Типовая структура процесса принятия проектных решений

Типовая процедура принятия проектных решений состоит из шести этапов (рис.7). На этапе 1 анализируется проблемная ситуация, вызвавшая необходимость в принятии решений, формируется цель процедуры и содержательное значение понятия «вариант решения», устанавливается вид требуемого упорядочения вариантов решений.

На этапе 2 формируется множество вариантов решений, устанавливаются требования, которым обязательно должны удовлетворять эти решения, чтобы достигнуть поставленной цели. В результате формируется множество допустимых вариантов решений, из которых должны быть выделены предпочтительные.

На этапе 3 формируются критерии, характеризующие степень достижения цели и возможные последствия принятия решений.

На этапе 4 оцениваются варианты по шкалам критериев. При разработке оценочной шкалы для каждого из критериев принимают во внимание имеющие возможности оценки значений критериев путем измерений, математического или физического моделирования, опроса экспертов.

На этапе 5 осуществляется построение решающего правила на основе получения некоторой информации о предпочтениях у лица, принимающего решение (ЛПР), а затем с помощью этого правила происходит упорядочение вариантов решений и выбор в зависимости от постановки задачи одного или нескольких решений.

На этапе 6 анализируются выбранные решения с точки зрения удовлетворения поставленной цели. При необходимости, выполняется итерационный процесс принятия решений, начиная с некоторого этапа.

Рассмотрим типовой процесс реализации задачи принятия проектных решений (ЗПР) с учетом распределения проектных задач между проектными подразделениями и информационных связей (рис. 8). В качестве исходной информации используются результаты предыдущего этапа проектирования. Характерной особенностью задачи, решаемой на данном этапе проектирования, является ее разбиение на частные задачи принятия проектных решений. Здесь проводятся анализ проблемной (проектной) ситуации, формирование ОЗП этапа как задачи принятия решений и подготовка процесса ее решения, а также декомпозиция ОЗП, в результате которой формируются согласованные постановки ЧЗП как задач принятия решений. Полученная в результате решения ЧЗП информация поступает снова к системотехнику, который на основе ее анализа, обобщения формирует варианты решения ОЗП, из которых по критериям ОЗП отбирается предпочтительный вариант проектного решения ОЗП.

ЛПР

Рис. 8. Типовой процесс реализации задачи принятия проектных решений

Рассмотрим более подробно первый этап процедуры принятия решений, который включает:

1. Анализ проблемной ситуации. Объектами проводимого анализа являются методические, организационные и информационные аспекты решения задачи принятия проектных решений.

При анализе методических аспектов необходимо: 1) уяснить содержание этапа, его место в процессе проектирования, требования к результатам выполнения этапа, полноту и адекватность математического, программного и информационного обеспечения решения задач этапа; 2) проанализировать целесообразность выделения и решения задачи принятия проектных решений на анализируемом этапе.

При анализе организационных аспектов необходимо: 1) выяснить источники информации о результатах выполнения предыдущих этапов процесса проектирования, формы принятия проектных решений, требования к срокам и форме представления результатов; 2) определить состав решаемых ЧЗП, подразделения, которые их будут решать, порядок решения ЧЗП и способ их координации с учетом возможности оперативного обмена информацией между разработчиками.

При анализе информационных аспектов необходимо: 1) выявить степень неопределенности исходных данных, необходимых для формализации решаемой задачи проектирования; 2) проанализировать способ задания и структуру множества проектных решений, номенклатуру показателей качества.

2. Формирование ОЗП как задачи принятия решений и подготовка процесса ее решения. Для этого необходимо описать все компоненты математической модели принятия проектных решений. При формировании ОЗП необходимо учитывать, что проектные решения в ней принимаются не непосредственно, а путем разделения ОЗП на ЧЗП, в которых принимаются частные проектные решения (ЧПР), объединяемые затем в общие решения. Поэтому на этой стадии необходимо сформировать множество управляемых параметров Х и множество областей возможных значений этих параметров R, которые образуют множество проектных альтернатив S. Если для ОЗП трудно построить математические модели, позволяющие выбрать оптимальные значения параметров Х, то необходимо перейти к более простым моделям путем разбиения множества Х на несколько подмножеств Х₁, Х₂, ..., Х_n, что соответствует декомпозиции ОЗП на ЧЗП.

3. Декомпозиция ОЗП. При декомпозиции ОЗП необходимо учитывать следующие положения: 1) возможности декомпозиции ограничены возможностями решения ЧЗП, при этом декомпозиция ОЗП должна быть согласованной, т.е. позволять использовать решения ЧЗП для получения решений ОЗП; 2) независимо от постановки ОЗП постановки ЧЗП должны предусматривать нахождение некоторого множества предпочтительных вариантов; это связано с тем, что решения этих ЧЗП должны объединяться в общие проектные решения и оцениваться по критериям ОЗП, комплексирование же единственных решений ЧЗП может дать неэффективный или даже неработоспособный вариант построения всей системы; 3) необходимо правильно определить последовательность решения частных задач проектирования, поскольку определение значения некоторых управляемых параметров невозможно без знания значений других управляемых параметров; более того, может оказаться, что значения некоторых управляемых параметров могут определяться в нескольких ЧЗП, поэтому важно в этом случае правильно выбрать значение этого параметра; 4) большое значение приобретает правильная декомпозиция ограничений ОЗП на ограничения, налагаемых на управляемые параметры ЧЗП, поскольку выполнение ограничений ЧЗП должно гарантировать выполнение ограничений ОЗП.

