Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Решение инженерных и творческих задач. Учебное пособие
.pdf
51
ТЕСТ
1. Что является основной целью ТРИЗ?
a) создание новых технологий;
б) решение технических противоречий;
в) оптимизация производственных процессов;
г) разработка маркетинговых стратегий.
2. Какой этап АРИЗ предполагает выявление и формулировку идеального
конечного результата (ИКР)?
a) анализ задачи;
б) диагностика противоречия;
в) формулировка модели задачи;
г) выявление ИКР.
3. Сколько стандартных приемов разрешения противоречий существует
в ТРИЗ?
a) 40;
б) 50;
в) 60;
г) 70.
4. Что такое техническое противоречие в контексте ТРИЗ?
a) конфликт между двумя техническими параметрами;
б) конфликт между заказчиком и исполнителем;
в) конфликт между различными подразделениями предприятия;
г) конфликт между старыми и новыми технологиями.
5. Какой из перечисленных методов не входит в классический набор ин-
струментов ТРИЗ?
a) метод маленьких человечков;
б) метод морфологического анализа;
в) метод контрольных вопросов;
г) метод декомпозиции.
6. Что такое физическая противоречивость в системе?
a) необходимость одновременного предъявления противоположных требований к одному элементу;
б) противоречие между физическими законами;
52
в) противоречие между физическими и химическими процессами;
г) противоречие между физическими размерами элементов.
7. В какой последовательности выполняются основные этапы АРИЗ?
a) Анализ ситуации → Диагностика → Формулировка ИКР → Поиск
решения;
б) Диагностика → Анализ ситуации → Формулировка ИКР → Поиск
решения;
в) Формулировка ИКР → Диагностика → Анализ ситуации → Поиск
решения;
г) Поиск решения → Диагностика → Анализ ситуации → Формулировка
ИКР.
8. Какой из принципов разрешения противоречий предполагает использо-
вание различных свойств времени?
a) принцип дробления;
б) принцип асимметрии;
в) принцип периодического действия;
г) принцип копирования.
9. Что является основным инструментом для выявления противоречий в
системе?
a) функционально-стоимостный анализ;
б) системный оператор;
в) матрица противоречий;
г) карта развития технических систем.
10. Какой из перечисленных методов не относится к методам активиза-
ции творческого мышления в рамках ТРИЗ?
a) мозговой штурм;
б) метод фокальных объектов;
в) метод контрольных вопросов;
г) метод синектики.
53
6. ИНФОРМАЦИОННО-ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ
ИНФРАСТРУКТУРА ИНЖЕНЕРНОГО ТВОРЧЕСТВА
6.1. СИСТЕМОЛОГИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ ЗНАНИЙ
В мире накоплен огромный объем инженерных знаний, который углубляется и расширяется по мере развития человеческого общества и производства.
Вместе с этим создание современной техники и технологии требует использования знаний из самых различных областей.
Помочь специалисту вновь стать Инженером с большой буквы, каким он
был в начале XX в., способен компьютер и современные информационные технологии.
Однако для этого необходимо, чтобы инженерные знания из пассивной
формы в виде энциклопедий, монографий, сборников, методик и архивов превратились в активные информационные ресурсы, хранящиеся и обрабатываемые на компьютерах.
Препятствием для такой трансформации являются существенные различия в формах представления знаний, удобных для человека, с одной стороны, и
необходимых для компьютера, с другой.
Человек представляет свои знания в непроцедурной форме.
Такое положение не соответствует современным требованиям. Сейчас
необходима комплексная компьютеризация инженерной деятельности на всех
этапах жизненного цикла технической системы.
Современное развитие инструментальных средств разработки САПР
должно обеспечивать возможность пользователю самому, без дорогостоящей
помощи программистов, создавать системы, основанные на его личных знаниях, опыте и творчестве.
Ведущие специалисты по разработке программного обеспечения считают,
что в ближайшем будущем в этой области изменения неизбежны.
На освоение традиционных САПР значительная тяжесть падает на интерфейсы взаимодействия с пользователями, которые принадлежат к категории
пассивных информационных ресурсов. В итоге даже квалифицированные специалисты способны освоить мощь «тяжелых» САПР на 20–30 %, а рядовые
разработчики, у которых нет ни времени, ни желания копаться в них, используют эту мощь всего на 5–10 %.
