как это не означает сдвпадения свойств /-го и /-го товара, где / Ф /).
Таким образом, порядковый номер свойства i определяет качество свойства, а амплитуда В — его количество в товаре.
Если свойство товара может быть изменено (неважно когда — в процессе произ водства товара, или после его изготовления), причем так, что при этом не будут изме нены его остальные свойства, то такое свойство можно считать независимым. Неза висимых свойств не существует в природе, но при ряде допущений в каких-либо кон кретных условиях можно рассматривать условно независимые свойства товара.
Очевидно, что потребительная стоимость товара зависит от частных потребитель
ных стоимостей |
|
С = /(С ч1, Сч2, ... , C4i). |
(XIX.1) |
Частная потребительная стоимость товара СЧ1определяется дефицитностью това ра Ui (т. е. рыночным спросом и предложением).
При решении задачи выбора на СЧ1*накладывается еще одно условие — степень соответствия количества /-го свойства В[ потребности потребителя (объекта) в этом свойстве Bio• Следовательно, мы допускаем, что
^4i — îiWi\ Bio* t).
Из рассмотрения частных свойств и потребительных стоимостей различных товаров следует:
каждый товар выбирается по нескольким основным свойствам; значение основных свойств неравномерно; множество второстепенных свойств товара при его выборе
исключается .цз рассмотрения, как не имеющие значения.
Если расположить все частные потребительные стоимости выбираемого товара в
порядке убывания и пронумеровать их, то получим, что |
|
> C*q2 |
«•* |
Cq :> CV |
(XIX.2) |
Следовательно, для малых i C 4i значительное, а с ростом / уменьшается. Кривая зависимости
|
|
|
|
|
|
Сч£= /ч^ (О» |
(Х1Х.2) |
яв |
которая |
по |
условию |
ляется |
падающей, имеет вогну |
тый |
характер. (Рис. |
XÏX. 6), |
так |
как |
первые |
свойства |
обычно |
яв |
ляются |
основными. |
решения за |
Очевидно, |
что для |
дачи |
выбора |
следует ограничиться |
определенным числом учитываемых свойств товара, наиболее существен ных для этой задачи, т. е. опреде лить i Kр.
Это допущение правомерно, если
ç .
*'
Рис. XIX.6. Зависимость частных потребитель ных стоимостей от свойств товара
со *кр
2 |
с ч* ^ 2 |
|
‘кр |
t‘==1 |
|
т. е. потери от пренебрежения всеми свойствами товара с индексом i |
> iKp недо |
статочно велики, чтобы их учитывать. |
расчета гкр. |
Это |
условие позволяет подготовить формулы для практического |
Ограничение числа учитываемых свойств товара несколькими десятками позво ляет резко снизить число учитываемых взаимосвязей между свойствами и допустить, что учитываемые свойства товара являются условно независимыми. Такое допущение приводит к определенной погрешности, но для практических целей полезно, так как резко упрощает расчеты. С учетом этого допущения появляется возможность приме нения принципа суперпозиции в определении С- При этом равенство (XIX. 1) может быть представлено в виде
с = 2 t= i
или с учетом сделанных ограничений
1кр
с * * I ] C4i. i = 1
Применение категории стоимости вызвано в настоящем анализе тем, что свойства товара В[ несоизмеримы. Непосредственное использование в задаче выбора величин Bi и Bio приводит к необходимости принятия решения по множеству критериев опти мальности. Переход к стоимостным оценкам позволяет понизить сложность решения задачи выбора и ограничить количество критериев.
Первый способ решения задачи выбора. Если C,It* известны или могут быть определены,
то методика |
решения задачи выбора представляется |
в следующем пидез |
1) |
выбираются основные свойства товара, определяются Bt-, Bt*o. C4t- и i Kpî |
2) |
С определяются с заранее заданной точностью |
k % так, чтобы |
|
2 |
c4i- |
|
«P
для всех п известных товаров одного вида g
*кр
C g n = ДЗ |
'( С ч i )l g t v |
t = l |
|
3) полученные данные располагают в порядке убывания C g n так* что
о
|
Рис. XIX.7. Квантование |
затрат на соз |
Рис. XIX. 8. Оценка |
ДСЧдополни |
|
дание ^избыточного |
(или |
недостающего) |
тельных затрат от |
несоответствия |
|
количества |
свойства |
|
выбираемого товара |
требованиям в |
баллах (0, 1, 2, 3)
них зависимостей для инженерных целей вполне возможно, однако трудоемко. Эта работа наиболее целесообразна, и способ расчета применим, если требуется высокая оптимальность выбора товара и затраты, обеспечивающие выбор, окупаются.
Указанный способ может быть рекомендован при многократном выполнении опе рации выбора из определенных п товаров вида g.
Если при выборе товара допускаются приблизительные оценки, что на первых этапах многоэтапного процесса выбора наиболее целесообразно, то зависимость мЪжет быть грубо аппроксимирована следующим образом.
Третий способ решения задачи выбора. Все значения { AB i ) разделяются на нёсколько
интервалов, |
например на четыре интервала с граничными значениями 0. A |
Ав ' [ , |
AB ï’ |
с/э и для этих интервалов устанавливаются фиксированные оценки АС ^ , |
например, 0, |
1, 2, 3 |
(рис. |
X IX .8). |
|
|
|
|
Аналогичные оценки и графики создаются для всех необходимых свойств товара. По ним |
определяются оценки АС^* и затем |
|
|
|
|
|
*кр |
|
|
|
|
' |
= |
2 |
АСч£. |
|
|
|
|
|
i = l |
|
|
|
|
Дальнейший |
выбор производится так же, как и во втором способе решения задачи. |
|
Такая грубая аппроксимация позволяет значительно ускорить решение задачи выбора. |
Она равносильна |
оценке пригодности всех свойств товара* по очкам |
когда вместо ACg„ |
для |
выбора товара используется сумма очков |
|
|
|
|
|
1кр |
|
|
|
|
|
/Собщ = |
2 |
*!• |
|
|
|
|
|
1=1 |
|
|
|
|
Практическое применение этой методики решения задачи выбора [849] см. ниже. Неточность третьего способа может быть скомпенсирована тем, что обычно исполь зуется многоступенчатый подход при решении задачи выбора. Это означает, что вна чале используется грубый третий способ решения задачи, в результате которого срав нительно быстро выбирается не один, а несколько образцов, товара, свойства которых. затем анализируются подробнее и из них на втором этапе выбирается наиболее под
ходящий образец товара.
Неточность третьего способа не вызывает возражений еще и в том случае, когда ряд выбираемых товаров ограничен, как это имеет место в случае выбора СПВ.
5. ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СПВ
СПВ —- большая сложная система, имеющая множество технических, экономи ческих, информационных, организационных и других характеристик.
Задача состоит в том, чтобы из этого множества свойств выбрать наиболее суще ственные параметры В/ (при i — 1,2,..,/кр), определяющие экономическую целесоо бразность использования СПВ в АСУП, т, е. для которых
*кр со