Вопросы для самоконтроля

1. Что понимается под жизненным циклом СТС?

2. Дайте определение процессу проектирования. В чем различие между макро- и микропроектированием?

3. Назовите основные принципы проектирования СТС. С чем связано появление иерархических уровней и аспектов представления и описания проектируемых объектов?

4. Дайте определение стадии и этапу проектирования, проектной процедуре и операции. Какая альтернатива восходящему проектированию?

5. По каким основным классификационным признакам делятся типовые процедуры проектирования?

6. В чем заключается типичная последовательность проектных процедур?

7. Если в результате параметрического синтеза не выполняются условия работоспособности объекта проектирования, то необходимо …?

8. Основными принципами построения логических схем процесса проектирования являются …?

9. Почему проектирование обычно имеет итерационный характер?

10. Чем определяется работоспособность, качество функционирования и эффективность СТС?

11. Какие принципиальные отличия у трех основных видов представления СТС: Ф-представления, М-представления, П-представления?

12. Для отображения каких свойств объекта проектирования предназначены структурные, параметрические и функциональные математические модели?

13. Что понимается под метасистемой? Какие две комплексные задачи необходимо решить для обеспечения ее целенаправленности?

14. В чем сущность системного подхода к процессу проектирования СТС?

15. Какими процедурами руководствуется проектировщик на формальном уровне при принятии проектных решений?

16. Что необходимо учитывать проектировщику при декомпозиции общей задачи проектирования на частные задачи принятия проектных решений?

2. ПРИНЦИПЫ, МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДИКА
ПОСТРОЕНИЯ САПР

2.1. Основные аспекты автоматизированного проектирования.
Требования к объектам проектирования в САПР

Автоматизация проектирования призвана обеспечить выполнение проектных работ с использованием вычислительной техники и вычислительных методов. Опыт создания средств автоматизированного проектирования показывает, что имеется две основные группы факторов, определяющих их широкое использование.

I группа связана с совершенствованием методов проектирования на основе математического моделирования и автоматизации поиска решений. На этом уровне обеспечивается, во-первых, автоматизация синтеза решений, что является главным содержанием процесса проектирования на основе использования специальных проектных процедур интерактивности и автоматического поиска проектных решений, во-вторых, автоматизация анализа принимаемых проектных решений, для чего используется математическое моделирование и машинные эксперименты.

II группа связана с заменой наиболее трудоемких рутинных работ формальными программными операциями. К рутинным проектным работам главным образом относятся работы по формированию и выпуску проектно-технологической документации.

По уровню автоматизации выполнения проектных процедур процесс проектирования может подразделяться на автоматизированный и автоматический.

Автоматическое проектирование – проектирование, при котором все преобразования описаний объекта, а так же представление описаний в различной форме осуществляется без участия человека. При автоматическом проектировании пуск соответствующего оборудования и ввод в ЭВМ первичного описания объекта осуществляет человек.

Автоматизированное проектирование – проектирование, при котором отдельные преобразования описаний объекта, а так же представления описаний в различной форме осуществляется взаимодействием человека и ЭВМ.

Проектирование связано с выполнением двух основных работ: выбором проектных решений и отображением этих решений в виде совокупности проектных документов для изготовления объекта в производстве. При неавтоматизированном проектировании эти работы имеют естественную связь, т.е. в процессе разработки проектных документов осмысливается творческая часть работы и осуществляется выбор проектных решений. В САПР имеет место довольно чёткое процедурное разделение этих этапов, т.е. выбор решения, выполняемый на математических моделях, отделяется от выпуска документации.

САПР – это комплекс аппаратно-программных средств автоматизированного проектирования, взаимосвязанных с необходимыми подразделениями проектной организации или коллективом специалистов (пользователей системы), выполняющим автоматизированное проектирование. САПР – сложная техническая система, в которой должны реализовываться определённые ограничения и характерные требования к объектам проектирования по их технологичности с позиции САПР.

I требование – моделепригодность объекта, это требование характеризуется следующими показателями: 1) возможностью разработки математических моделей объекта и отдельных его элементов, описывающих их структуру, функционирование и работоспособность; 2) показателем вычислительных ресурсов модели – необходимым объёмом памяти и машинного времени для реализации модели; 3) адекватностью математической модели, т.е. её соответствием физическим процессам, описываемым с помощью модели.

II требование – возможность реализации операций синтеза для данного объекта.

