При использовании спиральной модели:
- происходит накопление и повторное использование проектных решений, средств проектирования, моделей и прототипов информационной системы и информационной технологии;
- осуществляется ориентация на развитие и модификацию системы и технологии в процессе их проектирования;
- проводится анализ риска и издержек в процессе проектирования систем и технологий.
2.3.2. Концептуальное проектирование
Концепция информационной системы
В предыдущем разделе было показано (рис. 2.3.2), что трудовые и финансовые затраты постепенно растут в первых двух фазах жизненного цикла и резко возрастают в фазе практической реализации информационной системы. Между тем, ошибки, допущенные на первых двух этапах, порождают на последующих этапах трудные, часто неразрешимые проблемы, а также могут серьезно повлиять на стоимость, график работ и, в конечном итоге, на результаты работ в целом. С учетом излагаемых ниже причин имеются основания для выделения их в самостоятельный и специфический вид деятельности – концептуальное проектирование информационных систем. Результатом концептуального проектирования является концепция информационной системы , под которой будем понимать системно взаимосвязанную совокупность структурных решенийS ti S t , реализующих требуемое качество информационного обеспеченияQ t .
Вербально введенное понятие можно описать следующим образом: сущность этой концепции составляет оригинальный, объективный, беспристрастный и исчерпывающий подход. Отправным моментом концепции должны служить конечная продукция или требования к функционированию. На этой основе должна быть определена общая структура "идеальной системы" при минимальном учете преобладающих особенностей фирмы или какой-либо организации, используемых методов и оборудования. Конечная цель заключается в выдаче оптимальной информации, обеспечивающей оптимальное сочетание людей и оборудования, для выполнения тех функций, которые наилучшим образом могут быть осуществлены соответственно самим человеком, использующим оборудование в целях наиболее эффективного выполнения поставленных задач.
Этап концептуального проектирования должен быть определен таким образом, чтобы проектировщик все исходные данные на основе своих знаний, опыта и интуиции смог бы преобразовать в предельно формализованные частные задания на проектирование, в том числе и в задание на проектирование структуры объекта.
Определим задачу концептуального проектирования через его компоненты.
Объектом концептуального проектирования является существующее состояние информационной системы
Sc =(Sc | S c ), | ||||
где S c – состояние существующей информационной системы,S c | S с |
||||
соответственно организационно-техническое, функциональное и информационное структурные решения.
Субъект концептуального проектирования. По общепринятой в отече-
ственной технической литературе терминологии субъект концептуального проектирования следует именовать "разработчик" или "проектировщик". Однако представляется, что названные термины наилучшим образом отражают содержание детального (физического) проектирования. В части, касающейся разработки концепции информационных систем, более привлекателен современный термин "системный интегратор".
Система целей концептуального проектирования. Основная цель кон-
цептуального проектирования может быть сформулирована следующим образом: определение множества состояний информационной системы S t , реали-
зующих требуемый уровень качества информационного обеспечения Q t .
Концептуальное проектирование информационных систем является многоцелевым (оценка и сравнение отдельных целей в единых универсальных единицах невозможна). Поэтому цель концептуального проектирования представим вектором
S ti= (S ti | S ti | S ti |
||||||
; S ti | – i -ое перспективное решение, соответственно: | |||||||
где S ti | ; S ti | |||||||
- организационно-техническое (целевое состояние организационной и технической структур);
- процедурное (целевое состояние процедурной структуры);
- информационное (целевое состояние информационной структуры). Практическая активность . Для достижения целей концептуального про-
ектирования системный интегратор должен осуществить ряд системно взаимосвязанных работ, направленных на совершенствование организационнотехнической структуры, структуры информационных процессов и структуры информации. Обозначим эти виды работ:
W i o ={w i o } – работы, направленные на совершенствование организационнотехнической структуры до состоянияS ti ;
W i p ={w i p } – работы, направленные на совершенствование функциональной структуры до состоянияS ti p ;
W i i ={w i i } – работы, направленные на совершенствование информационной структуры до состоянияS ti i .
Задача концептуального проектирования информационных систем.
Структуризация понятия концептуального проектирования и формализация его основных компонентов позволяет сформулировать в организационнотехнических терминах задачу концептуального проектирования информационных систем:
В выражении (3.8) S t – множество целевых в смысле выражения состояний информационной системы, вектор цели концептуального проектирования. За-
данные условия S * включают вектор текущего состояния информационной системыS с и множество допустимых операторовW , переводящих информацион-
ную систему из существующего состояния в целевое. Таким образом, формально задачу концептуального проектирования информационных систем можно представить тройкой вида:
< S с ,W ,S t >. |
Подобное представление определяет концептуальное проектирование информационных систем как процесс постановки и решения задачи (3.9).
Современные подходы к концептуальному проектированию информационных систем
Проблема концептуального проектирования информационных систем: состояние и пути решения
В настоящее время наиболее распространен так называемый позадачный подход к совершенствованию информационного обеспечения. Сущность позадачного подхода заключается в эвристическом анализе предметной деятельности в целом или одной из задач организации, на основе которого выделяются отдельные информационные процедуры, удовлетворяющие двум условиям:
- низкое качество информационного обеспечения;
- возможность совершенствования путем разработки и внедрения технических устройств, автоматизации или организационно-правовых решений.
Существующие и перспективные технические и организационные решения, получаемые в результате описанного подхода, позволяют в целом поддерживать на определенном уровне и совершенствовать информационное обеспечение организаций. Однако в силу объективных причин этот подход к настоящему времени во многом себя исчерпал.
Начиная с середины XX века в проектировании информационных систем наметилась общая тенденция – объектами проектирования стали большие и сложные информационные системы. Это привело к резкому росту наукоемкости и средней сложности проектов.
Поэтому при проектировании больших систем стала прослеживаться неработоспособность подходов с неразвитыми или слабо развитыми фазами концептуального проектирования. Внешне это проявляется в появлении объективных трудностей у руководителей организаций и технических служб, принимающих решения по всему комплексу вопросов совершенствования информационного обеспечения. Эти трудности обусловлены тем, что существующие подходы не дают в явном виде ответ о необходимости и достаточности совершенствования информационного обеспечения, в т.ч.:
- рациональных (формальных) критериях и методах оценки существующего качества и требованиях к качеству перспективного информационного обеспечения;
- перечне приоритетных задач деятельности организаций, информационные процессы которых могут быть усовершенствованы на основе структурнопараметрических решений;
- целесообразной последовательности позадачного и попроцедурного совершенствования;
- соотношении организационных, технических, функциональных и информационных решений;
- необходимых финансовых, технических и других ресурсах;
- сроках проведения проектных работ;
- нормативной базе, необходимой для организации информационного обеспечения на основе новых структурных решений.
Кроме этого, для большинства руководителей организаций характерно отсутствие опыта в организации больших проектов вообще и, тем более, в рыночных условиях, когда необходимо:
- изучать конъюнктуру рынка;
- определять реальные цели проектов,
- находить требуемые финансовые и другие ресурсы, исполнителей и т.д. Кроме того, в силу новизны предметной области, отсутствия сколько-
нибудь цельной и апробированной методологии, позволяющей рассматривать процесс концептуального проектирования комплексно, с системных позиций, проблемы совершенствования, модернизации или создания информационных систем возникают и перед сторонними разработчиками в случае привлечения их к проектированию. Это затрудняет совершенствование информационного обеспечения, поскольку разработчику приходится не только выбирать или создавать технические средства, но и решать задачи предметной области, задачи, связанные с научно обоснованным построением структуры, учитывать требования инженерной психологии и эргономики, системные требования и др.
Приведенный перечень наиболее актуальных проблем позволяет считать, что в настоящее время концептуальные решения по совершенствованию информационного обеспечения принимаются в условиях неопределенности на основе эвристик . Как известно, эвристические методы основаны на неформальных, интуитивных соображениях, на опыте решения сходных или аналогичных задач, в том числе другими людьми. Они также не отвечают условиям результативности.
