Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Содержание (Лекции 2)
|
[1] 1. Необходимость новых методов [2] 1.1. Как решаются сложные задачи при традиционном проектировании? [3] 1.2. Почему сложность современных задач оказалась непосильной для традиционного процесса проектирования? [4] 2. ОБЗОР НОВЫХ МЕТОДОВ [5] 2.1. Проектировщик как «черный ящик» [6] 2.2. Проектировщик как «прозрачный ящик» [7] 2.3. Проектировщик как самоорганизующаяся система [8] Метод «Мозговая атака» [9] Метод «Синектика» |
Прежде, чем познакомится с современными методами проектирования, следует внимательнее разобраться в причинах, которые заставляют отказаться от старых методов. При этом мы, может быть, сделаем вывод, что от некоторых аспектов традиционных приемов проектирования следует отказаться, другие же необходимо сохранить. Чтобы определить сильные и слабые стороны традиционных методов, попытаемся ответить на четыре принципиальных вопроса:
1. Как решаются сложные задачи при традиционном проектировании?
2. Почему сложность современных задач оказалась непосильной для традиционного процесса проектирования?
Мы уже видели, что черчение в масштабе — главный инструмент традиционного конструктора и проектировщика — имеет своей целью значительное расширение "поля представлений" проектировщика по сравнению с ремесленником. Оно дает ему возможность изменять форму изделия в целом вместо того, чтобы, подобно ремесленнику, вносить в нее лишь мелкие коррективы. Таким образом, масштабный чертеж можно рассматривать как легко видоизменяемую модель взаимоотношений между деталями и узлами, из которых состоит изделие. Благодаря тому, что эта модель легко поддается пониманию и изменению и способна хранить временное решение для одной детали, пока прорабатывается другая, проектировщик получает возможность решать задачи столь невообразимой сложности, что их решение другими способами было бы невозможно. Если, например, конструктор создает изделие, состоящее из десяти деталей, и каждую деталь можно выполнить десятью различными способами, то общее число вариантов конструкции равно десяти миллиардам (1010), из которых он должен выбрать какой-то один. Если же он использует чертеж для выбора одного комплекса из десяти геометрически совместимых друг с другом деталей, его задача сводится лишь к десятикратному выбору среди десяти частных решений. Общее количество альтернативных вариантов сокращается с десяти миллиардов до сотни. Даже если впоследствии он исследует еще девять конструкций (т. е. комплексов геометрически совместимых деталей), ему все же придется иметь дело только с тысячью возможных вариантов.
Таким образом, мы видим, что масштабный чертеж резко сокращает затраты времени на выбор приемлемого варианта из огромного числа альтернатив. Это происходит потому, что чертеж позволяет разработчику игнорировать почти все поле поиска и сконцентрировать свое внимание на тех небольших его участках, где можно ожидать приемлемых решений.
Когда же конструктор от внутренней увязки нового изделия переходит к его согласованию с внешними условиями, чертеж становится уже бесполезным, и разработчику приходится опираться в основном на свой опыт и воображение и — в меньшей степени — на расчет и испытание тех параметров, которые считаются наиболее важными для работы изделия. Слова "опираться на свой опыт и воображение" не так уж много говорят нам об этой загадочной — и, несомненно, важной — стороне проектирования, однако отметим следующие три важных факта:
1. Очень часто человек, стоящий на пороге оригинального решения, в течение длительного периода, как кажется, только впитывает информацию, сравнительно бесплодно работает над, казалось бы, тривиальными задачами, увлекается посторонними делами. Этот период известен как "вынашивание идеи".
2. Решение трудной задачи или возникновение оригинальной идеи зачастую происходит совершенно неожиданно ("озарение") и носит характер резкого изменения формулировки задач (смены "установки"). В результате такой трансформации сложная задача нередко становится простой.
3. Врагами оригинальности являются негибкость мышления и склонность принимать желаемое за действительное. Эти свойства проявляются в том, что человек ведет себя гораздо более "упорядоченно", чем того требует ситуация, или же неспособен заметить факторы внешней среды, которые воспрепятствуют осуществлению его идей.
Из этих наблюдений о характере творческого мышления и из сделанных ранее замечаний о роли чертежа мы можем прийти к выводу, что основной метод решения сложных задач заключается в их преобразовании в более простые. Этот процесс перекодирования или изменения структуры задачи основан на использовании некоторого образа (в нашем случае — чертежа или мысленной картины конструкции), который выдвигает на передний план наиболее важные стороны проекта. В свою очередь для преодоления трудностей и разрешения конфликтов путем такого преобразования задачи необходимо, во-первых, чтобы проектировщик мог достаточно глубоко и точно судить о том, как изменится формулировка задачи при внесении в конструкцию тех или иных существенных изменений, и, во-вторых, чтобы никакие субъективные или объективные препятствия не мешали проектировщику мыслить и действовать нестандартно. Можно предположить, что при выборе путей преобразования задачи при конструировании проектировщик будет опираться на свои этические убеждения и свою систему ценностей. Таким образом, мы видим, что в способности человека сводить сложные задачи к простым проявляется не только понимание этим человеком реальностей внешнего мира, но и его представление о том, что хорошо и что плохо, что красиво и что уродливо, что приносит радость и что вызывает скуку. Поэтому не удивительно, что требование внести в проект изменения вызывает эмоциональную — и явно нелогичную — реакцию.
