Глава 4 Обзор новых методов. цикличности и увеличение линейнос­ти проектирования

цикличности и увеличение линейнос­ти проектирования. Наличие цикличности предполагает, что важнейшие частные задачи остаются незамеченными до позд­них этапов работы, а когда они обнару­живаются, требуется пересмотр решений, положенных в основу проекта, или даже полное прекращение работы. Линейность же предполагает, что все важнейшие проблемы можно обнаружить с самого начала, а риск того, что на более поздних этапах большие затраты труда разработ­чиков придется списывать в убытки почти или совсем исчезает. Полной линеа ризации всякой разработки мешает не­предсказуемость зависимостей между отдельными частями задачи. Как по­казал Лакмен (см. разд. 11.3), схема зависимостей между подпроблемами од­ной задачи носит непостоянный характер и находится в зависимости от выбора частных решений каждой подпроблемы. В таких случаях структура задачи остает­ся неустойчивой до тех пор, пока не бу­дут приняты принципиальные решения по проекту. Поэтому беспочвенны попыт­ки специалистов по теории решений на­ходить решение задач проектирования путем однократного прохода по такой линейной последовательности:

1) выявление всех существенных пере­
менных;

2) определение зависимостей между
ними;

3) обеспечение оптимальных значений
выходных параметров.

Уже сам процесс выявления переменных (куда входит определение целей и крите­риев для отбора хороших проектов), оче­видно, представляет собой один из труд­нейших вопросов проектирования. Его трудность связана с тем, что цель проек­тирования — внедрить в существующий мир новые формы, которые тем или иным способом служили бы его совер­шенствованию. Однако суждение о том, в чем заключается совершенствование, на первых порах не может не быть произ­вольным и субъективным. Только после того, как исследованы возможности осу­ществления многих альтернативных из­менений, можно с четкостью, достаточ­ной для расчетов по методам "прозрач­ного ящика", определить цели, критерии и структуру задачи. Сейчас применение

этих детерминистских методов ограниче­но такими задачами, которые сводятся к внесению в конструкцию мелких измене­ний, в то время как структура задачи ос­тается практически неизменной по срав­нению с предшествующей конструкцией. Конечно, к этому типу на практике отно­сится значительная часть проектных ра­бот, но в него не входят поисковые рабо­ты и создание конструкций на основе но­вых принципов. Важнейшим достоинст­вом методов "прозрачного ящика" явля­ется то, что они позволяют автоматизиро­вать, а следовательно, и ускорить деталь­ные и многократно повторяющиеся опе­рации проектирования. Если же их ис­пользовать для создания действительно новых конструкций, исчезает гибкость, необходимая для исследования неопреде­ленной задачи и циклических петель.

Линейность

Можно ли рассчитывать, что не только ти­повые, но и поисковые задачи удастся ре­шать линейными способами? Перспектив ными в этом отношении представляются следующие два направления.

1. Первое направление заключается в том, чтобы превратить разрабатываемое изделие в конструкцию поточного (или сборного) типа, т.е. сначала спроектиро­вать взаимозаменяемые нормализован­ные узлы для каждой существенной функции. При этом все зависимости и расхождения между общей схемой изде­лия и конструкцией отдельных узлов сводятся к небольшому числу точно предсказуемых и неизменных правил соединения одного нормализованного уз­ла с другим. В результате появляется возможность, используя методы "проз­рачного ящика", создать большое коли­чество новых изделий, не задумываясь над конструкцией самих узлов. Куда же в таком случае делась пресловутая цик­личность? Она не исчезла. Она появляет­ся на более высоком уровне при разра­ботке нормализованных узлов и правил их соединения. Эта нерасчленимая опера­ция намного сложнее, чем разработка от­дельных изделий, и в настоящее время в ее осуществлении, по-видимому, основ­ную роль играет чудо "черного ящика" особо одаренных проектировщиков, в

4.2 Проектировщик как «прозрачный ящик»

которых счастливо сочетаются надле­жащий опыт, особенности нервной сис­темы, заинтересованность, упорство, ве­зение и способность апеллировать к глу­бинным слоям сознания. Поскольку для того, чтобы обеспечить приемлемый уро­вень нормализации, такой процесс мыш­ления должен давать на выходе в выс­шей степени упорядоченные и системно организованные результаты, то нужно думать, что в основе этого метапроцес-са проектирования лежат системные ме­тоды "прозрачного ящика". Разработка нормализованных узлов и правил их сборки, по-видимому, имеет нечто общее с предельно упорядоченным процессом, в результате которого осуществляется хи­мический синтез нового материала. Пока же, однако, разработка нормализован­ных узлов остается загадкой "черного ящика".