При этом традиционные САПР всех весовых категорий не могут осчастливить пользователей, так как пассивное программное обеспечение САПР не-
54
способно вести инженера прямо к цели: поставил задачу — и получил ее решение в виде компьютерной модели, а в процессе решения задачи пользователю
остается в идеале задать компьютеру лишь несколько вопросов, относящихся к
категории инженерного творчества.
Для решения проблемы интерфейсов необходимо переходить от традиционных САПР к интеллектуальным специализированным системам компьютеризированной инженерной деятельности, наполненным знаниями пользователя,
относящимся к категории активных информационных ресурсов.
6.2. ПАССИВНЫЕ И АКТИВНЫЕ
ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ
В настоящее время человечество вступает в третью информационную фазу развития. На этой фазе наибольшую ценность приобретают знания, воплощая в жизнь знаменитый тезис «знание — сила», сформулированный еще в
1597 г. Френсисом Бэконом.
Совокупность данных и знаний формирует информационные ресурсы,
которые находятся в двух формах — пассивной и активной.
Носителями пассивных информационных ресурсов являются бумажные
носители.
В настоящее время их содержание из традиционной или модернизированной с помощью средств мультимедиа форме переносится на машинные носители информации и с помощью информационных сетей.
Если для художественного творчества и средств массовой информации
пассивная форма является, по всей видимости, естественно возможной, то для
инженерных знаний и творчества, которые должны управлять процессом создания новой техники и управления ей, такую форму информационных ресурсов
нельзя признать удовлетворительной.
Активные информационные ресурсы составляет информация, доступная
для автоматизированного хранения, целенаправленного поиска, обработки данных, предлагающих варианты решений стоящих перед инженером задач с
оценкой их эффективности по различным критериям.
Такие ресурсы берут на себя выполнение всей рутинной расчетной, поисковой и оформительской работы, оставляя за инженером преимущественно
творческие функции. Они делают индивидуальный инженерный опыт достоянием коллектива фирмы, предприятия, обеспечивая преемственность развития
творческого потенциала предприятия и постоянное повышение этого потенциа-
55
ла за счет накопления и корректировки знаний. Одновременно активные информационные ресурсы позволяют решить важнейшую в условиях рыночной
экономики проблему резкого сокращения сроков, трудоемкости и стоимости
разработки нововведений, подготовки производства и реформирования технологий и производства.
Методы и средства формирования и использования активных инженерных ресурсов составляют содержание новых разделов инженерного творчества:
инженерной системологии и компьютеризации инженерных знаний.
6.3. КОМПЬЮТЕРНЫЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ ТВОРЧЕСТВА
Основной характерной чертой онтологического анализа инженерной за-
дачи является представление ее в виде взаимодействующих между собой классов объектов и стремление к определению их онтологии как совокупности фундаментальных свойств, которые обуславливают их изменение и поведение,
например, законов развития техники.
Знание одновременно субъективно и объективно, поскольку оно является
результатом взаимодействия субъекта и объекта (среды). Здесь под кибернетической системой понимают компьютер, основным назначением которого является автоматическая обработка данных для выработки, а в случае использования процедур искусственного интеллекта — и для решения задачи.
Человек, общающийся с компьютером, имеет дело с тремя мирами:
1. Реальный мир, существующий вне зависимости от человека.
2. Модельный мир — представление информации об объектах реального
мира для решения прикладных задач характеристик объекта.
3. Компьютерный мир — представление информации о моделях в виде,
пригодном для обработки компьютером.
Модель в границах своей применимости должна обладать образностью,
наглядностью, конкретностью и эвристической ценностью.
Эффективность творчества все в большей степени определяется умением
работать с информацией.
Можно назвать семь критериев оптимальной обработки информации:
1. Концентрация информации.
По большинству проектов технических решений достоверный вывод о
перспективном направлении разработок можно сделать вывод на основе максимально полной совокупности информации за последний период времени.
56
2. Фильтрация информации — выделение существенной информации.
Опыт показывает, что в этом случае сокращается время работы и повышается
ее результативность.
3. Классификация существенной информации — уменьшение массива
информации для сопоставительного анализа.
4. Ранжирование приоритетности информации, необходимое для опе-
рирования с наиболее ценной информацией на любом этапе и стадии анализа.