Сложная сеть изображенная на левом рисунке становится на много проще, если узлы перераспределить в другом порядке, как показано на правом рисунке. Это равносильно «смене установки», которая иногда позволяет решить дотоле неразрешенную задачу
Из короткого анализа процесса проектирования чертежным способом и общепринятых представлений о любом процессе творческого мышления мы видим, что традиционный способ решения сложных задач состоит в том, чтобы в каждый данный момент рассматривать лишь одну концепцию целого. Воплощенный в форме чертежа, этот принцип позволяет резко сократить гигантское и в противном случае не поддающееся перебору — количество возможных решений, касающихся формы и положения каждой части конструкции. Когда такая стратегия упрощения не приводит к удовлетворительному результату, проектировщик преобразует концепцию, заложенную в чертежах, и заменяет ее новой концепцией, которая может коренным образом отличаться от первой, и призвана ликвидировать источник первоначальных трудностей. Оказывается, предшествующий период накопления опыта и вынашивания идеи нужен был, чтобы построить в уме точную модель того, насколько проектная ситуация чувствительна к крупным изменениям концепции и какое они могут оказать на нее влияние. Таким образом, можно сказать, что в традиционных методах проектирования сложность создания проекта преодолевается путем выбора временного решения в качестве средства для оперативного исследования как ситуации, которой должен удовлетворять проект, так и взаимосвязей и зависимостей между составными частями конструкции.
Пожалуй, самым явным признаком того, что нам нужны более совершенные методы проектирования и планирования, является наличие в промышленно развитых странах крупных неразрешенных проблем, возникших в связи с применением искусственно созданных предметов. Примерами могут служить транспортные заторы, проблема парковки автомобилей, несчастные случаи на дорогах, теснота в аэропортах, шум самолетов, проблемы развития больших городов и хронический дефицит таких социальных услуг, как медицинское обслуживание, народное образование, пресечение и раскрытие преступлений. Эти недостатки нельзя считать ошибкой природы или "бичом божьим" и пассивно мириться с ними — напротив, их можно рассматривать как результат человеческого неумения предвидеть ситуации, которые возникают в результате появления проектируемых человеком изделий. С таким выводом многие не согласятся, так как он возлагает слишком большую ответственность на проектировщиков и слишком малую на всех остальных людей. Но тогда давно пора каждому, на кого влияют ошибки и недостатки проектировщиков, принять участие в процессе проектирования.
Если внимательно рассмотреть расширение процесса проектирования при включении в него помимо вопросов создания изделий также и задач проектирования систем (т. е. связей и отношений между изделиями), мы увидим, что при этом к иерархии предметов, относящихся к традиционной сфере деятельности проектировщика, добавляется еще одна ступень. Если же еще более расширить объем понятия "проектирование", включив в него политические и социальные аспекты поведения потребителей, связанные с отношениями между системами, обнаружится наличие еще одной ступени — уровня общественных групп, или "социальной сферы" (рис. 3.1).
Рис.3.1.
Многие нерешенные проблемы проектирования встречаются в этой иерархии уже на уровне систем. В настоящее время этот уровень лежит вне сферы традиционного проектирования и в то же время ниже уровня эффективной деятельности социальной сферы. Пока все говорит за то, что для ликвидации таких неприятных явлений, как транспортные пробки или дефицит дешевой жилой площади, недостаточно действий только социальной сферы, исходят ли они от правительства страны, муниципалитета или группы лиц, особенно страдающих от этих явлений. Отсюда становится очевидной необходимость сочетания силы политического воздействия и организационного планирования с гибкостью и силой предвидения, свойственными процессу проектирования изделий, чтобы в разработке систем в представленной на рис. 3.1 иерархии процветала гармония, а не нарастал беспорядок. Это потребовало бы "вертикального" проектирования, направленного вдоль каждой ветви дерева, изображенного на рис. 3.1, что позволило бы предвидеть результат каждого решения проектировщика на каждом из четырех уровней.
Увеличение (с двух до четырех) количества иерархических ступеней, открытых для проектирования, означает резкое уменьшение стабильности проектной ситуации и одновременно с этим существенное повышение ее сложности. Такое расширение сферы проектирования по меньшей мере равноценно совершенному ранее переходу от кустарного промысла к чертежному способу проектирования, т. е. переходу от самой первой ступени иерархии к двум нижним ступеням. Такой переход не может не привести к самым серьезным последствиям, так как он предполагает возможность осуществлять непрерывную перестройку сверху донизу всей структуры индустриального общества. После утраты былой уверенности в устойчивости на среднем уровне — сначала из-за отсутствия больших систем, а затем из-за беспомощности перед лицом их неуправляемого роста — пожалуй, почти не остается несомненных положений и надежных точек опоры. В новых условиях наиболее вероятными препятствиями к изменениям и факторами преемственности становятся уже не физические пределы возможностей материала, а идеи, мнения, ценности и убеждения отдельных людей. Поэтому можно ожидать, что выбор технических решений будет все в большей мере определяться общественными воззрениями и идеологией. Ясно, что расширенный процесс проектирования, который необходим, но пока не реализован, должен учитывать политические и моральные факторы и неопределенности и давать информацию соответствующим общественным институтам.