2. Второе направление в обеспечении ли­нейности проявляется в адаптивных стратегиях (см. методы, изложенные в разд. 7.5 — 7.7). Общим для этих мето­дов является то, что разработка по мето­ду "прозрачного ящика" предваряется или сопровождается проведением иссле­дований на более высоком уровне общ­ности. Задача этих исследований заклю­чается в том, чтобы научными способами, а не путем "размышлений в кресле" рас­ширить и предсказать "пространство маневрирования" проектировщика при решении наиболее важных подпроблем. Примером исследований подобного рода может служить испытание различных ва­риантов наборного телефонного кода до того, как приступить к конструированию автоматической телефонной станции. Ис­следование в этом случае можно рассмат­ривать как этап прогнозирования, в ко­тором методами "прозрачного ящика" определяется диапазон возможных выхо­дов на каждом этапе до того, как этот этап осуществлен (рис. 4.4) .

Само собой разумеется, что, если в принятой последовательности этапов, выполняемых методами "прозрачного ящика", обнаружится несоответствие между выходом какого-нибудь этапа и входом следующего этапа, неизбежно придется прибегнуть к цикличности и обратному прослеживанию зависимостей.

Смысл исследований заключается в том, чтобы заранее определить границы диа­пазона, в который будет попадать про­межуточный выход, чтобы запланиро­ванная стратегия учитывала все слу­чайности.

Ясно, что при обеспечении линейности вторым способом разработка ведется в обратном порядке по сравнению с обыч­ным, т.е. от внутреннего к внешнему, а не от внешнего к внутреннему, как при обычной разработке, которая идет от описания основных характеристик изде­лия к деталировке его конструкции. Это позволяет обойти невыполнимое требо­вание теоретиков проектирования, сог­ласно которому прежде чем рассматри­вать детали следует определить цели и критерии. Введение дополнительного этапа прогнозирования дает возможность начать решение с наиболее достоверно и детально определенного конца задачи вместо того, чтобы, как обычно, ограни­чивать поле поиска мелкими изменения­ми, не выходящими за пределы одного конструктивного решения. За это пре­имущество, однако, приходится весьма недешево платить. Поскольку исследова­ния дают ответы на более широкий круг вопросов, чем требуется для решения данной задачи проектирования, и являют­ся дополнением к последовательности строго необходимых операций проекти­рования, их можно отнести к статье сверхнормативных затрат. Однако затра­ты материальных средств и рабочего вре­мени конструкторов в связи с проведе­нием исследовательских работ компенси­руются отчасти тем, что при этом ошиб­ки исправляются с небольшими затрата­ми на ранних стадиях, тогда как на более поздних стадиях их исправление было бы связано с большим материальным ущер­бом; частично они компенсируются так­же экономией времени, которое было бы затрачено на обратное прослеживание причинно-следственных связей; наконец, они отчасти компенсируются теми знани­ями и навыками, которые при этом при­обретаются и могут быть использованы не только при работе над данным про­ектом, но в значительной мере и при создании аналогичных конструкций в бу­дущем. Когда при выполнении какого-то проекта недорогой ценой получают опе­режающую информацию, которую можно

Глава 4 Обзор новых методов

использовать в дальнейших разработках, это можно считать объективированным эквивалентом перенесения проектиров­щиком (рассматриваемым как "черный ящик") приобретенного опыта с одной задачи на другую. Исследовательская ра­бота отличается от личного опыта более высокой точностью и меньшей зависи­мостью от общей формы прошлых конст­рукций.

Крупным недостатком литературы о системных и "творческих" методах про­ектирования в конце 50-х и начале 60-х годов было то, что в ней не описывались такого рода исследования. Поэтому в ч. II этой книги включены методы ис­следования проектных ситуаций (гл. 9) и методы оценки (гл. 12). Без этих практически важных аспектов изучения потребителей и применения принципов

Рис. 4.4. Этап прогнозирования, или исследо­вательская деятельность для предсказания пределов промежуточных выходов, в линей­ной последовательности действий по разра­ботке проекта.

прикладных наук изучение методики проектирования так и не выйдет за пре­делы бесплодного мира "мыслей о мыс­лях". Только связав размышления о проектировании с измерением того, что должно являться целью этих размыш­лений, можно уберечь методологию проектирования от крайностей психоло­гического мистицизма и логического детерминизма.

4.3. 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 зада-