Существует эмпирически установленная зависимость между степенью осознания текущего состояния, а также современных технико-организационных возможностей совершенствования информационного обеспечения и объемом эвристических процедур.
Еще одним скрытым фактором, негативно влияющим на результаты проекта, является архаичность традиционного управленческого цикла, основным недостатком которого является неразвитость обратных связей (регулирования). Контроль результатов проекта осуществляется, по сути, после физической реализации информационной системы на основе субъективной оценки ("хорошо",
"плохо") состояния информационного обеспечения. Процедура согласования технического задания практически не выявляет и не корректирует эвристических ошибок, допущенных на предшествующих этапах, и является в известной мере формальной.
Таким образом, существующее положение в сфере совершенствования информационного обеспечения организаций не позволяет принимать тривиальные решения с гарантированным достижением цели. Поэтому работы в этом направлении проводятся стихийно и не всегда эффективно. В итоге это приводит не только к нарушению сроков осуществления проектов, перерасходу средств, невыполнению требований по показателям конечного результата, но и к появлению в организациях избыточных и часто несовместимых информационных систем с выраженными негативными свойствами: дублированием, отсутствием целостности и согласованности, снижением доступности информации, трудностями ее интеграции.
Особенности проблемы и условия концептуального проектирования информационных систем
Из изложенного следует, что рассмотренные подходы к концептуальному проектированию информационных систем не позволяют системно учитывать особенности сущности и современного состояния проблемы совершенствования информационного обеспечения, а также специфику деятельности организаций. Ниже приводится систематизированный перечень особенностей проблемы концептуального проектирования информационных систем.
Выделяют следующие особенности, определяемые сущностью проблемы совершенствования информационного обеспечения.
1. Рост требований и увеличение компетенции пользователей.
2. Собственная сложность конечных результатов проектной деятельности (проектов).
3. Многоаспектность проблемы, состоящая в наличии различных, часто несогласуемых показателей оценки качества информационного обеспечения. Представляется, что допустимо говорить об отсутствии системы сформулированных, взаимосвязанных показателей качества, а также требований к областям допустимых их значений.
4. Необходимость осуществления предметной деятельности и, следовательно, и информационного обеспечения в условиях неопределенности целей и риска.
5. Необходимость непрерывного решения проблемы совершенствования информационного обеспечения.
6. Необходимость активного участия в проектах персонала организаций, обусловленная тем, что последние являются носителями предметных знаний и конечными пользователями системы.
7. Отсутствие формальных методов решения проблемы.
Особенности, определяемые современным состоянием проблемы.
1. Отсутствие системных разработок ("фрагментарность" решений). До настоящего времени вопросы разработки научно-методологической базы совершенствования информационного обеспечения находятся в начальной стадии.
Недостаточно глубоко прорабатываются системные аспекты, слабо осуществляются: контроль и планирование процессов совершенствования информационного обеспечения на местах; координация технических концепций и предложений; управление качеством информационного обеспечения; анализ существующей и разработка новой организации информационного обеспечения и др.
2. Неустойчивость экономической ситуации, изменчивость законодательства и политики в области экономической деятельности. В результате становится высоким риск инвестиционных проектов, усложняются процессы ценообразования и прогнозирования стоимости проектов.
3. Перманентно существующая организационная перестройка.
4. Динамичность информационных технологий, определяемая достижениями научно-технического прогресса.
4. Ошибки планирования и ценообразования.
5. Неадекватная сложности проблемы организация работ на местах. Количество и качество руководящих материалов, направляемых на места, не соответствует сложности и актуальности проблемы.
6. Ограниченное финансирование работ.
7. Наличие существующих информационных технологий, так или иначе обеспечивающих информационные потребности организаций.
Особенности, определяемые структурой и предметной деятельностью организаций. Совершенствование информационного обеспечения проводится
в специфических условиях: иерархичность, территориальная распределенность организационной структуры и деятельности; многозадачность предметной деятельности; динамичность организационной структуры, условий функционирования и решаемых задач.
Организации состоят из подразделений, специализирующихся на отдельных функциях или задачах. Это представляется естественным, поскольку ведет
к упрощению организационной структуры и использованию сотрудников одной специальности. Такие функциональные подразделения обеспечивают высокую эффективность предметной деятельности, но вместе с тем им свойственны определенные особенности, являющиеся ограничительным фактором при проектировании информационных систем:
1. Неспособность функциональных подразделений организовать эффективную совместную работу и координацию с другими функциональными подразделениями, исполнителем проекта, сторонними организациями. В ряде случаев руководители функциональных подразделений не знают или плохо представляют и не учитывают цели всего проекта. Поэтому часто то, что представляется полезным функциональному руководителю для его подразделения, не представляет интереса или даже вредно для другого подразделения или в целом для организации.
2. Свойственное для крупных организаций соперничество между функциональнымиподразделениямиможетпривестикнеоптимальностипроектныхрешений.
3. Ответственность за взаимоотношения и координацию может быть нечеткой или неопределенной из-за параллелизма или неправильного распределения обязанностей. Это замедляет и усложняет процесс принятия решений и оказывает отрицательное влияние на весь проект.
4. В связи со значительными размерами и организационной сложностью руководству организации или подразделений достаточно сложно уделять необходимое внимание текущим проблемам проекта. Серьезным и часто определяющим фактором является естественная для руководителей некомпетентность в данной сфере.
Специфика предметной деятельности обуславливает специфику информационного обеспечения: коллективное использование территориально распределенных информационных ресурсов; дискретность, разномасштабность, стохастичность протекающих информационных процессов; высокие требования к качеству всех процедур информационного процесса; отсутствие априорной информации о характеристиках информационных процессов, большой объем и разнородность обрабатываемой информации, сложность информационных связей; жесткая организационно-правовая детерминированность информационных процессов и ряд других факторов. Имеют место различные и зачастую противоречащие друг другу информационные потребности пользователей.
Условия концептуального проектирования. Совокупность изложенных особенностей совершенствования информационного обеспечения определяет ряд условий, при наличии которых в жизненном цикле проекта должна присутствовать развитая фаза концептуального проектирования:
1. Информационная система является большой и сложной. Проект представляет собой систему, состоящую из подсистем, которые должны быть объединены в единое функционально связанное целое.
2. Проект является технически сложным.
3. Необходимость финансового контроля на всех стадиях проекта.
4. Наличие ограничений в смете и календарных графиках.
5. Необходимость быстрого реагирования на изменения условий проекта.
6. Привлечение к проекту большого числа функциональных подразделений
и охват значительного числа видов работ.
7. Возможность серьезных изменений в организационной структуре.
8. Необходимость в больших закупках и поставках материалов, оборудования, услуг.
мость быстро-
серьезных
Техническая
в смете и
го реагирова-
изменений
сложность
календарном
негативных
ния на изме-
в структуре
воздействий
нения условий
УСЛОВИЯ НЕОБХОДИМОСТИ ПРОЕКТ
КОНЦЕПТУАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Рис. 2.3.3. Условия необходимости концептуального проектирования
В силу изложенных обстоятельств (современное состояние и особенности проблемы концептуального проектирования) становится очевидным, что дальнейшее использование общепринятых подходов к концептуальному проектированию становится одной из причин все более существенного снижения качества информационного обеспечения.
Поэтому лицу, принимающему решения по цели совершенствования информационного обеспечения и путям достижения этих целей, необходим набор четких, однородных и взаимосвязанных методов и инструментальных средств, применение которых позволило бы правильно выявить цели совершенствования информационного обеспечения, а затем достичь их.