В этих условиях бессмысленно рассматривать проектирование как удовлетворение существующих потребностей. Новые потребности возникают, а старые исчезают в ответ на изменение системы имеющихся возможностей их удовлетворения. Теперь задача проектирования уже не состоит в увеличении стабильности искусственной среды; она состоит в изменении — на благо или во вред — того, что определяет направление развития этой среды.
Пожалуй, труднее всего приспособиться именно к этой неустойчивости настоящего перед лицом технических изменений, которые были запланированы в прошлом и должны сбыться в будущем. Ведь мы до сих пор не свыклись с теперь уже общепризнанным утверждением, что изучение сегодняшних потребностей вовсе не всегда позволяет предсказать, что будет нужно людям в будущем, когда появятся новые технические возможности. Какую пользу мог бы извлечь Генри Форд от исследования рынка личных легковых автомобилей в период 1914 г. и что может дать тем, кто ныне стремится разрешить проблемы транспортных заторов, изучение нужд современного потребителя в автоматизации городского транспорта?
Возвращаясь от этой общей панорамы к реальным условиям современного проектирования, мы сталкиваемся с рядом дополнительных осложнений, которые не встречались проектировщикам раньше. Одни из этих осложнений являются внешними по отношению к изделию, другие свойственны самому объекту проектирования. Некоторые из них перечислены ниже.
Внешние осложнения
1. Перенос технических решений, т.е. планомерный поиск в отдаленных отраслях технологии таких изобретений и разработок, которые позволяют решить данную задачу проектирования. Пример: использование новейших достижений в области производства пластмасс позволило резко понизить стоимость и расширить сбыт домашней мебели.
2. Возможность возникновения побочных эффектов при использовании нового разрабатываемого изделия, которую необходимо прогнозировать на ранней стадии проектирования, когда еще можно с их учетом изменить конструкцию изделия и организацию системы. Пример: изучение общественного мнения на шум реактивных самолетов до принятия окончательного решения о создании сверхзвукового пассажирского лайнера.
3. Применение единых фирменных, национальных или международных стандартов для обеспечения совместимости изделий взаимодействующих систем. Примеры: межконтинентальные стандарты на цветное телевидение, электрические вилки и розетки, детали для крупноблочного строительства, требования к безопасности автомобилей и др.
4. Чувствительность к совпадениям, часто возникающая в тех случаях, когда один и тот же человек использует изделия, принадлежащие двум различным системам. Пример: конструкцию и технологию производства пластмассовых стульев пришлось изменить потому, что от мелких неровностей на поверхности стула распускались петли на нейлоновых чулках, так что такие стулья перестали пользоваться спросом. Могли ли создатели стульев и создатели чулок заранее предвидеть, что их изделия вступят в критическое взаимодействие, когда носить чулки и сидеть на стуле будет один и тот же человек? Количество таких возможных совпадений для любой конструкции колоссально.
5. Невозможность устранения крупных несоответствий между изделиями без реорганизации всей системы отношений и коренного преобразования изделий, которое позволяло бы перераспределить функции. Пример: невозможность решения проблемы транспортных заторов, пока функции управления движением от жесткой системы дорожных знаков и действий самих водителей не будет передано автоматической системе управления.
Внутренние осложнения
1. Постоянный рост капиталовложений, необходимых для получения существенного экономического эффекта от новой конструкции. Пример: растущие расходы на технологическую подготовку производства нового самолета, нового автомобиля, системы управления дорожным движением, крупноблочного строительства. В результате стоимость ошибки проектировщика настолько возрастает, что каждый проект должен быть удачным с первого предъявления, а поиск методом проб и ошибок недопустим.
2. Трудность приложения сведений, заимствованных из посторонних источников, к имеющейся задаче проектирования без нарушения внутреннего равновесия между частями конструкции, которого удалось добиться на предыдущих стадиях проектирования. Пример: инженер-механик может предложить способ увеличения прочности формованной пластмассовой детали, не сознавая, что он при этом разрушает интуитивно найденное технологом тонкое соответствие между геометрией отливки и скоростью ее затвердевания.
3. Крайняя сложность определения рациональной последовательности принятия решений, когда поток новых потребностей, новых технологических процессов и новых идей непрерывно изменяет систему отношений между параметрами решения. Можно ли, например, установить определенную последовательность принятия решений и тем самым исключить излишние пересмотры проекта при проектировании лекционного зала, когда такие факторы, как развитие учебного телевидения или рост числа и многолюдности конференций, влияют на самый характер деятельности как лектора, так и аудитории?
