Проектировщик как самоорганизующаяся система
Методы "черного ящика" и "прозрачного ящика" позволяют расширить область поиска при решении задач проектирования. В методах "черного ящика" это достигается путем снятия ограничений, накладываемых на выходные реакции нервной системы проектировщика, или путем стимулирования ее к выработке более разнообразных выходных реакций. В методах "прозрачного ящика" выходная реакция нервной системы обобщается на языке внешних символов с таким расчетом, чтобы она включала альтернативы, одной из которых является замысел проектировщика. Основным недостатком в обоих этих случаях является то, что проектировщик вырабатывает множество неизученных альтернатив, слишком большое для того, чтобы его можно было исследовать медленным способом сознательного осмысливания. Он не может сделать выбор интуитивно, по принципу "черного ящика", так как при этом вновь вступят ограничения, налагаемые опытом прошлого, а он как раз стремится этого избежать; в то же время он лишен возможности ускорить и автоматизировать поиск с помощью вычислительной техники, так как для составления программы для ЭВМ необходимо заранее знать цели и критерии отбора, а они сами зависят от имеющихся вариантов. Столкнувшись с такой дилеммой, проектировщик вынужден либо а) отказаться от использования новых методов, либо б) произвольно (по принципу "черного ящика") выбирать цели для поиска на ЭВМ, либо же в) корпеть над невыполнимой задачей всестороннего оценивания каждого отдельного варианта.
Выходом из дилеммы, связанной с обилием нового материала и необходимостью сразу оценить его в целом, может явиться разделение работы проектировщика на две части:
1) осуществление поиска подходящей конструкции;
2) контроль и оценка схемы поиска (управление стратегией) .
Это дает возможность вместо слепого перебора вариантов применить осознанный поиск и найти короткие пути через незнакомую территорию, используя как внешние критерии, так и результаты частичного поиска. Этот метод применим в том случае, если функция управления стратегией обеспечивает создание правильной модели как стратегии поиска, так и внешней ситуации, которой должна удовлетворять создаваемая конструкция (рис. 4.5).
Рис. 4.5. Проектировщик как самоорганизующаяся система
Эта модель "осознания себя + ситуации" (или "стратегии + цели") имеет своей целью предоставить каждому члену бригады проектировщиков возможность самому определить, насколько избранная методика поиска способна привести к приемлемому равновесию между новой конструкцией, ситуацией, на которую она окажет влияние, и стоимостью ее разработки. Для этого, во-первых, создается метаязык из терминов, достаточно широких по значению, чтобы с их помощью можно было описать зависимости между стратегией и проектной ситуацией, и, во-вторых, посредством этого метаязыка проводится оценка модели, которая позволяет предсказывать вероятные результаты альтернативных стратегий, с тем чтобы можно было выбрать наиболее перспективную из них.
Хорошим примером такого метаязыка может служить язык, описанный в разд. 8.2. В этом случае единый язык, на котором возможно описание внешних целей и предполагаемых стратегий, включает дерево целей первого, второго и третьего порядков вместе с универсальными контрольными перечнями, описывающими различные фазы жизненного цикла инженерной разработки. Моделью для предсказания воздействия того или иного предложения конструктора на достижение целей вначале служит оценка предложений преподавателем, а затем, когда учащийся овладел методом, т.е. когда он научился предвидеть, к каким последствиям во внешнем мире приведут его предложения, он начинает пользоваться собственными оценками и соответственно изменять свою стратегию.
Менее индивидуальный пример самоконтроля при проектировании дает метод сетевого планирования и управления (метод "критического пути", который изображен на фронтисписе к гл. 6). Сеть представляет собой графический язык, позволяющий описать внешнюю цель (сроки проектирования) и возможные пути ее достижения. Манипулируя этим описанием, можно определить минимальные сроки проектирования, достижимые при данных исходных допущениях. Слабым местом этого метода является то, что модель трудно изменять сообразно с информацией, появляющейся в процессе проектирования, а следовательно, этот метод не удовлетворяет одному из основных требований, предъявляемых к методам управления стратегией [30]: он не обеспечивает возможности частых и радикальных изменений стратегии в случаях, когда обнаруживаются грубые ошибки в предсказаниях по модели. Ясно, что в более гибком методе средства изменения стратегии должны сообразовываться с вероятностью того, что такое изменение потребуется. Отсутствие гибкости у метода сетевого планирования заставляет применять его для решения типовых, а не поисковых задач проектирования. В знакомых же проектных ситуациях его гибкость часто достаточна.
От метода управления стратегией в первую очередь требуется, чтобы он позволял связать результаты каждой части поиска с конечными целями, даже если, как чаще всего и бывает, эти цели еще не определились. Чтобы такая оценка частностей стала возможной, нужно показать, насколько исход каждой частной ступени в стратегии проектирования соответствует (или не соответствует) желаемым результатам стратегии в целом. Для этого, например, можно оценить убытки от неверного предсказания результатов данной ступени и сравнить величину этих убытков с величиной затрат на выполнение работ по этой ступени. Сущность этого приема воплощена в лозунге: "Цена незнания должна быть больше цены приобретения знания!" Чтобы определить цену незнания, необходима модель, позволяющая хотя бы приближенно судить о том, как не достижение промежуточных целей повлияет на достижение конечных целей. Часто суждение по методу "черного ящика" позволяет сделать это. Можно логически показать, что организм, который способен на такое предсказание, должен быть способен также создать модель самого себя, хотя он и не сможет описать, каким образом была построена эта модель (Фогель и др. [31] ). Теперь ясно, что основная слабость любого метода проектирования, в том числе и описанных здесь новых методов, заключается в трудности управления стратегией при решении нетривиальных задач проектирования, а также в тех случаях, когда над одним проектом работает много людей. Поэтому очевидно, что на следующем этапе предстоит создать надежные методы разработки стратегий для бригад проектировщиков и управления этими стратегиями.