5. Систематизация классификационной информации, обеспечивающая
анализ разрозненных фактов для обеспечения целостной картины состояния
проблемы в целом.
6. Визуализация систематизированной информации — графические,
мультимедийные и другие формы представления информации, повышающие
творческую активность.
7. Подготовка к введению в ЭВМ для создания СУБД и экспертных интеллектуальных систем обработки информации.
Компьютеризация инженерных знаний должна обеспечить автоматиче-
ское преобразование одной формы в другую. При этом с психологической точки зрения форма представления для инженера должна быть максимально приближена к традиционному мышлению.
Для унифицированного представления и совместного использования зна-
ний из самых различных областей необходима соответствующая методология,
инвариантная по отношению к этим областям. Такой междисциплинарной методологией, занимающей среды инженерных дисциплин место инженерной философии, является системология. Она становится неотъемлемым свойством
инженерной практики, включая мышление.
Компьютеризация громадного объема инженерных знаний с привлечением
программистов на базе существующих алгоритмических языков высокого уровня не представляется реальной в связи с неподъемной для обычного инженера
трудоемкостью и стоимостью этого процесса без интеллектуальных информационных технологий с дружественным интерфейсом программного обеспечения.
Инженерно-техническое творчество по своей сути является научнотехническим и с течением времени становится все более наукоемким и трудоемким процессом, требующим автоматизированных банков.
Банк знаний — совокупность информации и данных о классе объектов
заданного назначения, систематизированная с точки зрения закономерностей
изменения их структуры или процесса функционирования или последовательности их преобразования.
57
Для научно-обоснованного решения проблем и задач в области инженерного творчества необходимо использование следующих банков знаний:
1. Банк закономерностей и тенденций развития объектов техники задан-
ного назначения.
2. Банк физических, химических, биологических эффектов, необходимых
для выбора принципа функционирования технического решения.
3. Банк отрицательных (вероятных, побочных, нежелательных) эффектов.
4. Банк методов и приемов техники экономической и социально-
экологической оценки технических решений.
5. Банк принципов, методов, правил и приемов инженерного творчества.
6. Банк методов и приемов активизации инженерного творчества.
7. Банк логических и эвристических приемов преобразования объектов
техники.
В настоящее время разворачивается наработка программного обеспечения по созданию компьютерных интеллектуальных информационно-аналитических систем, обеспечивающих запросы инженеров.
6.4. ЭКСПЕРТНЫЕ МЕТОДЫ В ИНЖЕНЕРНОМ ТВОРЧЕСТВЕ
Наряду с теоретическим описанием объектов анализа технических систем
(структурным, функциональным, математическим) в ходе анализа необходимо
выполнять ряд оценочных процедур.
Наиболее распространенные:
• оценка роли (значимости и относительной важности) функций системы
и элементов;
• определение вклада каждого материального носителя в выполнение
функций технической системы;
• оценка качества исполнения функций (по действующим и проектируе-
мым системам);
• прогнозная оценка затрат на исполнение создаваемой технической си-
стемы и ее функций.
Перечисленные процедуры присутствуют на аналитическом и исследовательском уровнях.
Необходимость выполнения оценочных процедур, без которых творчество не может служить эффективным инструментом выявления и поиска резервов экономии ресурсов и повышения качества технических систем, заставляет
прибегать к менее точным методам, в основном базирующимся на экспертных
58
оценках опытных специалистов, подкрепленных соответствующей системой
обработки мнений. Для снижения субъективизма и повышения достоверности
таких оценок служат методы математической статистики, теории игр и т.д.
Использование экспертов как источников информации основывается на
гипотезе о наличии у специалистов конкретной области представления:
• о путях разрешения частных и глобальных проблем;
• априорных оценок значимости различных решений;
• интуитивных догадок об альтернативных и возможных вариантах
развития.
Разновидности экспертных методов:
1. По степени охвата экспертизы:
• индивидуальные;
• коллективные.
2. По характеру обработки:
• без математической обработки;
• с применением математического аппарата;
• по уровню алгоритмизации и возможности автоматизации процедуры:
• безмашинные;
• с применением ЭВМ.
Методы индивидуальных экспертных оценок основаны на высказывании
мнений экспертами независимо друг от друга и использовании этих мнений
независимо друг от друга.