Рассмотрев различного рода трудности, свойственные современным задачам проектирования, мы можем теперь проследить некоторые межличностные последствия, вытекающие из стремления привлечь к работе всех людей, на которых влияют результаты проектирования.
Коллективное проектирование? Межличностные трудности проектирования.
Нашим недоверием коллективу проектировщиков мы, по-видимому, отчасти обязаны таким мифотворцам, как Норткот Паркинсон, и таким его остротам, как "верблюд — это коллективно сконструированная лошадь". Вряд ли это мнение соответствует действительности: существует множество сложных объектов, таких, как автомобили, больницы или ракетные системы, при проектировании которых принципиальные решения принимались коллективно и не могли быть приняты единолично.
Межличностные трудности проектирования можно преодолеть, если найти способ объединения усилий бригады проектировщиков, и что эти трудности сильно возрастают, если необходимое изменение проекта идет вразрез с интересами тех, кто призван сотрудничать в этом деле. Для преодоления этой трудности каждому члену группы нужно выделить роль, соответствующую его компетентности в каждом из рассматриваемых вопросов.
И это, наверное, не единственное затруднение, которое может возникнуть, когда бригада проектировщиков, состоящая из представителей разных профессий с различными интересами, ищет решение задачи на уровне системы (рис. 3.1). Например, чтобы сократить время пребывания авиапассажиров в пути, возможно, не столько нужны более скоростные самолеты или более быстроходные средства транспорта для связи между городом и аэропортом, сколько преобразование и изменение систем регистрации билетов, таможенного досмотра и взвешивания багажа. Например, чтобы эти операции производились во время движения пассажиров, а не тогда, когда они находятся на месте. Такое решение потребовало бы радикального пересмотра конструктивных форм самолетов, автобусов для связи с аэропортами и самих аэропортов и, вероятно, повлекло бы за собой разработку систем с гораздо более высокой, чем сейчас, степенью автоматизации функций регистрации билетов, таможенного досмотра, обработки багажа и обмена валюты. Для осуществления этой идеи все смежные организации — бюро путешествий, банки, изготовители чемоданов и сумок, таможенные власти, телефонные системы, таксомоторные парки — вынуждены были бы провести максимально возможную стандартизацию своей деятельности и оборудования. Авиапассажиры получили бы огромную выгоду, сократив общее время нахождения в пути примерно вдвое, но многочисленные организации, которым пришлось бы проводить столь значительную перестройку, вряд ли получили бы за нее какую-нибудь компенсацию.
Обратимся теперь к различным организациям, куда в период своего существования попадает новое изделие (см. рис. 1.1), и рассмотрим и межличностные препятствия, возникающие при необходимости проведения проектных работ одновременно на уровне систем и на уровне изделий.
1. 3аказчики
В основе всех затруднений лежит тот факт, что заказчики, финансирующие разработку новых систем, чаще всего имеют слишком узко направленную материальную заинтересованность и обладают недостаточным влиянием на других операторов систем, с которыми им приходится сотрудничать. Чаще всего бригада проектировщиков получает краткое техническое задание, отражающее интересы заказчиков на данный момент. В ответ проектировщики могут выдвинуть встречные предложения, которые, как они справедливо считают, позволят существенно, а не только поверхностно повысить эксплуатационные характеристики системы. Если в этих встречных предложениях будут обрисованы принципиально новые виды изделий, необходимые для осуществления этих предложений, то заказчики едва ли сразу воспылают любовью к этому незнакомому им младенцу и вряд ли распознают в.нем важный элемент их собственного будущего. Такой холодный прием еще более вероятен, если возросшие размеры системы потребуют в будущем слияния финансирующей организации с другими фирмами.
2. Бригада проектировщиков
Если бригада проектировщиков представляет собой работоспособную группу "людей организации", объединенных общими интересами своего предприятия, то ее членам могут оказаться по плечу самые глубокие преобразования, какие только можно осуществить в пределах данной организации. Если же для решения задачи необходимо изменить границы организации, группе придется учитывать новые интересы и включить в себя представителей новых специальностей, которые до сих пор в ней не работали и не имели времени ознакомиться с позицией и способностями каждого члена группы. Некоторые из них по своему опыту и знаниям, будут слишком тесно связаны с теми компонентами существующей системы, которые сдерживают прогресс, и может оказаться, что ни один из них не обнаружит достаточного понимания и опыта для того, чтобы быстро оценить возможности реализации всех или некоторых новых элементов, необходимых для совершенствования системы. Кроме того, проектировщики будут часто проходить мимо того факта, что элементы существующей системы, которые войдут в новую систему, будут работать в ней в изменившихся условиях, так что на сохранение их показателей и их надежность уже нельзя полагаться без новых, тщательно проведенных испытаний. Каждое предложение потребует длительной и дорогостоящей оценки, и, следовательно, будет утеряна способность быстрого продвижения вперед благодаря интуитивным догадкам, основывающимся на точных знаниях. В результате каждое радикально новое предложение либо будет приниматься без должного обоснования, либо постепенно сведется всего лишь к небольшой модификации существующего положения.