Другими словами, необходима специальная технология концептуального проектирования, отвечающая следующим требованиям:
- целостность и системность реализуемого данной технологией процесса, который должен включать функционально полный набор компонентов "технологической цепочки";
- высокая степень расчленяемости процесса на стадии (процедуры), что и открывает возможность его технологизации;
- регулярность процесса и однозначность его стадий, что позволяет применять при их описании законы больших чисел и средних величин;
- в результате появляется, с одной стороны, возможность их стандартизации и унификации, а с другой, планирования, учета и организации.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Волгоградский Государственный Технический Университет
Факультет Подготовки Инженерных Кадров
Кафедра "Системы автоматизированного проектирования и поискового
конструирования"
Курсовая работа
По курсу "Концептуальное проектирование систем"
Выполнил: студент группы АУЗ-361с Тюляева И.А.
Проверил: ст. пр. Орлова Т. А.
Волгоград 2013 г
Введение
1) Проведение конструктивно-функционального анализа системы
1.Описание исходной системы
Объект исследования
Вербальное описание
Ограничения на исследования
Цель определения системы
Классификация системы
Конструктивно-функциональный анализ системы
Конструктивно-функциональная структура в графическом виде
2) Проведение функционально-физического анализа технических объектов
1. Функционально-физический анализ технических объектов
2. Потоково-функциональная структура
3) Проведение морфологического анализа и морфологического синтеза технического объекта
1.Описание технического объекта
2. Морфологический анализ технического объекта
2.1 Цель морфологического анализа
Морфологическая таблица
Общее количество возможных технических решений
Итоговое общее количество возможных технических решений
3. Морфологический синтез технического объекта
3.1 Цель морфологического синтеза
Таблица экспертных оценок
Синтез по одному критерию
Синтез по всем критериям
Заключение
Список использованных источников
Введение
Создание современных образцов высоко эффективной техники связано с необходимостью поиска новых, не имеющих аналогов, оригинальных на уровне изобретений, а в ряде случаев и пионерных технических решений. Они обеспечивают разработку сложных технологий и технических систем различного назначения.
Целью данной работы является ознакомление с основными идеями и принципами методов используемых при создании технических систем и технологий.
В результате проведения данной работы студент должен узнать и научиться:
Основные особенности задач решаемых при проектировании технических объектов;
Применить научный подход к анализу и синтезу решений при проектировании технических объектов;
Использовать методы анализа и синтеза технических решений для построения автоматизированных систем проектирования технических объектов;
Ставить и решать задачи создания автоматизированных систем поддержки концептуального проектирования.
1) Проведение конструктивно-функционального анализа системы
Цель работы :
1. Описание исходной системы
1.1 Объект исследования
Объектом исследования является - электрокофемолка ударного типа. Определим объект как систему электроперемолки кофе без электронного регулятора.
1.2 Вербальное описание
Автоматизированная система электрокофемолки создана для обеспечения равномерности и интенсивности перемалывания. Особенностью системы электрокофемолки ударного действия является размол жареных зерен кофе с помощью вращающегося с большой скоростью ножа.
Отправителем (V 1) кофейных зерен (V 2) в системе является человек, он же является ответственным за подачу кофейных зерен в бункер для кофейного зерна и выгрузку полученного измельченного кофейного порошка из бункера для молотого кофе.
Включается и выключатся электрокофемолка нажатием кнопки "Пуск". Подобная система позволяет прервать процесс измельчения в любой момент. Высокая частота вращения электродвигателя позволяет перемолоть ножом зерна за считанные секунды. В зависимости от времени помола можно получить любую степень помола: мелкую, среднюю и крупную. Нож установлен непосредственно в бункере для измельчения кофе, поэтому электрокофемолка снабжена блокирующим устройством, которое отключает двигатель при открывании крышки. Прессом молотый кофе выгружается в съемный бункер.
1.3 Ограничения на исследования
При исследовании данной системы не учитывается влияние внешней среды на объект исследования. В качестве внешней среды, непосредственно влияющей на исследуемую систему, рассматривается человек и кофейные зерна. Система предназначена для обеспечения равномерности и интенсивности перемалывания кофейных зерен, а также круп и орехов, размеры которых не должны препятствовать работе системы.
1.4 Цель определения системы
Исследование методов перемалывания кофейных зерен без использования ручного труда и дополнительного оборудования и техники, а также разработки эффективного комплектования данной системы.
2. Классификация системы
Исследуемая система относится к сложным техническим детерминированным системам.
Система является открытой системой, так как она взаимодействует с окружающей средой и не живая.
Система конкретная, потому что имеет больше 2-х элементов, которые являются объектами.
Автоматизированная электрокофемолка относится к искусственным физическим системам, так как создан человеком.
Описание системы объекта не может быть использовано для математической обработки данных, так как описывается абстрактно, то есть свойства описываются как переменные, а базовое свойство как параметр.
Каждый блок представляет собой одно состояние переменной. Когда наблюдаемые свойства проводятся при некотором значении параметра, то наблюдаемое свойство получает определённое проявление из множества проявлений свойств.
Любое свойство, относительно которого проводится наблюдение других свойств, называется базовым. Применительно к системе электрокофемолки ударного типа можно сделать вывод, что базовым свойством для нее будет являться объем перемолотых кофейных зерен.
3. Конструктивно -функциональный анализ системы
Таблица № 1. Конструктивно-функциональная структура
|
Элемент системы |
Функции элемента |
|||
|
Наименование |
Вербальное описание |
|||
|
Воздействует при открытии на Е 4 и прекращает воздействие при закрытии |
||||
|
Перемалывает V 2 и передает результат работы под Е 3 |
||||
|
Бункер для кофейного зерна |
V 1 засыпает V 2 в элемент Е 2, запускается Е 1 |
|||
|
Проталкивает V 2 к Е 7 |
||||
|
Блокирующее устройство |
Фиксирует факт открытия и закрытия Е 0 , блокирует/ разблокирует Е 5 |
|||
|
Электродвигатель |
Принимает сигнал от Е 6 , затем подаёт сигнал на запуск Е 1 |
|||
|
Включатель |
Воздействует на Е 5 и прекращает воздействие при повторном нажатии V 1 |
|||
|
Бункер для молотого кофе |
Хранит перемолотый V 2 |
4. Графическое представление
Рис. 1. Конструктивно-функциональная структура в графическом виде.
2) Проведение функционально-физического анализа технического объекта
Цель работы: изучение функционально-физический анализ автоматизированных систем и получение навыков работы с данным методом при проектировании автоматизированной системы.
1. Функционально-физический анализ технических объектов
Внешняя среда: V 1 - Человек, V 2 - Кофейные зерна.
Таблица №2: Функционально-физическая структура
|
Элемент системы |
Физическая операция |
||||
|
Наименование |
Входное воздействие |
Операция Колера |
Выходное воздействие В |
||
|
Физическое Воздействие от V 1 |
Преобразование |
Сигнал к Е 4 |
|||
|
Воздействие на V 2 |
Преобразование |
Сигнал к Е 3 |
|||
|
Бункер для кофейного зерна |
Физическое Воздействие от V 1 на V 2 |
Преобразование |
Сигнал к Е 1 |
||
|
Сигнал из Е 1 |
Перемещение |
Передача V 2 к Е 7 |
|||
|
Блокирующее устройство |
Положение Е 0 |
Преобразование |
Сигнал к Е 5 |
||
|
Электродвигатель |
Сигнал из Е 4 и Е 6 |
Преобразование |
Сигнал к Е 1 |
||
|
Включатель |
Физическое Воздействие от V 1 |
Преобразование |
Сигнал к Е 5 |
||
|
Бункер для молотого кофе |
Задержка V 2 |
Перемещение |
Хранение V2 с Последующей передачей на обработку |
2. Потоко во - функциональная структура
Рис. 2. Потоково-функциональная структура в графическом виде.
3) Проведение морфологического анализа и морфологического синтеза технического объекта
Цель работы: изучение конструктивно-функционального анализа автоматизированных систем и получение навыков работы с данным методом при проектировании автоматизированной системы.
