Концептуальная схема процесса проектирования

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(государственный технический университет)

Кафедра 604 «Системный анализ и управление»

Конспект лекций

По дисциплине

«Системный анализ и принятие решений»

    Профессор, д.т.н.                                      Воронцов В.А.

 

 

Москва 2020 г.

Лекция 1.

  Задачи курса. Системный анализ и принятие решений. Основные определения. Концептуальная схема процесса проектирования.

    Проведем анализ вопросов методологического характера при проектировании космических аппаратов. Рассмотрим, насколько это позволяет объем и временные рамки лекции, основные положения, определяющие формирование методов и методики проектирования:

· процесс проектирования вообще, концептуальная схема;

· системно-проектный анализ и его место в проектировании космического аппарата;

· методы проектирования, способы и приемы;

· схема эксперимента, программа исследований, цели и научные задачи;

· методы исследования атмосферы и поверхности с помощью спускаемых аппаратов и зондов, технические средства;

· процесс проектирования спускаемого аппарата;

· основные неформальные этапы работ по проекту;

· процесс проектирования схем спуска, история и эволюция схемы;

· возможные схемы спуска, посадки и дрейфа в атмосфере;   

· способы торможения в атмосфере и операции по вводу в действие;

· декомпозиция схем спуска, матрица проблем и вопросы для проработки.

Процесс проектирования чего-либо, а космического аппарата особенно, является чрезвычайно сложным и во многом еще неопределенным процессом. В литературе можно найти формулировки самого общего характера, касающиеся практически любой отрасли знаний, и частные применимые к конкретным изделиям. Их многообразие говорит о разнообразии методов проектирования. Сложность нашего объекта проектирования требует рассмотрения и анализа старых и разработки новых методов, которые вобрали бы в себя весь накопленный положительный опыт. Рискуя вызвать на себя критику оппонентов и специалистов, которые занимаются методологическими проблемами проектирования и проектируют конкретные системы, оставляем за собой право выделить, а также процитировать некоторые определения, позволяющие отразить подход и используемые методы. Отметим еще раз, что автоматический космический аппарат - техническая система высшей категории сложности.

Проектирование - необычайно сложный творческий процесс поиска и нахождения решений, обеспечивающий создание космического аппарата, удовлетворяющего поставленным задачам и техническим требованиям.

Процесс проектирования - сложный вид деятельности по переводу объекта проектирования из одного состояния в другое, от постановки задачи до создания изделий и его функционирования.

Проект - непосредственный результат проектирования, отражающий общий замысел и план создания КА, а также конкретные технические решения по всем его системам и этапам функционирования.

Системный подход - образ действий, направленный на то, чтобы построить процесс проектирования, несмотря на все неопределенности, наилучшим образом.

Система - совокупность связанных между собой и в то же время различных и независимых частей. Система, собранная в целом, как нечто общее, выполняет определенный операционный процесс.

Системотехника - своего рода “правила поведения инженера” конструирующего большие системы.

Большая система - класс систем, к которому, безусловно, может быть отнесен космический аппарат и тем более весь комплекс обеспечения его создания и функционирования и отличающийся рядом признаков.

Концептуальная схема процесса проектирования.

Хорошим примером иллюстрации подхода, отражающего многие стороны проектирования, является концептуальная схема процесса проектирования, приведенная на рис. 3. Она позволяет наглядно показать в объемном виде те моменты, которые мы уже отметили, и о которых будем говорить при анализе процесса проектирования:

· ход работ по проекту от постановки задачи до ее решения;

· плоскости суждения, одновременно являющиеся как бы срезами по времени;

· меридиональные плоскости, позволяющие просматривать процесс от начала до конца по разным вопросам (специализация...);

· узловой, центральный момент (завязка проекта), всеобщая оценка перед бесповоротным принятием решений (кольца а, в, с);

· “недремлющее” и блуждающее ”око” генерального конструктора и его помощников.

Большая система - класс систем, к которому, безусловно, может быть отнесен космический аппарат и тем более весь комплекс обеспечения его создания и функционирования.

Определение понятия “большая система” содержит семь признаков, которые “в достаточной степени ограничивают класс больших систем и позволяют сформулировать определение”. Эти признаки суть следующие.

1. Система создается человеком из различного оборудования и сырья.

2. Система обладает цельностью. Все ее части служат достижению единой цели: выработке определенной продукции с помощью набора оптимизированных выходов при заданных входных действиях.

3. Система является большой как с точки зрения разнообразия составляющих ее элементов, так и с точки зрения количества одинаковых частей, возможно, количества функций и, конечно, стоимости.

4. Система является сложной. Это означает, что изменение какой-либо переменной влечет за собой изменения многих других переменных, причем подобная зависимость редко оказывается линейной.

5. Система является полуавтоматической. Это означает, что часть функций системы всегда выполняется автоматами, а часть всегда выполняет человек.

6. Входные воздействия системы имеют стохастическую природу. Отсюда следует невозможность предсказания поведения системы для любого момента времени. В отдельных случаях может быть предсказана скорость поступления входных воздействий, однако даже в этом случае возникают самостоятельные трудности в конструировании, обусловленные непредсказуемыми разнообразием таких факторов, как внешние условия и параметры сырья.

7. Большинство систем, и в первую очередь наиболее сложные, содержат элементы конкурентной ситуации.

 

Организационно- техническая система - условное объединение взаимосвязанных, взаимозависимых и взаимодополняющих друг друга систем и процессов, подчиненных общей цели.

В каждой временной стадии (а именно: проектирования, отработки и функционирования) космический аппарат как таковой + процесс его создания + структура управления процессом его создания + техническое и информационное обеспечение - большая организационно-техническая система.

Анализ структуры построения организационно-технической системы (рис. 1), условий взаимовлияния и взаимодействия, определение эффективности и результативности принимаемых частных решений - ключ к решению целевой задачи.

Анализ - метод исследования путем логического разложения целого (системы, проблемы, процесса) на составные части и изучения отдельных сторон и свойств целого и его составных частей.

Синтез - метод исследования системы, процесса путем воссоединения целого из частей, обобщение и сведение в единое целое данных, добытых анализом.

Метод (от греч. Methodos - путь исследования, теория, учение) - способ достижения цели, решения конкретной задачи, совокупность приемов или операций.

Методика- совокупность методов практического, целесообразного проведения работы.

Методология - учение о структуре, логической организации, методах и средствах, принципах построения, формах и способах деятельности. 

 

 

 

 

 

Лекция 2.