3. Поставщики
Поставщики материалов и комплектующих изделий легко могут переоценить имеющиеся у них возможности удовлетворить требования, предъявляемые радикально новым изделием, и не заметить многочисленных препятствий, которые им придется преодолеть при детальном приспособлении своего производства к требованиям новой конструкции. Однако им зачастую может быть безразлична форма существующего изделия, их может интересовать лишь объем и регулярность заказов, которые они рассчитывают получить. Поэтому контакты с потенциальными поставщиками на ранних этапах разработки крупного проекта могут помочь преодолеть многие силы, оказывающие сопротивление всякому изменению существующего положения.
4. Изготовители
Основная трудность здесь не в том, что изготовители (инженеры-технологи) противятся изменениям, а в том, что им не удается сколько-нибудь точно прогнозировать стоимость предлагаемых изменений в проекте до того, как будет разработана подробная технология, т. е. когда такие прогнозы в значительной мере уже потеряют свою ценность для бригады проектировщиков. Дело в том, что уже весьма незначительные изменения конструкции могут сильно повлиять на издержки производства изделия. На вопрос об осуществимости и стоимости определенного конструктивного решения, еще не воплощенного в рабочие чертежи, конструктор чаще всего получает от технолога один из следующих двух одинаково бесполезных ответов: "совершенно нетехнологично" или "никаких проблем". Ни в том, ни в другом случае технолог не может убедительно аргументировать свое утверждение, и у конструктора создается впечатление, что это совершенно необоснованный ответ самоуверенного человека. Таким образом, одним из следствий реорганизации системы является лишение проектировщиков точных стоимостных оценок, без которых не может быть уверенности в целесообразности предлагаемых крупных изменений.
5.Работники сбыта
Каналы сбыта — наверное, самый стабильный элемент во всей этой картине. Их создание и изменение требуют наибольших затрат, поскольку они строятся на трудно приобретаемом опыте и доверии тех людей, которым удалось согласовать существующую продукцию с широко варьирующимися взглядами оптовиков, работников рекламы, агентов по распространению и розничных торговцев, каждый из которых по-своему понимает интересы потребителя. Сбытовики не всегда материально заинтересованы в сохранении существующей конструкции изделия; нередко они высказывают свое недовольство фирмой, которая не поспевает за происходящими, по их мнению, изменениями спроса. Им, однако, свойствен тот недостаток, что они неизбежно смотрят на потенциальный спрос глазами покупателя, с которым они встречаются, а такой взгляд по самой своей природе направлен лишь на небольшие отклонения от существующего, поскольку у покупателя никакого иного опыта нет. Таким образом, проекты радикального улучшения технических характеристик изделия встретят поддержку сбытовиков лишь в той мере, в какой потребитель уже начал требовать таких изменений.
Рис. 1.1.
6. Покупатели
Иногда покупатель и потребитель соединены в одном лице, иногда же это разные люди. В любом случае их, однако, надо рассматривать по отдельности из-за очевидного различия между реакцией человека на изделие, которое он никогда ранее не видел, и его же реакцией на него после того, как он приобрел опыт пользования этим изделием и приспособился к нему. Больше всего препятствуют переменам, во-первых, неумение покупателя заранее определить свою или чужую способность приспособиться к новому изделию и, во-вторых, "выставочный эффект", благодаря которому новое изделие обладает или не обладает непосредственной силой воздействия на покупателя, позволяющей ему преодолеть его природную нерешительность. Здесь снова конечный результат получается не в пользу радикально новой конструкции, потому что заявления об ее эксплуатационных преимуществах покупателю приходится принимать на веру и потому что потенциальный покупатель обычно стремится приобрести такое новое изделие, которое придавало бы ему самому желательные для него черты в глазах окружающих. Потребитель очень чувствителен к небольшим, но имеющим значение различиям в стиле, цвете или рисунке, но может быть совершенно равнодушен к подлинно новым формам, которые не приобрели еще широкого признания или социальной значимости. Эта особенность отношений покупателя — сильный аргумент против того, чтобы базировать новые конструкции на результатах опросов покупателей и выявлении их предпочтений.
7.Потребители
Как уже говорилось, потребители очень медленно приспосабливаются к изменениям в конструкции изделий и не могут заранее определить свою реакцию на них. Можно с уверенностью утверждать, что потребитель готов рисковать большими потерями в отдаленном будущем, если соответствующим образом стимулировать приспособление его к неблагоприятным условиям. В силу этого человек, например, привыкает разговаривать в условиях сильного шума на рабочем месте, что в конечном счете грозит ему глухотой. Те, кому приходится сталкиваться с этим жизненно важным вопросом, должны иногда пренебрегать мнением потребителя и исходить в своей деятельности в первую очередь из результатов объективных наблюдений за поведением потребителя и из моральных и экономических оценок вреда и пользы от такого приспособления.
