Kesler_Osnovy_metodologii_proektirovania_2016

Представленные выше общие положения и пример могут служить проектировщику-исследователю основанием для разработки алгоритма процесса интервьюирования в некоторой предметной области.

Метод – Структурирование комплекса из элементов, имеющих взаимосвязи

Метод является в основном формализованным и используется для структурного синтеза при поиске (разработке) концептуальной схемы объекта (ступень проектирования – трансформация).

Метод определяет последовательность операций с целью синтеза наиболее целесообразного варианта комплекса (объекта) из известных элементов, между которыми имеются отношения связи. Тип и уровень связей между элементами считается известным или выявляется.

Изложение метода поясняется примером его применения. В качестве примера рассмотрена следующая задача: Выполнить структурный синтез амбулаторного комплекса при заданном наборе помещений (элементов). Основа примера дана в 1 . Задача решается поэтапно.

Этап 1. Определить понятия «элемент» и «связь» между элементами.

Врассматриваемом случае «элемент» – это любое из помещений амбулаторного комплекса, перечень которых определен заказчиком. «Связь» определяется как потребность доступа из одного помещения в другое в процессе функционирования комплекса.

Взаимное (относительное) размещение помещений, очевидно, должно выполняться с учетом необходимости и частоты доступа из одного помещения в другое. Для выявления интенсивности «связи» между элементами проектировщики использовали мнение большого количества лиц из среды медицинского персонала.

Витоге уровень потребности доступа из одного помещения в другое было решено оценивать по трехбалльной шкале:

2 – существенная взаимосвязь,

1 – желательная взаимосвязь,

0 – излишняя взаимосвязь.

Этап 2. Составить матрицу (сетку) связей между элементами. Разложить элементы на группы с тесной внутренней взаимосвязью и слабой связью между группами.

61

В данном случае для представления связей использована частная форма матрицы – косая сетка (рис. 15).

Анализ связей между элементами комплекса показывает, что наибольшее количество существенных связей относится к операционной (элемент 3) и залу ожидания (2), между которыми существует взаимосвязь. Эти два элемента удерживают ветви «куста» помещений. В данном случае можно выделить только одну группу («куст») элементов с тесной внутренней взаимосвязью.

Связь:

2 – существенная,

1 – желательная,

0 – излишняя

Рис. 15. Сетка связей

Этап 3. Изобразить схему комплекса в виде «точек» (представляющих элементы), соединенных линиями (связями). Использовать схему для структурирования комплекса.

Исходя из данных сетки связей изображение графа (рис. 16) рекомендуется начинать с элементов, имеющих наибольшее количество связей. С учетом того, что в данном примере граф служит знаковым изображением комплекса помещений, элементы целесообразно размещать по воображаемым вертикалям и горизонталям. Тем самым схема размещения элементов графа окажется приближенной к схеме размещения помещений в здании.

При взгляде на схему комплекса помещений (рис. 16) архитектор получает образную и легко воспринимаемую информацию по требованиям, которые он должен учесть при планировании поме-

62

щений амбулатории. Вариант общего плана (структуры) амбулатории дан на рис. 17. В отличие от схемы, на общем плане не учтены (опущены) связи между элементами 9 и 6, а также элементами 5 и 6.

Связь:

– желательная;

– существенная

Рис. 16. Схема комплекса помещений амбулатории

Рис. 17. Общий план амбулаторного комплекса

63

Заключительные замечания к методу

Следует весьма тщательно анализировать принадлежность элементов к той или иной группе (семейству). Одни элементы по существу не должны составлять часть других элементов, входящих в данную группу, т.е. элементы группы должны относиться к одному и тому же уровню иерархии. В группе также не должно быть элементов, к которым неприложимы определенные для этой группы связи.

Элементы и взаимосвязи для группы должны быть определены таким образом, чтобы другой специалист смог, при тех же исходных условиях, выявить ту же конфигурацию взаимосвязей.

Джонс 1 рекомендует: «Если позволяют условия задачи, лучше ограничиться матрицей, содержащей не более 20 элементов, или расчленить задачу так, чтобы получилось несколько небольших матриц».

Матрица и сеть (граф) – две формы представления системы взаимосвязей элементов. Преимуществом сети перед матрицей является легкость восприятия ее структуры и уяснения существа проблемы.

