Философия и логика проектирования

Проектирование - комплекс мероприятий, обеспечивающих поиск технических решений, удовлетворяющих заданным требованиям, их оптимизацию и реализацию в виде комплекта конструкторских документов и опытного образца (образцов), подвергаемого циклу испытаний на соответствие требованиям технического задания.

Любое современное сложное техническое устройство есть результат комплексного знания. Проектировщик должен знать маркетинг, экономику страны и мира, физику явлений, многочисленные технические дисциплины (радиотехнику, вычислительную технику, математику, машиностроение, метрологию, организацию и технологию производства и т.д.), условия эксплуатации изделия, руководящие технические документы и стандарты.

Кроме того, следует учитывать: особенности и требования реальной жизни, коллектива, чужой опыт, умение получать и оценивать информацию.

Не последним требованием к проектировщику является комплексность мышления, умение работать с большим числом организаций. Особенно это умение необходимо разработчику изделия, входящего в более сложный комплекс (например, радиостанции для судна, самолета) или связанного с другими системами (по выдаче данных, питанию, управлению и т.д.).

В качестве иллюстрации рассмотрим типичный порядок разработки и освоения новой техники в интересах конкретного ведомства (Министерство обороны, геологические ведомства, Агропром и т.д.), см. также табл.8.1:

И разработчик (НИИ, КБ), и завод-изготовитель непрерывно совершенствуют изделие по мере накопления опыта его эксплуатации.

Логическая модель принятия решений разработчиком может быть изложена следующим образом. Множество технических решений, удовлетворяющих i-му ограничению, обозначим А_i. Тогда множество допустимых по n ограничениям технических решений определится как пересечение множеств . Прежде всего разработчик должен выяснить, что последнее множество непустое . Далее из этого множества выявляются решения, элементы Х которых удовлетворяют всем критериям , заданным в техническом задании:

.

При проектировании любой системы можно установить ее входные и выходные сигналы (в информационном смысле), внешние условия и критерии успешности решения. В общем смысле вход системы - реакция среды на систему, а выход - реакция системы на среду. Внешние условия могут проявляться в двух аспектах: ограничения при проектировании и набор ситуаций, в которых должна действовать система.

Наиболее сложной и наименее разработанной задачей является свертка множества критериев в единую целевую функцию. Этот вопрос будет рассмотрен позднее.

Выбор конкретных технических решений математически представляет задачу оптимизации, для решения которой могут использоваться известные методы теории операций (прямое вычисление, классический метод дифференцирования, метод множителей Лагранжа, вариационное исчисление, численные методы поиска, линейное и нелинейное программирование, принцип максимума Понтрягина).