8.Операторы систем
Когда речь идет об исключительном случае — создании принципиально новой системы, ответственность за которую еще никто на себя не взял, — интересы и взгляды операторов существующих систем лишь частично будут отражать достоинства и недостатки разрабатываемой системы. В приведенном выше при- мере (сокращения времени пребывания в пути пассажиров авиалиний) можно ожидать, что руководство авиакомпаний будет склонно переоценивать возможности новой системы, а руководители смежных организаций, без содействия которых не удастся реализовать такую систему, отнесутся к ее идее более пессимистично. Здесь мы опять сталкиваемся с тем, что заинтересованные лица не умеют и не привыкли оценивать влияние, которое сколько-нибудь существенные изменения могут оказать на них самих и на их организации.
9. Общество
На дальнем конце цепи событий, из которых складывается история создания и существования изделия, лежит та единственная сфера, в которой отражаются все радикальные изменения, внесенные при разработке новой или реорганизации старой системы. Политические действия и общественный протест — зачастую единственные каналы, по которым удается оказывать влияние на основные аспекты социально-технических изменений. Однако существующие политические институты и группы давления не имеют средств для сколько-нибудь удовлетворительной оценки технических решений на всех рассматриваемых нами уровнях и слишком чувствительны к кратковременным сменам в настроениях и мнениях большинства, которое, как мы уже видели, не всегда может правильно судить о достоинствах и недостатках радикально новых предложений. В то же время крупных изменений на уровне систем можно добиться только путем создания политического и экономического давления.
Основной вывод из этого анализа отношения различных людей к новаторской деятельности заключается в том, что на всех этапах, кроме самого первого и самого последнего, существует внутреннее сопротивление таким радикальным переменам на уровне систем, какие представляются необходимыми для решения крупных современных проблем проектирования и планирования. В следующем разделе мы увидим, как все эти межличностные и межпрофессиональные осложнения в совокупности ограничивают имеющееся в распоряжении проектировщика "пространство маневрирования", оставляя ему гораздо меньше простора, чем это необходимо для творческой деятельности по выработке новых конструктивных решений.
Степень сложности современных задач современного проектирования.
Мы уже установили, что самое трудное в любом проектировании — это преодоление сложностей поиска в обширном пространстве с миллионами возможных комбинаций отдельных узлов и деталей. Мы видели также, что при использовании традиционных способов для преодоления этого необъятного многообразия задачу решают по частям. При этом большинство комбинаций узлов и деталей исключается из рассмотрения, и исследование ограничивается единственным, выбранным "на ощупь" набором компонентов, взаимные отношения которых можно выявить и изучить с помощью чертежа. Важнейшим этапом процесса является при этом не взаимная подгонка узлов и деталей друг к другу, а творческое "озарение", благодаря которому мозг достаточно информированного и гибко мыслящего человека позволяет выдвинуть на передний план один из перспективных комплексов узлов и деталей. Такой метод дает прекрасные результаты на уровнях изделий и их частей, однако его пригодность для принятия решений на уровнях систем и общественных групп крайне сомнительна. Трудности его применения на высших уровнях можно объяснить следующими основными причинами:
1. Не имея чего-либо эквивалентного чертежу как средству фиксации и видоизменения отношений между изделиями, проектировщик системы лишен возможности сконцентрировать свое внимание на одном частном вопросе, чтобы решать задачу по частям, и не обладает средством выражения содержания мысленных образов, которое позволило бы ему нащупать промежуточное решение и тем самым резко сократить пространство поиска. Строить же процесс творческого поиска на традиционном применении чертежа изделий, рассматриваемых как неизменные элементы, значит полностью заблокировать возможности новаторства на уровне систем.
2. Поскольку при разработке систем нет чего-то эквивалентного "уму и карандашу" опытного, знающего и гибко мыслящего проектировщика, нет и возможности мгновенно определять осуществимость важнейших компонентов системы, а значит, нет и основы для интуитивного озарения, которое упрощает слишком сложную задачу настолько, что появляется возможность ее поэтапного решения путем последовательного рассмотрения входящих в нее частных проблем. К сожалению, информация, необходимая для оценки возможностей осуществления новой системы, рассеяна среди множества людей и по многим публикациям, а часть этой информации можно получить только с помощью специально поставленных научно-исследовательских работ.
3. Часть сведений, без которых нельзя обойтись при разработке новой системы, содержится в знаниях и опыте людей, непосредственно заинтересованных в том, чтобы противодействовать любым сколько-нибудь значительным изменениям существующего положения. Естественно, что такие люди не могут не высказывать предвзятого мнения о конечных достоинствах и недостатках крупных изменений.
4. При выборе упрощающих предположений, достаточно точных для детального исследования возможностей создания новой системы, приходится исходить из ценностных суждений, а при проектировании на уровне систем правильный выбор этих оценок имеет жизненно важное значение для социальной сферы. Чтобы преодолеть крупные пороки социально-технического развития, эти оценки должны соответствовать всей сумме социальных, экономических и технических данных, необходимых для детально го прогнозирования возможностей реализации системы на всех четырех уровнях иерархии, в которую входят общественные группы, системы, изделия и детали изделий.