1. Описание технического объекта
Система представляет собой автоматизированную систему электрокофемолки, предназначенную для обеспечения равномерности и интенсивности перемалывания кофейных зерен. Особенностью системы электрокофемолки ударного действия является размол жареных зерен кофе с помощью вращающегося с большой скоростью ножа. Изобретение относится к электротехнике как устройство обрабатывающие различного рода электрические сигналы, выполняющее переключения и т.д.
Электро (от нов.-лат. electricus и др.-греч. ?лекфспн) - электр, блестящий металл; янтарь.
2. Морфологический анализ технического объекта
2.1 Цель морфологического анализа
Целью анализа является создание морфологической матрицы на основе которой в дальнейшем можно будет, применив процедуру синтеза, создать новое техническое решение, которое будет более надёжным и экономически выгодным.
Необходимо усовершенствовать рассматриваемую систему.
Требования: Необходимо увеличить надёжность и функциональность системы.
Цель: Увеличить точность фиксации и быстродействие.
2.2 Морфологическая таблица
конструктивный морфологический автоматизированный электрокофемолка
Таблица №3: Морфологическая таблица технического объекта.
|
Классификационные признаки |
Варианты реализации классификационных признаков |
|
|
V 1 1 - сталь; V 1 2 - алюминий; V 1 3 - пластик; |
||
|
V 2 1 - сталь; V 2 2 - алюминий; V 2 3 - латунь; |
||
|
Бункер для кофейного зерна |
V 3 1 - сталь; V 3 2 - пластик; |
|
|
V 4 1 - поршневой; V 4 2 - гидравлический; |
||
|
Блокирующее устройство |
V 5 1 - кнопка; V 5 2 - контактная пластина; V 5 3 - фотоэлемент; |
|
|
Включатель |
V 6 1 - автоматический; V 6 2 - кнопка; |
|
|
Бункер для молотого кофе |
V 7 1 - сталь; V 7 2 - пластик; |
2.3 Общее количеств
Общее количество возможных технических решений:
3 * 3 * 2 * 2 * 3 * 2 * 2 = 432
Для уменьшения числа возможных комбинаций можно отбросить следующие менее значимые классификационные признаки:
Бункер для кофейного зерна.
Бункер для молотого кофе.
Включатель.
Так же уменьшаем количество альтернатив, отбрасывая наименее полезные в каждом из оставшихся классификационных признаков.
2.4 Итоговое общее количеств о возможных технических решений
Таблица №4: Итоговая таблица.
Итоговое общее количество возможных технических решений:
3 * 3 * 2 * 2 = 36
3. Морфологический синтез технического объекта
3.1 Цель морфологического синтеза
На основе морфологической таблицы составленной на этапе морфологического анализа, необходимо обозначить такие решения, которые экономически оправданы и надёжны в работе.
3.2 Таблица экспертных оценок
Таблица №5: Таблица экспертных оценок технического объекта.
|
Наименование элемента |
Оценка элементов по критериям |
||||
|
Эффективность |
Простота осуществления |
Экономичность |
Надежность |
||
|
V 1 1 - сталь; V 1 2 - алюминий; V 1 3 - пластик |
|||||
|
V 2 1 - сталь; V 2 2 - алюминий; V 2 3 - латунь; |
|||||
|
V 4 1 - поршневой; V 4 2 - гидравлический; |
|||||
|
Блокирующее устройство: V 5 1 - кнопка; V 5 2 - контактная пластина; |
Весовые значимости критериев:
Эффективность - 0.3
Простота осуществления - 0.1
Экономичность - 0.2
Надежность - 0.4
3.3 Синтез по одному критерию
Синтез по критерию "Надёжность".
Наилучший вариант:
Материал ножа: V 2 1 - сталь;
3.4 Синтез по всем критериям
Таблица №6: Таблица синтеза по всем критериям.
Наилучший вариант:
Материал крышки: V 1 3 - пластик;
Материал ножа: V 2 1 - сталь;
Тип пресса: V 4 1 - поршневой;
Тип блокирующего устройства: V 5 2 - контактная пластина.
Заключение
В данной курсовой работе была рассмотрена автоматизированная система электрокофемолки, которая создана для обеспечения равномерности и интенсивности перемалывания кофейных зерен. Особенностью системы электрокофемолки ударного действия является размол жареных зерен кофе с помощью вращающегося с большой скоростью ножа.
В ходе выполнения курсовой работы произведён конструктивно-функциональный анализ системы, функционально-физический анализ, морфологический анализ и синтез технического объекта. Составлена конструктивно-функциональная и потоково-функциональная структура рассматриваемой системы. Найдены оптимальные варианты по одному и по всем критериям, таким как эффективность, простота осуществления, экономичность, надежность. В результате получен опыт работы с методами системного анализа, и методами синтезирования новых проектных решений, которые позволяют модифицировать уже имеющиеся системы и технические объекты и изобретать новые.
Список использованных источников
http://www.4analytics.ru/metodi-analiza/metod-ekspertnix-ocenok.html
http://www.coffeepedia.ru/%D0%9A%D0%BE%D1%84%D0%B5%D0%BC%D0%BE%D0%BB%D0%BA%D0%B0
http://coffeetime.ru/production/cook/2007-04-16-624/
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Сущность понятия "модель технического объекта" как ориентира для процесса проектирования. Характеристика диагностических и многоэлементных моделей технических объектов. Изучение свойств и характеристик, прогнозирование поведения проектируемых систем.
реферат , добавлен 13.10.2009
Общие характеристики показателей надежности. Взаимосвязь надежности и качества объекта. Что понимается под ресурсными испытаниями и с какой целью они проводятся. Достоинства и недостатки "дерева событий". Модернизация конструкции или технологии.
контрольная работа , добавлен 01.03.2011
Сущность, этапы, границы, структура и длительность жизненного цикла технического объекта, его роль при проектировании сложных технических систем. Содержание и характерные черты стадий проектирования, производства и эксплуатации технического объекта.
реферат , добавлен 13.10.2009
Этапы развития ООО "КИНЕФ". Основные химические процессы, используемые при переработке нефти. Цели и назначение создания системы. Датчики ударного импульса. Принцип действия термопреобразователей сопротивления. Определение показателей надежности системы.
отчет по практике , добавлен 26.05.2015
Назначение и технологическая схема установки предварительного сброса воды (УПСВ). Функции и структура автоматизированной системы управления УПСВ, разработка ее уровней и выбор оборудования. Расчет надежности и технико-экономической эффективности системы.
дипломная работа , добавлен 29.09.2013
Место вопросов надежности изделий в системе управления качеством. Структура системы обеспечения надежности на базе стандартизации. Методы оценки и повышения надежности технологических систем. Предпосылки современного развития работ по теории надежности.
реферат , добавлен 31.05.2010
Методология анализа и оценки техногенного риска, математические формулировки, используемые при оценке основных свойств и параметров надежности технических объектов, элементы физики отказов, структурные схемы надежности технических систем и их расчет.
курсовая работа , добавлен 15.02.2017
Определения требований надежности и работоспособности системы промышленного тахометра ИЛМ1. Распределение требований ее надежности по различным подсистемам. Проведение анализа надежности системы и техногенного риска на основе методов надежности.
курсовая работа , добавлен 23.05.2013
Анализ изменения вероятности безотказной работы системы от времени наработки. Понятие процентной наработки технической системы, особенности обеспечения ее увеличения за счет повышения надежности элементов и структурного резервирования элементов системы.
контрольная работа , добавлен 16.04.2010
Специфика разрушения породы при вращательном бурении. Сфера использования машин вращательного бурения, их классификация и конструктивные особенности. Машины ударного бурения. Описание особенностей отбойного молотка как ручной машины ударного действия.
Одна из архитектур БД называется ANSI/SPARC.
Основной идеей является выделение трехуровневой абстракции в описании данных. Цель – отделение пользовательского представления БД от ее физического представления.