4.2. Подходы, применяемые при проектировании

Современное проектирование – это пространственно-временное проектирование. При «локальном» проектировании, которое сводилось только к разработке чертежей и моделировании объекта в пространстве, временной фактор не учитывался. По мере расширения диапазона проектирования от отдельных вещей (изделий) до систем (комплексов) и, с другой стороны, ускорения научнотехнического прогресса и обновления (совершенствования) на этой основе компонентов техносферы, предметом проектирования, наряду с пространственным образом объекта, становятся способ его использования и, более того, все этапы жизни объекта.

В практике проектирования сложился ряд подходов, которые порождены новыми (современными) условиями как создания и функционирования объектов техносферы, так и организации процесса проектирования.

64

4.2.1. Модулирование при проектировании

Модули бывают разных типов. К ним можно отнести буквы алфавита, слова языка, цифры, кирпичи, болты с гайками, контейнеры и т.п. Все они используются как компоненты в различных сочетаниях.

При создании объектов техносферы модулирование* осуществляется весьма широко. Модули разделяют на ряд типов: конструктивные, функциональные, грузовые, обитаемые и др. Модульные задачи при проектировании судов подробно рассмотрены в работе

37 .

Конструктивный модуль – типовой фрагмент конструкции объекта, например, секция или блок корпуса судна. Если конструктивный модуль служит помещением, в котором созданы комфортные условия для пребывания людей, то его относят к типу обитаемых модулей.

Функциональный модуль – комплекс, обеспечивающий выполнение определенных функций в составе объекта.

К грузовым модулям относят грузовые единицы в виде контейнеров, трейлеров и т.п.

Модулирование предполагает проектную разработку, исходя из потребности и экономической целесообразности, некоторого ряда однотипных модулей. Изготовление модулей выполняется лишь при их использовании на объектах серийной постройки; это означает, что и модули изготавливаются серийно.

Примером использования модулей может служить формирование судовых надстроек из модуль-панелей и модуль-блоков. Такой подход применяется при создании морских грузовых, промысловых и пассажирских судов, а также судов внутреннего плавания и плавучих буровых установок. Модуль-панели применяются для формирования наружных стенок, прочных выгородок и настилов надстроек, а также стенок шахт. Модуль-блоки – это, например, каюты (контейнеры) в виде законченных (обустроенных) модулей помещений.

* В качестве определения может быть использована следующая формулировка 37 : «Модулирование – применение заранее установленного ряда типовых значений, решений или использование в тех или иных проектах или конкретных объектах типовых элементов, образующих нормализованный ряд».

65

Модулирование позволяет создавать объекты с «нечеткой логикой», т.е. при проектировании предполагается, что потребитель, используя некоторый набор модулей, по своему усмотрению скомпонует наилучший для него вариант объекта. Такой подход, принят шведской фирмой «ИКЕЯ» при производстве мебели. Вот как отечественный дизайнер характеризует продаваемую в России мебель: «Мебелью от «ИКЕИ» давным-давно пользуется средний класс во всем мире, а у нас до сих пор ее активно использовал дипкорпус. Ее главное достоинство в том, что это полуфабрикат. Из него можно сделать десятки разных по внешнему виду вещей. Здесь же предлагают и варианты сборки, и разные лаки, краски…» 38 .

Применение модулей позволяет в период жизни объекта с относительно меньшими затратами изменить его структуру и функциональные возможности в соответствии с новыми потребностями.

Модульная унификация имеет и недостатки. Единичный (единственный) модульный объект оказывается дороже как при постройке его, так и в эксплуатации. Это является следствием того, что при модулировании в объект закладываются резервы (избыточность по отношению к немодульному варианту объекта) по размерам, мощности, массам, количеству единиц оборудования и т.п. Модулирование позволяет получить экономическое преимущество лишь после превышения некоторой минимальной численности унифицируемых объектов.

4.2.2. Проектирование объектов с «нулевым циклом» обучения обслуживающего (эксплуатирующего) персонала

Проектирование объектов включает разработку коммуникатов для этапа его эксплуатации (функционирования, см. рис. 11). Разработка таких коммуникатов ведется с учетом опыта специалистов по эксплуатации (если он имеется).

Коммуникаты во многих случаях выполняются в виде специализированных автоматизированных систем, которые охватывают такие операции, как наладка, регулировка и диагностика объекта. Характерной составляющей этих систем становится экспертная подсистема, которая позволяет значительно улучшить качество анализа тех или иных эксплуатационных ситуаций (состояний объекта).

66

С другой стороны, эксплуатирующему персоналу предоставляется возможность установления оперативной связи с создателями объекта и поиска дополнительной информации.