III требование – контролепригодность, т.е. возможность создания контрольных тестов для созданного объекта.

2.2. Технологический процесс проектирования в условиях
функционирования САПР

Основными особенностями процесса проектирования в условиях функционирования САПР являются: 1) сложность процесса проектирования и его новизна по сравнению с традиционными формами; 2) организация взаимосвязи и совместной работы пользователей и САПР; 3) организация непосредственной работы пользователей со средствами САПР; 4) взаимодействие персонала проектных подразделений со службой САПР.

Функционирование САПР в проектной организации требует: 1) совершенствования структуры проектной организации; 2) чёткого определения связей проектных подразделений и персонала при выполнении конкретных работ; 3) разработки соответствующих документов, регламентирующих проектные работы, документацию, функции, права и обязанности персонала; 4) совершенствования организации согласования и взаимоувязки принимаемых проектных решений.

Технологический процесс проектирования в условиях функционирования САПР определяют на стадии проектирования САПР. В общем случае он должен охватывать все стадии проектирования: предпроектные исследования, техническое задание, техническое предложение, эскизное проектирование, техническое проектирование, рабочее проектирование.

Содержательная структура технологии проектирования включает: структурно-параметрическое, функционально-конструкторское, проектно-технологическое проектирование. Структурно-параметрическое проектирование включает стадии технического задания, технического предложения и частично эскизного проектирования. На этом этапе определяют концептуальные, общие структурные и конструктивные решения, а так же внешние (системные) связи объекта проектирования и структурно-параметрические варианты решений.

Функционально-конструкторское проектирование включает стадии частично эскизного проектирования и технического проектирования. На этом этапе определяют функциональные параметры, характеристики, структуру и общие конструктивные решения. Принятие и оценку решений осуществляют для каждого структурно-параметрического варианта. При этом для дальнейшего рассмотрения оставляют только перспективные варианты с точки зрения оптимальности (рациональности) решений.

Проектно-технологическое проектирование включает стадии технического (частично) и рабочего проектирования. На этом этапе осуществляют полную детализацию решений по конструкции, компонентам, технологии производства и эксплуатации проектируемого объекта. Рассмотрим укрупненную схему технологического процесса проектирования в условиях функционирования САПР (рис. 9), где блоки 3,4 соответствуют этапу структурно-параметрического, блоки 5…8 – функционально-конструкторского и блоки 9…13 – проектно-технологического проектирования.

I. На основании анализа исходных данных (требований) проектирования (блок 1) осуществляется анализ аналогов объекта (блок 2). При наличии подходящих аналогов производится их оценка, контроль и принятие (если это возможно) окончательных решений (блок 14). Если окончательное решение принять невозможно, аналоги используют для принятия промежуточных решений (блоки 8 и 13).

II. При отсутствии подходящих аналогов осуществляют генерацию вариантов концептуальных решений по объекту проектирования (блок 3). Затем варианты оценивают, отбирают с точки зрения перспективности дальнейшего рассмотрения и производят их декомпозицию с целью организации дальнейшего параллельного проектирования отдельных частей объекта.

Рис. 9. Укрупненная схема технологического процесса проектирования в условиях функционирования САПР

III. Раздельное проектирование частей объекта должно осуществляться с учетом получения наиболее рационального общего решения. Для каждой части формируют модели и критерии (блок 5), проводят анализ аналогов (блок 6). Если приемлемые аналоги частей объекта имеются, их передают для оценки и синтеза решений (блок 8) совместно с принятыми структурными и функциональными решениями по частям, не имеющим приемлемых аналогов (блок 7).

IV. Отобранные варианты объекта декомпозируют на составляющие (блок 9) для дальнейшего параллельного проектирования с детализацией компонентов (блоки 10…13).

V. Полученные варианты детальных решений по объекту оценивают, и принимают окончательное решение путем выбора наиболее приемлемого (оптимального) варианта. По принятым проектным решениям осуществляют компоновку и выпуск проектной документации.

Структуру проектных подразделений реорганизуют в соответствии с используемыми программно-техническими компонентами и выполняемыми функциями автоматизированного проектирования, которые предполагают различный уровень взаимодействия с ними проектировщиков. В зависимости от уровня взаимодействия различают три типа проектных подразделений.

Для подразделений первого типа характерна низкая степень взаимодействия со средствами САПР. Взаимодействие заключается в подготовке заданий, запросов и данных, передаваемых в службу САПР, что не требует структурной перестройки проектных подразделений и специальной подготовки проектировщиков, которые являются пользователями системы.

Для подразделений второго типа характерна средняя степень взаимодействия со средствами САПР. Объем подлежащих автоматизации работ довольно значителен (до 50%). В этом случае целесообразно выделить для автоматизированного проектирования необходимых специалистов, организовав их переподготовку.

Для подразделений третьего типа характерна высокая степень взаимодействия проектировщиков со средствами САПР в основном в диалоговом режиме.