Причины, по которым желательно такое разделение:
Каждый пользователь должен иметь возможность обращаться к общим данным, используя собственное представление о них;
Пользователи не должны иметь дело с подробностями физического хранения данных;
Администратор БД должен иметь возможность изменять структуру БД, не оказывая влияние на представления пользователей;
Внутренняя структура БД не должна зависеть от изменений физических аспектов хранения информации, таких как переключение на новое устройство и т.д.;
Выделяются три уровня архитектуры БД – внешний, концептуальный и внутренний.
Внешний уровень – представление БД с точки зрения пользователей, состоит из нескольких внешних представлений, обычно соответствующих группам пользователей. Различные представления могут по-разному отображать одни и те же данные, также они могут включать вычисляемые данные, не хранящиеся в БД.
Концептуальный уровень – обобщенное представление схемы БД. Уровень описывает, какие данные хранятся в БД и какие связи хранятся между ними. Концептуальная схема – это полное представление требований к данным со стороны организации, оно не зависит от способа хранения данных. На концептуальном уровне представлены следующие компоненты:
1. Все элементы данных.
2. Ограничения, накладываемые на элементы данных.
3. Семантическая информация о данных.
4. Информация о мерах обеспечения безопасностей и поддержки целостности данных.
Внутренний уровень – описывает реализацию БД и предназначен для обеспечения оптимальной производительности системы и экономного использования ее ресурсов с учетом конкретной СУБД.
Внутреннему уровню соответствует следующая информация:
1. Описание подробностей хранения с указанием реальных размеров сохраняемых элементов.
2. Распределение дискового пространства для хранения данных и индексов.
3. Сведения о физической организации данных.
4. Сведения о сжатии данных и методах их шифрования.
Ниже внутреннего уровня лежит физический , который контролируется операционной системой под руководством СУБД, их функции на этом уровне четко не разделены.
Два подхода к концептуальному проектированию: восходящий и нисходящий.
При восходящем подходе проектирование начинается с самого нижнего уровня с выделения атрибутов. После этого выявляются взаимосвязи между ними, то есть функциональные зависимости, затем с использованием специальных алгоритмов, основанных на функциональных зависимостях, строятся схемы БД.
Восходящий подход лучше использовать для проектирования простых БД, так как с ростом числа атрибутов установить все взаимосвязи между ними затруднительно, кроме того, на начальных стадиях проектирования больших систем трудно выделить все атрибуты.
Нисходящий подход начинается с выявления нескольких высокоуровневых сущностей и связей между ними. После этого в несколько этапов производится уточнение модели, при этом появляются новые сущности, связи и атрибуты.
Также существует смешанная стратегия проектирования, в этом случае восходящий и нисходящий подход используются для различных частей системы, а затем результаты сводятся воедино.
Понятие сущности.
При описании любой предметной области человек пользуется понятиями отдельных предметов, фактов или событий, которые он выделяет из окружающего мира, отличая их от всех остальных и идентифицируя определенным образом. Поэтому основной составляющей семантической модели являются сущности.
Сущность (entity) – «предмет», который может быть идентифицирован некоторым способом, отличающим его от других предметов. Предмет используется в широком смысле, например в системе управления учебным процессом в качестве предметов используются реальные предметы (учебный корпус, аудитория, преподаватели, факты, сессия и т.д.).
Характеристики сущности. Проблема уникальности сущности.
В общем случае, сущность – тип или класс различимых объектов. Основанием отнесения сущности к определенному классу является наличие у сущности характеристик (атрибутов), присущих классу. Отличие сущности от остальных сущностей класса производится на основании значений этих же характеристик.
Значения большинства характеристик сущности меняются с течением времени, но это не означает исчезновение сущности и появление новой → возникает необходимость выявления характеристик сущности, которые не меняются во времени и однозначно идентифицируют сущность.
Проблема состоит в том, что на практике неизменные атрибуты найти невозможно. Даже в случае, если такие атрибуты находятся (№ зачетки и № паспорта), то в процессе эксплуатации системы может возникнуть необходимость модификации этих атрибутов, например, для исправления сделанных ошибок.
С точки зрения реального мира, такое исправление может соответствовать как модификации данного атрибута (первичного ключа), так и создания новой сущности. Одним из решений подобной проблемы может быть введение суррогатных ключей сущности. Недостаток данного подхода – удаление модели от реального мира, то есть модель содержит информацию, отсутствующую в предметной области.
Таким образом, концептуальное проектирование начинают в выявления в предметной области сущностей, определения характеристик этих сущностей, определения наборов атрибутов, уникально определяющих сущности; из этих наборов выбирают первичный ключ или вводят суррогат.
В формате IDEFX сущность определяют следующим образом:
 |
Все наборы атрибутов, которые могли рассматриваться как ключи, помечаются АК (альтернативный ключ).
Связи. Понятие связи.
Предметы, события и личности в предметной области находятся в определенных взаимосвязях. При построении семантической модели необходимо выявить эти взаимосвязи. Включение взаимосвязи в модель приводит к появлению новых атрибутов или сущностей, в зависимости от типов взаимодействия.
Пусть в предметной области существует факт – «студент обучается в группе». Это означает наличие взаимосвязи между сущностями студент и группа. При более детальном анализе выявляются дополнительные факты: студент одновременно может учиться только в одной группе, группа может состоять из многих студентов.
Такие взаимодействия отражаются как связи «один ко многим» и в стандарте IDEFX отражаются следующим образом:
 |
В результате построения связи у сущности «студент» появился новый атрибут, помеченный FK (foreign key). Значение этого атрибута должно совпадать со значением первичного ключа сущности «группа».
В стандарте IDEFX связи «один ко многим» классифицируют по следующим признакам:
1) по возможности null-значения;
2) по степени зависимости связываемых сущностей;
3) по кардинальности;
1. Классификация связи по возможности null-значения . Продолжим пример со студентом. В какой-то момент времени студент может не принадлежать группе, например, когда студент находится в академическом отпуске или при переводе со специальности на специальность. Таким образом, атрибут «номер группы» в сущности «студент», кроме значения первичного ключа сущности «группа», может принимать null-значение.
Такая связь (с возможностью null-значения внешнего ключа) отмечается ромбом у сущности-предка.
Рассмотрим другой пример – «сотрудник работает в отделе». Проводим рассуждения, аналогичные предыдущему примеру. Если «каждый сотрудник должен работать в отделе», то между сущностями «сотрудник» и «отдел» имеется связь «один ко многим» без возможности неопределенного значения внешнего ключа. Она отображается также, только ромб у сущности-предка отсутствует.
2. Классификация связи по степени зависимости связываемых сущностей . Иногда при идентификации предмета реального мира используются характеристики, присущие другим предметам, например, специализация идентифицируется кодом специальности, которой она принадлежит и собственным номером.
071901 – первые 4 цифры – номер специальности, остальные – номер специализации. При этом номер специализации уникален в рамках специальности.
Сущности, подобные сущности «специализация», называются слабыми или зависимыми, и отображаются прямоугольниками со скругленными углами:
Связь называются идентифицирующей связью «один ко многим» и отображается не пунктирной линией и переносом первичного ключа сущности-предка в состав первичного ключа сущности-потомка. Разумеется, идентифицирующая связь не может допускать неопределенного значения внешнего ключа.
Ранее описанные связи являлись не идентифицирующими, отображались пунктирной линией, и первичный ключ сущности-предка переносится в состав не ключевых атрибутов.
3. Классификация связи по кардинальности . Стандарт IDEFX поддерживает следующие кардинальности связи (рис 4):
Например, в группе должен быть хотя бы 1 студент.
Обычно при реализации базы данных сущности, между которыми есть связи «1 к 1», решаются в виде общей таблицы. Однако с семантической точки зрения объединять такие таблицы нельзя, так как получается сущность с непонятным значением.
Роль внешнего ключа.