В этих условиях функции обслуживающего персонала становятся в основном контрольно-надзорными и от него не требуется глубокое знание техники как таковой. Этому способствует также оформление рабочих мест в строгом соответствии с требованиями эргономики и представления информации в предельно наглядной и образной форме.

Такой подход к проектированию объектов позволяет сделать период обучения персонала минимальным (в идеале – обеспечить «нулевой цикл» обучения).

4.2.3. Проектировщик – самоорганизующаяся система

Проектирование объектов, как правило, выполняет коллектив специалистов, деятельность которого организуется и управляется с целью минимизации расхода ресурсов (продолжительности срока проектирования, финансовых затрат и т.п.) и повышения качества проектных решений, на которых основываются коммуникаты по создаваемому объекту.

В процессе проектирования происходит постоянное сопоставление проблем (задач) и способов их решения. Какая-то часть проектного времени должна выделяться на оценку эффективности (а возможно – и пригодности) стратегии (метода), используемой для решения проблемы. В связи с этим Джонс 1отмечает: «В любой момент проектировщик должен не только быть способен сказать, каким путем он идет, но и быть достаточно гибким, чтобы суметь изменить выработанные им методики (т.е. перепроектировать свой процесс проектирования), если в процессе работы станет ясно, что он находится на неверном пути». Обсуждение процесса проектирования также способствует лучшему взаимопониманию специалистов данного коллектива.

Каждый участник проектного коллектива должен понимать и контролировать свой образ мыслей и соотносить его со всеми аспектами проектной ситуации, т.е. непременным свойством проектировщика должно быть развитое самосознание. Имеется в виду способность проектировщика «видеть со стороны» свои собственные мысли и действия, а также мысли и действия своих коллег в

67

ходе выполнения проектных работ. Образное представление этого свойства дано на рис. 18.

Рис. 18. Модель образа «Я и проблема»

В заключении отметим, что психологические аспекты в инженерной деятельности занимают важное место. Их знание и учет в работе стали одним из признаков современной технической культуры. Основам инженерной психологии посвящен учебник 39 .

4.2.4. Специализация и агрегатирование*) функциональных компонентов (частей) изделия

Функциональные части изделия это, например: у судна – его корпус и, другая часть, комплекс, включающий двигатель – движитель – рулевые органы; у самолета – фюзеляж и крылья и, другая часть, реактивный двигатель.

Каждая из этих частей в составе изделия (технического объекта) выполняет несколько функций.

Корпус судна является его прочным «каркасом», который удерживает и внутри которого размещается оборудование, устройства, системы и др. Корпус взаимодействует с водой и поэтому иг-

*) Агрегатирование – «составление агрегатов из нескольких машин для их комплексного использования. Агрегатирование значительно упрощает эксплуатацию и ремонт изделий, а также модернизацию отдельных морально устаревших узлов» 4 .

68

рает важную роль (функцию) в обеспечении мореходных качеств судна.

Комплекс двигатель – движитель – рулевые органы создает, в итоге, силы, вызывающие движение судна (основная функция этого комплекса).

Аналогичное разделение функций обеспечивается и с помощью структурных частей самолета.

Современный подход при проектировании, например, гражданских самолетов, состоит в том, чтобы размещать (с использованием пилонов) двигатели за пределами аэродинамического блока (фюзеляж, крылья, закрылки) самолета.

За счет этого уменьшается влияние работы двигателя на процесс обтекания воздухом аэродинамического блока самолета, упрощается задача замены двигателя (например, на более экономичный), его ремонт и техническое обслуживание.

Стремление проектировщиков к специализации и агрегатированию функциональных блоков на судах привело к созданию (применению) винто-рулевых колонок (ВРК). Конструкция ВРК позволяет избежать прокладки громоздкого валопровода между двигателем и движителем в корпусе судна. ВРК может быть размещен в удобном месте в оконечности корпуса, его монтаж и замена не требуют значительных затрат.

Другой вариант разделения технического объекта (судна) на функциональные части иллюстрируется рис. 19.

В этом случае проектировщики рассматривают судно как систему, состоящую из двух частей: базиса и надстройки.

Вначале было спроектировано разъездное судно «Халметик». Затем, с учетом разработанного базиса этого судна (т.е. пропульсивного комплекса: корпус судна – двигатель – движитель – рулевой орган) были спроектированы различные варианты надстройки для этого базиса. В итоге, были созданы прогулочный, пожарный и лоцманский катера. Эти катера являются (рассматриваются) как модификации судна «Халметик».

Аналогичный подход применяется в отечественном судостроении, а также при создании автомобилей и самолетов.

69