Выводы из приведенного анализа трудностей, возникающих при решении современных задач проектирования, можно вкратце сформулировать следующим образом: пространство, в котором нам приходится вести поиск новых систем, реализуемых на основе оригинальных изделий и узлов, слишком велико для упорядоченного обследования и слишком неизведанно для того, чтобы в нем могли разобраться люди, знания и опыт которых ограничиваются рамками одной из существующих специальностей в области проектирования и планирования. Несомненно, что нужны проектировщики и организаторы широкого профиля, творческое мышление которых базировалось бы на глубоких теоретических и практических знаниях об изменениях на всех уровнях — от общественных движений до конструкции деталей. Точно так же нам нужны и новые методы, которые обеспечивали бы достаточный объем информации для принятия решений на каждом из этих уровней.
Прежде всего возникает вопрос: что общего у всех новых методов проектирования? Все эти методы направлены на то, чтобы заставить проектировщика "думать вслух", позволить другим людям ознакомиться с процессами мышления, которые до сих пор протекали у него в голове, облечь в конкретную форму процесс проектирования. В одних случаях это достигается с помощью слов, в других — в форме математических символов, но почти всегда используется какая-нибудь схема, позволяющая разделить задачу проектирования на части и указать взаимные связи между этими частями. Естественно, что в основе всегда лежит стремление добиться большего контроля над процессом проектирования. Основное преимущество такого обдумывания проекта "в открытую" заключается в том, что другие люди, например потребители, могут следить за происходящими событиями и участвовать в них, сообщая проектировщику те сведения и оценки, которые выходят за пределы его знаний и опыта.
Чтобы оценить практическую пользу новых методов, т.е. рассмотреть каждый из них с трех точек зрения: насколько метод способствуют творчеству, насколько он логичен и насколько он позволяют управлять процессом проектирования. Каждую из этих трех точек зрения на проектирование можно символически представить в виде некоторой кибернетической модели проектировщика. С точки зрения исследования творчества проектировщик может быть представлен как черный ящик, на выходе которого возникает загадочное творческое озарение. С точки зрения логики проектировщика можно представить как прозрачный ящик, в котором происходит логический процесс, до конца поддающийся объяснению. С точки зрения управления проектировщик является самоорганизующейся системой, которая способна отыскивать кратчайшие пути на неведомой территории. Последняя, наименее привычная точка зрения прямой дорогой ведет нас к вопросу о практической ценности теории проектирования и о дальнейших шагах в разработке эффективных методов проектирования.
Несмотря на допущение об "алогичности" любого творческого процесса, взгляд на проектировщика как на "черный ящик" можно вполне убедительно выразить на языке кибернетики или физиологии. Можно сказать, что проектировщик, как и все живые существа, способен получать на выходе решения, которым он доверяет и которые часто оказываются удачными, хотя сам он не может объяснить, каким образом ему удалось прийти к этим решениям. Описав загадки творчества в такой форме, мы замечаем, что это всего лишь частный случай не менее загадочного процесса, с помощью которого мы получаем почти все наши выходные реакции или действия, не будучи в состоянии объяснить, как это происходит. Кажущиеся простыми действия, совершаемые нами при письме или когда мы не глядя берем карандаш со стола, объяснить оказывается ничуть не проще, а, может быть, даже сложнее, чем объяснить, как сочиняется симфония. (Еще никому не удалось запрограммировать машину для выдачи выходных сигналов, которые по своей "разумности" хотя бы в отдаленной степени напоминали сигналы, управляющие движениями нашего тела, в то время как возможность автоматического сочинения музыки уже маячит на горизонте.) Большинство действий человека можно объяснить только на основе допущения, что их осуществление в значительной мере определяется тонкой работой нервной системы без вмешательства сознания. Творческий взгляд на проектирование, в соответствии с которым проектировщик — это маг (рис. 4.1), является поэтическим описанием того, что лежит в основе действий человека и любого живого организма, обладающего нервной системой.
Рис. 4.1.
Поэтому было бы логично считать, что управление сложными действиями осуществляется неосознанно, и нелогично предполагать, что проектирование можно до конца объяснить логическим путем.
В отношении методов проектирования, основанных на представлении о проектировщике как "черном ящике", можно сделать следующие основные выводы:
1. Выходные действия проектировщика определяются входными сигналами, исходящими от подлежащей решению задачи, а также другими входными воздействиями, связанными с предыдущими задачами и прошлым опытом.
2. Согласившись временно ослабить социальные запреты, можно ускорить образование выходных сигналов, но при этом они приобретают более случайный характер.
3. Чтобы проектировщик мог выдать выходные сигналы в соответствии с поставленной задачей, ему нужно дать время на осознание и преобразование (в уме) образов, изображающих структуру задачи в целом. В течение длительных и внешне бесплодных поисков решения он может неожиданно найти новый способ структурирования задачи, позволяющий разрешить конфликты. Это приятное событие, которое иногда называют творческим озарением, дает возможность пре- образовать сложную задачу в простую.
4. Контроль интеллекта над формами ввода структуры задачи в "черный ящик" проектировщика, по-видимому, повышает вероятность получения выходных реакций, содержащих решение задачи.