Иногда для более точного описания предметной области вводится понятие роли атрибута для внешнего ключа. Роль – значение, которое атрибут несет, в сущности. Например, в примере о кураторе группы атрибут «табельный номер преподавателя» в сущности «группа» может играть роль «куратор». Если связь построена в обратном направлении, то внешний ключ играет роль «курируемая группа».
Бывают ситуации, когда введение роли внешнего ключа обязательно.
1) Например, когда между двумя сущностями присутствуют две или более связи → опишем бухгалтерскую проводку, которая характеризуется номером в пределах одной даты и суммой. Счет характеризуется номером, названием и разделом баланса. Между сущностями можно выделить две связи:
– «проводка кредитует счет» - один и тот же счет может кредитоваться различными проводками, а проводка кредитует только один счет → связь «один ко многим»; проводка не может не иметь счета кредитования, то есть связь не допускает неопределенного значения внешнего ключа; счет кредитования не участвует в идентификации проводки, поэтому связь не идентифицирующая;
- «проводка дебетует счет» - первичный ключ к сущности «счет» должен дважды войти в состав не ключевых атрибутов сущности «проводка», то есть обойтись без роли внешнего ключа нельзя:
2) в случае рекурсивной связи - когда родитель и потомок совпадают. Пример – иерархия подчинения в организации, когда для данного работника необходимо учитывать его непосредственного начальника:
 |
Не много стоит построить небоскреб: знаний и умений - достаточно. Много стоит идея такого здания, которую можно реализовать в любых климатических условиях при возможных тектонических движениях земной коры: знаний и умений - будет явно недостаточно при этих (всего двух!), но кардинально существенных, условиях.
Сомнительно, что человек решится на концептуальное проектирование такой идеи. Есть уникальные технические решения, которые в разных странах мира разные специалисты реализовали в зданиях, мостах, телекоммуникационных сооружениях и других сложных конструкциях. Все это востребовано в конкретном месте для конкретной цели и рассчитано на конкретные условия применения.
Статика и динамика систем
Современное концептуальное проектирование - это статика. Условия применения результатов интеллектуальной деятельности человека - это всегда динамика. Сама человека - это непрерывное развитие (динамика).
Сегодня уровень науки, технологий и знаний слишком мал, чтобы создавать динамичные системы. Если человек проектирует самолет: это, как минимум, мотор и два крыла. Если создает престижный автомобиль, то у авто будет кожаный салон и четыре колеса. О подводных лодках, истребителях и космических кораблях вовсе можно не говорить: инерция и жесткая конструкция делают их уязвимыми для любого динамичного, не обязательно «интеллектуального», снаряда.
Каждая новая техническая система - лучше предыдущей. Она впитывает опыт создания предшественниц, нивелирует допущенные ранее ошибки и просчеты. Со статикой результатов интеллектуальной деятельности человека привыкли мириться: другого выхода нет. Допускать допущенные просчеты в концептуальном проектировании новых технических, социальных и иных систем уже не принято.
Любое проектирование - это спиралевидный динамический процесс, который адаптивно учитывает достигнутые ранее знания и умения, определяет изменения в области применения и ориентируется на обоснованные требования потребителя.
Сбор и анализ информации
Не только человек, но и любое живое существо наблюдает и собирает информацию. Сознательно или подсознательно - не суть важно. Только в результате анализа воспринятых данных и «понимания» их сквозь призму накопленного опыта (знаний и умений) происходит анализ ситуации и принятие решения.
Человек разработал множество методов и инструментальных средств для сбора и анализа информации, но выделять этот процесс как стадию, например, подготовка данных или предварительное проектирование, бессмысленно. Человек сознательно воспринимает информацию и принимает решения, обдумывая текущие цели и задачи. Человек подсознательно выполняет гораздо больше действий и, в конечном итоге, именно подсознание подталкивает сознание к формированию правильного поведения и исполнению конкретного действия.
Сбор и анализ информации - это начало социальной или технической системы. Это сама по себе концепция начала работ. Всегда первичная информация собирается и изучается в контексте поставленной цели и решаемых задач. Всегда вторичная информация отражает все те же поставленные цели и задачи. Каждый новый этап - это концептуальное проектирование на новом витке развития знаний о достигнутом и достигаемом: о цели и решаемых задачах.
Статика и жесткое конструирование
Человек не всегда придает объективное значение своей деятельности. Дело вовсе не в том, что он к этому не стремится, просто часто он ставит перед собой одни цели, но достигает другие. Концептуальное проектирование существовало всегда, но «сознательно» человек к этому отнесся только с появлением компьютерной техники и программирования.
Между тем, ассоциации: «концепция = информационная система» не существует. Во всяком случае: об этом свидетельствует современное положение вещей.
Простой пример. Система электронного документооборота организации. Сколько лет создавались такие системы? Сколько таких систем разработано? Сколько научных конференций - состоялось, копий - сломано, бумаги - исписано? По сей день ни один из результатов «концептуального проектирования» систем документооборота не состоялся как концептуально исполненный.
Жесткие конструкции синтаксиса и семантики языков программирования. Четкое понимание, что формализовать динамику области применения и решаемой задачи человек не в силах: знаний и умений явно недостаточно. Результат: всякая модель формализации области применения и требуемой задачи обращается в статическую конструкцию.
Современный мир виртуальных технологий мало чем отличается от пирамиды Хеопса. Изменить что-либо в созданной информационной системе крайне сложно. Любое изменение чревато существенными затратами стороннего труда (разработчика, программиста, автора): сама информационная система ничего «для себя сделать не может».
Объективные законы физического мира
Естественное концептуальное проектирование, как пример создания идеальной системы, существовало всегда. Есть разница между тем, что человек делает, и что он понимает. Пирамида Хеопса не одинока в своем исполнении. Почти километр «изящных» железобетонных конструкций: небоскреб Бурдж-Халифа в Дубай (ОАЭ) - не единственное высотное сооружение. Аналогичных примеров можно привести множество: естественное концептуальное проектирование свойственно человеку, и человек это демонстрирует параллельно в различных регионах планеты в различных сферах социальной, производственной и духовной практики.
Любая роспись иконы в храме, выполненная на сферической поверхности, но воспринимаемая объемно и, естественно, с любого места в этом храме, создана многократно различными специалистами в различные времена.
Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ), одно из заметных достижений прошлого века, была выполнена одним человеком, но привлекла внимание многочисленных специалистов, которые развили и использовали ее в реальной практике.
ТРИЗ - идеальный пример современного концептуального проектирования, начатый одним человеком и развитый множеством людей, но не достигший, объективно возможного, концептуального уровня развития.
ТРИЗ - заметное, но не монументальное достижение. Альтшуллер, Шапиро и тысячи их последователей внесли вклад в теорию, практику и изобретательское дело, но результат «ничтожен»: последователи и правообладатели, фантастические рассказы и статьи о сильном мышлении... в сравнении: Леонардо Да Винчи своими исследованиями полетов птиц и кардинально новой идеей: «не крыло должно махать, но аэроплан должен лететь» - прославился больше и украсил свои многочисленные концептуальные изобретения загадочной Джакондой.
Субъективные положения социального мира
ТРИЗ не строилась на фундаменте технического задания, а ее родоначальник Альтшуллер не руководствовался какими-либо методами выполнения работ. «Мастера» теории решения изобретательских задач и тысячи их учеников довольствовались малым:
- все искусственные системы развиваются по определенным законам;
- все системы развиваются, преодолевая противоречия;
- для одинаковых противоречий, решения проблем могут сильно различаться.
С точки зрения общественного сознания, актуальности и полезности целевая установка ТРИЗ социально значима и имеет реальное практическое применение.
Автоматизировать процесс решения изобретательских задач, исключив из него «элементы случайности: внезапное и непредсказуемое озарение, слепой перебор и отбрасывание вариантов, зависимость от настроения и т. п» (цитата из "Википедии").