Среди них выделяют методы:
• интервью (беседы с экспертом);
• аналитической экспертной оценки индивидуального эксперта.
Наибольшую известность получили методы:
• предпочтения;
• рангов.
В соответствии с методом предпочтения эксперт должен пронумеровать
конкурирующие варианты, способы и т.д. в порядке предпочтения, поставив
соответственно: 1 — самому важному из них, 2 — менее важному и т.д.
В методе рангов эксперту предлагается расположить рассматриваемые
варианты вдоль определенной шкалы, например, от 0 до 10.
К индивидуальным экспертным методам, дополняемым математической
обработкой результатов, относятся методы: попарного сопоставления, расстановки приоритетов.
59
Метод коллективной экспертизы предполагает отбор компетентных экспертов, формулировку задачи, процедуру экспертизы и обработку результатов.
Требования к участникам экспертизы:
• высокий уровень общей эрудиции;
• глубокие знания в оцениваемой области;
• способность к адекватному отображению исследуемого объекта;
• наличие аналитического научного интереса к оцениваемым аспектам
проблемы;
• наличие производственного и/или исследовательского навыка по оце-
ниваемой проблеме;
• относительная стабильность оценок во времени при отсутствии допол-
нительной информации;
• отсутствие личной практической заинтересованности в результатах
экспертизы.
Сегодня компьютерные системы искусственного интеллекта, как правило,
используют методики экспертных оценок.
6.5. КОМПЬЮТЕРНАЯ СОГЛАСОВАННАЯ
ИНЖЕНЕРНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ (СИД)
Эта деятельность предусматривает на стадии создания технической си-
стемы учет факторов всего жизненного цикла изделия (производственных факторов сборки, испытаний, технологического обслуживания и утилизации).
Внедрение СИД, по данным организаций, дает следующий системный (синергетический) эффект сокращения: длительности разработки — на 30–50 %, проектных изменений — на 60–95 %, затрат на утилизацию — на 75 %, времени
выхода на рынок — на 20–30 %; увеличение периода сервисного обслуживания — до 100 % и т.д., продуктивность инженерного труда — до 110 %.
СИД представляет собой стратегию, придерживаясь которой, предпри-
ятия могут гибко реагировать на изменяющиеся потребности рынка. Крупные трансконтинентальные фирмы («Дженерал Электрик», «Дженерал Моторс», «Боинг», АО «АвтоВАЗ») внедрили на практике долгосрочные программы СИД.
Успешное внедрение СИД требует коренных изменений в культуре и ме-
неджменте производства, обеспечивающих постепенное эволюционное преобразование традиционной инженерной деятельности в согласованную, что требует 2–4-летних программ такого преобразования.
60
Одной из главных особенностей таких систем является то, что для согла-
сованного решения возникшей задачи инженеры из разных подразделений объединяются в междисциплинарную команду и работают совместно. Учитывая,
что концепция четко определенных границ ответственности в процессе и конечных результатов труда является центральной, необходимо продумать и реализовать меры, обеспечивающие мотивацию инженеров для работы в условиях
СИД. Поэтому появилась потребность в создании интеграционных механизмов,
объединенных в систему компьютерной интеграции знаний предприятия, позволяющих принимать согласованные решения и получать обратную связь о
возможных последствиях их практического осуществления.
Средства компьютерной интеграции знаний классифицируются по вы-
полняемым функциям:
• систематизация и компьютерное представление знаний из различных
источников, включая специалистов-экспертов;
• автоматизация логических выводов на базе знаний;
• интеграция инструментальных программных средств;
• поддержка командной работы инженеров.
Такой подход приводит к появлению и реализации концепции иннова-
ционного предприятия, базирующейся на знаниях (производства, интегрированного знаниями), другими словами, предприятия с сетевой инновационной
экономикой.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
1. Охарактеризуйте пассивные и активные информационные ресурсы.
2. Суть онтологического анализа в компьютерных информационных
технологиях.
3. Цель компьютеризации инженерных знаний.
4. Дайте понятие компьютерного банка знаний.
5. Перечислите основные банки знаний, необходимые для инженерного
творчества.
6. Суть экспертных методов.
7. Разновидности экспертных методов.
8. Требования к участникам экспертизы.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]