В большинстве своем методы проектирования преследуют цель облечь в конкретную форму процесс и результаты мышления, поэтому они исходят из логических, а не каких-либо мистических предположений. Считается, что процесс проектирования может быть объяснен до конца, даже если проектировщики-практики и не в состоянии убедительно обосновать каждое из принимаемых ими решений. Авторы большинства описываемых ниже системных методов проектирования, по-видимому, исходят из того, что проектировщик всегда вполне осознает свои действия и их причины (рис. 4.3) .
Рис. 4.3.
Логическое, или систематическое, поведение проектировщика напоминает работу вычислительной машины: он пользуется только той информацией, которая в него введена, и действует по заданной схеме, проводя анализ, синтез, оценку и повторение циклов до тех пор, пока не найдет наилучшее из всех возможных решений. Такое предположение, несомненно, справедливо в случае оптимизации переменных в хорошо известной ситуации проектирования, но оно лежит также в основе таких системных методов проектирования, как морфология и системотехника, которые призваны дать человеку возможность решать непривычные для него задачи проектирования "машинными" приемами. Методы, в которых проектировщик рассматривается как "прозрачный ящик", характеризуются следующими общими чертами:
1) цели, переменные и критерии задаются заранее;
2) поиску решения предшествует проведение (или хотя бы попытка проведения) анализа;
3) оценка результатов дается в основном в словесной форме и построена на логике (а не на эксперименте);
4) заранее фиксируется стратегия; обычно используются последовательные приемы, но иногда включаются и параллельные, условные и циклические операции.
Применение к проектировщику этих на первый взгляд сковывающих ограничений нельзя считать заведомо оправданным или неоправданным. При решении некоторых задач проектирования методы "прозрачного ящика" оказываются более эффективными, чем методы "черного ящика", но в других случаях они приводят к путанице, так что проектировщикам приходится прибегать к привычному для них поведению "черного ящика",
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.
Сеанс "мозговой атаки" — это беседа, каждый участник которой свободно выдвигает предложения, а критика запрещена. Можно считать, что этот метод снимает социальные запреты, налагаемые каждым человеком на свои высказывания в обычном разговоре: это сознательный возврат к нелогичной и "эгоцентричной" детской болтовне. Если считать человека "черным ящиком", разумно предположить, что устранение фильтров на выходе по меньшей мере увеличит количество выходных сигналов, если не повысит их качество. Практическая ценность мозговой атаки заключается именно в том, что на ранних этапах проектирования, когда структура задачи еще не ясна и не подверглась трансформации, резко повышается скорость генерирования данных, имеющих отношение к этой задаче. Результаты мозговой атаки целесообразно ввести в "черный ящик" одного человека, поручив ему классифицировать все высказанные случайные идеи, сведя их в согласованную структуру.
Цель метода «Мозговая атака». Стимулировать группу лиц к быстрому генерированию большого количества идей.
План действий.
1. Подобрать группу лиц для генерации идей.
2. Ввести правило, запрещающее критиковать любую идею, какой бы дикой она не казалась. Довести до участников, что приветствуются любые идеи, и что необходимо много идей и пытаться комбинировать или усовершенствовать идеи других участников.
3. Зафиксировать все идеи и дать им затем оценку.
В рамках той же концепции "черного ящика" можно рассматривать метод «Синектика», как передачу выходного сигнала "черного ящика" по цепи обратной связи снова на его вход, причем для преобразования выходного сигнала во входной используются тщательно отобранные типы аналогий.
Рис. 4.2
Можно предположить, что применение аналогий, в котором участвуют все члены синектической группы, позволяет им в определенной мере разделять друг с другом свою способность преобразовывать противоречивую структуру входных сигналов до тех пор, пока не будет найдена структура, позволяющая разрешить конфликт. Тот факт, что в этом методе основной упор делается на биологические и анатомические аналогии, наводит на мысль, что здесь преследуется цель использовать те отделы нервной системы, которые управляют движениями тела и обычно не контролируются сознанием. Манипулирование образами движений тела составляет основу тех профессиональных навыков, которые связаны с выполнением быстрых движений, и что одаренные люди способны использовать эту систему образов в качестве общего языка для всех видов творческой деятельности. Если это утверждение верно, то перспективы обличия мышления при проектировании в конкретную форму, по-видимому, будут зависеть от того, удастся ли найти групповой язык, на котором можно было бы быстро отображать и изменять общие формы, а не только детали как задач, так и их решений (предполагается, что в нервной системе отдельного человека аналогичную роль выполняют образы движений тела).
Цель метода «Синектика». Направить спонтанную деятельность мозга и нервной системы на исследование и преобразование проектной проблемы.
План действий.
1. Тщательно подобрать группу специалистов в качестве самостоятельного «отдела разработок».
2. Предоставить возможность попрактиковаться в использовании аналогий для ориентирования спонтанной активности мозга и нервной системы на решение предложенной проблемы.
3. Передать группе сложные проблемы, которые не может решить основная группа проектировщиков, и предоставить ей достаточное время для их решения.
4. Предоставить результаты работы группы основной организации проектировщиков для оценки и внедрения