ТРИЗ существенно повлияла на общественное сознание и позволила многим тысячам специалистов решить реальные практические задачи. Было создано множество лабораторий изобретающих машин и спроектировано несколько десятков интеллектуальных систем.
Однако теория решения изобретательских задач по сей день ничем не отличается от курса средней или высшей школы, но гораздо слабее организована в методическом плане. Все три базовых постулата концепции ТРИЗ не имеют ровным счетом никакого значения. Ни об одной «изобретающей машине» общественное сознание до сих пор не имеет никакого представления, а идею искусственного интеллекта и возможность создания интеллектуальной системы уже давно не воспринимает всерьез.
Обозначить - не значит использовать: концептуально о базовых постулатах ТРИЗ
Постулат «1»: нет разницы между естественной и искусственной системой, потому. как и то, и другое развивается не по определенным, а по объективным законам. То, что человек не познал или не понимает объективности законов Природы, ровным счетом для этих законов ничего не значит.
Постулат «2»: все системы развиваются, но причем здесь противоречия. Есть задача, есть необходимость ее концептуального проектирования, и есть проблема образования (квалификации) специалистов, задействованных в ее решении.
Постулат «3»: даже на пустом месте, которое обнаружили два квалифицированных специалиста в поисках одного противоречия, они сформулируют два десятка кардинально различных варианта решения.
Так было, есть и будет, пока уровень знаний и умений будет основываться на субъективном мнении, а не на объективных законах Природы.
Цели и задачи проектирования - это всегда важно, но гораздо важнее их концепция. Во всякой области применения развивающаяся естественная система или создаваемая человеком искусственная система есть нечто, обозначаемое целью, и спектр составляющих этого нечто, обозначаемый задачами. Есть требования, которые формулирует потребитель (заказчик), автор идеи.
Концептуальное проектирование (КП) - это динамика развития цели и составляющих ее задач, как способ движения к пониманию сути вещей, явлений и процессов. Человек сначала понимает, что нужно сделать, затем что-то делает и, переосмысливая созданное, пересматривает цель и составляющие ее задачи.
Методы и средства проектирования
Интересная особенность поисковой выдачи по запросу: «методы и средства концептуального проектирования»: 97 % результатов связаны с информационными системами, программированием, базами данных и другими направлениями в области компьютерного дела и информационных технологий; остальные 3 % придутся на «более практичные» сферы социальных и производственных потребностей: авиационные двигатели, производственные процессы, социальные или природоохранные проекты и другое.
Странная особенность человеческого менталитета, когда он приобретает знания и приближается к пониманию объективных законов Природы: ставить свои достижения на первое место, пренебрегать достижениями других людей и считать только свой собственный опыт определяющим критерием познания окружающей среды и влияния на нее.
Концептуальное проектирование: примеры из области разработки программного обеспечения.
1) В настоящее время принято выделять следующие методологии разработки ПО:
- Структурный подход, в основу которого положен принцип алгоритмической де-композиции.
- Объектно-ориентированный подход, который использует объектную декомпозицию.
2) Основными этапами КП являются:
- Предварительное проектирование.
- Эскизное (рабочее или техно-рабочее) проектирование.
- Изготовление, испытания и доводка опытного образца системы.
3) Есть два подхода к КП:
- Первый подход включает формулирование, определение и интеграцию объектов высокого уровня, используемых для построения модели. Основное внимание при этом уделяется интеграции понятий (концепции), представляющих объекты.
- Второй подход - моделирование сущностей. Моделирование и интеграция представлений пользователей в терминах диаграмм сущностей.
Другие определения методов, инструментальных средств, трактовки целей и задач в современном общественном сознании отражены в аналогичном стиле.
Объективный подход к проектированию
Трудно согласиться с авторами разнообразных концептуальных теорий, методик и средств выполнения концептуального проектирования. Во-первых, компьютерное дело - не самое главное в социальной и производственной сфере, хотя имеет огромное значение. Во-вторых, идея формализации - это гарантия статики и жестких конструкций при решении абсолютно любой задачи. В-третьих, при всем надлежащем и уважительном отношении к знаниям и умением признанных авторитетов и специалистов приоритет имеют не их знания и умения, а объективные законы природы.
Наука и практика обязаны теории решения изобретательских задач. Это было на самом деле великое дело: систематизировать физические, химические, социальные и другие достижения, практические решения, изобретения, технологические процессы. Задача сформулировать системы физических эффектов или определить объективные закономерности - воистину актуальна, была всегда, и в современном мире ее актуальность стремительно растет.
Объективный подход в проектировании: ничего жесткого и формального, все процессы и понятия развиваются, непрерывно пересматриваются анализируются и совершенствуются. Говорить о концептуальном проектировании в формальном ключе нельзя. Фиксировать смысл в терминах реляционных или иерархических отношений между предметами или явлениями, значит фиксировать конечный результат.
Суть не в том, что такое цель, задача, средство или метод. В концептуальном контексте важен смысл, а не его формальное обозначение.
Человек и пчела
Менталитет венца Природы - человека по сей день не позволяет ему наделить иное живое существо интеллектом. Человек до сих пор не понимает, что его ровным счетом ничего не значит для объективных законов Природы.
Человек может считать, что действует сознательно и не понимать, что его мозг непрерывно делает что-то бессознательно, чтобы уже через три года ребенок после рождения начал, к примеру, выражать свои потребности словами, а к пяти годам строить пирамиды из кубиков, а к десяти годам мечтать о полетах на Луну или статусе известного композитора.
Концептуальное проектирование своего поведения пчела делает на автомате. Результат - есть польза пчелиной семье, окружающей среде и человеку. Пусть человек считает, что интеллектом пчела не обладает. Это ровным счетом ничего не значит.
Концептуальное проектирование своего поведения делает каждый человек лучше, чем пчела: у него гораздо больше функциональных и интеллектуальных возможностей. Не обязательно быть великим архитектором, конструктором истребителей пятого поколения. Достаточно быть простым преподавателем средней школы и без знания ТРИЗ, на одном дыхании создать концепцию подготовки детей к сложной и интересной жизни в обществе. На благо себе и людям.
Инновационный потенциал основан на результатах первых двух этапов инновационного цикла, т.е. на результатах фундаментальных и прикладных исследований. Эти результаты могут быть выражены в разных видах - от идеи, характеризующей саму возможность практического применения, до опытных образцов, обеспеченных чертежно-технической документацией, технологией производства, испытанных и апробированных на производстве.
Апробированный результат научно-исследовательской работы (НИР) и научно-исследовательской опытно-конструк-торской работы (НИОКР) является предпочтительным для применения на предприятиях, так как дает возможности развития предприятия при определенных рисках. Первый вид испытанных научных результатов (идея НИР) является основой инновационного потенциала и отличается высокими рисками, которые практически оценить очень сложно. Поэтому такие результаты имеют развитие приоритетно на основе государственного управ-ления, которое выступает венчурным капиталистом.
Результаты научных исследований, которые планируются к переходу в стадию инновационной диффузии, являются основой для новой стадии исследований, которая характерна актуальностью выполнения НИР технико-технологических и инновационных исследований.
Инновационные исследования определяют пути перехода от результатов НИР к инновационной диффузии и включают организационно-экономические исследования, выбор предприятий и организаций для внедрения в производство новшеств, нововведений и инноваций.
Таким образом, к особенностям инновационного развития относятся вопросы, характерные для ранних стадий проектирования технических объектов и систем в техновещественном развитии отраслей жизнедеятельности общества. Второй составляющей инновационного развития является инновационное исследование, определенное выбором предприятия и формированием партнерских отношений его с научной организацией, университетом, т.е. с разработчиком новшества, нововведения, инновации.
В таком подходе к организации управления инновационным развитием в условиях региона обеспечивается неразрывность инновационного цикла как необходимого условия для развития инновационной деятельности.
Моделирование на ранних стадиях проектирования призвано решать задачу концептуального проектирования, т.е. определять и использовать такие технико-технологические решения, которые в дальнейшем могут обеспечивать конкурентные преимущества создаваемому техническому объекту, системе, предприятию, отрасли и территории (региону).
Концептуальное моделирование имеет особенности, характерные для ранних стадий проектной деятельности (включая идею) и завершая эскизным проектированием, что определяет создание новых и перспективных технико-технологических решений, обеспечивающих инновационный потенциал конкурентными преимуществами.
Результирующими от созданной идеи могут быть: 1) проект; 2) программа; 3) направление научной и опытно-конструк-торской работы. Создание на основе полученного технико-технологического решения проекта определяет возможности бизнес-планирования, т.е. получение обоснованного организационно-экономического плана работы. Программа включает процесс исследований, результатом которых является комплекс взаимоувязанных инновационных проектов. Достижение организационно-экономической эффективности по программе осуществляется поэтапно на основе согласованного выполнения комплекса проектов. Отличительной особенностью инновационного направления является большая доля научных исследований, направленных на изыскание таких технико-технологиче-ских решений, которые могут обеспечить конкурентные преимущества предприятию в его развитии. Направление включает программы и проекты.
Ведение проектных работ по каждому из трех направлений опирается на интеллектуальный потенциал профессионалов, использующих методы научно-технического творчества, и требует в современных условиях поддержки на основе информационных технологий для решения неформализованных научно-технических задач.
Концептуальное проектирование, включающее поиск идей, отличается планированием целевых показателей, параметров, индикаторов создаваемого технического объекта или системы. С позиции инноваций при проектировании отрицательный результат, имеющий даже научную ценность, рассматривается как неудача. Согласно когнитивной психологии, каждый проектировщик, конструктор имеет свою персональную когнитивную карту, которая определяет схему его видения образа объекта проектирования и процесса его реализации, поэтому задачей является выбор инновационного образа технического проектирования объекта.
Процесс работы связан с наличием у разработчика некоторой мыслительной модели, которая имеет текущее состояние и постоянно меняется в процессе познания, что и является процессом концептуального проектирования с инструментальным использованием когнитивных моделей (лат. cognition - знание, познание). В исследованиях технической направленности эти модели находят применение в качестве имитационных, которые ориентированы на прогнозирование поведения оператора при взаимодействии его со сложными техническими системами.
Концептуальное проектирование характерно целесообразностью использования методов опосредованного познания, т.е. моделирования. Характеризуя модели, используемые на ранних стадиях проектирования, отметим приоритетность внимания к особенностям построения иерархических структур моделирования, имеющих место информационных процессов, а также на принятии решений.
Исследование задачи структурного и параметрического синтеза в процессе проектирования на ранних стадиях с когнитивных позиций в сложных технических системах показывает два явно выраженных этапа: 1) этап структурного синтеза и 2) этап параметрического синтеза описании функционирования. Этапы включают существенные звенья познавательной направленности. Когнитивное моделирование при компьютерной поддержке повышает эффективность проектирования. Задачи структурирования, компоновки изделия и параметризации представляются наиболее перспективными с позиции когнитивного моделирования.
Например, при создании дизеля структура изделия может меняться несущественно и основные трудности будут связаны с параметрическим синтезом. Обратная ситуация - при создании продуктов питания нового поколения и примерно равнозначная значимость структурного и параметрического синтезов - для сферы строительства. При этом могут быть исключения для каждой из указанных отраслей по соотношению задач структурного и параметрического синтеза, что определяется созданием гибкой производственной системы.
Формирование структуры осуществляется эвристическим путем (методы научно-технического творчества), или структура выбирается из набора решений. Моделировать структурные и параметрические (функциональные) этапы в единой модели одновременно весьма сложно и может частично решаться только при компьютерной поддержке в системе «человек-машина». При этом параметрический этап (функционирования) отличается использованием теории анализа и подобия. Создание теории функционирования для сложных технических систем возможно лишь для отдельных аспектов.
На ранних стадиях проектирования находят применение грубые промежуточные компоновочные чертежи и подобные модели (вербальные, на основе последовательного приближения).
Содержательные модели представляют собой словесные постановки задачи, программы и планы развития систем, «деревья» целей, управления, проектирования и др., которые широко используют системный подход, опирающийся на понятия системы, подсистемы, элемента структуры, иерархии, свойства (параметров), цели, функции и т.п. Это позволяет выявить специфику и закономерности сложных систем, разбить на подсистемы и организовать их взаимодействие с учетом влияния внешней среды. Далее проявляется возможность перехода к использованию формализованных методов.
Рассматривая модели, используемые при решении задач проектирования, можно выделить:
Иерархическое описание и стратегии его формирования;
Теоретико-множественные модели;
Модели представления знаний: например: продукция как форма предоставления знаний; фреймы; сценарии; предикатные модели; модели представления данных.
При проектировании под сценарием понимается система предположений о течении изучаемого процесса, на основе которой разрабатывается один из возможных вариантов прогноза, строится план (тоже сценарий) осуществления чего-либо. Сначала разрабатывается базовый сценарий, который показывает наиболее вероятное воздействие всех событий на показатели благополучия и параллельно строится пессимистический сценарий. Далее, чтобы помочь руководителю принять адекватное решение, разрабатываются две стратегии упреждающих действий:
В отношении событий, поддающихся контролю, намечаются действия, направленные на то, чтобы желательные события происходили, а нежелательные - нет;
В отношении событий, не поддающихся контролю, намечаются действия, которые усиливают благоприятные последствия и смягчают неблагоприятные.
Результатом такой проработки является так называемый «форсированный сценарий». Имеются примеры удачного использования сценариев при проектировании для описания действий пользователя с несколькими уровнями наглядного объяснения. Результаты позволяют продемонстрировать, насколько детально должна быть представлена информация, предназначенная для использования в адаптивных интерфейсах. Сценарии являются способом представления информации и удобны для представления стереотипных знаний, определяющих типичные ситуации конкретной предметной области. В интеллектуальных системах сценарии используются в процедурах понимания естественно-языковых текстов, планирования поведения, принятия решения, повышения эффективности обучения.
Такой подход к проектированию на ранних стадиях с позиции когнитивного моделирования обеспечивает саму возможность ведения стратегии инновационного развития. При этом удается оттеснять стратегию развития по имитационной модели, которая развита в российском обществе. При создании компьютерной поддержки процесса концептуализации необходимо активнее использовать интеллектуальный потенциал профессионалов из разных сфер знаний, научных организаций, предприятий, отраслей.
Когнитивное моделирование технико-технологических объектов и систем определяет возможность комплексной увязки в информационную технологию трех компонентов: 1) концептуализации; 2) структурирования и 3) параметризации. Концептуализация должна быть целенаправленной, что предполагает применение категориального анализа и теории парадигмы.
При когнитивной направленности структурирования определяется возможность порождения новых инвариантных структур.
На основе вербальных моделей через создание блок-схем процесс проектирования выходит на компоновку, которую выполняет специалист, и он должен быть обеспечен персонифицированной системой поддержки. Для параметризации компонентов изделия характерны интеграционные работы, что определяет целесообразность использования когнитивной компьютерной графики. Концептуальное проектирование носит коллективный характер, что определяет особенности информационной технологии поддержки этой деятельности.
Следует отметить, что чем более ранняя стадия проектирования (стадия идеи) рассматривается, тем более конкурентной может быть создаваемое изделие, технический объект или система, технология.
Подходы, модели, используемые при создании технических систем, могут быть использованы в аналитической системе управления не только для разработки технико-технологических решений, но и для выработки решений системного управления инновационным развитием организации, предприятия, отрасли, региона.
Развитию инновационного потенциала характерна система «университет - промышленность», так как необходимо совмещение знаний этих двух сфер знаний.
Основные понятия, классификация